Pulsed Field Ablation – dominującytemat dyskusji elektrofizjologów
POCZEKALNIA. KOMENTARZE
dr hab. n. med. Piotr Lodziński z I Katedry i Kliniki Kardiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Wprowadzenie do tematu ablacji z wykorzystaniem pola pulsacyjnego (PFA) ze szczególnym uwzględnieniem mechanizmu metody, istotnych dla jej zastosowania podstaw z zakresu biofizyki oraz podsumowanie aktualnego stanu wiedzy w tym obszarze omawia dr hab. n. med. Piotr Lodziński z I Katedry i Kliniki Kardiologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.
Komentarz eksperta
W ciągu ostatnich lat dominującym tematem kongresów elektrofizjologicznych jest ablacja z wykorzystaniem pola pulsacyjnego (Pulsed Field Ablation - PFA). Ablacja cewnikowa jest uznaną metodą leczenia migotania przedsionków. W ostatnich dwóch dekadach rozwój technologii krioablacji i ablacji prądem o częstotliwości radiowej (Radio Frequency - RF) zaowocował wysokim poziomem zarówno bezpieczeństwa, jak i skuteczności leczenia pacjentów z migotaniem przedsionków (atrial fibrillation– AF). Istotne powikłania występują rzadko i są związane z działaniem energii na otaczające tkanki, jak przełyk czy nerw przeponowy. Pierwsze doświadczenia z badań przedklinicznych wykazały, że PFA pozwala na stworzenie za pomocą krótkich wysokoenergetycznych impulsów selektywnej dla tkanki blizny ablacyjnej, bez istotnego efektu termicznego.
Podstawowe informacje na temat mechanizmu PFA
Gdy komórka zostaje wystawiona na działanie wystarczająco silnego pola elektrycznego poprzez dostarczenie impulsów wysokiego napięcia do tkanki, indukowane jest napięcie transbłonowe, które prowadzi do powstawania porów, utleniania lipidów i uszkodzeń białek, czyniąc błonę komórkową przepuszczalną. W wyniku zwiększonej przepuszczalności błony, jony i cząsteczki przepływają do i z komórki, w tym jony Na+ i K+, które depolaryzują komórkę, oraz jony Ca2+, co prowadzi do wzrostu stężenia wapnia wewnątrzkomórkowego.
Jednocześnie z komórki wydostają się cząsteczki DAMP (ang. danger-associated molecular pattern), mogące indukować odpowiedź immunologiczną w tkance. Napływ jonów wapnia może wywołać inne procesy wtórne, takie jak skurcz i uszkodzenie cytoszkieletu oraz przyczynia się do wyczerpania ATP. Po ponownym uszczelnieniu błony, jej przewodność nadal pozostaje nieco wyższa niż przed elektroporacją. Komorka próbuje przywrócić homeostazę, uruchamiając mechanizmy naprawcze, w tym białka szoku cieplnego, znane również jako chaperony, które są niezbędne do (ponownego) składania białek.
Śmierć komórki zależy od intensywności elektroporacji i może nastąpić natychmiast po ekspozycji na impulsy elektryczne lub po kilkugodzinach, a nawet dniach. Chociaż mechanizm śmierci komórki w wyniku elektroporacji nie jest jeszcze w pełni poznany, wykazano, że po elektroporacji błony komórkowej komórka może odzyskać integralność błony, ale mimo tego umrzeć w ciągu kolejnych kilku godzin. Opisane procesy są wysoce dynamiczne; rozpoczynają się w nanosekundach do mikrosekund i mogą trwać przez wiele godzin. W zależności od ilości impulsów elektroporacja może być odwracalna lub trwała (IRE –irreversible electroporation).
Ablacja w sercu za pomocą elektroporacji jest często opisywana jako metoda nietermiczna i selektywna względem tkanki. Nietermiczny charakter tej metody wynika z faktu, że komórki są zabijane przez elektroporację, a nie przez działanie ciepła.
Selektywność wynika z różnic we wrażliwości tkanek na impulsy elektryczne. Komórki mięśnia sercowego są wyjątkowo wrażliwe na krótkotrwałe pole elektryczne o wysokim napięciu, z progami elektroporacji wynoszącymi 268–375 V/cm, w porównaniu z innymi typami tkanek, takimi jak nerwy, śródbłonek, mięśnie gładkie (czyli naczynia krwionośne i przełyk) oraz komórki krwi, dla których progi elektroporacji przekraczają 1600 V/cm. Należy jednak podchodzić z rezerwą do stwierdzeń o nietermicznym charakterze tej energii i jej selektywności. Jeśli impulsy wysokiego napięcia są dostarczane do tkanki przez cewniki znajdujące się w świetle serca (1500–3000V), z generatora zostanie dostarczony istotny prąd (10–20 A). Wówczas pewien stopień nagrzewania jest nieunikniony.
W przypadku dostarczania dużej liczby powtarzających się impulsów (z wysoką częstością), energia zdeponowana w tkance może spowodować znaczny lokalny wzrost temperatury i PFA traci swój „nietermiczny” charakter. Warto zauważyć, że również komórki znajdujące się w obszarach silnego pola elektrycznego(np. erytrocyty) mogą ulec elektroporacji. Ponieważ ostateczny efekt PFA można obserwować dopiero po upływie 48 godzin, przydatność mapowania elektroanatomicznego bezpośrednio po wykonaniu aplikacji jest wątpliwa.
W przypadku PFA mamy do czynienia ze znaczną liczbą zmiennych mających wpływ na proces IRE: amplitudaimpulsu (1,5-2kV), czas trwania/szerokość impulsu, liczba impulsów w pakiecie, liczba pakietów impulsów, czas pomiędzy impulsami, czas pomiędzy pakietami, rodzaj impulsu(jedno/dwufazowy) oraz konstrukcja cewnika (do ablacji punktowej, do ablacji typu „single shot”). Najczęściej wspomniane parametry są zdefiniowane przez producenta i nie podlegają modyfikacji przez operatora. Co za tym idzie, przebieg zabiegu różni się w zależności od wykorzystywanego systemu.
Rola kontaktu cewnika z tkanką
W badaniach przedklinicznych rozmiar blizny (jej szerokość i głębokość) tworzonej podczas PFA jest mniej zależny od siły docisku w porównaniu do ablacji termalnej. Zjawisko to w połączeniu z możliwością tworzenia blizny nawet w przypadku braku bezpośredniego kontaktu (relatywnie wysokie przewodnictwo krwi zapewnia przepływ prądu) stwarza możliwość wytworzenia ciągłej blizny nawet w rejonach beleczkowania.
Znieczulenie podczas zabiegów PFA
Niezależnie od rodzaju energii wykorzystywanej do izolacji żył płucnych, sedacja oraz leczenie przeciwbólowe stanowią istotny element wpływający na bezpieczeństwo i skuteczność zabiegu oraz komfort pacjenta. Niezależnie od kardioselektywności PFA, w trakcie dostarczania energii dochodzi do stymulacji bólowej, skurczu mięśni, stymulacji nerwu przeponowego. Dotychczas nie opracowano standardowego protokołu postępowania. Producenci systemów PFA rekomendują stosowanie lokalnych standardów sedacji/anelgezji, głębokiej sedacji i znieczulenia ogólnego. Należy uważnie analizować doniesienia o stosowanej głębokiej sedacji lub znieczuleniu ogólnym w związku z różnymi definicjami obowiązującymi w danym regionie.
Bezpieczeństwo
Rozwój technologii oraz świadomość ryzyka wystąpienia powikłań i modyfikacja metodologii ablacji doprowadziły do osiągnięcia wysokiego poziomu bezpieczeństwa ablacji RF oraz krioablacji. Częstość występowania poszczególnych powikłań pozostaje na stałym poziomie.
Jednym z najrzadziej występujących i jednocześnie najgorzej rokujących powikłań ablacji termalnych jest przetoka przedsionkowo-przełykowa (Atrio-Esophageal Fistula – AEF). Pomimo wprowadzenia indeksowanych ablacji RF oraz nowych generacji kriobalonów, to poważne powikłanie występowało 25 razy na 100 000 procedur (0,038% w przypadku RF oraz 0,0015% w przypadku krioablacji). Śmiertelność w przypadku AEF wynosi 65,8% (50% wśród leczonych chirurgicznie lub endoskopowo; 89,5% w przypadku leczenia zachowawczego). We wszystkich dużych rejestrach poświęconych PFA nie stwierdzono AEF. W badaniach, w których monitorowano temperaturę przełyku oraz przeprowadzono badanie endoskopowe, nie stwierdzono wzrostu temperatury ani uszkodzenia śluzówki. Również w przypadku badań rezonansu magnetycznego po PFA nie stwierdzono obrażeń przełyku.
Innym poważnym powikłaniem, które może wystąpić podczas ablacji termalnej jest porażenie nerwu przeponowego (Phrenic Nerve Palsy – PNP). Częstość występowania uszkodzenia nerwu przeponowego zależy od źródła energii i występuje częściej w przypadku krioablacji balonowej (2,8%) niż ablacji RF (0,4%). Pierwsze doniesienia na temat PFA wskazywały na brak zagrożenia PNP, jednak w kolejnych dużych rejestrach stwierdzono przejściową dysfunkcję nerwu przeponowego (MANIFEST17K 0,06%). Zjawisko to jest tłumaczone przejściową hyperpolaryzacją nerwu, a nie efektem elektroporacji.
W dotychczasowych publikacjach nie zostały zarejestrowane zwężenia żył płucnych po zabiegach PFA.
Skurcz naczynia wieńcowego i hemoliza indukowana ablacją stanowią powikłania, które są związane z elektroporacją. Przypadki hemolizy prowadzącej do ostrej niewydolności nerek zostały opisane w sytuacji licznych aplikacji PFA. Istotna hemoliza występowała podczas zabiegów, w których wykonano co najmniej 70 aplikacji PFA.
Wydaje się, że skurcz naczynia wieńcowego jest ściśle związany z odległością cewnika od naczynia. W badaniu, w którym wykonywano koronarografię u pacjentów poddawanych ablacji PFA w rożnych lokalizacjach, skurcz naczynia występował we wszystkich przypadkach ablacji PFA w cieśni trojdzielno-żylnej, nie występował natomiast podczas izolacji żył płucnych PFA. Podobnie podczas ablacji cieśni mitralnej obserwowano skurcz gałęzi okalającej (4,4%). W ramach prewencji skurczu naczynia stosowano dożylny wlew nitrogliceryny, a w sytuacji, kiedy dochodziło do skurczu naczynia, podawano nitroglicerynę dowieńcowo.
Skuteczność PFA w migotaniu przedsionków
Dane pochodzące z opublikowanych badań wskazują na skuteczność PFA porównywalną do ablacji RF czy krioablacji balonowej, uznawanych dotychczas za złoty standard. Częstość nawrotów migotania przedsionków w badaniach EU-PORIA, MANIFEST17K, PULSED-AF wynosiła 24-27%. Należy podkreślić, że skuteczność zabiegu PFA w mniejszym stopniu niż w przypadku ablacji RF zależy od doświadczenia operatora.
Podsumowanie
Ablacja z wykorzystaniem elektroporacji wydaje się być co najmniej tak samo skuteczna jak ablacja termalna, a jednocześnie pozwala na uniknięcie porażenia nerwu przeponowego i przetoki przedsionkowo-przełykowej. Różnice pomiędzy systemami PFA wynikające z odmiennej konstrukcji cewników oraz sposobu dostarczenia energii, wymagają odmiennego protokołu zabiegu oraz sedacjii znieczulenia.
Bibliografia:
Komentarz eksperta
W ciągu ostatnich lat dominującym tematem kongresów elektrofizjologicznych jest ablacja z wykorzystaniem pola pulsacyjnego (Pulsed Field Ablation - PFA). Ablacja cewnikowa jest uznaną metodą leczenia migotania przedsionków. W ostatnich dwóch dekadach rozwój technologii krioablacji i ablacji prądem o częstotliwości radiowej (Radio Frequency - RF) zaowocował wysokim poziomem zarówno bezpieczeństwa, jak i skuteczności leczenia pacjentów z migotaniem przedsionków (atrial fibrillation– AF). Istotne powikłania występują rzadko i są związane z działaniem energii na otaczające tkanki, jak przełyk czy nerw przeponowy. Pierwsze doświadczenia z badań przedklinicznych wykazały, że PFA pozwala na stworzenie za pomocą krótkich wysokoenergetycznych impulsów selektywnej dla tkanki blizny ablacyjnej, bez istotnego efektu termicznego.
Podstawowe informacje na temat mechanizmu PFA
Gdy komórka zostaje wystawiona na działanie wystarczająco silnego pola elektrycznego poprzez dostarczenie impulsów wysokiego napięcia do tkanki, indukowane jest napięcie transbłonowe, które prowadzi do powstawania porów, utleniania lipidów i uszkodzeń białek, czyniąc błonę komórkową przepuszczalną. W wyniku zwiększonej przepuszczalności błony, jony i cząsteczki przepływają do i z komórki, w tym jony Na+ i K+, które depolaryzują komórkę, oraz jony Ca2+, co prowadzi do wzrostu stężenia wapnia wewnątrzkomórkowego.
Jednocześnie z komórki wydostają się cząsteczki DAMP (ang. danger-associated molecular pattern), mogące indukować odpowiedź immunologiczną w tkance. Napływ jonów wapnia może wywołać inne procesy wtórne, takie jak skurcz i uszkodzenie cytoszkieletu oraz przyczynia się do wyczerpania ATP. Po ponownym uszczelnieniu błony, jej przewodność nadal pozostaje nieco wyższa niż przed elektroporacją. Komorka próbuje przywrócić homeostazę, uruchamiając mechanizmy naprawcze, w tym białka szoku cieplnego, znane również jako chaperony, które są niezbędne do (ponownego) składania białek.
Śmierć komórki zależy od intensywności elektroporacji i może nastąpić natychmiast po ekspozycji na impulsy elektryczne lub po kilkugodzinach, a nawet dniach. Chociaż mechanizm śmierci komórki w wyniku elektroporacji nie jest jeszcze w pełni poznany, wykazano, że po elektroporacji błony komórkowej komórka może odzyskać integralność błony, ale mimo tego umrzeć w ciągu kolejnych kilku godzin. Opisane procesy są wysoce dynamiczne; rozpoczynają się w nanosekundach do mikrosekund i mogą trwać przez wiele godzin. W zależności od ilości impulsów elektroporacja może być odwracalna lub trwała (IRE –irreversible electroporation).
Ablacja w sercu za pomocą elektroporacji jest często opisywana jako metoda nietermiczna i selektywna względem tkanki. Nietermiczny charakter tej metody wynika z faktu, że komórki są zabijane przez elektroporację, a nie przez działanie ciepła.
Selektywność wynika z różnic we wrażliwości tkanek na impulsy elektryczne. Komórki mięśnia sercowego są wyjątkowo wrażliwe na krótkotrwałe pole elektryczne o wysokim napięciu, z progami elektroporacji wynoszącymi 268–375 V/cm, w porównaniu z innymi typami tkanek, takimi jak nerwy, śródbłonek, mięśnie gładkie (czyli naczynia krwionośne i przełyk) oraz komórki krwi, dla których progi elektroporacji przekraczają 1600 V/cm. Należy jednak podchodzić z rezerwą do stwierdzeń o nietermicznym charakterze tej energii i jej selektywności. Jeśli impulsy wysokiego napięcia są dostarczane do tkanki przez cewniki znajdujące się w świetle serca (1500–3000V), z generatora zostanie dostarczony istotny prąd (10–20 A). Wówczas pewien stopień nagrzewania jest nieunikniony.
W przypadku dostarczania dużej liczby powtarzających się impulsów (z wysoką częstością), energia zdeponowana w tkance może spowodować znaczny lokalny wzrost temperatury i PFA traci swój „nietermiczny” charakter. Warto zauważyć, że również komórki znajdujące się w obszarach silnego pola elektrycznego(np. erytrocyty) mogą ulec elektroporacji. Ponieważ ostateczny efekt PFA można obserwować dopiero po upływie 48 godzin, przydatność mapowania elektroanatomicznego bezpośrednio po wykonaniu aplikacji jest wątpliwa.
W przypadku PFA mamy do czynienia ze znaczną liczbą zmiennych mających wpływ na proces IRE: amplitudaimpulsu (1,5-2kV), czas trwania/szerokość impulsu, liczba impulsów w pakiecie, liczba pakietów impulsów, czas pomiędzy impulsami, czas pomiędzy pakietami, rodzaj impulsu(jedno/dwufazowy) oraz konstrukcja cewnika (do ablacji punktowej, do ablacji typu „single shot”). Najczęściej wspomniane parametry są zdefiniowane przez producenta i nie podlegają modyfikacji przez operatora. Co za tym idzie, przebieg zabiegu różni się w zależności od wykorzystywanego systemu.
Rola kontaktu cewnika z tkanką
W badaniach przedklinicznych rozmiar blizny (jej szerokość i głębokość) tworzonej podczas PFA jest mniej zależny od siły docisku w porównaniu do ablacji termalnej. Zjawisko to w połączeniu z możliwością tworzenia blizny nawet w przypadku braku bezpośredniego kontaktu (relatywnie wysokie przewodnictwo krwi zapewnia przepływ prądu) stwarza możliwość wytworzenia ciągłej blizny nawet w rejonach beleczkowania.
Znieczulenie podczas zabiegów PFA
Niezależnie od rodzaju energii wykorzystywanej do izolacji żył płucnych, sedacja oraz leczenie przeciwbólowe stanowią istotny element wpływający na bezpieczeństwo i skuteczność zabiegu oraz komfort pacjenta. Niezależnie od kardioselektywności PFA, w trakcie dostarczania energii dochodzi do stymulacji bólowej, skurczu mięśni, stymulacji nerwu przeponowego. Dotychczas nie opracowano standardowego protokołu postępowania. Producenci systemów PFA rekomendują stosowanie lokalnych standardów sedacji/anelgezji, głębokiej sedacji i znieczulenia ogólnego. Należy uważnie analizować doniesienia o stosowanej głębokiej sedacji lub znieczuleniu ogólnym w związku z różnymi definicjami obowiązującymi w danym regionie.
Bezpieczeństwo
Rozwój technologii oraz świadomość ryzyka wystąpienia powikłań i modyfikacja metodologii ablacji doprowadziły do osiągnięcia wysokiego poziomu bezpieczeństwa ablacji RF oraz krioablacji. Częstość występowania poszczególnych powikłań pozostaje na stałym poziomie.
Jednym z najrzadziej występujących i jednocześnie najgorzej rokujących powikłań ablacji termalnych jest przetoka przedsionkowo-przełykowa (Atrio-Esophageal Fistula – AEF). Pomimo wprowadzenia indeksowanych ablacji RF oraz nowych generacji kriobalonów, to poważne powikłanie występowało 25 razy na 100 000 procedur (0,038% w przypadku RF oraz 0,0015% w przypadku krioablacji). Śmiertelność w przypadku AEF wynosi 65,8% (50% wśród leczonych chirurgicznie lub endoskopowo; 89,5% w przypadku leczenia zachowawczego). We wszystkich dużych rejestrach poświęconych PFA nie stwierdzono AEF. W badaniach, w których monitorowano temperaturę przełyku oraz przeprowadzono badanie endoskopowe, nie stwierdzono wzrostu temperatury ani uszkodzenia śluzówki. Również w przypadku badań rezonansu magnetycznego po PFA nie stwierdzono obrażeń przełyku.
Innym poważnym powikłaniem, które może wystąpić podczas ablacji termalnej jest porażenie nerwu przeponowego (Phrenic Nerve Palsy – PNP). Częstość występowania uszkodzenia nerwu przeponowego zależy od źródła energii i występuje częściej w przypadku krioablacji balonowej (2,8%) niż ablacji RF (0,4%). Pierwsze doniesienia na temat PFA wskazywały na brak zagrożenia PNP, jednak w kolejnych dużych rejestrach stwierdzono przejściową dysfunkcję nerwu przeponowego (MANIFEST17K 0,06%). Zjawisko to jest tłumaczone przejściową hyperpolaryzacją nerwu, a nie efektem elektroporacji.
W dotychczasowych publikacjach nie zostały zarejestrowane zwężenia żył płucnych po zabiegach PFA.
Skurcz naczynia wieńcowego i hemoliza indukowana ablacją stanowią powikłania, które są związane z elektroporacją. Przypadki hemolizy prowadzącej do ostrej niewydolności nerek zostały opisane w sytuacji licznych aplikacji PFA. Istotna hemoliza występowała podczas zabiegów, w których wykonano co najmniej 70 aplikacji PFA.
Wydaje się, że skurcz naczynia wieńcowego jest ściśle związany z odległością cewnika od naczynia. W badaniu, w którym wykonywano koronarografię u pacjentów poddawanych ablacji PFA w rożnych lokalizacjach, skurcz naczynia występował we wszystkich przypadkach ablacji PFA w cieśni trojdzielno-żylnej, nie występował natomiast podczas izolacji żył płucnych PFA. Podobnie podczas ablacji cieśni mitralnej obserwowano skurcz gałęzi okalającej (4,4%). W ramach prewencji skurczu naczynia stosowano dożylny wlew nitrogliceryny, a w sytuacji, kiedy dochodziło do skurczu naczynia, podawano nitroglicerynę dowieńcowo.
Skuteczność PFA w migotaniu przedsionków
Dane pochodzące z opublikowanych badań wskazują na skuteczność PFA porównywalną do ablacji RF czy krioablacji balonowej, uznawanych dotychczas za złoty standard. Częstość nawrotów migotania przedsionków w badaniach EU-PORIA, MANIFEST17K, PULSED-AF wynosiła 24-27%. Należy podkreślić, że skuteczność zabiegu PFA w mniejszym stopniu niż w przypadku ablacji RF zależy od doświadczenia operatora.
Podsumowanie
Ablacja z wykorzystaniem elektroporacji wydaje się być co najmniej tak samo skuteczna jak ablacja termalna, a jednocześnie pozwala na uniknięcie porażenia nerwu przeponowego i przetoki przedsionkowo-przełykowej. Różnice pomiędzy systemami PFA wynikające z odmiennej konstrukcji cewników oraz sposobu dostarczenia energii, wymagają odmiennego protokołu zabiegu oraz sedacjii znieczulenia.
Bibliografia:
- Kyoung-Ryul Julian Chun, Damijan Miklavčič, Konstantinos Vlachos, i wsp. State-of-the-art pulsed field ablation for cardiac arrhythmias: ongoing evolution and future perspective, EP Europace, Volume 26, Issue 6, June 2024, euae134, https://doi.org/10.1093/europace/euae134
- Steiger NA, Romero JE. Pulsed-field ablation: What are the unknowns and when will they cease to concern us? J Cardiovasc Electrophysiol. 2022 Jul;33(7):1489-1493. doi: 10.1111/jce.15521. Epub 2022 May 25. PMID: 35510406.
- Tilz RR, Schmidt V, Purerfellner H, Maury P, i wsp. A worldwide survey on incidence, management, and prognosis of oesophageal fistula formation following atrial fibrillation catheter ablation: the POTTER-AF study. Eur Heart J. 2023 Jul 14;44(27):2458-2469. doi: 10.1093/eurheartj/ehad250. PMID: 37062040; PMCID: PMC10344651.
Poinformuj znajomych o tym artykule:
REKLAMA
Inne w tym dziale:
- Żylaki. Leczenie żylaków kończyn dolnych. Bydgoszcz, Inowrocław, Chojnice, Tuchola. REKLAMA
- Defibrylator podmostkowy EV ICD: specyfika, wskazania, korzyści kliniczne
- Stymulacja bezelektrodowa: nowe rekomendacje, technologie i idee
- Dr hab. med. Michał Hawranek: W kardiologii prewencja to (skuteczna!) interwencja
- Pacjent z zaburzeniami rytmu serca w systemie opieki zdrowotnej
- Tegorocznymi laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za odkrycie mikroRNA i jego roli w potranskrypcyjnej regulacji genów zostali Victor Ambros i Gary Ruvkun
- Pozanaczyniowe układy defibrylujące: nowe możliwości elektroterapii
- Burza elektryczna: cztery kluczowe wnioski z konsensusu 2024
- Wszczepialne rejestratory zdarzeń: wskazania, wytyczne, dostępność w Polsce
- Prof. Tomasz Drewa: w raku prostaty potrzeba większej dostępności profilaktyki, diagnostyki i terapii
- Medycyna nuklearna – trendy i prognozy
- Wszystkie w tym dziale
REKLAMA
 |
