射频消融过程中的温度监测

December 15,2023

射频消融（RFA）因治疗多种心律失常和治疗肿瘤而受到广泛关注。在这种情况下，对监测组织内部温度趋势的需求不断增长，因为它可以准确控制治疗效果，从而改善临床结果。监测接受 RFA 的组织温度的方法有很多种，可分为侵入式和非侵入式。本文旨在概述当前临床场景中可用的温度检测技术。首先，我们描述 RFA 期间的热量产生，然后我们报告最流行的测温技术的工作原理及其特点。最后，我们介绍了它们在心脏射频消融领域的主要应用，以探讨每种方法在临床环境中的适用性。
导管介导的射频消融（RFA）是心脏电生理学领域最广泛使用的手术。事实上，自 1987 年首次应用于心脏病学以来，RFA 已成为治疗多种心律失常的关键手术，因为这种做法的死亡率和发病率较低，而且成功率很高。心肌射频消融是一种微创技术，利用高频交流电流通过热疗对选定的心肌区域造成不可逆的损伤。在 RFA 过程中，会达到至少 50°C 的高温，从而对目标组织造成不可逆的损伤，从而导致细胞死亡。不应达到等于或高于 100°C 的温度，因为这通常会导致危险的并发症。事实上，导管尖端上的蒸汽爆裂、组织穿孔和血凝块是主要可能的操作缺陷，因为在 100°C 时，导管中含有的水细胞立即沸腾，血液蛋白质变性，导管尖端周围的组织发生干燥。从宏观角度来看，RFA 产生的病变由坏死组织的中心部分构成，周围有发炎组织区域，其中细胞兴奋性为零。产生的病变的形状和尺寸，以及手术的结果，与温度及其历史密切相关。因此，在心脏 RFA 期间，更一般地说，在各种热治疗（即微波消融 (MWA)、激光消融 (LA) 和高强度聚焦超声 (HIFU)）期间监测受治疗组织的温度升高，可能具有根本重要性，不仅为了确保手术的成功和安全，而且对于调整参数设置的进度（例如，功率输送和治疗时间）。鉴于这种需要，在过去的几十年里研究人员开发了具有更好性能的消融过程中温度监测方法，从而实现了利用各种技术的多种解决方案。
LA 期间广泛使用荧光传感器和光纤布拉格光栅传感器 (FBG)。基于图像的测温技术（即计算机断层扫描 (CT) 和磁共振成像 (MRI)）也已得到研究，并且有望在临床环境中使用。基于 CT 和 MRI 的测温被证明最适合这种情况。探头中的热电偶和热敏电阻也已被利用，但可能会受到显着测量误差的影响。
HIFU 期间最常用的温度监测技术是非侵入性的。其中，基于超声波和核磁共振成像的测温技术应用最多。还探索了使用嵌入荧光光纤和热电偶的热探头，但以牺牲非侵入性为代价，这是 HIFU 的主要优势之一。基于 MRI 和 CT 的温度监测已成为 MWA 临床实践中的有价值的技术。尽管如此，热电偶和热敏电阻仍然是 MWA 温度检测的替代解决方案，尽管它们具有侵入性并且可能带来测量误差。 FBG 的可行性也在这一领域进行了研究。
RFA 手术也遇到了类似的情况，该手术既用于实体瘤的切除（例如肝癌、肺癌、胰腺癌和肾癌），又用于治疗心律失常。对于首次应用，MRI 测温法作为一种非侵入性方法再次发挥了关键作用，而红外 (IR) 测温法则很少使用。此外，还通过使用基于超声波的测温和侵入性方法（例如热电偶热敏电阻和光纤）进行了一些尝试，但仅限于实验室环境。
重点关注心肌 RFA，这是最早使用的方法之一，但由于其易用性和低成本而仍然广泛使用，即将持有热电偶或热敏电阻的热探针直接插入到治疗的组织中。此外，十多年后，荧光探针和光纤光栅被用来获得更可靠和高分辨率的温度测量，但成本增加。
2000 年代，人们对非接触式测温方法的兴趣导致了基于超声波断层扫描、红外和 MRI 的技术的开发。尽管这些方法带来了明显的优势（例如，整洁的手术区域和缺乏需要管理的额外设备），但迄今为止，由于技术尚未克服许多限制，它们尚未得到广泛使用。
本文阐述了RFA的工作原理。然后，概述了用于测量 RFA 手术期间心脏组织经历的温度变化的主要技术。所报告的热检测解决方案分为两大类：侵入式（或基于接触式）和非侵入式（或非接触式）技术。对于每种测温解决方案，都显示了其在不同热疗法（即 MWA、LA、HIFU 和 RFA）中使用的全球背景。介绍了每种技术的工作原理，然后准确关注其在心肌 RFA 中的应用。此外，还报告了对每种方法的性能评估以及优缺点的比较。

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