电机械波成像与心电图成像在室性心律失常无创标测中的头对头比较：一项聚焦解剖与透壁起源点定位准确性的前瞻性研究

《Journal of Interventional Cardiac Electrophysiology》：Electromechanical wave imaging vs electrocardiographic imaging: a direct comparison of non-invasive ventricular activation mapping modalities

本研究针对无创精准定位室性心律失常(Ventricular Arrhythmia, VA)起源点(Site of Origin, SoO)的临床需求，直接比较了超声心动图电机械波成像(Electromechanical Wave Imaging, EWI)与心电图成像(Electrocardiographic Imaging, ECGI)两种技术的空间准确性。结果表明，EWI与ECGI在定位解剖节段SoO方面准确性相当(80% vs 77.8%, p=ns)，但EWI能直接进行透壁标测，准确区分心内膜、心肌中层和心外膜起源(77.1%)，而ECGI基于心外膜单极电图(UEGM)形态和斜率(slew rate)的轴向SoO判别方法不可靠。研究为不同临床场景下选择无创标测策略提供了重要依据，尤其对指导新兴无创消融技术(如立体定向放射治疗SABR)具有重要意义。

　　

在心脏电生理领域，精准定位室性心律失常(Ventricular Arrhythmia, VA)的起源点(Site of Origin, SoO)是成功进行导管消融的关键。然而，传统的侵入性心内电生理标测虽为金标准，但其有创性、耗时且存在一定风险。随着非侵入性消融技术的发展，如立体定向放射治疗(Stereotactic Arrhythmia Radioablation, SABR)和高强度聚焦超声(High-Intensity Focused Ultrasound)，对高精度、完全无创的术前标测技术提出了迫切需求。目前，心电图成像(Electrocardiographic Imaging, ECGI)是临床应用较广的非侵入性三维心脏标测技术，它结合体表多电极背心与心脏解剖成像（如CT），能重建心外膜电位并生成激动图。但其显著短板在于无法可靠地区分心律失常是起源于心内膜还是心外膜，且对空间隔和乳头肌等结构的标测能力有限。另一方面，基于超声心动图的电机械波成像(Electromechanical Wave Imaging, EWI)是一种新兴的床边标测技术，它利用心肌的电-机械耦合特性，通过极高帧频（如2000帧/秒）的超声成像捕捉心肌微小的电机械应变，从而推断电激动序列。EWI的独特优势在于能够直接进行透壁标测，理论上可以区分心内膜、心肌中层和心外膜的激动起源。那么，这两种技术孰优孰劣？它们能否互补？为了回答这些问题，研究人员在《Journal of Interventional Cardiac Electrophysiology》上发表了这项前瞻性研究，首次对EWI和ECGI在定位VA起源点的空间准确性进行了头对头的直接比较。

本研究主要采用了以下几种关键技术方法：1. 患者队列与金标准：前瞻性招募了33名等待导管消融手术的患者（共生成36幅标测图），包括24名局灶性VA患者和9名因瘢痕相关性折返性VT但无自发VT而接受右心室心内膜/左心室心外膜起搏标测的患者。以侵入性接触标测和/或起搏部位（通过CT确认导联尖端位置）作为判定解剖和轴向（心内膜vs心外膜）SoO的金标准。2. EWI数据采集与分析：使用研究型超声系统（Verasonics Vantage 256）和标准相控阵探头进行经胸超声检查。采集包括至少6个标准切面的高帧率（2000 Hz）二维超声数据。通过半自动算法检测增量轴向应变曲线上的向下过零点作为局部电机械激动时间，并以此生成等时图。SoO定义为所有切面中经心电图（VA）或起搏信号（起搏）同步化后最早的激动点，并投射到双心室24节段模型和透壁轴线上。3. ECGI数据采集与分析：使用商用CardioInsight?系统，佩戴252电极体表电位背心，并结合非对比剂胸部CT获取躯干-心脏几何结构。重建心外膜单极电图，以最大负向dV/dt作为局部激动时间生成激动图。SoO定义为等时图上最早激动点。并分析SoO处单极电图的形态（QS型支持心外膜起源）和斜率作为轴向SoO的替代指标。4. 数据比较与统计分析：比较EWI和ECGI在节段水平定位解剖SoO的准确性。使用改良的UNISYS开源代码生成标准化的牛眼图，以比较EWI和ECGI在心外膜层面的激动时间差异。采用适当的统计检验（如t检验、Mann-Whitney U检验、ANOVA）进行数据分析。

3.1 EWI标测结果

EWI在80%（28/35幅图）的病例中正确标测到了解剖节段SoO。定位失败更多见于右侧SoO（如右心室流出道后间隔、游离壁VA/VT以及致心律失常性右心室心肌病晚期患者的右心室起搏位点）以及一例乳头肌VA（EWI将起源点标测至邻近节段的心肌中层）。在轴向SoO判别方面，EWI的正确率为77.1%（27/35），能直接区分心内膜、中层和心外膜起源。失败案例包括四幅图在SoO处出现弥漫性早期激动而无法清晰区分心内外膜。心内膜起源SoO的判别准确率相对较低（54%），而中层（90.9%）和心外膜（84.6%）起源的判别准确率较高。

3.2 ECGI标测结果

ECGI在77.8%（28/36）的病例中正确识别了节段性SoO。ECGI的定位错误主要发生在空间隔起源的VA/VT（因其无法标测间隔）以及乳头肌心律失常（将优势出口点定位至邻近节段）。在4名结构性心脏病患者中，ECGI捕获了≥3种形态的VA，但仅对优势VA/VT进行了接触标测和消融。ECGI用于区分心内膜/心外膜SoO的替代指标（单极电图形态和斜率）在统计学上无显著差异（p=0.534），QS形态在所有SoO类型中均最常见（77.8%），表明其可靠性不足。

3.3 EWI与ECGI定位准确性比较

EWI与ECGI在定位正确解剖节段的比例上无统计学显著差异（80% vs 77.8%）。在61.1%的病例中，两种非侵入性模态对解剖节段的判断一致且正确。EWI在判别透壁SoO方面展现出明显优势（正确率77.1%），而ECGI的替代指标未能有效区分轴向起源。

图1展示了ECGI和EWI的标测流程。ECGI使用252通道体表背心结合CT几何结构进行心外膜电位重建和激动标测。EWI则通过高帧率超声采集数据，经过波束成形、ECG同步、电机械激动标测和SoO定义，最终进行三维渲染，并能展示心内膜、心肌中层和心外膜的SoO示例。

3.4 EWI与ECGI激动时间比较

比较心外膜层面的ECGI激动时间与EWI激动时间发现，平均差异为45±28毫秒（ECGI激动时间早于EWI激动时间>90%的节段）。这种差异被认为是电机械延迟所致。亚组分析显示，存在心肌瘢痕（LGE阳性）的患者，其ECGI-EWI激动时间差异（50±29毫秒）显著大于左心室功能不全但无瘢痕者（39±25毫秒）和心脏结构正常者（33±21毫秒）。心尖段的活动时间差异最大（51±28毫秒）。

图3和图4通过案例对比展示了EWI和ECGI在定位起搏位点时的表现。例如，在图3的案例A和B中，EWI能更精确地定位左心室心外膜起搏位点，而ECGI则显示出较宽的早期激动区域。对于右心室中高位间隔起搏（图4C），ECGI将心外膜突破点投射至RVOT，而EWI虽正确识别为心内膜起源，但定位较CT显示的导联位置更靠近心尖部，这可能与右心室显著扩张变形导致二维切面定位困难有关。

本研究首次对EWI和ECGI这两种原理迥异的无创心室激动标测技术进行了直接比较。主要结论表明，两者在定位VA解剖节段SoO方面具有相当的准确性，但各有独特的优缺点，呈现互补态势。EWI的核心优势在于能够直接进行组织层面的透壁标测，可靠区分心内膜、中层和心外膜起源，这对于指导消融策略（尤其是决定心内膜或心外膜入路）至关重要，并且有望整合到常规超声检查中。但其当前形式的局限性在于对罕见和/或多灶性心律失常的标测挑战较大，二维采集会留下层面间隙可能遗漏真实SoO，且后处理耗时并需大量人工输入。ECGI的优势在于提供高分辨率的全景实时单搏标测，能够标测甚至罕见的孤立室性早搏，并便于多灶性心律失常的标测，拥有大量文献支持且适用于术中引导。但其局限性在于基于心外膜重建电图的ECGI方法对空间隔或腔内结构（如乳头肌）标测价值有限，且无法可靠区分心内外膜起源，同时需要专用设备和高级心脏成像（CT或CMR），增加了成本和/或辐射暴露。

讨论部分进一步阐释了激动时间差异所反映的电机械延迟受生理和技术因素影响，尤其在存在瘢痕和心衰的情况下延迟延长，提示EWI衍生的电机械延迟可能作为新的生物标志物。研究也承认了样本量有限、缺乏折返性VT数据、不同模态间空间配准挑战以及EWI当前主要基于二维成像等局限性。总之，EWI和ECGI可作为互补的非侵入性标测选项。未来的研究方向包括开发三维全容积EWI采集技术、利用机器学习自动化EWI分析，以及探索将两种技术融合以结合各自优势，从而为经导管消融，特别是新兴的非侵入性消融技术，提供更强大、全面的术前规划和引导工具。