Nature|高能碳离子束可以用于心律失常消融治疗

心律失常是全球范围内的多发常见病，室性心律失常可能会导致心源性猝死，每年美国有大约300,000人因此而死亡。房颤是最常见的心律失常，随着人口老龄化，房颤的发病率显著上升，导致患者发生中风等其他并发症的风险升高。心导管消融是房颤和室性心动过速的常用治疗方法，但治疗成功率有限，原因是使用当前常用的能量进行导管消融很难消除异位起搏点。此外，导管消融还会引起一系列并发症，包括无症状栓塞事件、血管或心壁穿孔和心房食管瘘等。

使用碳离子无创治疗可以避免上述问题。来自美国和德国的科学家组成的科研团队成功使用碳离子束治疗了立体心脏灌流系统模拟的心律失常，他们提出碳离子可以造成慢性病变，局部阻断心脏传导，从而实现完全无创治疗心率失常，且不伤害正常组织。

为了证实这一假说，科研人员通过大型动物对照实验证实使用碳离子治疗在心脏特定位置阻断传导治疗心律失常的可行性，这篇题为《高能重离子用于心律失常消融治疗的可行性研究》的文章发表在了《Nature》旗下《Scientific Reports》上。点击“阅读原文”，获取文献全文。

实验设计和回顾

将17个大型动物随机分成房室交界区组（AVJ，n=8）、右上肺静脉（RSPV）和左房（LA）交界区组（n=3）、左室壁组（LV，n=3）和对照组（n=3）。平均随访时间20.3周，所有实验动物在治疗期间都维持了窦性心律。

AVJ碳离子消融治疗计划

RSPV碳离子治疗

LV组治疗结果

放射毒性反应

随访期间，食管、气管或膈神经均没有损伤。6个月的随访观察期间，冠脉没有出现任何不良反应，接受放射治疗的动物和对照组动物的左室射血分数没有统计学差异，实验动物束流入射点的皮肤也没有出现放射毒性反应。

实验结论

• 碳离子光栅扫描技术可以成功用于消融心肌，对心肌传导进行慢性阻碍

• 对于体积小、一直移动且处于高灌注状态的心脏来说，In-Beam PET能够准确进行碳离子束射程和剂量沉积在线验证

• 靶剂量40-55Gy能够完全阻滞心肌传导，通常发生在照射结束后13-17周

• 可使用超声成像描绘消融灶

• 靶区纤维化是心脏传导阻滞的主要调控因素，低剂量引起的非破坏性结构性和亚细胞改变对心律失常的发生也有影响

尽管离子放射治疗应用于非肿瘤疾病的治疗目前仍比较少见，但在全球范围内，使用碳离子治疗肿瘤已经越来越受关注。与传统X线治疗相比，离子束的Bragg峰特性能够保证放射线精确瞄准靶目标，保护病变周围健康组织。在无导管心律失常消融治疗中，离子的这种特性表现为心肌和纵隔组织受到的放射线照射剂量更低。除了心肌受照体积大以外，使用猪模型进行无隔离RSPV光子照射治疗会导致试验猪出现偶发性心脏传导阻滞和纵隔器官瘘。

既往科研人员也使用其他类型的放射线进行过无创心律失常消融，且临床意义重大，包括减少副作用，降低中枢循环系统导管消融相关并发症——如血块形成、栓塞、穿孔等的发生风险。室性心律失常消融通常会失败的原因是使用常规技术很难瞄准造成心律失常部位。碳离子放射治疗可能会出现远期副作用，因此未来需要随访时间更长的试验来分析其副作用的风险。心脏体积小，因此高剂量放射治疗的毒性反应非常严重。本研究表明如果治疗计划制订周详，就能够保证治疗的安全性，但仍需要更多试验评估远期副作用。

理论上来说，碳离子束的物理特性能够在任意心肌深度实施局部适形心律失常消融治疗，除了碳离子外，其他有类似物理特性的轻离子也能够实现这样的治疗效果。将离子治疗技术与心脏MRI、CT和体表心律失常描绘技术联合使用有助于实现精准无创心律失常消融治疗。离子束有望成为新型、准确的体外心律失常消融治疗方法。（质子中国 编译报道）

参考文献：Feasibility Study on Cardiac Arrhythmia Ablation Using High-Energy Heavy Ion Beams