文 | vb动脉网
脉冲电场消融（PFA）技术，是一种利用高强度脉冲电场在极短时间内（毫秒、微妙、纳秒级）对生物组织产生不可逆电穿孔的技术。PFA一经推出，因其拥有具备组织选择性、并发症少，消融速度快、手术效率高以及术式简单、术者学习周期短等优势，能有效解决现有心脏电生理术式的临床痛点，而备受市场关注。
动脉网此前在《全球36款PFA产品扫描：商业化进展迅速、3大产品迭代趋势显现》梳理了全球30家企业共36款PFA产品的发展情况，发现PFA在扩大适应症、消融导管/标测技术/脉冲技术升级上都有诸多优秀表现。在2024年，PFA领域产品获批、临床进展、商业化也进度飞速。
一位业内人士预计，“年底或明年初会有一批企业集中拿证。”如此激烈的竞争环境，企业的渠道开发能力、市场准入优势以及商业化效率将成为其能否脱颖而出的关键因素。
消融参数是每个厂家PFA产品竞争力的关键所在，且市场当前对最优的消融参数尚无统一方案。动脉网根据公开资料，并访谈了来自艾科脉、剑虎医疗、玄宇医疗、远山医疗等业内领先企业的专家，试图找到PFA的发展趋势，供行业参考。
电场强度和脉冲参数为核心
房颤是PFA主要的适应症之一，约90%的心脏结构正常的房颤患者，主要触发病灶为肺静脉，触发病灶大多位于肺静脉2-4cm处。PFA最主要的治疗方式是肺静脉隔离（PVI），主要围绕4个肺静脉口建立融合的消融灶，将左心房与肺静脉进行电隔离。
太平洋证券发布的《电生理行业系列报告》提到，PFA效果取决于多重因素的综合作用，如电场强度、脉冲持续时间、脉冲波形、脉冲数、单双电极、细胞排列、电极-组织间距、电极间距和尺寸、电极-组织压力等。
■ 电场强度大多在1000-2000V/cm
多位访问对象表示，电场强度和脉冲参数是决定脉冲电场消融效果的关键参数。而这两者又由脉冲电压、导管电极间距、电极尺寸，以及脉冲宽度、脉冲个数和频率等参数相关。
电场强度表示单位正电荷在电场中所受的电场力，直接决定了脉冲电场对心肌细胞等生物组织的作用效果。电场强度越大，对目标组织的影响越大，但同时产生热量的风险也会增加，有可能导致热效应的转变。
基于脉冲消融的组织选择性特性，不同组织具有不同的消融阈值，这一阈值范围大致在400-3000V/cm之间，为了达到理想的消融效果，厂商会综合考虑众多影响因素来确定电场强度。综合多位访问对象回答，大部分PFA电场强度的设置会在1000-2000V/cm的范围内。
在确定了电场强度后，各厂商便会确定脉冲形式，如脉冲宽度（脉宽）、脉冲数量、脉冲极性波形等与电场强度密切相关的参数。这些参数共同决定了电穿孔对心肌细胞的影响程度，即消融效果。
以脉冲宽度（单个脉冲持续时间）为例，脉宽增加，电穿孔效应越强。脉宽越长，维持相同数量的细胞电穿孔的电压较低。
远山医疗研发负责人薛志孝举例，有些可在较低的电压（500伏）下实现消融的PFA产品，便是通过增加脉冲宽度来实现的，既确保足够的电穿孔效应，也能减少对周围组织的损伤。也有一些厂商会采用高电压（上万伏）的纳秒脉冲进行消融，这是利用了高电压下电场强度的急剧增加可以在极短时间内实现电穿孔的原理，其脉宽非常窄。这类产品通常具有更快的消融速度和更高消融效率。但需要注意的是，不同的方案选择会有不同的潜在安全风险，还需要厂商综合多方面因素考虑组合。
剑虎医疗介绍，在肿瘤治疗中，纳秒脉冲具有更低的产热和更少的微泡产生，从而减少如肌颤等对周围组织的刺激，显著降低患者的疼痛感和不适感。想要获得纳秒级脉冲，快速开关是核心器件，既要实现纳秒级快速导通和关断，又要能够承受数十千伏甚至上百千伏的高压。传统开关器件的承压力有限，随着现代功率半导体技术的发展，新型半导体开关器件的开关速度和耐压有了很大提升，给纳秒脉冲功率技术带来了新方向。经过试验证明，纳秒技术在心脏应用上也具有相同作用。
■ 三个参考维度配置PFA电极
需要注意的是，电极是脉冲电场消融中的关键组件，负责将电能传递到目标组织，从而实现消融效果。电极数量和配置是PFA导管设计的核心，直接影响到电场的分布和强度，进而影响消融的精确度和深度。
当前拿证或在研究的PFA导管电极数量普遍在5-35个电极之间，但Kardium公司的Globe测绘和消融系统独树一帜，其球囊形导管上分布着高达122个电极。
远山医疗介绍，电极数量与产品电场强度设计有关。以Globe测绘和消融系统为例，该导管原本是用于高密度标测的射频消融产品，在发现脉冲电场消融（PFA）的发展潜力后，Kardium公司决定沿用这款导管设计，将其应用于PFA能量消融。在手术过程中，医生可以先使用该导管进行建模和标测，然后利用其中的一部分电极进行消融。
该导管配备了大量电极来实现高分辨率的标测，每个电极都需要导线与外部的电源和控制设备相连。在导管尺寸有限的情况下，要想容纳更多电极和相应导线，导线需要非常细，但如此做，导线耐压值也会降低，输出电压有限（100-200V）。为了实现有效消融，Globe导管选择了缩短电极间距来提高电场强度。电极间距缩短也意味着单个电极的消融面积会相应减少，因此，Globe导管又增加电极数量来扩大消融面积。
玄宇医疗创始人陈树国就电极数量设置提出了三个参考维度：第一，明确电极功能，若想消融导管兼具标测功能，那么电极数量越多，标测效果越好；第二，取决于电场覆盖和组织贴靠情况，电极数量越多，电场覆盖面积越大，贴靠力传递越有效，能实现良好贴靠的电极数量也会相应增加，有效消融面积更大；第三，还要考虑电极研发工艺与制造难度及成本。比如电极和导管需要一定的刚性和组织顺应性才能更好地实现贴靠，电极数量增加，工艺复杂度也会提高。据透露，海外市场曾有一款球囊导管，原材料BOM价格高昂，生产工艺复杂，导致产品成本高、医生操作复杂，尽管获得了海外监管部门的认证和国内创新绿色通道，但市场推广效果甚微。
艾科脉研发总监章湘明认为，从设计角度来看，增加电极数量可以提高消融的连续性，确保消融有效性并减少消融次数和操作。但电极并不是越多越好，还要和电极形状、导管形态、脉冲设置等众多参数做优化匹配。
■ PFA也当尽可能保证良好贴靠
与冷冻/射频消融模式不同，PFA对组织的作用是接近而非接触性的，对导管贴靠的要求虽然不及射频和冷冻那么苛刻，但在实际的脉冲消融临床应用中，为了达到理想的消融效果，也应当尽可能保证导管的良好贴靠。
一些PFA系统还采用了可变形的导管形态，来适应不同肺静脉解剖结构，以确保良好的贴靠和消融效果。例如球囊形导管、花瓣/网篮状导管可以通过形变判断贴靠程度。
从消融安全性的角度来看，良好的贴靠也能够降低患者的并发症风险。当电极不贴靠组织而进行的放电，可能会在血液中产生气泡，破坏血小板，导致不必要的血液损伤和潜在并发症。因此，一些厂商会基于阻抗检测技术或其他技术手段设计贴靠提示功能，来实时判断电极是否与组织良好贴靠。
除此之外，脉冲极性和波形、组织特征、纤维方向和局部环境中的异质性等都会影响PFA的消融效果。比如目前大多数厂家采用的双极双相脉冲波，可以减少肌肉收缩和患者的疼痛感，同时提高消融的效率和安全性。
艾科脉表示，理论上这些参数会有一个大致的指导范围，厂商会通过大量试验来确定和优化参数范围，有些厂商还会在一定范围内允许医生自行设置参数。“这些参数能以不同的数值自由组合，但目前相对标准化的组合尚未确定。将PFA应用到心脏系统中，需要开展更深入的临床研究。”
才5岁的PFA，还面临着很多难关
PFA在提高房颤导管消融成功率和效率方面表现出了广阔的前景。但其也面临着一些发展挑战。
玄宇医疗提到，临床试验案例较少和随访时间较短是限制脉冲电场消融发展的一个重要原因。“从2019年出现临床数据至今也才5年时间，受限于循证医学数据数量，PFA的卫生经济学和临床价值的证明还不够明显，可能还需要两三年的应用案例积累，PFA的市场发展才会更明朗一些。”
远山医疗表示，当前市场环境复杂多变，部分厂家在缺乏充分沉淀与积累的情况下急于推出产品的行为可能会削弱医患对脉冲技术的信任度。为了应对这一挑战，厂商未来必须确保产品的规范性，以赢得更多医生的认可与支持。同时，加强市场教育同样不可或缺，它对于提升公众认知与接受度至关重要。
剑虎医疗介绍，当前很多脉冲消融手术还需要在全麻下实施，具有较高的麻醉风险和手术时长，且国内麻醉医生资源欠缺，未来在基层医疗下沉和市场推广上都会受限。因此，一些厂商也在优化相关参数，在保障消融透壁的情况下，实现局麻下脉冲消融的技术突破。同时，他也强调高压电场作用于肌肉组织时，可能会引发肌肉收缩，如何有效抑制肌颤，是局麻下脉冲消融手术需要解决的关键问题。
艾科脉指出，尽管PFA（脉冲电场消融）技术发展迅速，如美国市场上PFA在房颤治疗中的占有率已接近20%，欧洲也已完成近10万例手术，且越来越多临床医生开始接受PFA消融，但其仍面临一些新的挑战，如局麻下病人的耐受性问题以及RF（射频）消融未见的新并发症如溶血症和冠脉痉挛等。
多位访问对象表示，PFA主要适用于阵发性房颤，对于持续性房颤的治疗研究正在展开，同时，PFA消融领域导管形态多样，能量优化与术式研究尚未标准化，许多临床医生期待在特定适应症上有成熟稳定的术式和标准化的能量定义，这仍需一个探索和完善的过程。
四大研发技术趋势显现
脉冲电场消融技术发展的核心目标是实现更简单、安全的操作，并降低复发率和并发症的发生率。随着消融技术的不断成熟，脉冲电场消融的一些研发新趋势逐渐显现。
绿色电生理已成为房颤消融的热点和发展趋势。其中心腔内超声（ICE）和脉冲消融的结合为心血管疾病的治疗提供了新思路。ICE能够清晰呈现心脏内部解剖结构，帮助医生准确找到异常心律组织的靶点。脉冲消融则利用电场能量精确消融这些靶点，从而实现精准治疗。
艾科脉介绍，利用磁场和（或）电场定位，构建处心腔三维电解剖结构的三维标测技术已全面替代二维，可最大限度减少X射线对患者和术者的损害，符合“绿色电生理”的理念。但三维标测领域被国际巨头垄断，因此，一些国产厂家也在积极提高自主研发能力，试图改写进口垄断的局面。
集标测与脉冲消融于一体的导管升级。一些国产企业将脉冲消融与标测功能高度集成，通过一根或多根特殊设计的导管即可实现心脏组织的三维建模、电生理标测、脉冲消融及消融效果评估等全流程操作。这种一体化设计能够提高手术精准性和安全性，提高治疗效果和缩短手术时间等。
利用大数据和AI技术可以进一步提升手术效果和安全性。AI技术可提高建模效率、优化术前评估和术后评价的三维标测系统。在今年5月，强生发布第8次升级版本“CARTO 3 V8”，首次利用AI重建左心房解剖结构，医生无需手动绘制轮廓，提高手术工作流程的效率和地图精度。
剑虎医疗介绍，人工智能技术在电生理领域也有了更加广泛和深入的应用。如人工智能可以进行数据分析和诊断和手术辅助，同时也能与CS（心脏电生理手术跟台培训生）协同工作。
剑虎医疗补充到，当前PFA消融指数（PF index）也是行业研究的一个热点。PFI是指通过对电穿孔程度、消融范围的消融效果评估，对并发症发生率、周围组织损伤程度的安全性评估，以及心律失常复发率、肺静脉隔离率等有效性的评估，综合衡量脉冲电场消融效果的关键指标。
受访者们还提到了多模态能量的结合、脉冲电场消融更多适应症的探索、一管双能等发展方向。
当前脉冲电场消融技术的市场研发情况主要集中在临床试验和审批阶段。临床阶段的投入巨大，且风险较高，从产品成型样品的制作到能够应用于临床，中间存在显著的差距。“两年前，市场上还有40多家企业涉足该领域，但如今能够成功推进到临床阶段或完成临床试验的，只有不到10家企业。”一位行业人士表示。
