パルスフィールドアブレーション（PFA）：心房細動治療における新たな可能性

心拍/不整脈

はじめに

心房細動（Atrial Fibrillation: AF）は、世界中で最も一般的な持続性不整脈の一つであり、その罹患率は年齢とともに増加しています。AFは動悸や倦怠感などの不快な症状を引き起こすだけでなく、血栓塞栓症や心不全のリスクを増大させます。治療選択肢として、柱の１つがカテーテルアブレーションです。本稿では、最新の論文を元に特に注目される新しい非熱的アブレーション技術であるパルスフィールドアブレーション（Pulsed Field Ablation: PFA）の特性、メカニズム、臨床的意義について解説します。

既存のアブレーションとPFAの違い

従来のカテーテルアブレーション技術には、主にラジオ波アブレーション（RFA）と冷凍アブレーション（CBA）が含まれます。これらは心房細動（AF）治療において広く使用されてきましたが、それぞれに課題があります。

ラジオ波アブレーション（RFA）

  • メカニズム：高周波エネルギーを用いて心筋組織を加熱し、壊死させる。
  • 利点：確立された技術であり、豊富な臨床データを持つ。
  • 課題：
    • 熱損傷による食道損傷や心房食道瘻などのリスク。
    • 横隔神経麻痺の可能性。
    • 長時間の手技が必要。

冷凍アブレーション（CBA）

  • メカニズム：極低温を用いて心筋組織を凍結し、壊死させる。
  • 利点：均一な冷却効果により、肺静脈隔離（PVI）が容易。
  • 課題：
    • 横隔神経麻痺の可能性。
    • 術後の肺静脈狭窄のリスク。
    • アブレーションの効果が局所的に限定される場合がある。

パルスフィールドアブレーション（PFA）の優位性

PFAは従来のRFAやCBAと比較して以下の点で優れています：

  • 非熱的メカニズム：電場を用いた不可逆エレクトロポレーション（IRE；irreversible electroporation）により、熱損傷のリスクを排除。
  • 選択性：心筋組織を特異的に破壊し、血管や神経などの周辺組織を温存。
  • 効率性：短時間でのアブレーションが可能。
  • 安全性：心房食道瘻や横隔神経麻痺のリスクが低減。

PFAのこれらの特性により、患者の負担を軽減しつつ、高い治療効果を期待できる新たな選択肢として注目されています。

PFAの基礎

PFAは、短時間の高電圧パルスを利用して不可逆エレクトロポレーション（Irreversible Electroporation: IRE）を誘導し、心筋組織を選択的に破壊します。IREとは、細胞膜に永久的な孔を形成して細胞死を引き起こすプロセスを指します。この技術は他のアブレーション法と比較して特異的な利点を有しています：

  • 組織選択性：心筋細胞を効果的に標的としながら、血管や神経などの非心筋組織を温存します。心筋細胞における不可逆的エレクトロポレーションの電界強度 閾値は，血管平滑筋，内皮細胞，神経細胞に比べきわめて 低いのです。
  • 非熱的メカニズム：ラジオ波（RFA）や冷凍アブレーション（CBA）に伴う熱傷害のリスクを回避します。
  • 短時間での効果：PFAは短いパルスで十分な効果を発揮するため、手技時間を大幅に短縮できます。

これらの特性により、PFAは特に高齢者や合併症リスクの高い患者において有望な治療選択肢となり得ます。

PFAの臨床的有効性と安全性

主な臨床試験

  1. PULSED-AF試験
    • 対象：300名のAF患者（発作性および持続性）
    • 成果：
      • 発作性AF患者の1年後非再発率：69.5%
      • 持続性AF患者の1年後非再発率：62.3%
    • 合併症率：0.7%
  2. MANIFEST-PF試験
    • 対象：1758名のAF患者
    • 成果：
      • 急性肺静脈隔離（PVI）成功率：99.9%
      • 発作性AF患者の1年後非再発率：81.6%
      • 持続性AF患者の1年後非再発率：71.5%
      • 術後合併症：血管アクセス合併症（3.18%）、心タンポナーデ（0.97%）

安全性の詳細

  • 食道損傷リスクの低減：PFAでは食道への熱的損傷が回避されるため、心房食道瘻のリスクがほぼゼロに近いとされています。
  • 横隔神経麻痺の回避：横隔神経に隣接する部位でのアブレーションでも、PFAは神経損傷のリスクが低いことが確認されています。
  • 冠動脈攣縮の可能性：冠動脈の直近でPFA を施行する場合は，冠攣縮を誘発する可能性がある．

PFAの分子生物学的視点

PFAはの主たる技術、高電圧パルスによる細胞膜に永久的な孔を形成するプロセスである「不可逆エレクトロポレーション（IRE）」は、次のように進行します。

  1. 高電圧パルスの適用:
    • 高電圧（数百から数千ボルト）の短時間の電場パルス（通常は数マイクロ秒から数ミリ秒）を組織に加えます。
    • この電場は細胞膜に強い電気力を生じさせ、細胞膜の脂質二重層に構造的変化を引き起こします。
  2. ナノポアの形成:
    • 電場によって細胞膜の安定性が崩れると、ナノメートルサイズの孔が形成されます。
    • 低電圧や短時間のパルスでは、これらの孔は可逆的で細胞が回復しますが、高電圧ではこれが不可逆的となり、細胞の恒常性が維持できなくなります。
  3. 細胞膜の崩壊:
    • 形成された孔を通じて細胞内外の物質交換が制御不能となり、イオン濃度の不均衡や浸透圧の変化が発生します。
    • 特にカルシウムイオンなどの細胞内外の大規模な流入が、細胞死の主因となります。
  4. 細胞死の誘導:
    • 電場に晒された細胞はアポトーシス（プログラムされた細胞死）またはネクローシス（非制御的な細胞死）を引き起こします。
    • このプロセスは、周辺の非標的細胞（例えば血管や神経など）に最小限の影響を及ぼし、心筋細胞を選択的に破壊します。
  5. 組織レベルでの効果:
    • IREによる細胞死は、組織全体にわたる効果的な病変形成を可能にします。これにより、心筋の不整脈源を効率的に除去します。

この技術は、熱を用いないため、従来のアブレーション法に比べて周辺組織（例えば心房食道瘻や横隔神経損傷などのリスク要因）への影響が少ないという利点を持っています。例えば、神経細胞は髄鞘で保護されているため、PFAの影響を受けにくいのです。
電場強度の調整により、心筋細胞を特異的にターゲットにすることが可能であり、心筋細胞のみに対する高い選択性が、PFAを安全かつ効果的な治療法として位置づける鍵となっています。

PFAと心臓自律神経系

神経節叢（GP）の役割

心房細動の発症および維持には、心臓自律神経系（Intrinsic Cardiac Autonomic Nervous System: ICANS）が密接に関与しています。特に、神経節叢（Ganglionated Plexi: GP）は迷走神経および交感神経の機能を調節し、以下のようにAFの病態生理に影響を与えます：

  • 迷走神経優位：迷走神経の過剰な活性化はAFを引き起こす触発因子となる可能性があります。
  • 交感神経優位：交感神経刺激が増加すると、心房の興奮性が高まり、AFの持続が促進されます。

PFAの影響

PFAはGPや迷走神経への影響が少ないことが特徴です。以下の研究結果がその証拠を示しています：

  • 術後心拍数の変化が限定的：RFAでは心拍数（HR）が術後10 bpm以上増加することが一般的ですが、PFAでは5–6 bpmに留まります。
  • 心拍変動（HRV）の維持：RFAに比べて、PFAではHRVが術後もほとんど低下しないことが確認されています。
  • 神経損傷マーカーの低値：S100βなどの神経損傷を示すバイオマーカーは、PFA後にRFA後よりも低値を示しています（PFA: 0.035 μg/L, RFA: 0.12 μg/L）。

GPアブレーションの重要性

一部の研究では、GPの部分的または完全なアブレーションがAFの長期的な抑制に寄与することが示されています。特に、GPがAFの発症におけるトリガーとして機能している場合、GPを効果的にアブレーションすることで再発リスクを低減できる可能性があります。

  • GPの不完全なアブレーション：PFAではGPへの影響が最小限であるため、GPの不完全なアブレーションがAF再発リスクを増加させる可能性が指摘されています。
  • 長期的な効果：GPアブレーションが完全でない場合、AFの再発率が上昇することが報告されており、これがPFAの課題の一つとして挙げられます。
  • 将来性：出力の調整により、意図的にGPへの影響をコントロールできる可能性はあるかもしれない

PFAの限界と課題

治療効果の持続性

  • PFA後の肺静脈再接続率が一部の研究で指摘されています（再接続率：約42%）。
  • GPの不完全なアブレーションが再発リスクを高める可能性があります。

技術的改善の必要性

  • カテーテルデザインの改良やエネルギー波形の最適化が求められています。
  • 個々の患者の解剖学的特性や基礎疾患に応じた個別化治療が必要です。
  • 冠動脈の直近でPFA を施行する場合は，冠攣縮誘発に対する対策が必要です。

PFAの更なる可能性；心室性不整脈の治療

PFAは、心房細動だけでなく、心室性不整脈の治療にも応用できる可能性を秘めています。心室頻拍（VT）や心室細動（VF）などの心室性不整脈は、心筋梗塞や心筋症などの器質的心疾患に伴って発生することが多く、突然死の主要な原因となります。

従来の熱アブレーションは、心室筋への適用において、病変の深さが不十分であったり、冠動脈やプルキンエ線維などの周囲組織への損傷リスクが高いなどの課題がありました。PFAは、これらの課題を克服できる可能性があるとして、注目されています。

前臨床研究では、PFAは心室筋においても有効なアブレーション効果を示し、冠動脈やプルキンエ線維への影響が少ないことが報告されています。例えば、Yavinらの研究では、ブタの心室筋においてPFAを繰り返し適用することで、病変の深さを増大させられることが示されました。また、Gerstenfeldらの研究では、ブタの心筋梗塞モデルにおいて、PFAは熱アブレーションよりも深い病変を作成できることが示されました。

これらの前臨床研究の結果を受け、心室性不整脈に対するPFAの臨床応用が試みられています。現時点では症例報告が中心ですが、PFAはVTやVFの治療においても有効性と安全性を示唆する結果が得られています。今後、さらなる臨床研究によってPFAの有効性と安全性が確認されれば、心室性不整脈治療の新たな選択肢となることが期待されます。

実践的なアドバイス

患者への推奨

  1. 治療選択肢としてのPFA
    • PFAは短時間で安全性が高い手技であり、特に高齢者や合併症リスクの高い患者に適しています。
    • 自律神経機能への影響が少なく、術後の回復が速い。
  2. 医師との相談
    • 自身の病態や治療目標に応じて、PFAが適切な選択肢であるかどうかを主治医に相談してください。
  3. 術後ケア
    • 術後の心拍数やHRVの変化をモニタリングし、定期的なフォローアップを受けることが重要です。

結論

PFAは、心房細動治療における革新的な技術であり、高い安全性と効率性を兼ね備えています。その特性により、特に自律神経系への影響を最小限に抑えながらも、効果的な治療を提供できる点が注目されます。一方で、治療効果の持続性や技術的改善の課題が残されており、さらなる研究が必要です。患者にとって、PFAは治療選択肢の一つとして有望であり、医療者と十分に相談しながら最適な治療戦略を選択することが重要です。

参考文献

Yavin, H.; Prasad, M.; Gordon, J.; Aksu, T.; Huang, H.D. Contemporary Trends in Pulsed Field Ablation for Cardiac Arrhythmias. J. Cardiovasc. Dev. Dis. 2025, 12, 10. https://doi.org/10.3390/jcdd12010010

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