射频消融物理学原理2020
射频消融原理
射频消融原理射频消融（RadiofrequencyAblation，RFA）是一种使用射频能量来消融组织的一种技术，是一种非侵入式的治疗技术，用于治疗多种疾病，包括癌症、心脏病、胆囊病、肝病、痔疮等。
它通过利用射频能量在组织中形成一个热烧区来消融组织，随后这个热烧区将慢慢变成一个瘢痕，从而实现治疗的目的。
射频消融原理主要是利用电磁感应耦合原理，通过利用射频时的电磁感应使治疗部位的温度升高，实现消融作用。
在组织中，利用电磁进行射频消融时，由于不同的物质具有不同的电磁隧道，因此受到的射频能量也不同。
在射频热消融中，当电磁感应的能量达到一定程度时，组织内的温度就会升高，而一旦温度高于治疗组织的破坏阈值，该组织就会受到损伤，最终将瘢痕慢慢形成，从而实现消融作用。
射频消融技术在临床上主要用于肿瘤治疗、心脏病治疗、痔疮治疗和腱鞘囊肿治疗等。
射频消融作为一种非侵入式的治疗技术，拥有快速无痛的优势，不仅可以进行治疗，还可以实现监测，从而提高治疗效果。
首先，射频消融的安全性被广泛认可，无论患者的身体状况如何，都可以获得满意的治疗效果，而且治疗过程中也没有明显的不良反应出现。
其次，射频消融可以达到精确、快速和可控的效果，它可以准确地达到热消融的部位，治疗效率高，而且可以准确控制温度，从而减少了可能的不良反应的发生。
此外，射频消融技术还可以在实时监测组织的温度及灌注情况，从而有效地提高治疗效果。
最后，射频消融技术还非常适用于对患者有特殊要求的特殊病症，比如心脏病、肝病、肺病等，这些疾病通常需要更精确的治疗，而射频消融技术能够满足这类需求。
尽管射频消融技术在医学治疗领域具有良好的应用前景，但由于该技术仍处于发展阶段，因此也存在一定的风险，比如射频消融时会产生电磁辐射，可能对患者的心脏和血液系统有不利影响等，因此在进行治疗时，必须严格遵守操作规程，以避免不良影响的出现。
综上所述，射频消融技术受到广泛应用，具有安全、准确、快速、可控等优势，可以有效提高治疗效果，但存在一定风险，因此在使用时必须仔细操作，避免出现不良后果。
射频消融治疗设备原理
射频消融治疗设备原理
射频消融治疗设备是一种常见的医疗设备，用于治疗各种疾病，如心脏病和癌症等。
射频消融治疗设备的原理是通过刺激组织中的神经，以杀死组织部分来治疗疾病。
射频消融治疗设备的原理基于射频电流导致的组织热损伤。
它使用高频电流通过导管传输到特定组织区域。
当电流流经组织时，它会產生高温，以破坏组织细胞内部蛋白质的结构，从而导致细胞死亡。
这种治疗方法主要用于治疗良性肿瘤、癌症以及心脏病等。
射频消融治疗设备的治疗过程类似于手术，但是该治疗不需要切口，只需将导管插入患者体内。
通常，医生会使用放射学技术监测导管的位置和治疗进程，以确保治疗效果和安全性。
治疗时间和术中监测会因不同的医学情况和治疗目的而有所不同。
射频消融治疗设备优点是其治疗效果显著，且并非手术治疗，副作用少且恢复迅速。
适用于局部小面积的肿瘤治疗，以及可以预防不适合手术的患者更加高效的治疗。
然而，射频消融治疗设备风险是高温造成的损伤，可能引发出血和烧伤等副作用。
治疗过程中，电流和操作导管的医生需要避免损伤患者
身体其他部分。
在使用射频消融治疗设备时，医生需要考虑患者的医学情况和治疗目的，以确定治疗方案和术中监测。
治疗后，患者需要遵守医生的建议来恢复体力和健康状态。
总体而言，射频消融治疗设备是一种安全、有效的医疗工具。
它可以作为手术之外的另一种治疗手段，为患者提供更好的治疗体验。
射频消融手术原理
射频消融手术原理射频消融手术是一种常见的医疗技术，广泛应用于各种疾病的治疗，尤其在肿瘤治疗领域具有重要意义。
其原理是利用射频能量对组织进行局部加热，从而达到治疗的效果。
本文将对射频消融手术的原理进行详细介绍。
射频消融手术的原理基于射频能量的作用原理。
射频能量是一种高频电流，通过电极导入人体组织，产生摩擦热，使组织局部升温，最终导致组织坏死。
在射频消融手术中，医生将射频电极引入患部组织内，通过射频发生器输出高频电流，使射频电极产生热能，局部升温，从而达到治疗的效果。
射频消融手术的原理可以分为两个方面来解释。
首先是射频能量的作用机制。
射频能量进入人体组织后，会引起组织分子的摩擦振动，产生热能，使组织温度升高。
当组织温度升至60℃以上时，细胞蛋白质凝固，细胞膜破裂，细胞内外液体混合，细胞失去生命活动，最终坏死。
其次是射频消融手术的治疗原理。
射频消融手术可以有效治疗肿瘤、心律失常等疾病。
在肿瘤治疗中，射频能量可以直接作用于肿瘤组织，使其坏死，达到治疗的效果。
在心律失常治疗中，射频能量可以破坏心脏组织中的异常传导途径，恢复心脏的正常节律。
射频消融手术的原理具有一定的局限性。
首先是射频能量的传导距离有限。
由于组织的热传导性不同，射频能量的传导距离有限，使得手术难以达到全面治疗的效果。
其次是射频消融手术对周围组织的影响。
射频能量会对周围正常组织产生一定的热损伤，可能引起并发症。
因此，在进行射频消融手术时，医生需要精确掌握射频能量的作用范围，避免对周围组织产生不必要的伤害。
总的来说，射频消融手术是一种重要的医疗技术，其原理是利用射频能量对组织进行局部加热，达到治疗的效果。
尽管其具有局限性，但在肿瘤治疗、心律失常治疗等领域具有重要的应用前景。
相信随着技术的不断进步，射频消融手术将会发挥更大的作用，造福更多的患者。
射频消融术原理
射频消融术原理
射频消融术是一种通过高频电流产生的热能，来摧毁异常组织或细胞的治疗方法。
射频消融术的原理是利用射频电流产生的高热，将异常组织或细胞进行热损伤，从而达到治疗的目的。
射频消融术使用的是高频交流电，它能够通过电极导入到体内的目标组织或细胞中。
当高频电流通过组织时，电流的能量会转化为热能，导致局部组织温度升高。
高温会使目标组织或细胞的蛋白质变性、细胞膜破裂，并引起细胞凋亡或坏死。
射频消融术可以用于治疗多种疾病，包括肿瘤、心律失常和疼痛等。
在肿瘤治疗中，射频消融术可以通过将射频电极插入到肿瘤内部，将高热直接传递给肿瘤组织，从而破坏肿瘤细胞的结构和功能。
射频消融术具有一定的优势，如操作简便、创伤小、恢复快等。
然而，射频消融术也存在一些风险和限制，如可能引起出血、感染和热损伤周围器官等。
因此，在进行射频消融术之前，需要进行全面的评估和诊断，确保手术的安全和有效。
总而言之，射频消融术通过高频电流产生的热能来摧毁异常组织或细胞，是一种常用的治疗方法。
射频消融术的原理是利用高热对目标组织或细胞进行破坏，达到治疗的效果。
尽管射频消融术有一定的风险和限制，但在合适的患者和适当的情况下，它仍然是一种有效的治疗选择。
射频消融的原理
射频消融的原理射频消融是一种常见的治疗方法，它通过利用射频能量来破坏异常组织，如肿瘤或异常神经组织。
这种治疗方法已经在肿瘤学、神经外科学和心脏病学等领域得到了广泛的应用。
射频消融的原理是什么呢？让我们来详细了解一下。
射频消融的原理基于射频能量对组织的热效应。
射频能量是一种高频电流，它可以在组织中产生热量。
当射频探头插入体内目标组织时，射频能量会通过组织产生摩擦，导致组织温度升高。
当组织的温度升至50-100摄氏度时，细胞膜的脂质双层会发生破裂，细胞内的蛋白质凝固，细胞核蛋白质凝固，细胞内的水分蒸发，细胞膜通透性增加，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞膜通透性增加，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变，细胞内外的离子平衡紊乱，细胞内外的pH值改变。
这些变化导致了细胞的凋亡和坏死，从而实现了对异常组织的破坏。
射频消融的原理还包括了热效应的传导和扩散。
射频能量在组织中的传导和扩散是一个复杂的过程，它受到组织的电导率、血流情况、射频探头的位置和尺寸等多种因素的影响。
一般来说，电导率高的组织（如肝脏）更容易传导射频能量，而血流充足的组织则会对射频能量的传导和扩散产生影响。
因此，在进行射频消融治疗时，医生需要考虑这些因素，选择合适的射频探头和治疗参数，以确保射频能量能够充分地传导和扩散到目标组织中，从而实现对目标组织的有效破坏。
除了热效应外，射频消融的原理还涉及了组织的生物学效应。
射频能量的热效应不仅会直接破坏细胞结构，还会引起一系列的生物学效应，如炎症反应、免疫反应和修复反应等。
这些生物学效应对于治疗的效果和患者的恢复都具有重要意义。
射频消融原理_图文
组织加热过程
• 第一阶段:阻抗式加热（ Resistive Heating）
• 第二阶段:传导式加热（ Conductive Heating ）
注： o 导管是被动加热 o 导管与组织接触的界面温度最高
组织温度 vs 损害容积
r = 0.78
导入组织内的能量总和决定Biblioteka 组织温度，组织温度决定 了损伤大小。
影响创痕形成的关键参数
射频仪有关的参数： ✓ 输出功率 ✓ 输出时间 ✓ 阻抗
－疤痕 －组织 ✓ 温度 －组织温度 －导管头端温度
传统射频消融原理
— 功率和时间与损伤深度的关系
传统射频消融原理
— 组织和电极温度
• 组织温度大小依赖于功率和放电时间 。
• 消融电极温度间接反映组织温度，其 温度总是低于邻近组织的温度。
温度控制模式 （Temperature Control Mode）
• 射频仪通过监测头电极温度来控制功率输出，以达到 和维持目标温度；
• 高的目标温度可以增大创痕，但同时也增加了不良事 件发生的风险；
• 为了安全起见，射频仪的输出功率不会超过预设的功 率上限。
温度控制模式—闭环反馈
温度控制的优劣
➢ 当放电时间过长时（如AF消融）温度过高可能提示 消融仪过热？注意散热。
灌注射频消融技术—能量散失
• 消融过程中两个能量传递的途径： ✓ 液体（血液和灌注盐水） ✓ 组织
灌注射频消融技术— 能量散失
• 电极组织贴靠程度和阻抗决定能量传递选择哪条途径 • 因为盐水的阻抗值比血液低，在开放式灌注消融中，盐水的灌注
4mm导管?在功率恒定的情况下8mm导管所造成的损伤深度较小导管头电极的表面积较大电流密度较低很多能量流失在血液中局部血流的影响?消融过程中局部血流对于电极未接触组织的部分有冷却效果称为被动冷却?其影响在温控消融模式下最明显被动冷却难以控制的原因?血流是脉冲式导管移动?局部血流状况解剖?电极组织接触方向?电极组织接触压力脉冲式血流?血液的冷却作用与心脏的搏动有关血液的冷却作用与心脏的搏动有关?头端温度感应值的上下波动局部血流状况解剖低血流情况下例如电极嵌入梳状肌或瓣下被动冷却效果差因此只需低功率即可达到目标温度输入组织能量较少创痕亦较小高血流状态下例如在心室流出道被动冷却效果好电极温度低射频仪为了达到预设温度保持在高功率输出产生的创痕较大电极接触方向和压力?接触的紧密程度?接触的稳定程度心脏搏动心内膜的高低不平被动冷却效果难以控制我们该怎么办
射频消融治疗肿瘤
射频消融治疗肿瘤 的前景和展望
精准定位与导航技术：提高治 疗的准确性和安全性
实时监测与反馈技术：实现治 疗效果的实时评估和调整
多模态影像融合技术：提高病 灶的检出率和治疗效果的可评 估性
新型消融材料与设备：降低并 发症发生率，提高治疗效果
射频消融治疗肿 瘤的原理和优势
射频消融治疗肿 瘤的临床试验进 展
射频消融治疗肿瘤 的临床应用
适应症：肝癌早 期，肿瘤较小且 无转移
治疗方法：将射频 针插入肝癌组织， 通过加热破坏癌细 胞
治疗效果：有效 缩小肿瘤，延长 患者生存期
优势：微创、恢 复快、副作用小
适应症：早期、中 期肺癌，不能耐受 手术或拒绝手术的 患者
治疗方法：CT引导下 经皮穿刺，将射频针 插入肿瘤内，通过加 热破坏肿瘤组织
射频消融治疗肿 瘤在不同类型肿 瘤中的应用情况
射频消融治疗肿 瘤的未来发展方 向和趋势
射频消融与化疗联合应用：提高肿瘤细胞对化疗药物的摄取率，增强化疗效果
射频消融与放疗联合应用：利用放疗增敏作用，提高肿瘤细胞的凋亡率
射频消融与免疫治疗联合应用：激活免疫系统，提高机体对肿瘤细胞的杀伤力
射频消融与中医治疗联合应用：发挥中医调理作用，减轻放化疗不良反应，提高患 者生存质量
射频消融治疗肿瘤 的方法
适应症：射频消融治疗肿瘤 适用于多种实体肿瘤，如肝 癌、肺癌、肾癌等
禁忌症：射频消融治疗肿瘤 不适用于肿瘤过大、多发转 移、凝血功能障碍等患者
射频消融治疗肿瘤的设备包括射频消融仪、电极针和影像设备等。 射频消融仪是核心设备，能够产生射频电流，使电极针周围的组织发生热凝固。 电极针是插入肿瘤内部的工具，有多种型号和规格，适用于不同大小的肿瘤。 影像设备用于定位和监控治疗过程，常用的有超声和CT等。
射频消融生物物理学
generator
heart tissue
catheter
3. 导管消融的热量转化方式
• 阻抗热 • 传导热 • 对流性冷却
5
• 组织加热过程
第一阶段: – 阻抗式加热 – 在局部组织内部发 生
第二阶段: – 热传导到附近的局 部组织和导管头电 极
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• 阻抗热
只在局部贴靠周边1mm内产生 功率越高产生的阻抗热在组织内的作用越深 阻抗热与电流的平方成正比 当电极离开内膜表面阻抗热会迅速降低
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7. 与传统导管温度曲线比较
• 传统导管消融：导管头端电 极升高至65°C，会导致结 痂和血栓形成的危险
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• 冷盐水灌注导管消融：灌注盐水 对头电极进行冷却，维持在较低 的温度，有效的降低了结痂和血 栓的形成
8. 冷盐水消融与普通导管的损伤对比
30
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9. 冷盐水消融与普通导管的损伤对比
1L2esion Science 12
134. 射Biblioteka 对心肌组织的作用• 心肌细胞
细胞膜爆裂 细胞脱水 细胞内蛋白变性
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• 心肌组织
射频消融时，高频电流通过电极释放到电极头相邻的组织表面 当心肌组织温度超过48-50度将产生不可逆损伤 细胞在温度大于50度时发生爆裂，细胞死亡并成为碎片 组织温度超过50度，细胞就产生不可逆损伤
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6. 非灌注消融与开放式灌注消融效果对比
• 使用非灌注消融导管消融（30W） 射频消融能量渗入接触面下1mm（阻 抗加热） 热量向附近组织传导，能量和温度迅 速下降 消融结果： 创痕直径最大处在导管接触面 创痕通常宽度和深度都小于4mm
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电阻热符合焦耳定律
• Q = I2Rt • I ∽ w/d2 Q ∽ w2/d4
具体部位组织的电流与施加的功率成正比，与组织距消融电 极距离的平方成反比，故组织中产热与给予的功率的平方成 正比，与距离的4次方成反比。
500 kHz优点
• 电阻热为主，电介热弱：仅引起与电极接触组织产热，通 过热传导方式增加周围组织损伤；对组织的损伤小，损伤 与作用时间和功率密切相关，易于控制。
• 配套设备制作成本低。
500 KHz不足
电阻热：渗透力差，仅引起接触电极的薄层组织产热，导 致局部高温，表面组织损伤明显、脱水干燥、阻抗增加， 易致血栓形成，作用深度不足，常需足够功率和时长。
术应用于临床
直流电消融在导管头端 形成的火球
射频消融导管: ▪ 1985: Fontaine开始相关研究实验 ▪ 1987: Borggrefe对右侧旁道消融成功 ▪ 1988: Kuck成功消融右侧旁道 ▪ 1988: Huang/Haines/Hindricks对射频消融引起
的病理生理改变进行研究 ▪ 1989-91: Jackman/Kuck/Calkins对射频消融旁道
• 电流对机体的刺激兴奋作用随着频率升高而减弱； • ＞100kHz：交流电每个周期时间小于0.01 ms，刺激时间
达不到兴奋神经和肌肉的阈值（0.03～1ms）； • 100～150kHz：对机体有极微弱的刺激性； • ＞500 kHz：完全无神经兴奋作用。
（工业和民用交流电50-60Hz）
高频电流的特点二
• 高频率电磁波：磁电互变快，电能、磁能随着电场与磁场 的周期变化以电磁波的形式向空间传播（电磁辐射），也 可以通过特殊装置束缚在有形的导电体内传递。
二、临床消融所用射频的选择
• 临床射频频率范围300-3000kHz。 • 心律失常导管射频消融最常用为500kHz。
高频电流的特点一
对神经肌肉无兴奋作用
温控60℃，输出功率与电极头端半径近乎成线性关系
损伤横径和深度与电极头端半径显著正相关
5. 压力
6.单极&双极消融
射频消融能量的安全应用
• 总原则:
– 释放到组织的能量多少决定了组织内部的温度，从而影响 了损伤范围的大小
• 防止组织过热:
– 组织气化爆破 （高功率，高压力）
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小结
1. 射频：500 kHZ 2. 临床与组织损伤程度相关的关键参数
• 消融电极与组织的接触压力：与范围正相关 • 功率：与范围正相关 • 时间：时间短主要作用为阻抗热，范围相对较大，深度相对较浅；时
间长主要体现在传到热，范围和深度增加 • 盐水灌注：深度和范围增加
3. 消融模式和参数应根据消融目的灵活选择设置
无电解作用
• 电解：电流通过电解质溶液或熔融态物质时，在阴极和阳 极上引起氧化还原反应的过程。 电解发生依赖于定向电流。
• 高频电流电场方向迅速变换，电场中的电解质离子不能定 向运动，只能在其原位振动；电介质（细胞膜）中的偶极 子也按高频电场的方向变动，不断取向转动，只形成位移 电流，而无传导电流，所以高频电流无电解作用。
• 方案：8 mm导管、4 mm导管，在体犬股头肌 ① 垂直贴靠，表面60℃温控 ② 垂直贴靠，60℃温控，血流灌注 ③ 垂直贴靠，3.5 mm深度组织90℃温控 ④ 平行贴靠，3.5 mm深度组织90℃温控 • 结果 ① 方案 1和2，8 mm导管组织温度和损伤深度胜于4mm导管；无血流灌注时
差别相对较小。 ② 方案3，8 mm导管组织表面温度较低； ③ 方案4，8 mm导管在7 mm深度组织温度更高，组织损伤更深 • 结论：更大的电极增加冷却效果和组织接触面积，从而增加阻抗热，组
组织加热后的变化
• 心肌组织 – 组织温度超过50℃， 细胞就产生不可逆损 伤
• 血液 – 当温度达到90-100℃， 血液开始凝结 – 80度时产生软血栓 – 不受肝素水平的影响
RF Catheter Ablation: Lessons on Lesions
FRED H.M. WITTKAMPF, Ph.D.,* and HIROSHI
• 第二阶段:
– 热传导到附近的 局部组织和导管头电极
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第一阶段（阻抗式加热） 特点
• 只在局部贴靠周边1-2mm内产生， 形成高温区
• 功率越高产生的阻抗热在组织内的 作用越深
• 当电极离开内膜表面阻抗热会迅速 降低
RF
Current
T Blood Pool
i
Tissue
RF Currpent
高频电流的特点三
产热明显
焦耳定律：Q＝ I2R t
Q：热能。I：电流。R：电阻。t：时间。 • 人体R由阻抗、感抗、容抗组成。
✓ 阻抗：电路阻碍电流通过能力的量。 ✓ 感抗：当线路中有电流通过时，就会在线路中形成感应电磁场，而感应电磁场又会
在线路中产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。 ✓ 容抗：电容器所带电荷对定向移动的电荷具有的阻碍作用。是人体电阻的最大构成
射频消融物理学原理
2020-3
提纲
• 射频消融简史 • 射频是什么？ • 临床消融所用射频的选择 • 射频对组织的影响 • 消融参数对组织损伤的影响
一、射频消融简史
高压直流电消融:
▪ 1979: Vedel及 Fontaine发现高压直流电 可以终止心动过速
▪ 1981: Gonzales进行动物实验 ▪ 1982: Scheinman/Gallagher首次将该技
Lesio
n
第二阶段（传导热） 特点
• 高温组织自发向周围传导热量
• 是造成消融损伤的主要因素
• 消融组织的深部温度高于导管/组织 接触面的温度
Blood Pool Tip
Tissue
Lesion
✓ 血液冲刷将带走热量并冷 却局部组织与消融电极
✓ 血流充分时，可以给予更 大的消融能量而不用担心 局部表面结痂
5 mm
2 mm
50 V ，温控30-50 ℃，电极垂直贴靠，盐水灌注 (20 ml/min)
平行贴靠
Circuit for RF ablation can be considered to have overall impedance consisting of nonablation electrode impedance (RRemote) produced by cables, skin patch, and body, which is in series with impedance of ablation electrode consisting of electrode-tissue interface impedance (RTissue) and electrodeblood interface impedance (RBlood) connected in parallel.
3、电极长度+盐水灌注
• Inverse Relationship Between Electrode Size and Lesion Size During Radiofrequency Ablation With Active Electrode Cooling. Nakagawa H. Circulation. 1998;98:458-65.
的有效性进行临床研究 ▪ 1991: 射频消融室速 ▪ 1992: 射频消融慢径 ▪ 1992: 射频消融房扑 ▪ 1995: 射频消融房颤
一、射频是什么？
射频是一种电磁波、高频电流
电磁波?
• 电磁波是电磁场的一种运动形态。电磁波为横波，电磁波 的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直
电磁波传递
• 低频率电磁波：需借有形导电体才能传递。磁电之间的相 互变换缓慢，能量几乎全部返回原电路，没有能量辐射。
(A) 最大损伤深度; (B), 最大损伤直径; (C), 最大损伤直径深度 (D), 组织表面损伤直径. *P<0.05.
4. 导管头端半径
• 导管头端电极半径0.75-2.25，长度同直径 • 犬右心室游离壁离体组织 • 温控60℃消融
Haines DE, et al. Electrode radius predicts lesion radius during radiofrequency energy heating. Validation of a proposed thermodynamic model.Circ Res. 1990; 67(1):124-9.
织损伤深度增加。
Otomo K, et al. Why a large tip electrode makes a deeper radiofrequency lesion: effects of increase in electrode cooling and electrode-tissue interface area. J Cardiovasc Electrophysiol. 1998;9:47-54.
✓ 冷盐水消融的原理
血流速度对消融深度的影响
消融停止温度延迟变化
垂直贴靠，压力10g
Fred H.M. Wittkampf, et al. Thermal Latency in Radiofrequency Ablation. Circulation. 1996;93:1083–1086
Fred H.M. Wittkampf, et al. Thermal Latency in Radiofrequency Ablation. Circulation. 1996;93:1083–1086