機械輔助循環的臨床研究新進展▲

雷賓峰 鄭寶石

(廣西醫科大學第一附屬醫院心胸外科，南寧市 530021)

盡管治療左心室泵功能不全的心衰藥物已經取得了很大的進展，但是心衰的發病和死亡人數還是逐年攀升，心臟移植仍然是治療終末期心衰的最佳治療方案。然而，每年全球少于3000例的心臟供體，遠遠不能滿足眾多心衰患者的治療需求。因此，近年來機械輔助循環(Mechanical Circulation Support，MCS)作為心室泵衰竭的有效治療手段，獲得了長足的進步[1-2]，并不斷往微創和小型化甚至微型化發展[3-4]。本文對機械輔助循環的相關進展進行綜述。

1 機械輔助循環概述

MCS是指用人工制造的機械裝置，部分或完全替代心臟的泵血功能，保證全身組織、器官的血液供應。MCS 治療的適應證和策略包括：過渡裝置，即第一個裝置作為第二個長期裝置的過渡(bridge to bridge, BTB)、心臟功能恢復的過渡治療(bridgeto recovery, BTR)、心臟移植的過渡治療(bridge totransplant therapy，BTT) 和最終治療(destinationtherapy, DT)[5]。根據輔助部位的不同，MCS可以分為左心室輔助裝置(left ventricular assist device，LVAD)、右心室輔助裝置(right ventricular assist device, RVAD)、雙心室輔助裝置(biventricular assist device, BVAD)和全人工心臟(total artificial heart，TAH)。依據植入方式的不同，可分為植入型和非植入型；根據血流搏出方式的不同，可分為搏動型泵和非搏動型恒流泵。

2 短期心臟輔助裝置

主動脈內球囊反搏(Intra-aortic balloon pump，IABP)從1968年開始應用于心源性休克患者，是應用最為廣泛的機械循環輔助裝置[6]。IAPB通過股動脈將球囊置于胸降主動脈。心臟舒張期時球囊充氣，提高舒張壓，增加冠狀動脈血流灌注；收縮期時球囊迅速放氣，使左心室收縮期后負荷降低，在心肌收縮力不變的情況下，心排血量增加；左心室舒張末壓力下降，從而減輕左心室前負荷，減輕心臟負擔。目前廣泛用于冠心病的輔助治療，包括急性心肌梗死合并心源性休克、血流動力學不穩定的高危經皮冠狀動脈介入治療、冠狀動脈旁路移植術等，能明顯提高手術成功率，改善高?；颊叩念A后。近年來，IABP對高危冠脈搭橋圍術期患者的作用得到了廣泛肯定，能有效降低冠脈搭橋手術的死亡率[7-9]。IABP對血壓及冠脈血流的影響依賴于殘存的左心室功能，而且需心電活動穩定，才能發揮良好作用。對完全性血流動力學崩潰患者的循環輔助能力非常有限。禁忌證包括主動脈瓣關閉不全、主動脈夾層、主動脈瘤、外周血管疾病和左室流出道梗阻等。并發癥包括肢體缺血、血栓形成、主動脈損傷、出血和感染等。

靜脈-動脈體外模式氧合器(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO)的應用是急性心衰機械輔助循環最重要的一種形式。VA-ECMO通過外周動靜脈插管(心臟術后的嬰兒通過心房和主動脈插管)進行輔助循環，將血液從靜脈引流到體外，經膜式氧合器氧合后再用泵將血液注入體內，可以暫時代替心臟的泵功能和肺的氧合功能，讓機體有充分的循環灌注與氧供，使得心肺獲得休息而得到功能恢復。其優勢在于同時提供了呼吸和循環的支持，易于插管安裝，床邊即可安裝，不像大型的雙心室輔助裝置那樣需要切開心臟安置。VA-ECMO可以作為心臟手術后低心排患者及急性心源性休克患者的心功能康復的循環支持[10-12]。一個涵蓋了1 866例患者的17個研究的VA-ECMO治療心源性休克和心臟驟停的薈萃分析顯示，累計存活率僅為34.9%(20.8%～65.4%)。并發癥包括肢體缺血、缺血或出血性腦卒中、神經系統并發癥、急性腎損傷、大出血、心包壓塞和嚴重的感染等[13]。所以，為了提高手術成功率，該裝置應該在多器官功能衰竭或心肌嚴重受損導致頑固性心搏驟停前使用，而且心衰和其他器官損傷應為可逆的，患者的狀況可以康復或者過渡到更加長期的裝置或心臟移植。

其他短期應用的MCS有TandemHeartTM和Impella?泵，兩者實際上都是一種左心輔助裝置。TandemHeartTM通過股靜脈插管至右心房，穿刺卵圓窩進入左心房，將左心房內的氧合血引出體外，通過一個離心泵將血注入股動脈插管。此裝置能減輕左、右心室壓力，減少心臟做功和氧耗，增加心排指數。但是與ECMO類似，同樣有出血、肢體缺血、卒中和感染等并發癥，所以也只能短期應用[14]。Thiele等[15]應用TandemHeartTM左心輔助和IABP治療冠脈介入中心肌梗死導致的心源性休克，并進行了隨機對照研究，結果表明TandemHeartTM左心輔助的血流動力學明顯更好，但30 d內的死亡率兩者沒有顯著性差異，且TandemHeartTM的出血和肢體缺血并發癥發生率更高。這提示TandemHeartTM可能更適合作為一個短期的過渡性治療。Impella?泵是一個微型的軸流泵，通過股動脈插管逆行進到主動脈瓣水平，導管尖端的微型軸流泵將左心室的血泵入主動脈，更符合生理的血流方向。由于高速運轉的軸流泵容易造成溶血，同樣具有股動脈出血和肢體缺血的風險，所以目前主要短期用于心源性休克[16]。

3 需要機械輔助循環支持的心衰患者分級

國際機械輔助循環支持登記機構(Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support, INTERMACS)根據心衰嚴重情況需要的機械輔助循環進行了分級[17](見表1)。從1級嚴重的心源性休克，到2、3級依賴靜脈正性肌力藥及4級持續NYHA IV級心功能的患者都是常見的機械輔助指征。其中1級患者病情最緊急，需要MCS的時限以小時計，一般需要短期的、可以通過外周血管迅速建立的輔助裝置，然后根據病情發展過渡到長期VAD或者心臟移植。2級患者盡管持續應用正性肌力藥物，心功能仍進行性下降，也需要數日內急診手術安置ECMO等短期MCS以避免出現嚴重的多器官功能衰竭。3級患者病情相對穩定，沒有多器官功能衰竭的風險，但是無法脫離靜脈的正性肌力藥物或者短期MCS，此類患者最適合擇期手術進行心臟移植，若供體難以獲得，則是長期LVAD或者TAH的適應證。4級患者也是心臟移植及長期MCS的合適候選。5、6級患者是否需要MCS仍有爭議，7級患者則非MCS指征，但若這些患者病情加重，則需要重新評估分級。

表1 機械輔助循環支持的心衰患者分級

4 長期應用的機械輔助循環

LVAD經歷了第一代的搏動性血流泵，第二代的軸流泵，到第三代的離心泵，都可以提供有效的循環支持。第一代搏動性血流泵大都體積龐大，有很多組件和導線，患者易于感染，且容易出現機械故障，但是由于具有搏動性血流，更有利于左心室功能恢復，泵血栓形成和胃腸道出血的風險也相對較低[18]。

目前LVAD的應用已經轉為體積更小、便攜性更好的第二、第三代連續性血流泵。第二代軸流泵LVAD主要有Heartmate II、Jarvik 2000及Heart Assist 5等，軸流泵體積小、結構簡單，實際是一個微型螺旋泵，其結構特點使其易于形成血栓而失功，而且在泵流量低時容易出現血液返流。Heartmate II是應用最多最廣泛的第二代LVAD。INTERMACS登記的Heartmate II支持終末期心衰結果，1年生存率80%，2年為69%[19]。軸流泵的主要并發癥有出血、驅動線感染、泵血栓形成、腦卒中和右心功能衰竭[20]。與LVAD植入直接相關的右心衰原因主要是左心排血量增加了以后體靜脈回流增加從而增加右心負荷，以及泵抽吸左心室血液造成的室間隔反常運動。

第三代離心泵LVAD有Heartmate III和HeartWare HVAD等，磁懸浮葉輪LVAD 采用了磁懸浮技術，在電磁場中讓旋轉葉片懸浮，當葉片旋轉時，帶動下方的血液持續流動。由于其與血液無任何機械接觸，溶血風險遠低于軸流泵，且耐久性高，用電量和產熱量低。而且相較于軸流泵，離心泵能在左心室收縮時輔助產生更高的血流量，從而產生更強的搏動性血流，可以減少主動脈瓣返流和胃腸道出血的風險，并有利于左心室收縮功能的恢復[21]。一項涵蓋了332個等待移植的心衰患者用HeartWare HVAD進行左心輔助的研究表明，180 d生存率達91%，360 d為84%，且生活質量顯著提高，不良事件發生率低[22]。而且由于第三代VAD體積小，可以同時進行左、右心室輔助，達到雙心室輔助的作用[23]。我國自主研究的第三代磁懸浮技術VAD也已經進入了臨床研究階段，并應用于3例危重晚期心衰患者，其中1例已經存活了8個月，1例輔助了192 d后接受了心臟移植，還有1例生存了139 d且心功能恢復良好，準備撤除VAD。

對于雙心室衰竭又未能進行心臟移植的患者，采用全人工心臟(TAH)可能是最佳的選擇。目前應用最多的TAH是CardioWest，這是一種雙心室替代、搏動性的氣動泵，可以完全替代患者的兩個心室和四個瓣膜。TAH可以用于左心室輔助和雙心室輔助禁忌者，例如主動脈瓣返流、心律失常、左心室血栓、人工主動脈瓣植入、室間隔穿孔以及需要高流量支持的不可逆雙心室衰竭病人[1]。目前為止，已經有1 000余例患者接受了CardioWest全人工心臟，作為雙心室衰竭患者心臟移植前的選擇，可幫助患者以更好的身體狀態等待心臟移植，明顯提高了移植前生存率。新型的更小體積的Carmat TAH為電力水驅動的搏動泵，具有四個生物瓣，目前正在進行臨床研究[24]。 出血、感染、裝置失功、血栓形成和神經系統并發癥(腦卒中等)是TAH的主要并發癥。

心臟移植仍然是終末期心衰患者治療的最佳選擇，但是由于供體的缺乏，仍有大量患者不得不接受其他治療方式。MCS就是治療藥物無法控制心衰的理想選擇，可以迅速改善血流動力學[25]。隨著我國科學技術和經濟的不斷發展進步，各種短期、長期MCS已經可以按照不同策略應用于相應病情的心衰患者，并取得了不錯的臨床結果，國產化的MCS也已經逐步面世，更廉價的產品更有利于MCS的應用普及。MCS正向微型化、便攜式、并更持久耐用的方向發展，但仍需要不斷改進以減少并發癥，提高患者生存率。也許未來的MCS可以替代心臟移植并成為終末期心衰患者的最終治療方式。

參 考 文 獻

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