心脏辅助装置对不同心衰程度的急性心衰犬的血流动力学影响

刘超　李圣博　刘鸿昊　姚星星　焦周阳　文冰

【摘要】目的 观察心脏辅助装置对于不同心衰程度的急性心力衰竭（Heart Failure HF）犬的血流动力学参数的影响。方法18条健康清洁的犬，体重24-36kg，随机分为3组，通过冠脉微栓塞法使心输出量、平均动脉压等其他血流动力学参数分别不同程度的减少小于30%、30%～50%、大于50%；分别对应A、B、C三组。对于造模成功的动物采用双心室辅助，并在实验开始时采用1：1的频率辅助，记录主动脉压力，心输出量等血流动力学参数。结果 通过心脏直接辅助装置的应用，能够使心输出量（CO）和平均动脉压（MAP）得到不同程度的提高；收缩压、舒张压也相应的提高；A、B、C三组的血流动力学指标的差异有统计学意义（P<0.05）。结论 与心脏收缩同步的心脏辅助装置对于急性心衰犬能够改善心脏的收缩能力，辅助心脏的收缩，提高其心输出量，使其血流动力学参数得以提高。

【关键词】心脏辅助装置；急性心力衰竭；血流动力学

【中图分类号】R541.6+1【文献标识码】A

本研究首在观察心脏辅助装置对于不同心衰程度的急性心力衰竭犬的血流动力学参数的影响。

1. 材料和方法

1.1 材料：18条健康清洁的犬，体重24-36kg，由郑州大学动物实验中心提供。通过郑州大学第一附属医院医学科研伦理审查委员会审查，该项目研究内容和过程遵循国际及国家颁布的有关生物医学研究的伦理要求。输液泵（Infusomat （r） P， B.Braun Melsungen AG）、动物麻醉机（Datex.ohmeda Aespire7100）、心电监护仪（Mindray，迈瑞公司）、球囊反搏泵（Autocat2，ARROW international公司）、超声仪（飞利浦IE33，飞利浦公司）、郑州大学重点实验室。

1.2 心脏辅助装置：该装置拟设计为气动泵，外层使用塑料盘旋成锥形，内层使用橡胶制成两个双层密封气囊，分别按照左右心室的表面形状及大小进行制作，按照左右心室的位置固定在外层壳壁上，靠近心尖部的气囊开口与进气管道粘合到一起，并固定在外层壳壁的心尖部位上。该装置设计完成后可连接 IABP 机，同时将设置IABP 机器的相关参数，使其能在心脏收缩时充气，舒张时放气，以达到辅助心脏的效果。

1.3 实验步骤：18条犬通过静脉应用盐酸氯胺酮10mg/kg实施基础麻醉，静脉注射盐酸氯胺酮2mg/kg、1-2mg/kg丙泊酚进行麻醉维持。在股动脉插入6F的造影管行冠脉造影，在用3F的微导管至栓塞部位（左前降支第一对角支），注射微球（98-115μm ），微球浓度40000个/L，每次1-2ml，连续2-3次，通过超声观察心输出量的变化（不同程度的减少小于30%、30%-50%、大于50%；分别对应A、B、C三组。），达到急性心衰模型标准。

18条犬通过静脉应用盐酸氯胺酮10mg/kg实施基础麻醉，静脉注射盐酸氯胺酮2mg/kg、1-2mg/kg丙泊酚进行麻醉维持。经口喉镜插管内径（6.5-7.5mm），连接动物呼吸机辅助呼吸，设定呼吸频率20-25次/分，潮气量10-15ml/kg，氧气流量1.5-2L/分，常规静脉置留置针输注平衡液10ml/kg/h。通过正中切口开胸，剪除部分心包，暴露心脏。然后该装置置于心脏表面，将装置的左右气囊正对左右心室将整个心脏置入装置内，并在心包内进行固定，将装置下端经剑突下皮肤穿出并固定，连接体外IABP管道，连接心电图进行心脏辅助。

将所有建模成功的动物采用双心室辅助，并在实验开始时采用1：1（心脏跳动1次，装置辅助1次）的频率，记录主动脉压力，心输出量等。通过股动脉置导管监测主动脉血压值。在超声引导下，并再次测量以上相关数据并进行统计分析，直接心脏辅助装置对血流动力学参数的影响。

1.4 统计学方法：应用SPSS 17.0软件统计分析，数据采用样本均数±标准差（x±s）表示。其中数据的比较采用方差分析法（ANOVA），多个样本均数的两两比较用Bonferroni法检验。

2. 结果

18条犬均为造模成功的。不同心衰程度的急性心衰的心脏在直接心脏辅助装置的辅助下，血流动力学的参数发生改变，但是辅助前后心率的变化不大。在接受心脏辅助后，A、B、C三组其心输出量及血压得到明显改变。

与正常基线相比，通过冠脉微栓塞法形成的心衰模型，其血流动力学参数均至少下降小于30%、30%-50%、大于50%。A组：心输出量从原来的（2.79±0.42）L/min降到（2.23±0.24）L/min，通过辅助后变为（2.20±0.34 ）L/min。主动脉收缩压从原来的（142.0±6.8）mmHg降到（113.6±8.03）mmHg，通过辅助后变为（109.8±7.8）mmHg。主动脉舒张压从原来的（103.2±8.1）mmHg降到（82.5±5.0）mmHg，通过辅助后变为（80.5±6.2）mmHg。平均主动脉压从原来的（116.2 ±9.5）mmHg降到（92.9±6.8）mmHg，通过辅助后变为（91.8±10.5）mmHg。辅助前后心率变化不大（135.4±9.0）比（134.0±10.8）次/分。

B组：心输出量从原来的（2.82±0.39）L/min降到（1.69±0.32）L/min，通过辅助后变为（2.10±0.34 ）L/min。主动脉收缩压从原来的（140.0±7.8）mmHg降到（83.4±8.03）mmHg，通过辅助后变为（105.4±7.8）mmHg。主动脉舒张压从原来的（101.2±8.1）mmHg降到（60.7±4.5）mmHg，通过辅助后变为（78.9±6.2）mmHg。平均主动脉压从原来的（110.2 ±8.5）mmHg降到（66.2±7.4）mmHg，通过辅助后变为（87.5±8.5）mmHg。辅助前后心率变化不大（102±8.0）比（101.0±9.0）次/分。

C组：心输出量从原来的（2.75±0.38）L/min降到（1.08±0.34）L/min，通过辅助后变为（1.98±0.22 ）L/min。主动脉收缩压从原来的（139.0±5.4）mmHg降到（55.6±8.2）mmHg，通过辅助后变为（106.5±7.8）mmHg。主动脉舒张压从原来的（100.2±9.2）mmHg降到（42.5±6.2）mmHg，通过辅助后变为（78.5±7.2）mmHg。平均主动脉压从原来的（114.2 ±8.3）mmHg降到（45.8±7.2）mmHg，通过辅助后变为（90.4±7.5）mmHg。辅助前后心率变化不大（121.4±7.0）比（122±9.3）次/分。

对于B、C组，通过心脏辅助后，其心输出量、平钧动脉压，均得到明显的提高，其差异具有统计学意义（P<0.05）。而对于A组，其血流动力学参数变化不大，其差异无统计学意义（P>0.05）。

3. 讨论

本实验的目的是通过心脏直接辅助装置对急性心衰犬进行辅助，辅助心脏收缩，增加搏出量，使其血流动力学参数得以恢复。并且观察辅助装置对于不同心衰程度的急性心衰犬辅助后其血流动力指标的变化。本实验的结果说明该装置使B、C组心衰犬的血流动力学参数恢复到正常的80-90%左右，然而对于A组，其血流动力学指标的变化不大。对于ABC三组辅助前后，其心率的变化的差异无统计学意义。国外研究表明，通过直接辅助装置，对心率的影响并不大，辅助前后之间的差异无统计学意义[1-2]。辅助的心脏在收缩期以及舒张期的冠脉灌注未受到影响，反而因为舒张期压力的升高，冠脉血流量有一定程度的增加，加上心肌耗氧减少，有利于心肌的恢复.

该装置置入简单、外在的包裹在心脏表面上，采用由ECG信号激发的，与心脏的跳动同步，随心脏的收缩而挤压心脏，从而使衰弱的心脏增加每搏输出量达到辅助效果。该装置不仅减少了出血，而且不损伤心肌，避免了血液接触的心室辅助装置所造成的心肌损害，避免了与血液直接接触引起的血栓栓塞和出血、感染、以及血管并发症等生物兼容性的问题。

对于三种不同心衰程度的急性心衰犬进行心脏辅助时，该装置能够提高急性心衰犬的血流动力学指标，主要是在于装置的充气时间与心动周期密切相关（采用由ECG信号激发的，与心脏的跳动同步），如果过早、过晚的充气，则会都使心肌灌注减少[3]。因此，实验研究必须保证心动周期与气囊的充放气是同步的，（在QRS波的起点作为充气的起点）。根据左右心室的大小与压力分布，将辅助装置的两个独立的气囊，分别置于左右心室的表面，建立了一个生理性的左心室射血过程，并且气囊紧密贴合在心脏表面，保证了挤压过程中不会产生长轴方向上的缩短（即心尖向心底运动）。该装置外在的机械性挤压和舒张心脏，根据心电信号，按1：1的辅助频率进行操作，当心脏收缩时，用球囊反搏泵使气囊充气，挤压使心脏外侧-室间隔方向（横轴）明显缩短，前后方向与长轴方向（即心尖-心底方向）延长，减少收缩末期容积。当气囊放气时，会有产生一定的负压，使气囊紧贴心脏，有助于心脏的舒张，使心脏外侧-室间隔方向（横轴）相对延长，使舒张末期容积增加，相对的增加每搏输出量，以致于心输出量得以提高。对于中重度心衰，该装置的心脏外侧-间隔方向的缩短显著增加会更加明显，因此心功能得以恢复的更多。国外的研究表明：在心脏辅助装置下，心脏外侧-间隔方向的缩短显著增加，而前后方向与长轴方向的缩短无明显变化[4]。

本研究中，对于不同心衰程度的急性心衰犬进行辅助，辅助前后心率的变化不明显，但是还是相对低于辅助前状态的心率，舒张期相对延长，增加冠脉的灌注，减少了心肌的能量的消耗，储存部分心肌能量。由于装置的周期性的充盈与舒张压缩左心室而泵血，增加舒张末期容积，减少了收缩末期的容积，增加搏出量，使动脉压升高，心输出量提高，保证了组织器官的灌注。

本实验通过心脏直接辅助装置对不同心衰程度的急性心衰犬进行辅助，在充气状态下辅助心脏收缩，放气状态下虹吸心脏使心脏舒张，从而增加搏出量，使中重度心衰的血流动力学参数得以恢复。国内外直接辅助装置对于慢性心衰的研究相对较少，对于其使血流动力的改变，仍需进一步去验证。由于本实验是对三种心衰程度进行心脏辅助，通过本研究可以继续对加强对心脏辅助装置的改进，而且动物实验所得出的结论可以向辅助装置的应用领域扩展提供一定的理论和实践基础，为后期的临床研究提供重要的依据。

参考文献

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