机械辅助循环的临床研究新进展▲

雷宾峰 郑宝石

(广西医科大学第一附属医院心胸外科，南宁市 530021)

尽管治疗左心室泵功能不全的心衰药物已经取得了很大的进展，但是心衰的发病和死亡人数还是逐年攀升，心脏移植仍然是治疗终末期心衰的最佳治疗方案。然而，每年全球少于3000例的心脏供体，远远不能满足众多心衰患者的治疗需求。因此，近年来机械辅助循环(Mechanical Circulation Support，MCS)作为心室泵衰竭的有效治疗手段，获得了长足的进步[1-2]，并不断往微创和小型化甚至微型化发展[3-4]。本文对机械辅助循环的相关进展进行综述。

1 机械辅助循环概述

MCS是指用人工制造的机械装置，部分或完全替代心脏的泵血功能，保证全身组织、器官的血液供应。MCS 治疗的适应证和策略包括：过渡装置，即第一个装置作为第二个长期装置的过渡(bridge to bridge, BTB)、心脏功能恢复的过渡治疗(bridgeto recovery, BTR)、心脏移植的过渡治疗(bridge totransplant therapy，BTT) 和最终治疗(destinationtherapy, DT)[5]。根据辅助部位的不同，MCS可以分为左心室辅助装置(left ventricular assist device，LVAD)、右心室辅助装置(right ventricular assist device, RVAD)、双心室辅助装置(biventricular assist device, BVAD)和全人工心脏(total artificial heart，TAH)。依据植入方式的不同，可分为植入型和非植入型；根据血流搏出方式的不同，可分为搏动型泵和非搏动型恒流泵。

2 短期心脏辅助装置

主动脉内球囊反搏(Intra-aortic balloon pump，IABP)从1968年开始应用于心源性休克患者，是应用最为广泛的机械循环辅助装置[6]。IAPB通过股动脉将球囊置于胸降主动脉。心脏舒张期时球囊充气，提高舒张压，增加冠状动脉血流灌注；收缩期时球囊迅速放气，使左心室收缩期后负荷降低，在心肌收缩力不变的情况下，心排血量增加；左心室舒张末压力下降，从而减轻左心室前负荷，减轻心脏负担。目前广泛用于冠心病的辅助治疗，包括急性心肌梗死合并心源性休克、血流动力学不稳定的高危经皮冠状动脉介入治疗、冠状动脉旁路移植术等，能明显提高手术成功率，改善高危患者的预后。近年来，IABP对高危冠脉搭桥围术期患者的作用得到了广泛肯定，能有效降低冠脉搭桥手术的死亡率[7-9]。IABP对血压及冠脉血流的影响依赖于残存的左心室功能，而且需心电活动稳定，才能发挥良好作用。对完全性血流动力学崩溃患者的循环辅助能力非常有限。禁忌证包括主动脉瓣关闭不全、主动脉夹层、主动脉瘤、外周血管疾病和左室流出道梗阻等。并发症包括肢体缺血、血栓形成、主动脉损伤、出血和感染等。

静脉-动脉体外模式氧合器(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO)的应用是急性心衰机械辅助循环最重要的一种形式。VA-ECMO通过外周动静脉插管(心脏术后的婴儿通过心房和主动脉插管)进行辅助循环，将血液从静脉引流到体外，经膜式氧合器氧合后再用泵将血液注入体内，可以暂时代替心脏的泵功能和肺的氧合功能，让机体有充分的循环灌注与氧供，使得心肺获得休息而得到功能恢复。其优势在于同时提供了呼吸和循环的支持，易于插管安装，床边即可安装，不像大型的双心室辅助装置那样需要切开心脏安置。VA-ECMO可以作为心脏手术后低心排患者及急性心源性休克患者的心功能康复的循环支持[10-12]。一个涵盖了1 866例患者的17个研究的VA-ECMO治疗心源性休克和心脏骤停的荟萃分析显示，累计存活率仅为34.9%(20.8%～65.4%)。并发症包括肢体缺血、缺血或出血性脑卒中、神经系统并发症、急性肾损伤、大出血、心包压塞和严重的感染等[13]。所以，为了提高手术成功率，该装置应该在多器官功能衰竭或心肌严重受损导致顽固性心搏骤停前使用，而且心衰和其他器官损伤应为可逆的，患者的状况可以康复或者过渡到更加长期的装置或心脏移植。

其他短期应用的MCS有TandemHeartTM和Impella®泵，两者实际上都是一种左心辅助装置。TandemHeartTM通过股静脉插管至右心房，穿刺卵圆窝进入左心房，将左心房内的氧合血引出体外，通过一个离心泵将血注入股动脉插管。此装置能减轻左、右心室压力，减少心脏做功和氧耗，增加心排指数。但是与ECMO类似，同样有出血、肢体缺血、卒中和感染等并发症，所以也只能短期应用[14]。Thiele等[15]应用TandemHeartTM左心辅助和IABP治疗冠脉介入中心肌梗死导致的心源性休克，并进行了随机对照研究，结果表明TandemHeartTM左心辅助的血流动力学明显更好，但30 d内的死亡率两者没有显著性差异，且TandemHeartTM的出血和肢体缺血并发症发生率更高。这提示TandemHeartTM可能更适合作为一个短期的过渡性治疗。Impella®泵是一个微型的轴流泵，通过股动脉插管逆行进到主动脉瓣水平，导管尖端的微型轴流泵将左心室的血泵入主动脉，更符合生理的血流方向。由于高速运转的轴流泵容易造成溶血，同样具有股动脉出血和肢体缺血的风险，所以目前主要短期用于心源性休克[16]。

3 需要机械辅助循环支持的心衰患者分级

国际机械辅助循环支持登记机构(Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support, INTERMACS)根据心衰严重情况需要的机械辅助循环进行了分级[17](见表1)。从1级严重的心源性休克，到2、3级依赖静脉正性肌力药及4级持续NYHA IV级心功能的患者都是常见的机械辅助指征。其中1级患者病情最紧急，需要MCS的时限以小时计，一般需要短期的、可以通过外周血管迅速建立的辅助装置，然后根据病情发展过渡到长期VAD或者心脏移植。2级患者尽管持续应用正性肌力药物，心功能仍进行性下降，也需要数日内急诊手术安置ECMO等短期MCS以避免出现严重的多器官功能衰竭。3级患者病情相对稳定，没有多器官功能衰竭的风险，但是无法脱离静脉的正性肌力药物或者短期MCS，此类患者最适合择期手术进行心脏移植，若供体难以获得，则是长期LVAD或者TAH的适应证。4级患者也是心脏移植及长期MCS的合适候选。5、6级患者是否需要MCS仍有争议，7级患者则非MCS指征，但若这些患者病情加重，则需要重新评估分级。

表1 机械辅助循环支持的心衰患者分级

4 长期应用的机械辅助循环

LVAD经历了第一代的搏动性血流泵，第二代的轴流泵，到第三代的离心泵，都可以提供有效的循环支持。第一代搏动性血流泵大都体积庞大，有很多组件和导线，患者易于感染，且容易出现机械故障，但是由于具有搏动性血流，更有利于左心室功能恢复，泵血栓形成和胃肠道出血的风险也相对较低[18]。

目前LVAD的应用已经转为体积更小、便携性更好的第二、第三代连续性血流泵。第二代轴流泵LVAD主要有Heartmate II、Jarvik 2000及Heart Assist 5等，轴流泵体积小、结构简单，实际是一个微型螺旋泵，其结构特点使其易于形成血栓而失功，而且在泵流量低时容易出现血液返流。Heartmate II是应用最多最广泛的第二代LVAD。INTERMACS登记的Heartmate II支持终末期心衰结果，1年生存率80%，2年为69%[19]。轴流泵的主要并发症有出血、驱动线感染、泵血栓形成、脑卒中和右心功能衰竭[20]。与LVAD植入直接相关的右心衰原因主要是左心排血量增加了以后体静脉回流增加从而增加右心负荷，以及泵抽吸左心室血液造成的室间隔反常运动。

第三代离心泵LVAD有Heartmate III和HeartWare HVAD等，磁悬浮叶轮LVAD 采用了磁悬浮技术，在电磁场中让旋转叶片悬浮，当叶片旋转时，带动下方的血液持续流动。由于其与血液无任何机械接触，溶血风险远低于轴流泵，且耐久性高，用电量和产热量低。而且相较于轴流泵，离心泵能在左心室收缩时辅助产生更高的血流量，从而产生更强的搏动性血流，可以减少主动脉瓣返流和胃肠道出血的风险，并有利于左心室收缩功能的恢复[21]。一项涵盖了332个等待移植的心衰患者用HeartWare HVAD进行左心辅助的研究表明，180 d生存率达91%，360 d为84%，且生活质量显著提高，不良事件发生率低[22]。而且由于第三代VAD体积小，可以同时进行左、右心室辅助，达到双心室辅助的作用[23]。我国自主研究的第三代磁悬浮技术VAD也已经进入了临床研究阶段，并应用于3例危重晚期心衰患者，其中1例已经存活了8个月，1例辅助了192 d后接受了心脏移植，还有1例生存了139 d且心功能恢复良好，准备撤除VAD。

对于双心室衰竭又未能进行心脏移植的患者，采用全人工心脏(TAH)可能是最佳的选择。目前应用最多的TAH是CardioWest，这是一种双心室替代、搏动性的气动泵，可以完全替代患者的两个心室和四个瓣膜。TAH可以用于左心室辅助和双心室辅助禁忌者，例如主动脉瓣返流、心律失常、左心室血栓、人工主动脉瓣植入、室间隔穿孔以及需要高流量支持的不可逆双心室衰竭病人[1]。目前为止，已经有1 000余例患者接受了CardioWest全人工心脏，作为双心室衰竭患者心脏移植前的选择，可帮助患者以更好的身体状态等待心脏移植，明显提高了移植前生存率。新型的更小体积的Carmat TAH为电力水驱动的搏动泵，具有四个生物瓣，目前正在进行临床研究[24]。 出血、感染、装置失功、血栓形成和神经系统并发症(脑卒中等)是TAH的主要并发症。

心脏移植仍然是终末期心衰患者治疗的最佳选择，但是由于供体的缺乏，仍有大量患者不得不接受其他治疗方式。MCS就是治疗药物无法控制心衰的理想选择，可以迅速改善血流动力学[25]。随着我国科学技术和经济的不断发展进步，各种短期、长期MCS已经可以按照不同策略应用于相应病情的心衰患者，并取得了不错的临床结果，国产化的MCS也已经逐步面世，更廉价的产品更有利于MCS的应用普及。MCS正向微型化、便携式、并更持久耐用的方向发展，但仍需要不断改进以减少并发症，提高患者生存率。也许未来的MCS可以替代心脏移植并成为终末期心衰患者的最终治疗方式。

参 考 文 献

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