機(jī)械輔助裝置治療心臟泵衰竭的研究進(jìn)展

唐先意，劉軼群，張義雄

機(jī)體通過心肌舒縮作用將心臟的血液排到主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈，故心臟可視為一個(gè)泵，即心泵。心臟泵衰竭是指各種原因引起的心肌舒縮功能明顯降低導(dǎo)致心臟泵血障礙，出現(xiàn)肺淤血、組織器官灌注不足，甚至休克的臨床綜合征[1]。心臟泵衰竭患者癥狀重、病情持續(xù)進(jìn)展，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，藥物療效不佳，心臟移植是最有效的治療手段，但供體短缺，許多患者在藥物治療或等待心臟移植期間死亡。發(fā)展心臟機(jī)械輔助裝置，維持泵衰竭心臟的基本供血功能，泵衰竭時(shí)機(jī)械輔助裝置可部分或完全替代心臟的泵血功能，維持全身灌注。近年來機(jī)械循環(huán)輔助裝置迅速發(fā)展，已成為治療心臟泵衰竭的重要手段，主要包括：主動(dòng)脈球囊反搏（IABP）、體外膜肺氧合（ECMO）、心室輔助裝置等。本文就心臟泵衰竭機(jī)械輔助治療進(jìn)行綜述。

1 IABP

IABP通過將氣囊導(dǎo)管由股動(dòng)脈放至降主動(dòng)脈內(nèi)，心臟舒張時(shí)氣囊充氣使血流向前，提高舒張壓、改善冠狀動(dòng)脈（冠脈）灌注，心臟收縮時(shí)氣囊放氣降低后負(fù)荷改善左室射血。由于IABP不直接參與血液的抽吸與泵送，故在嚴(yán)重泵衰竭時(shí)，IABP不能起到輔助循環(huán)作用。同時(shí)IABP存在包括動(dòng)脈夾層、穿孔，出血，血栓形成，感染等并發(fā)癥。

在IABP最大的隨機(jī)試驗(yàn)中，通過12個(gè)月及6年的隨訪發(fā)現(xiàn)IABP在急性心肌梗死（AMI）泵衰竭的治療中并未降低患者病死率，與對(duì)照組死亡率無顯著差異[2,3]。該研究使指南中IABP的推薦級(jí)別下降[4,5]，不推薦在心源性休克（CS）中常規(guī)使用IABP，僅考慮在AMI后有機(jī)械并發(fā)癥的患者使用。也有學(xué)者認(rèn)為，IABP能改善血運(yùn)重建后仍存在持續(xù)缺血的AMI泵衰竭患者的血流動(dòng)力學(xué)。早期行IABP輔助支持，可暫時(shí)維持非AMI泵衰竭患者循環(huán)穩(wěn)定，使患者從中受益[6]。IABP操作簡(jiǎn)便，各大醫(yī)院均可展開，是急診下維持泵衰竭患者血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定簡(jiǎn)單快捷的手段。

2 ECMO

ECMO通過靜脈引出血液，離心泵使血液通過膜肺氧合器氧合并排出CO2重新回到動(dòng)脈系統(tǒng)，暫時(shí)替代心肺功能，使心肺休息及恢復(fù)功能，因其獨(dú)特的循環(huán)和呼吸支持作用，臨床廣泛應(yīng)用。主要有VA-ECMO（靜脈-動(dòng)脈模式）用于救治泵衰竭、心臟驟?；颊?。有學(xué)者在AMI合并CS豬模型中應(yīng)用ECMO，結(jié)果表明ECMO能夠顯著改善AMI后CS豬模型的心功能[7]。在ECMO對(duì)成年人泵衰竭治療研究中，ECMO療效顯著，提高患者出院存活率，具有較好的臨床效果及常規(guī)治療無法替代的地位[8]。ECMO置管迅速，在嚴(yán)重血流動(dòng)力學(xué)異常的泵衰竭患者中，可提供充分的循環(huán)支持，迅速改善血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，具有較好的臨床效果，改善預(yù)后[9]。但長(zhǎng)期應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)血栓、出血、肢體缺血、感染等并發(fā)癥，國(guó)外有研究表明由多學(xué)科組成ECMO管理團(tuán)隊(duì)可降低并發(fā)癥的發(fā)生，改善泵衰竭患者的預(yù)后[10]。當(dāng)患者癥狀改善、血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定后應(yīng)盡早撤除ECMO，以減小并發(fā)癥的影響，此外，成立專業(yè)的ECMO管理團(tuán)隊(duì)，制定完善的ECMO管理流程也是必不可少的。

由于VA-ECMO依賴主動(dòng)脈逆行血流，增加左心室后負(fù)荷，導(dǎo)致左室擴(kuò)大、心肌缺血、肺水腫等不良后果，可能會(huì)降低患者的生存率[11]。若采取左室減壓措施可獲得較好臨床效果。國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)VA-ECMO聯(lián)合IABP比單用VAECMO獲得更好的生存獲益[12]。國(guó)外研究證實(shí)，在接受VAECMO治療的泵衰竭患者聯(lián)合IABP等左室減壓措施與不使用左室減壓措施的患者相比，左心功能改善則死亡率更低[13]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)聯(lián)合治療對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的改善優(yōu)于單用ECMO或IABP，但增加了并發(fā)癥發(fā)生率，影響預(yù)后[14]。未來左室減壓的重點(diǎn)應(yīng)盡可能降低并發(fā)癥的發(fā)生。

3 經(jīng)皮左心室輔助裝置

經(jīng)皮左心室輔助裝置（pVAD）可經(jīng)皮置入輔助裝置，無需外科手術(shù)，主要有TandemHeart和Impella，該類輔助裝置循環(huán)支持依賴較好的右心功能和肺功能，不適用于心臟停搏或室顫等心臟無做功患者。

3.1 TandemHeartTandemHeart經(jīng)股靜脈將穿房間隔套管送至右心房，穿刺房間隔進(jìn)入左心房，經(jīng)股動(dòng)脈將動(dòng)脈側(cè)管道置入降主動(dòng)脈遠(yuǎn)端，離心泵將左心房氧合血泵入降主動(dòng)脈，產(chǎn)生連續(xù)性血流，其特點(diǎn)是心輸出量較大，能降低心臟前負(fù)荷，減少心臟做功和心肌氧耗，保證重要組織器官功能。其設(shè)計(jì)依賴主動(dòng)脈逆行血流，增加后負(fù)荷，潛在地抵消了對(duì)心肌的保護(hù)作用。

一項(xiàng)薈萃分析表明，與IABP組相比，TandemHeart組更顯著的改善血流動(dòng)力學(xué)和終末器官灌注，但兩組死亡率沒有顯著差異，且TandemHeart組的出血和肢體缺血發(fā)生率更高[15]。研究指出在泵衰竭時(shí)TandemHeart的使用有明確的治療終點(diǎn)時(shí)，預(yù)后較好，提示TandemHeart更適合作為短期的過渡性治療[16]。TandemHeart植入操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，存在出血、血栓、肢體缺血等并發(fā)癥。目前多認(rèn)為TandemHeart未改善患者預(yù)后，限制了其臨床應(yīng)用，但上述研究也存在一些不足，如大部分TandemHeart使用患者大多有過心跳驟停，存在不可逆性損傷，結(jié)果不盡如人意，因此患者的選擇是至關(guān)重要的。

3.2 ImpellaImpella經(jīng)股動(dòng)脈將裝置逆行置入主動(dòng)脈瓣水平，將左心室的氧合血液直接泵入升主動(dòng)脈輔助循環(huán)。主要有經(jīng)皮植入的Impella2.5、ImpellaCP，需外科手術(shù)植入的Impella5.0、Impella5.5。Impella可增加心輸出量，改善冠脈灌注，降低左心室前負(fù)荷、室壁張力、心肌耗氧量，是唯一符合生理血流方向的機(jī)械輔助裝置，主要用于泵衰竭和高危PCI患者的輔助。

有研究報(bào)道，在泵衰竭患者中使用Impella2.5的患者組在降低死亡率和改善心功能方面明顯優(yōu)于IABP組[17]。但Schrage等[18]指出，Impella使用后短期生存率與IABP相比無顯著差異，且并發(fā)癥發(fā)生率更高。盡管對(duì)于Impella裝置能否改善泵衰竭患者預(yù)后還存在爭(zhēng)議，但Monteagudo等[19]在使用Impella治療泵衰竭患者時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Impella使用及時(shí)得當(dāng)，可立即改善血液動(dòng)力學(xué)，穩(wěn)定病情，進(jìn)而改善終末器官功能，不過預(yù)后的改善仍取決于患者的選擇及團(tuán)隊(duì)合作。近年由于Impella使用技術(shù)的日臻成熟，生存率較前改善[20]，總體來說，Impella應(yīng)用前景良好。

4 植入式左心室輔助裝置

植入式左心室輔助裝置（LVAD）為需外科手術(shù)植入的輔助裝置，可減輕左室負(fù)荷、減少心肌做功、降低心肌氧耗進(jìn)而抑制心肌重構(gòu)、甚至逆轉(zhuǎn)心室重構(gòu)，為泵衰竭患者提供較完全的血流動(dòng)力學(xué)支持，在國(guó)外已經(jīng)成為治療泵衰竭的一種有效方法。美國(guó)2017年的機(jī)械輔助循環(huán)支持部門間注冊(cè)研究（INTERMACS）報(bào)告稱，LVAD的使用改善了泵衰竭患者的生活質(zhì)量，術(shù)后1年生存率大于80%，2年生存率大于70%[21]。

4.1 第一代LVAD第一代LVAD為搏動(dòng)泵，體積相對(duì)較大，其輸入管道與心尖吻合，輸出管道與升主動(dòng)脈吻合，泵體置于體外，在輸入管和輸出管的接口處分別放置了單向閥門（瓣膜），以保證血液的單向流動(dòng)。搏動(dòng)泵可按照固定的頻率泵送血液，類似于自然心臟，產(chǎn)生的搏動(dòng)血流能夠很好地模擬人體生理狀態(tài)，有利于組織、器官灌注和功能恢復(fù)。但搏動(dòng)泵與血液接觸面廣，人工瓣膜增加了血栓風(fēng)險(xiǎn)，且體積較大，不能植入體內(nèi)，增加了感染風(fēng)險(xiǎn)，也不適用于體表面積較小的成人及兒童。常用的第一代LVAD有HeartMateIP泵、Excor泵和Novacor泵等。上個(gè)世紀(jì)80～90年代應(yīng)用最多。該型裝置主要用于泵衰竭患者短期輔助或心臟移植前的過渡期治療。隨著第二代LVAD的臨床應(yīng)用，其臨床上已經(jīng)少用或停用。

4.2 第二代LVAD第二代LVAD為旋轉(zhuǎn)泵即持續(xù)血流泵（軸流泵），其特點(diǎn)是葉片旋轉(zhuǎn)使血流成為持續(xù)的血流，不需要單向閥門控制血流方向。通過流入管道與心尖吻合，流出管道與降主動(dòng)脈吻合，泵主體放置在胸腔內(nèi)發(fā)揮輔助作用，是目前臨床應(yīng)用最多的LVAD，主要應(yīng)用于泵衰竭患者心臟移植前的過渡期及永久輔助治療。常用的軸流泵有HeartMate2（HM2）泵、Jarvik2000泵和MicroMed DeBakey泵等。

有前瞻性研究比較了HeartMate2泵與搏動(dòng)泵，結(jié)果表明二者均顯著改善患者生活質(zhì)量，但HeartMate2組術(shù)后1月及1年生存率更高，不良事件發(fā)生率更低[22]。一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)15年的單中心回顧性研究分析指出，旋轉(zhuǎn)泵與搏動(dòng)泵相比有體積小、植入創(chuàng)傷小、感染風(fēng)險(xiǎn)低，患者生活質(zhì)量進(jìn)一步改善等優(yōu)點(diǎn)，但也存在嚴(yán)格抗凝仍存在泵血栓形成、感染等并發(fā)癥，泵故障也時(shí)有發(fā)生，15年累積死亡率仍然較高[23]。這兩項(xiàng)研究結(jié)果表明軸流泵臨床療效明顯優(yōu)于搏動(dòng)泵，并發(fā)癥發(fā)生率也明顯低于搏動(dòng)泵。盡管軸流泵存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在相關(guān)問題，其機(jī)械軸承與人體的血液直接接觸，血細(xì)胞因長(zhǎng)期被軸承碾壓破碎，易形成血栓；為預(yù)防血栓，需長(zhǎng)期使用抗凝劑，增加出血風(fēng)險(xiǎn)。此外還可導(dǎo)致溶血，主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全等并發(fā)癥。隨著第三代LVAD的逐漸應(yīng)用于臨床，軸流泵在心室輔助裝置中的地位在未來可能逐漸被第三代LVAD取代。

4.3 第三代LVAD第三代LVAD采用非接觸式軸承設(shè)計(jì)，利用磁懸浮，葉輪在血泵中懸浮旋轉(zhuǎn)的離心泵，是當(dāng)前最新的LVAD。該泵其他部件無機(jī)械接觸，可減少機(jī)械磨損對(duì)血細(xì)胞的破壞，降低血栓及感染風(fēng)險(xiǎn)。其通過流入管道與心尖吻合，流出管道與降主動(dòng)脈吻合，泵主體固定在心尖部，發(fā)揮輔助作用。常見的有HeartWare泵、HeartMate3泵。通過應(yīng)用HeartWare泵在牛模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該裝置具有優(yōu)秀的解剖學(xué)適應(yīng)性，植入創(chuàng)傷小，可維持穩(wěn)定的血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，且無溶血、血栓、泵故障及與設(shè)備相關(guān)的并發(fā)癥[24]。HeartMate3泵的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)HeartMate3泵可提供充分的循環(huán)支持，低溶血率，低血栓形成率，各臟器未發(fā)生栓塞，無泵故障事件發(fā)生[25]。

有研究證實(shí)使用HeartMate3泵治療泵衰竭患者后30 d存活率為90%，若只計(jì)算初次植入輔助裝置患者，存活率為95%，沒有泵血栓形成，證實(shí)HeartMate3泵在泵衰竭患者中具有顯著效果[26]，但該研究數(shù)據(jù)較少，隨訪時(shí)間較短。另一項(xiàng)大型前瞻性、多中心、隨機(jī)試驗(yàn)比較了軸流泵與離心泵在泵衰竭患者中的作用，結(jié)果表明離心泵組卒中發(fā)生率、出血、溶血、住院時(shí)間、泵更換頻率等方面均優(yōu)于軸流泵，二者均改善了患者預(yù)后，但總體存活率無顯著差異[27]。有學(xué)者比較了HeartWare泵和HeartMate3泵，發(fā)現(xiàn)HeartWare泵血栓發(fā)生率高于HeartMate3泵，且HeartWare泵支持的患者腦出血更為頻繁，但兩組在胃腸道出血、感染、缺血性卒中、致殘卒中發(fā)生率、存活率等方面無明顯差異，均改善了患者生存率[28]。HeartWare泵體積較小，植入簡(jiǎn)單、快捷，在體型較小的患者中具備優(yōu)勢(shì)，可通過側(cè)開胸術(shù)并用于胸廓較小的患者，作為高危病例的首選。因HeartWare泵支持的患者腦出血發(fā)生較頻繁，在一些發(fā)生腦出血風(fēng)險(xiǎn)較高的患者可考慮首選HeartMate3泵。

5 總結(jié)

IABP、ECMO、pVADs支持時(shí)間較短，各有優(yōu)缺點(diǎn)，長(zhǎng)期使用時(shí)并發(fā)癥的發(fā)生率增加。因此，當(dāng)患者病情穩(wěn)定時(shí)應(yīng)盡早停用上述裝置或更換為L(zhǎng)VAD。LVAD可長(zhǎng)期植入，植入后早期死亡的患者常年齡較大，病情重，術(shù)前貧血，肝、腎功能受損，有右心室衰竭[29]。故為了降低泵衰竭患者LVAD植入后死亡率，LVAD的植入應(yīng)盡可能在患者全身情況改善的基礎(chǔ)上進(jìn)行[30]。當(dāng)單獨(dú)使用一種輔助裝置無法改善循環(huán)或無法撤機(jī)時(shí)，為減少長(zhǎng)期泵衰竭所致的如出血和腎功能衰竭等不良后果，可考慮更換其它輔助裝置或聯(lián)用兩種輔助裝置。

隨著我國(guó)人口老齡化趨勢(shì)的增加，我國(guó)心血管疾病患病率以及死亡率仍處于上升階段，全國(guó)心力衰竭患者約450萬(wàn)[31]。機(jī)械輔助裝置在我國(guó)市場(chǎng)前景廣闊，目前也有自主研發(fā)的微創(chuàng)、便攜式的國(guó)產(chǎn)輔助裝置如FW-ⅡLVAD（第二代LVAD）、同心VAD（第三代LVAD）等。臨床試驗(yàn)證實(shí)FW-ⅡLVAD能增加全身器官灌注，改善患者生存率[32]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)同心VAD具有良好的可靠性和血液相容性，未發(fā)現(xiàn)與器械植入相關(guān)的缺血或栓塞的證據(jù)，并且可以維持實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血流動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定，改善左心功能[33,34]。盡管國(guó)產(chǎn)裝置取得較不錯(cuò)的結(jié)果，但短期內(nèi)難以廣泛應(yīng)用。心臟機(jī)械輔助裝置的出現(xiàn)，是泵衰竭患者的希望，但大部分患者因其高昂的費(fèi)用而錯(cuò)過機(jī)械輔助治療，降低機(jī)械輔助治療費(fèi)用，使其在泵衰竭患者中廣泛應(yīng)用，可能改善泵衰竭患者的預(yù)后。未來需進(jìn)行更多的研究來指導(dǎo)機(jī)械輔助裝置和患者的選擇，明確應(yīng)用時(shí)機(jī)，使其更好地服務(wù)于臨床。