经皮左心室辅助装置应用研究进展

刘 莉，王守力

总装备部总医院(第306医院)心血管内科，北京 100101

经皮左心室辅助装置(percutaneous left ventricular assist devices，PLVAD)具有创伤小、并发症少和操作简便等优点，通过对循环系统的有效支持，能够纠正急转直下的血流动力学紊乱，改善组织灌注，为患者争取宝贵的抢救时间。PLVAD目前应用较广泛，包括：主动脉内球囊反搏(intra-aortic balloon pump，IABP)，静脉-动脉体外膜式氧合器(venoarterial extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)，Impella Recover系统，和TandemHeart LVAD系统。本文对目前应用较广泛的四种经皮左心室辅助装置的临床效果、最新研究进展作一综述。

1 主动脉内球囊反搏(IABP)

IABP于1970年最早用于心脏外科手术[1]。IABP作为机械循环辅助装置已应用近50年[2]。IABP可提高心脏舒张压，增加冠状动脉血流灌注和微循环功能，使左心室收缩期后负荷降低，减少心肌需氧量，因而增加心排血量[3]。IABP临床应用最为广泛，也是首选的辅助方法之一。BCIS-1(the balloon pump-assisted coronary intervention study，BCIS-1)首次在高危PCI(percutaneous coronary intervention，PCI)中采用随机方式探讨IABP结合PCI，观察能否降低高危PCI患者的院内和28 d主要不良心脑血管事件(main adverse cardiovascular and cerebrovascular events，MACCE)及6个月的病死率。初步结果显示，对于高危PCI患者，IABP植入并不降低院内MACCE的发生率。有12%术前并未准备植入IABP的患者，由于术中因为血流动力学不稳定而紧急植入，说明高危PCI围手术期应备用IABP[4]。Mishra等[5]认为，与术中发生并发症而被迫植入IABP比较，术前预防性植入IABP可明显降低院内病死率(8%与29%，P<0.01)和主要不良心脏事件(major adverse cardiac events,MACE)发生率(12%与32%，P=0.02)，并由此改善患者6个月的长期预后。

2012年发表的一项对非随机或部分随机的关于心源性休克患者应用IABP临床试验的回顾研究，并未显示出在心源性休克患者中应用IABP能明显降低病死率[6]。Euro Heart Survey关于PCI的临床实践模式和结果有更好的反思[7]：654例心源性休克患者，25%应用IABP治疗，使用IABP的患者及未使用IABP的患者病死率分别为56.9%和36.1%。而多元统计分析显示，使用IABP与提高生存率无关(OR=1.47，P=0.07)。在IABP-SHOCK Ⅱ(intra-aortic balloon counterpulsation in acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock，IABP-SHOCK II)实验中，与最佳药物治疗组相比，IABP治疗组未降低急性心肌梗死合并心源性休克并行早期血运重建患者30 d的病死率。而其完成12个月随访的最终研究结果也显示，IABP没有降低急性心肌梗死合并心源性休克患者的病死率[8]。尽管这个研究是这10年来关于心源性休克最大和最重要的研究内容，但它也受到许多质疑[9]：(1)从胸痛的发生或 AMI(acute myocardial infarction，AMI)确诊到再血管化治疗、入组和主动脉内反搏开始时间不公开；(2)86.6%的治疗组患者主动脉内反搏是在PCI术后开始使用，4.3%根本未使用；(3)17.4%的对照组交叉使用了主动脉内反搏或其他机械支持，多数是由于违背方案；(4)对于死亡事件没有裁定。因为这个实验主要是对PCI术后开始使用主动脉内反搏的有效性和安全性进行评估，这个实验的结论不能推到心源性休克患者PCI术前及术中应用IABP的效果。

本研究在救治急性冠脉综合征(ACS)合并心源性休克(CS)方面提出了尽早干预的策略，即一旦确诊为ACS合并CS，立即于急诊室或病床旁尽早给予IABP循环支持治疗，为进一步的治疗争取时间并创造良好条件[10]。本研究统计56例ACS并发CS在床旁安置IABP的患者资料，床旁IABP植入的成功率达到98.2%。并发症少，仅为12.5%，最长可使用888 h，IABP+PCI组的IABP使用时间小于单纯IABP组(91±10)h与(166±18)h(P<0.05)，且住院存活率高于单纯IABP组(72.2%与40.0%，P<0.05)。

IABP主要局限是依赖患者的左心室功能，对于完全性血流动力学崩溃的患者无效[11]。目前美国及欧洲的指南中，心源性休克患者中应用IABP的推荐等级从Ⅰ级到Ⅱa级和Ⅱb级[12-14]。

2 体外膜式氧合器(ECMO)

体外膜式氧合器(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)是一种短期呼吸替代兼有循环辅助功能的装置。其工作原理是将血液由股静脉引出，经辅助装置流经氧合器，再流回股动脉，以减轻心肺负荷。当患者心肺功能严重受损，ECMO可以替代肺脏的气体交换任务和心脏泵血功能，提供更强大的呼吸循环支持，V-A ECMO至少可以提供50%以上的心排血量[15]。在左心室收缩舒张功能严重受损时，ECMO逆行灌注流量增加会进一步增加左心室后负荷，而且ECMO提供的是非搏动性灌注，容易导致组织灌注不足[16]。ECMO能通过人工心泵有效地替代患者自体心泵，维持循环功能，代偿缺血后的心脏，从而减轻心脏负担，减轻心肌损伤，促进其恢复[17]；提高冠状动脉灌注压，改善心肌血液供应，利于心肌恢复；通过维持稳定的循环，使得应用扩血管药变得安全；通过调节静脉血回流减轻心脏前负荷[14]；尤其重要的是ECMO能改善AMI重症患者的血流动力学，为急诊血运重建治疗创造条件，降低危重AMI患者的病死率。

一项对219例合并心源性休克患者的单中心回顾性研究中[19]，2002-2009年115例心源性休克患者接受了PCI联合ECMO治疗，而1993-2002年的患者仅接受了PCI治疗。ECMO组30 d的病死率接近60%，而非ECMO组病死率为35%(P=0.003)。

2013年关于包括20个研究机构的1 866例患者的Meta分析[20]中，17项研究报告出院生存率及累积生存率为534例及1 529例，范围20.8%～65.4%。对192～1 452例患者根据特定的并发症进行分析。95%CI的并发症发生率统计如下:下肢缺血16.9%(12.5%～22.6%)；筋膜切开术或筋膜室综合征10.3%(7.3%～14.5%)；下肢截肢4.7%(2.3%～9.3%)；中风5.9%(4.2%～8.3%)；神经并发症13.3%(9.9%～17.7%)；急性肾损伤55.6%(35.5%～74.0%)；肾替代治疗46.0%(36.7%～55.5%)；出血40.8%(26.8%～56.6%)；心脏术后由于出血或心包压塞性紧急开胸手术41.9%(24.3%～61.8%)；感染30.4%(19.5%～44.0%)。所以尽管ECMO可以提高严重心脏疾病患者的生存率,但是其并发症的发生率也很明显。在给心源性休克患者行ECMO治疗前应同时考虑风险-效益评估。

3 TandemHeart LVAD系统

此系统包括小型离心泵，动、静脉导管及外置控制台。操作者通过经皮股静脉穿刺将静脉端导管送达右心房，在超声或透视引导下穿刺房间隔进入左心房，穿刺股动脉将动脉端置入降主动脉远端，有经验者可在30～40 min内开始循环支持，提供4 L/min的非搏动性血流[21]。

Burkhoff等[22]报道在13例并发CS心肌梗死患者中应用TandemHeart，平均支持时间60 h，能明显增加患者心排血量和血压而降低肺毛细血管楔压，10例(76%)患者脱机，7例(53%)患者存活出院。

但是TandemHeart的主要问题是并发症[23]，此外，在X-线透视指导下经间隔穿刺置入21 Fr套管至左心房，需要胆略和熟练的技术，在心肺复苏的条件下也无法开展。

4 Impella Recover系统

此系统是导管经股动脉逆行进入左室，前端有笼状的血液流入口，导管位于升主动脉段有血液流出口，流入口和流出口之间有一内置微型轴流泵，通过内置的导线和体外控制器连接，从左室抽取的氧合血液，经过微型轴流泵直接泵入升主动脉，建立左心室-升主动脉引流途径[24]。主要用于短暂循环支持，最长辅助7 d。根据直径分为Impella 2.5和 Impella 5.0两种型号，分别提供最高2.5和5.0 L/min的非搏动血流。置入Impella的患者主动脉和冠状动脉内压力增加，冠状动脉血流量增加，同时由于左心室减压的关系，冠状动脉的微循环阻力下降，从而使得冠状动脉灌注得到明显改善[25]。在一项前瞻性多中心Europella注册研究中，144例冠心病患者在Impella 2.5的支持下，接受了经皮冠脉介入治疗(PCI)。研究结果显示，Impella 2.5可以安全有效地用于高危PCI患者,预防术中血流动力学损害[26]。Sjauw等[27]纳入20例ST段抬高型心肌梗死合并心源性休克患者，比较Impella支持与常规治疗，随访4个月Impella组左室射血分数平均增加12%，对照组无明显改变。多中心Impella EUROSHOCK-注册研究[28]表明，120例合并心源性休克的急性心肌梗死患者，使用 Impella-2.5-PLVAD进行临时循环支持治疗，30 d病死率为64.2%，Impella-2.5-PLVAD在24～48 h，使乳酸水平由(5.8±5.0)mmol/L降至(4.7±5.4)mmol/L(P=0.28)和(2.5±2.6)mmol/L(P=0.023)。ISAR-SHOCK随机研究对比 Impella 2.5和IABP治疗心源性休克患者，Impella 2.5组患者心脏指数(CI)和平均动脉压(MAP)较IABP组明显降低[29]。此外，Impella 2.5组的血清乳酸水平也较IABP组低。两组间病死率、出血、截肢、缺血、心律失常和感染等并发症的发生率差异无统计学意义。

一项TandemHeart 32例和Impella 2.5 36例的研究[30]显示，两者在高危PCI中的安全性及有效性相同，并且短期及长期的临床预后均可接受。

5 结 语

各种反搏装置的实验及临床研究均证实其良好的血流动力学支持、改善心功能及缓解心力衰竭症状。基于不同的生理特点，对4种经皮循环支持装置使用有以下建议[31]：(1)减轻左心室压力负荷的左心室机械支持-IABP；(2)减轻左心室容量负荷的左心室机械支持-TandemHeart，Impella Recover；(3)双心室机械支持-TandemHeart和一种左心室循环辅助装置(如Impella)；(4)双心室机械支持联合氧和膜肺-ECMO。

IABP-SHOCK Ⅱ实验的结果并不意味着IABP在急性心肌梗死合并心源性休克中治疗作用的结束，而是更系统的临床研究时代的来临，对于心源性休克循环支持及其预后是目前心脏病学的重要前沿研究。进一步的证据有待大型多中心临床随机对照研究和随访的结果证实。部分器材的更新和操作方法的改进，均将有助于血流动力学支持后心肌修复机制等的研究[32]，及PLVAD的合理和广泛应用。

[1]Nanas JN,Moulopoulos SD.Counterpulsation:historical background,technical improvements，hemodynamic and metabolic effects[J].Cardiology,1994,84:156.

[2]Thiele H，Allam B，Chatellier G，et al.Shock in acute myocardial infarction：the Cape Horn for trials?[J].Eur Heart J,2010,31:1828-1835.

[3]Scheidt S，Wilner G，Mueller H，et al.Intra-aortic balloon counterpulsation in cardiogenic shock.Report of a co-operative clinical trial[J].N Engl J Med，1973，288：979-984.

[4]Perera D，Stables R，Booth J，et al.The balloon pump-assisted coronary intervention study (BCIS-1)：rationale and design[J].Am Heart J,2009,158(6):910-916.

[5]Mishra S，Chu WW，Torguson R，et al.Role of prophylactic intra-aortic balloon pump in high-risk patients undergoing percutaneous coronary intervention[J].Am J Cardiol，2006，98 (5):608-612.

[6]Buerke M，Prondzinsky R，Lemm H，et al.Intra-aortic balloon counterpulsation in the treatment of infarction-related cardiogenic shock-review of the current evidence[J].Artif Organs，2012,36:505-511.

[7]Zeymer U，Bauer T，Hamm C，et al.Use and impact of intra-aortic balloon pump on mortality in patients with acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock:results of the Euro Heart Survey on PCI[J].EuroIntervention，2011,7:437-441.

[8]Thiele H，Zeymer U，Neumann FJ，et al.On behalf of the intraaortic balloon pump in cardiogenic shock II (IABP-SHOCK II) trial investigators.Intra-aortic balloon counterpulsation in acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock (IABP-SHOCK II)：final 12 month results of a randomised，open-label trial[J].Lancet,2013，382(16):1638-1645.

[9]Acharji S，Mathur A，Lakshmanadoss U，et al.Have we given up on intra-aortic balloon counterpulsation in post-myocardial infarction cardiogenic shock?[J].Clin Cardiol，2013，36(11):704-710.

[10] 王守力,韩雅玲，荆全民，等.床旁主动脉内球囊反搏术在急性冠脉综合征并发心源性休克救治中的应用[J].第四军医大学学报,2005,26:831-833.

[11] Tayara W，Starling RC，Yamani MH，et al.Improved survival after acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock with circulatory support and transplantation：comparing aggressive intervention with conservative treatment[J].J Heart Lung Transplant，2006，25：504-509.

[12] Guideline for the management of ST-elevation myocardial infarction：a report of the American College of Cardiology Foundation/American Heart Association Task Force on Practice Guidelines[J].Circulation,2013,127：362-425.

[13] Steg PG，James SK，Atar D，et al.ESC guidelines for the management of acute myocardial infarction in patients presenting with ST-segment elevation[J].Eur Heart J,2012,33：2569-2619.

[14] Wijns W，Kolh P，Danchin N，et al.Guidelines on myocardial revascularization：the Task Force on Myocardial Revascularization of the European Society of Cardiology (ESC) and the European Association for Cardio-Thoracic Surgery (EACTS)[J].Eur Heart J，2010,31：2501-2555.

[15] Ko WJ，Lin CY，Chen RJ，et al.Extracorporeal membrane oxygenation support for adult post-cardiotomy cardiogenic shock[J].Ann Thorac Surg，2002，73：538-545.

[16] 于坤，龙村，高国栋，等.主动脉球囊反搏联合体外膜式氧合的临床应用[J].心肺血管病杂志，2010，29：480-485.

[17] Dalton HJ，Rycus PT，Conrad SA.Update on extracorporeal life support 2004[J].Semin Perinatol，2005,29(1)：24-33.

[18] Sung K，Lee YT，Park PW，et al.Improved survival after cardiac arrest using emergent autopriming percutaneous cardiopulmonary support[J].Ann Thorac Surg，2006，82(2)：651-656.

[19] Sheu JJ，Tsai TH，Lee FY，et al.Early extracorporeal membrane oxygenatorassisted primary percutaneous coronary intervention improved 30-day clinical outcomes in patients with ST-segment elevation myocardial infarction complicated with profound cardiogenic shock[J].Crit Care Med，2010,38:1810-1817.

[20] Cheng R，Hachamovitch R，Kittleson M，et al.Complications of extracorporeal membrane oxygenation for treatment of cardiogenic shock and cardiac arrest：a meta-analysis of 1,866 adult patients[J].Ann Thorac Surg，2014,97(2):610-616.

[21] Thiele H，Lauer B，Hambrecht R，et al.Reversal of cardiogenic shock by percutaneous left atrial-to-femoral arterial bypass assistance[J].Circulation,2001,104(24)：2917-2922.

[22] Burkhoff D，O′Neill W，Brunckhorst C，et al.Feasibility study of the use of the Tandem Heart percutaneous ventricular assist device for treatment of cardiogenic shock[J].Catheter Cardiovasc Interv，2006，68：211- 217.

[23] Kar B，Gregoric ID，Basra SS，et al.The percutaneous ventricular assist device in severe refractory cardiogenic shock[J].J Am Coll Cardiol，2011,57:688-696.

[24] Catena E，Milazzo F，Pittella G，et al.Echocardiographic approach in a new left ventricular assist device：Impella Recover 100[J].J Am Soc Echocardiogr,2004，17(5)：470-473.

[25] Remmelink M，Sjauw KD，Henriques JP，et al.Effects of left ventricular unloading by Impella recover LP2.5 on coronary hemodynamics[J].Catheter Cardiovasc Interv，2007，70(4)：532-537.

[26] Kriszhan Dsjauw.Christian Hassaer Supported highrisk percutaneous coronary intervention using the impella LP 2.5 device.The Europella Registry[J].Circulation，2008 ,118 ：S-893.

[27] Sjauw KD，Engstrom AE，Henriques JP.Percutaneous mechanical cardiac assist in myocardial in farction .Where are we now，where are we going ?[J].Acute Card Care，2007，9：222-230.

[28] Lauten A，Engström AE，Jung C，et al.Percutaneous left-ventricular support with the Impella 2.5 assist device in acute cardiogenic shock-results of the Impella EUROSHOCK-Registry[J].Circ Heart Fail,2013,61:23-30.

[29] Seyfarth M，Sibbing D，Bauer I,et al.A randomized clinical trial to evaluate the safety and efficacy of a percutaneous left ventricular assist device vs.intra-aortic balloon pumping for treatment of cardiogenic shock caused by myocardial infarction[J].J Am Coll Cardiol,2008,52:1584-1588.

[30] Kovacic JC，Nguyen HT，Karajgikar R,et al.The Impella recover 2.5 and TandemHeart ventricular assist devices are safe and associated with equivalent clinical outcomes in patients undergoing high-risk percutaneous coronary intervention[J].Catheter Cardiovasc Interv,2013，82(1)：E28-E37.

[31] Werdan K，Gielen S，Ebelt H,et al.Mechanical circulatory support in cardiogenic shock[J].European Heart Journal，2013,:10(1093):248-262.

[32] Hall JL，Fermin DR，Birks EJ，et al.Clinical，molecular，and genomic changes in response to a left ventricular assist device[J].J Am Coll Cardio，2011,57(6)：641-652.