机械循环辅助装置在爆发性心肌炎中应用的研究进展

何小龙 王文鑫 张鑫 王翻宁 移康 尤涛

1甘肃中医药大学第一临床医学院（兰州 730000）；2先天性心脏病诊疗甘肃省国际科技合作基地（兰州 730000）；3甘肃省人民医院心血管外科（兰州 730000）

爆发性心肌炎（fulminant myocarditis，FM）是一种罕见但非常严重的心脏炎症性疾病，是特殊临床病理形式的心肌炎。心肌炎通常有3 个临床阶段：急性期、亚急性期和慢性期。在全球范围内，急性心肌炎的发病率约为每10 万人10～100 例［1］。FM 是急性心肌炎最严重的形式，患者最初可能会出现轻微的症状，但很快就会发展为严重的呼吸窘迫、心律失常和心源性休克［2］。其进行性特点是发病突然且严重，通常在2 周内迅速恶化，可在2～3 d 内发生［3］。对住院心肌炎患者的研究表明，大约30%的成年患者和38%的儿童患者被诊断为FM［4-5］。FM 可导致严重的心力衰竭或循环衰竭，表现为快速发作的低血压和心源性休克，病死率高达50%～70%［6］。在儿童患者中，病死率约为48%［7］。FM 早期病死率很高，如果患者能在急性期存活下来，往往长期预后良好。FM 是一种进展快、病死率高的临床综合征，一旦怀疑，无论成人还是儿童，都应尽快开始“以生命支持为基础的综合治疗”救治方案，最大限度地保证患者生存。这种治疗方案的核心包括3 个关键要素：（1）能够使心脏充分休息的机械生命支持；（2）使用足够剂量的糖皮质激素和静脉注射免疫球蛋白（IVIG）的免疫调节；（3）使用神经氨酸酶抑制剂等的抗病毒治疗。尽管免疫调节和抗病毒治疗取得了不错的疗效，但都基于一些小规模的试验证据和个案报道，其可靠性仍存在争议，且FM患者对常规药物治疗以及心源性休克治疗的反应很差。机械循环辅助装置（mechanical circulatory support，MCS）能够替代部分心脏和（或）肺脏功能，维持循环稳定，为心肺功能恢复争取时间，成为帮助FM 患者度过急性期的关键措施。国外报道MCS 用于治疗FM 患者的治疗成功率从不到20%提高到40%～70%［8-11］。国内开展较晚，临床应用较少，设备种类的选择、应用指证的把控及上机后的管理等方面经验相对缺乏。目前市面上常用的MCS 设备有主动脉内球囊反搏（intra-aortic balloon pump，IABP）、体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）、Impella、TandemHeart 和心室辅助装置（ventricular assist device，VAD）等。本文主要回顾就目前国、内外临床主要使用的几种MCS 装置，讨论其在FM 应用中的研究进展。

1 IABP

IABP 通过经皮穿刺股动脉或腋动脉，将一个球囊置于降主动脉；在心室舒张期充气，收缩期排气，通过球囊反搏提高舒张压，降低左室后负荷及室壁张力。其可以减少心肌耗氧量，同时增加心肌供氧量及心输出量。IABP 工作周期与心动周期是相同步的，然而FM 常表现为严重电生理紊乱，故IABP对严重心律失常型FM患者效果不理想。

IABP 支持FM 患者的研究国内外报道很少，更多是用于心源性休克患者的RCT 研究。SHOCKⅡ试验表明，IABP 支持的心源性休克患者30 d 的全因死亡率并没有降低，微循环也没有得到改善［12］。后期的随访结果显示，接受IABP 辅助组与单纯药物治疗组相比全因死亡率也没有下降［13-14］。另外两项临床研究也证实在心源性休克患者中植入IABP 无法改善临床结局，并且与单纯药物治疗相比，增加许多不必要的机械相关不良事件［15-16］。IABP 于1980 年首次应用于儿童［17］。对于较大的儿童可以通过经皮置入，婴儿或新生儿因外周血管细小，经皮穿刺置入困难，需外科置入。据报道，儿童IABP 撤机的成功率44%～75%，出院存活率为25% ～62.5%，IABP 支持的持续时间从3 ～670 h 不等［18］。

尽管IABP 可以提供理论上的益处和最小的不良反应，但其疗效仍然存在争议，因为来自临床试验的数据尚未证明其益处。IABP 对患者心输出量的提高有限，外周微循环无法得到很好的改善。但其可以使血压升高、减少心脏工作量，降低FM 患者血管活性药物的使用剂量，从而帮患者度过急性期。同时IABP 操作简便、费用便宜，在没有ECMO 等其他MCS 装置的情况下，仍是药物治疗无效的替补选择，或与其他治疗方案联用取得更佳疗效。

2 ECMO

ECMO 始用于20 世纪70 年代［19］。静脉-动脉体外膜肺氧合（veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation，VA-ECMO）将体内的静脉血引出，经氧合器氧合并排除二氧化碳后，经股动脉逆向注回动脉系统，起到心脏和肺的替代作用，提供全面的心肺支持，为心脏功能恢复争取时间。其主要缺陷是离心泵产生逆行于主动脉的血流会增加左心室后负荷，导致左心功能不全、左室附壁血栓、肺水肿甚至急性呼吸窘迫综合征，这种现象称为左心卸载不足［20］。有研究显示左心卸载不足的发生率约为10%～60%，一定程度上影响了患者的效果［21］。文献中报道了各种左心卸载策略，其中IABP 与ECMO 联合使用可降低左后负荷和肺水肿的发生，因其操作简单、并发症少，是目前最常用的方法［22］。

VA-ECMO可以有效地将心脏前负荷降低40%～60%，越来越多地被用于治疗成人和儿童FM［23］。在心源性休克和严重心功能不全的FM 患者中，ECMO 为受损心肌恢复或心脏移植提供一座桥梁。我国学者分析了221 例VA-ECMO 支持的成人FM 患者，大多数患者年龄较小（平均38 岁），84%的患者成功脱机，总住院存活率为71.9%，上机前心脏骤停、上机后24 h 持续高乳酸血症（＞3 mmol/L）和酸中毒（pH＜7.35）是导致90 d 死亡的危险因素［24］。在心源性休克患者的队列研究中也得到了类似的结论［25-26］。一项Meta 分析指出，接受VA-ECMO 支持的FM 患者短期病死率为35%（95%CI：29% ～40%，I2= 69%），当常规治疗无效时，尤其是年轻患者，在治疗严重FM 时应考虑使用VA-ECMO［27］。另一项纳入了33 例接受ECMO 支持的FM 患者回顾性研究指出，明确的病毒病原学（HR= 4.201，95%CI：1.061～16.666）、围术期肾脏替代治疗（HR=9.804，95%CI：1.140～83.333）和ECMO 上机后24 h呼吸机呼气末正压较高（HR=1.479，95%CI：1.020～2.143）是影响住院死亡率的重要预后因素，围术期肾脏替代治疗也是ECMO 成功脱机的显著负面预后因素（OR=0.061，95%CI：0.006～0.600）［28］。由于FM 的高发病率，儿科人群也得到了广泛的研究。根据体外生命支持组织（ELSO）的登记报告，在需要VA-ECMO 支持治疗的6 225 例儿童心肌炎患者中，65%的患者成功脱机，但只有49%的患者存活到出院［29］。LEE 等［30］通过对33 例儿童进行回顾性分析发现，患儿的总体存活率为69.6%，使用ECMO前的LVEF 值、乳酸及肌钙蛋白-I 水平与病死率显著相关。最近一项研究［31］分析了VA-ECMO 治疗小儿FM 的危险因素的研究显示，使用肌酸激酶MB和SOFA 评分可以准确预测病死率。

对于成人和儿童患者来说，在常规药物干预无效的情况下，ECMO 是一种公认的可作为循环衰竭支持的MCS 装置。ECMO 循环辅助效能稳定，具有双心室支持、操作简便及费用相对不高等优点。近年来ECMO 技术在国内快速普及，装机量和病例数增长迅速，并取得了较好的效果。尽管对于哪种MCS 在FM 中最合适还没有达成共识，但VA-ECMO是目前比较公认的用于FM的一线选择。

3 Impella

Impella 是一款经皮心室辅助轴流微型泵，跨主动脉瓣置入左心室，将血液从左心室抽吸排入升主动脉。根据流量不同可分为：Impella 2.5、Impella CP、Impella 5.0 和更大流量的Impella 5.5 等，以及提供右心支持的Impella RP。Impella 5.0和Impella 5.5外径较大，目前推荐经腋动脉或经升主动脉置入。Impella 可以增加平均动脉压、降低心室压力和容量负荷，同时增加冠状动脉血流，改善心肌灌注。

在ANNAMALAI 等［32］的一项研究中，34 例接受Impella 装置治疗的FM 患者，其中15 例患者完全康复，作者认为Impella 用于FM 是安全的，并提供了有效的血流动力学支持以促进心肌恢复。一项纳入了17 项研究3 933 例心源性休克患者的Meta 分析，结果表明Impella 的使用与改善患者预后相关［33］。DHRUVA 等［34］的一项研究表明，在接受Impella 或IABP 治疗的1 680 例患者中，Impella组的病死率（45%vs.34%，P＜0.001）和出血风险（31%vs.16%，P＜0.001）均高于IABP 组。微创经皮植入Impella 循环辅助装置在儿童人群中的应用非常有限。Impella 装置用于儿童FM 目前国内没有文献报道。国外只有关于Impella 救治成功的个案报告，分别报告了在置入Impella 5.0 后，成功挽救了两名患有FM 的16 岁和13 岁儿童［35-36］。在另一篇报道中，一例接受了ECMO 的儿童患者，期间置入Impella 5.0 装置以促进ECMO 脱机，以此作为过渡到VAD 植入的桥梁［37］。

对于成人患者来说，Impella 对FM 的循环支持在血流动力学方面可以取代IABP。相比ECMO，Impella 无法改善患者的肺氧合。另外，高转速的轴流泵可造成血细胞破坏而发生溶血，不宜长时间使用。截至目前，只有极少数病例报告了Impella装置在儿童患者中的使用情况，且都是在年龄、体重较大的儿童身上。儿童患者因外周血管纤细，需通过胸骨切开将Impella 装置直接植入主动脉。未来如果要在较小的儿童人群中广泛应用，Impella装置的发展需要更加微型化。

4 TandemHeart

TandemHeart 的工作原理是经房间隔穿刺，将引流导管置于左心房，通过离心泵将血液从左心房抽出，再泵入股动脉。TandemHeart 系统可以降低左心室的前负荷，减少心脏做功及氧耗，同时也可通过血液回输到动脉系统而达到循环辅助作用。

TandemHeart 主要应用于高风险经皮冠状动脉介入治疗、心脏切开术后心力衰竭、临时血流动力学辅助或心脏移植期间的过渡。TandemHeart装置操作复杂，创伤大，因此临床应用有限。目前国内尚无其在FM 中应用的报道。

5 VAD

VAD 的基本原理是将血液从静脉系统或者心脏引出，通过VAD 血泵将血排入动脉系统。VAD通过血液分流降低心室舒张末压，改善心功能，减少心肌氧耗。VAD 经过几十年的不断发展与创新，在泵的轴承、体积、耐用性等方面都取得了巨大进步。我国VAD 装置的研究工作开展相对较早，于1965 年就研发出了国内首个VAD。1978 年召开的首届人工心脏会议进一步推动了VAD 的研发进展，同时也拉开了我国MCS 的研究序幕。

VAD 能提供更生理的血流动力学和更好的器官灌注。一项回顾性研究指出，在22 例FM 患者中，VAD 组血流动力学改善明显好于对照组，30 d生存率更高［38］。目前临床观察结果或回顾研究证实VAD 救治成功率与ECMO 相当，但ECMO 相关的神经系统并发症和止血再探查率均低于VAD 支持的心肌炎组［39］。FM 患者在ECMO 联合IABP 无效的情况下使用双心室辅助装置（BiVAD）或Impella支持，除血清肌酐水平外，Impella 组和BiVAD 组之间的术前结果没有显著差异，但Impella 对难治性FM患者具有较小的创伤和促进心脏恢复的作用［40］。

VAD 由于需外科医生参与，技术复杂、要求高、并发症多、费用昂贵，且高转速的轴流泵，容易产生溶血等特点，限制了其临床的应用。作为一种长期MCS 装置，VAD 通常用于ECMO 辅助撤机困难和等待心脏移植的FM 患者。

截至目前，ECMO 仍是用于FM 机械循环辅助的一线选择。IABP 能降低逆向血流增加的后负荷，和ECMO 联用能起到左室卸载的作用。我国大部分医院在现有的技术条件下，ECMO 联合IABP 是首选。Impella 目前国内已有少数中心开展，但因为产品价格昂贵应用较少。TandemHeart 因其操作复杂，并发症多，目前国内尚无应用。VAD 作为长期机械循环辅助装置，在ECMO 辅助治疗FM 无效时可过渡到VAD，为等待心脏移植的心肌炎患者提供较长时间的循环支持。

6 展望

FM 起病急、进展快，是一种高病死率和致残率的疾病，药物治疗通常效果有限。MCS 能够帮助FM 度过急性期，对生存率及预后有显著的获益，是治疗FM 的有效手段。MCS 装置用于成人FM 由于缺乏高质量证据，国内外对各装置的使用也未达成一致意见。儿童FM 应用MCS 的研究相比成人来说更加匮乏，目前临床选择有限。基于现有的相关文献研究，MCS 已经成功应用于儿童患者，能够改善预后，提高生存率。随着设备的改进和临床应用经验的增加，接受MCS 患者的生存率、预后及不良事件的发生率等都得到了很大程度的改善。但在卒中、感染、血液相容性、设备便携性及耐久性等方面仍面临着很大的挑战。无论成人还是儿童患者，选择何种类型的MCS，正确把握应用指征及上机、撤机时机，如何减少上机过程中的相关并发症等一系列问题，仍需要大规模的多中心随机临床试验来验证和积累经验。经过多年的实践探索，ECMO 已成为公认的治疗大剂量正性肌力/血管活性药物联合IABP 无效的FM 的一线治疗方案。

MCS 在国内的相关研究虽开展较早，但与发达国家相比仍有较大差距，主要还是以模仿、仿创为主。我国人口众多，需求潜力大，目前MCS 费用昂贵，国人经济承受能力有限，很大程度上限制了其在国内的发展。因此，迫切需要研制出价格相对适中、更加便携耐用、生物相容性更好的国产MCS。近年来我国自主研发的磁悬浮离心泵等不断进入临床试验阶段，并取得了较好的试验结果。我们有足够的信心自主研发更加先进的MCS，不断缩小与发达国家的差距，为广大患者带来福音。