心室辅助装置.doc

心室辅助装置现代中西医结合杂志ModemJournalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine2011Sep,20(27)?3497?心室辅助装置李秀勇,史万祥(1.泰达国际心血管病医院,天津300457;2.天津市宁河县卫生干部进修学校,天津301500)关键词】心力衰竭;心室辅助装置中图分类号R318.11文献标识码】A1812年Legallois首次提出临时和永久心脏支持的理论,1954年体外循环手术的开展使这一理论在临床上得到应用,1963年DeBakey等首次用左心辅助泵应用于手术后严重低心排患者获得成功,3例患者有2例经辅助获得存活.1969年Cooley植入全人工心作为心脏移植过渡,在此之后,心室辅助技术得到广泛应用.1975年Norman将TECOIII辅助装置应用于等待心脏移植的患者,经循环支持后成功进行了心脏移植手术,为人们展示了辅助循环装置的应用新领域心脏移植的桥梁过渡支持,这是首例应用辅助循环装置支持作为心脏移植过渡成功的报道.国内心室辅助装置的研究开展得也比较早,1965年上海仁济医院制造了第1具囊状人造心脏,并以射流作为驱动.江苏理工大学工程研究所和镇江市第一人民医院合作进行了自制叶轮血泵的动物试验和临床试用.广东省心血管病研究所1990年开始研制气动隔膜泵罗叶泵,并成功地进行了临床试用,解决了国产辅助循环装置不能应用于临床的难题,并于2000年11月通过国家验收.到上世纪末,全世界至少有1500例应用左心辅助装置的患者仍然存活达50d,目前国内相继有心室辅助装置临床应用的报道一.左心辅助装置经历近几十年的发展后,目前正向植入方便快捷的急救型装置和实现完全植入的长期辅助型装置发展,小型化,便携式辅助装置在现阶段已基本实现,提高了患者的活动度和生活质量.随着技术的进步和人们探索和实践,当今人工心脏的发展与应用又翻开了新的一页.首先是多种可植入型装置进入临床试用阶段,如微型可植入型全人工心脏于2001年7月在美国开始临床试验,多种新型轴流式VAD,可植入型离心式VAD和介入式VAD已分别在欧美许多心脏中心应用于临床,新一代悬浮式VAD已研制开发.其次是临床应用新概念逐渐被证实,即VAD治疗不仅只是向心脏移植的过渡桥梁,还是通向心肌恢复的桥梁,VAD治疗越来越多的用于围手术期急性心衰的治疗,VAD在救治急性或暴发性心肌炎方面可发挥决定性作用.再次是近十余年来临床应用的经验和教训为今后安全和合理采用此技术提供了借鉴.关于搏动性血流和非搏动性持续血流,因出发点不同,人们看法不一.提供无搏动流的血泵有许多优点,如:不需要瓣膜及顺应腔,并可成为全植入人工心脏的一部分,可用于小儿及小体形成年人J.而钱坤喜等通过应用自制隔膜泵,非搏动流叶轮泵,搏动流叶轮泵和转子泵分别在迷你猪和小公文章编号10088849(2011)27349704牛身上做左心室或双心室辅助试验,认为搏动流泵在自然心脏衰竭时能维持动物主动脉压的搏动特性,从而降低周身循环阻力而增加血液循环流量,而叶轮泵及转子泵因没有瓣膜反流能提高主动脉舒张压,增加自然心脏冠状动脉灌注,因此搏动流叶轮泵对于衰竭心脏功能的恢复最为有利.然而,就临床结果来看,二者相似.目前,提供搏动性血流的装置被称为第1代LVAD,提供持续性血流的装置被称为第2代LVAD,后者因能提高生存率,耐久性好,已成为终末心脏患者的标准治疗-o.心室辅助装置较常用的辅助泵有转子泵,离心泵,轴流泵,气动或电动心室泵等,前三者属于转动泵,一般产生非波动性血流,后者属于往复式心室辅助装置,一般产生搏动性血流.转子泵:又称滚轴泵,由2个滚轮交替压缩乳胶管,将血液从进口压迫输送到出口.对血液破坏较重,应用时间不宜超过72h,用于短期辅助.离心泵:有漩涡泵和叶轮泵2种,前者靠血液黏性,由旋转锥体带动血液旋转产生离心力;后者由叶轮叶片带动血液旋转而输送血液.离心泵因无泵管压迫,对血液破坏轻,优于滚轴泵,可用于稍长时间的心室辅助,但仍多用于短期辅助.轴流泵(Hemopump泵):包括马达,驱动轴,推动叶片和管道系统,马达经驱动轴推动叶片高速旋转(>10000r/min)而推动血流.优点是体积小,耐久性好,可减轻心室张力,不需完全肝素化,无显着的溶血和补体反应,不需与心律同步,可独立于心脏功能做功.缺点为非搏动性血流,易引起室性心律失常,适于短期辅助.气动或电动心室泵:也称隔膜泵,由左右进出口2个阀门及中央1个血腔构成,血腔内有振动的隔膜.当隔膜与泵外壳之间的空气被抽空时,隔膜向泵壳运动,血液流入,充盈血腔;继而压缩空气使隔膜向轴心运动,进口阀门关闭,出口阀门打开,血腔容积减少,血液流出.1人-r,b室辅助装置的现状VAD可分为可植入型和非植入型,根据血流搏出方式分为搏动泵和非搏动泵,实际应用中又分为短期辅助(数天至数周),中期辅助(数周至数月)和长期辅助(数月至数年)之分.根据辅助的功能心腔可分为左心辅助装置(LVAD),右心辅助装置(RVAD)和双心室辅助装置(BIVAD).一般来说,非植入型装置主要用于短期心脏辅助,可植入型装置多用于长时间心脏辅助治疗.1.1非植入型VAD用于短期血流动力学支持,包括Bio-?3498现代中西医结合杂志ModernJournalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine2011Sep,20(27)Medicus离心泵,TandemHeart,ABIOMEDBVS5000和ABIOMEDAB5000气动式搏动性VAD,BerlinHeartExcor.ThoratecVAD,MEDOS气动式搏动性VAD,TPLS心肺辅助装置,LevitronixCentriMag离心泵,TandemHeartPump水悬浮式离心泵等,其中部分装置如TandemHeaaPump,不需开胸安装,适合介入使用.1.2可植入性VAD分为搏动性VAD,微型轴流泵,离心泵及人工心脏.1.2.1搏动性VAD包括HeartMate,NovacorVAD,ThormecIVAD及LionHeartVAD一2000等.其中HeartMate研究最早,在全球使用最多;HeartMate和NovacorVAD可实现与心电同步,固定频率以及由Hall传感器触发的可变充排模式驱动;LionHeartVAD一2000更首先在临床上应用了跨皮肤充电系统,用顺应腔替代了引流管,植入组件可以分别更换.1.2.2微型轴流泵包括Jarvik2000VAD,DeBakeyVAD,HeartMateII,BerlinHeartIncor和Impellapump.其中Jarvik2000VADd,JL型血泵仅为成人的1/5大小,血泵直接插入心尖,无瓣膜,患者仍保持脉搏,并可通过经皮能量转换器接收能量;HeartMateII血泵适用于长期目的性治疗,血栓栓塞发生率低,不需严格抗凝,尤适于出血危险性高的患者;Impellapump是当前最小的轴流泵,也可以通过经皮股动脉穿刺完成左心辅助功能.1.2.3新一代悬浮式VADVentrAssistLVAS水力悬浮的叶轮是该泵唯一的动态部分,因此对血液损害极小,生物组织相容性很好.HeartWareHVAD采用磁悬浮原理和独特的叶轮设计,具有节能,效率高,无磨损,抗震性好,血液破坏少,性能可靠等优点.HeartmateIILVAD与HeartmateI1的主要区别是使用了磁悬浮泵体,保持了充足直向的血流,从而最大限度地减少了溶血和血栓的发生,适用于成人和儿童,并可终生植入.钱坤喜等用永磁轴承来实现永磁磁悬浮,希望在解决血泵轴承问题的同时,保持旋转泵简单的特性优点.1.2.4AB一180离心泵是目前唯一在临床试用的可植入式离心泵.由美国匹兹堡CardiacAssistTechnologies公司研制生产.1.2.5CardioWest双心室辅助装置实际上是一种全人工心脏,泵的外壳由聚氨酯采用真空成型制造,隔膜由四层血液相容性良好的嵌段聚酯组成,层间由超细石墨作润滑剂,进出口装有机械瓣.该装置安装简便,体外的驱动系统可以调节心律,收缩周期和驱动压力,搏出量高于任何一种现有的心室辅助装置,泵输出量随左房压而增加,适于严重心衰的危重患者,但只做心脏移植的过渡,安置时衰竭的自然心脏被切除.2VAD的适应证LAVD适用于心脏手术后心功能不全恢复前辅助治疗,心脏移植术前临时支持,终末期心力衰竭长久支持.VAD的应用指征:左房压>2.7kPa(20mmHg),收缩压<10.7kPa(80mmHg);心脏指数<2.0L/(min?m);尿量<20mL/h;体循环阻力>2100dyn?s/cm.3VAD的禁忌证3.1急性心源性休克时应用VAD的禁忌证肾衰;严重肝脏疾病;恶性肿瘤;未控制的败血症;肺出血伴肺功能不全;严重溶血;出血未控制;明显的中枢系统损害.3.2安装植入式VAD的禁忌证年龄大于70岁.既往无心脏病史,而新发心肌梗死合并急性左心衰7d之内者.在i个月内发生肾衰需要血液透析.严重的肺气肿或其他严重的阻塞性肺疾病;发生肺梗死(肺血管造影有明显证据)在2周以内.严重肺血管疾病.重症肺动脉高压如全肺阻力大于8个wood单位(1wood=1mmHg/(min?L)右室功能严重低下.严重肝脏疾病.难治性室性心动过速.脑血管病变如有中风史合并颈动脉杂音或由于脑血管病引起的短暂脑缺血发作的.严重的胃肠吸收障碍.活动性感染.严重的血液系统疾病.未解决的恶性肿瘤.无法重建的血管疾病包括肢体痛及胸痛.严重无尿即在充足的肾灌注的情况下尿量<20mL/h.BUN>100mg/L和Cr>50ms/L.心室颤动经抢救超过60min仍没有复苏者.HIV阳性者.长期大剂量类固醇治疗.4VAD的安装部位多数临时性VAD的安置常采用胸骨正中切口,可在体外循环支持下或非体外循环下进行,插管尽量满足血泵充盈需要,静脉引流不能受阻,灌注管无扭曲,打结或破损等.单纯左心辅助时,引流管插管部位可为左心房顶,右侧房间沟后(右上,肺静脉间),左心耳及心尖部.一般情况下先选择左心房顶插管,当有人工二尖瓣膜时,需经心尖引流.灌注管吻合于升主动脉.右心辅助时,引流管部位一般为右房游离壁或右心耳,灌注管常与肺动脉吻合.当采用体外膜肺治疗(ECMO)方式时,多选择股动静脉插管辅助.长期性VAD的安装方法各有不同.安装DeBakeyVAD时,胸骨正中切口并延长至剑突下数厘米,在腹直肌下做一个小兜儿用于放置血泵,建立体外循环,在心脏不停搏或室颤或心脏停搏下安置血泵.流人管经左心尖插入左心室,流出管吻合到升主动脉;安装Jarvik2000VAD时,在全麻下经左后外侧切口(第6肋间)开胸,单肺通气,部分阻断降主动脉,端侧吻合血泵输出部分的人工血管与降主动脉,建立股动一静脉转流,诱发室颤,血泵连接于心尖与降主动脉,与其他VAD相比,外科操作较简单,损伤小,出血也少;安置Heartmate(IP/VE),Novacor及ThoratecIVAD时,需先在左上腹腹膜前制作一个泵兜以放VAD,体外循环建立以后,将流入管的近心端经心尖切口连接左心室,流出管末端与升主动脉作端侧吻合.5应用VAD的并发症5.1非植入式VAD常见并发症应用体外VAD时,需同时抗凝,故出血是其最大并发症.其他并发症可见溶血,肾衰,感染,肝功能不全,呼吸功能不全,多器官衰竭,血栓性/非血栓性神经系统疾病等.5.2植入式VAD常见并发症出血:是最常见的并发症,原因同一般心外科手术.感染:占第2位,常见的感染部位现代中西医结合杂志ModernJournalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine2011Sep,20(27)?3499?是肺部,尿路和管路.造成感染的主要危险因素是长期住院,糖尿病等,此外,还与植入技术和患者术后管理有关.右心衰:源于右心室原已存在的病变起右心功能损害;右心室前负荷增加,心肌氧耗增加;肺循环阻力的变化;以及心室间直接相互作用产生改变.其中右心室原已存在的右心功能损害是内在决定因素,而后三者可使原已存在的右心功能不全表现明显,是外在诱因14.Kormos等is)研究认为,中心静脉压与肺毛细血管楔压比率大于0.63,术前需要呼吸机支持,以及血尿素氮>39000mmol/L,是LVAD植入后右心衰的独立预测因子.血栓:早年安置VAD术后血栓发生率为20%30%.HeartMate心室辅助装置以其独特的设计大大降低了血栓事件的发生,避免了长期的抗凝治疗.气栓:当辅助泵开启时,如果左室内血液未充满,泵产生的负压可将左室内空气吸人泵体内,从而造成体循环气栓.泵失灵:极其少见,主要指气动泵血囊,离心泵泵头破裂.多脏器功能障碍:主要是VAD应用不及时,长时间低心排造成.溶血:各种泵溶血程度依次为气动泵,电动泵优于离心泵和转子泵.早晚期心脏压塞:早期主要由各种出血引起,晚期主要由迟发性心包渗出造成,包括抗凝治疗及左心功能改善后遗留心包腔容积增大等.6术后处理6.1血泵的安全启动开启VAD时,可先通过单次启动模式,确定管道及血泵内无气泡后才正式启动并逐渐增加频率,同时减少CPB灌注流量直至停机.尽可能等长地截断连接血泵的进出口管道,应注意保证管道距腹壁至少10cm,这样必要时可夹住,便于更换新泵.所有接口要以缩紧带加固以防止滑脱.6.2抗凝术后早期可不抗凝,816h后如有出血,仍不需抗凝.无出血可开始以肝素400IU/(kg?d)静脉连续输注,维持PTT6080S,ACT140160S.术后24d继续肝素抗凝,第4天起口服华法林,维持PTT3050S,PT1822S,INR2.03.0.当血小板>1.010L时加用阿司匹林和潘生丁.具体术后抗凝方案因不同VAD装置而各异.6.3血栓防治血栓形成不仅是因为抗凝不当的缘故,也与非生理性的管道系统和接头有关.预防的方法除严格的PT和ACT监测外,注意观察血泵中血栓易形成的部位,如人工心脏瓣膜的周围和接头处,血室的边缘处,并做详细记录.6.4抗感染处理强调皮肤切口的处理,注意固定驱动线,并防止其周围的组织压迫性坏死,可采用多聚酯类丝绒毡片垫在插管经皮处的周围,以使组织向管道内部生长,有利于将管道固定在组织内.6.5主机管理人工心脏的参数设置和调节由主机系统控制,应由受过训练的专业技术人员管理.血泵的充盈和排空受收缩压和舒张压的影响,如果发现血泵灌注不充分应增加舒张驱动压强,如无效,应考虑患者血容量是否充足.全植入式人工心脏需注意主电源,后备电池等的连接方式及需要更换控制器时各部件的拆连顺序.并根据血泵进出端压力曲线的变化随时调整转速和流量于最佳状态.6.6患者训练人工心脏患者一般情况稳定后应鼓励活动,指导其携带人工心脏的各项事宜,如起坐姿势,管道维护,主机电源使用时间及报警常见原因等,从心理上消除其恐惧感.经过一段时间的术后强化处理,在获得充分的患者和家属教育的基础上,部分患者可返家继续治疗或等待心脏移植.6.7右心衰竭的防治门脉循环对于逆转LVAD植入后肝功能失代偿以及防止多器官功能衰竭都是至关重要的,因而维持尽可能低的中心静脉压力很重要,必要时需要应用右心室辅助装置.6.8循环辅助装置的撤除如患者病情逐渐改善,可逐渐撤除循环辅助装置.其主要指征有:心脏指数>2.5L/(m?min);正性肌力药物用量小(多巴胺<5g/(kg?min),肾上腺素<0.15g/(kg?min)且依赖性小;平均动脉压>80mm-Hg;末梢循环良好,尿量>1mL/(kg?h);降低辅助流量或反搏频率生命体征仍平稳.Dandel等研究认为脱离LVAD前的左室射血分数,左室舒张末径及相对室壁厚度,减负荷后心功能恢复的稳定性,LVAD使用的时间,以及LVAD植入前的心衰时间,可以作为特发性扩张性心肌病患者脱离LVAD后能否维持5a以上稳定的预测指标.7有待解决的问题7.1VAD在AMI治疗中的问题装置选择无统一认识,病例选择无统一标准,辅助方式无常规模式,是否越早支持越有利于恢复尚不清楚,直接经左室引流的益处不明确.7.2应用VAD有待解决的问题LVAD在疾病过程中的安装时机;药物治疗(ACEI,B受体阻滞剂)在改善心脏恢复期的作用;LVAD的撤离计划;LVAD撤离前后的功能及影响学研究;安全合理的卸载LVAD技术;其他有利于心肌恢复的治疗措施,如:外科治疗,药物治疗,细胞治疗和基因治疗等.此外,随着对儿童心脏病认识的提高,复杂先心病心力衰竭发生率的增加以及对VAD发展的认识,儿童VAD的需求也不断扩大,将来随着尺寸不断减小和相容性改善,还需发展出完全植入性婴幼儿VAD.参考文献】1卢蓉,范慧敏,李健,等.心室辅助装置的临床管理J.中国体外循环杂志,2003,2(1):78802胡盛寿,孙寒松,朱晓东,等.12例左心室辅助临床应用体会J.中华胸心血管外科杂志,2006,22(2):1391403包玉生.辅助循环的现状J.国外医学生物医学工程分册,1995,18(3):1404钱坤喜,曾培,茹伟民,等.各种辅助泵对心室功能恢复的影响J.生物医学工程学杂志,2000,17(2):1641655FellerED,SorensenEN,HaddadM,eta1.ClinicaloutcomesaresimilarinpulsatileandnonpulsatileleftventficularassistdevicerecipientsJ.AnnThoracSurg,2007,83(3):10821088【6LeeS,KamdarF,MadlonKayR,eta1.EffectsoftheHeartmatellcontinuous-flowleftventficularassistdeviceonfightventficular现代中西医结合杂志ModernJournalofIntegratedTraditionalChineseandWesternMedicine2011Sep,20(27)functionJ.JHeartLungTransplant,2010,29(2):2092157龚庆成.体外循环技术指导M.北京:人民军医出版社,2005:4578邱志兵.心室辅助装置的研究现状和进展J.心血管病学进展,2008,29(3):4044089HetzerR,JurmannMJ,PotapovEV.HeartassistsystemscnlTentstatusJ.Herz,2002,27(5):40741710JohnR,KamdarF,LiaoK,eta1.Lowthromboembolicriskforpa-tientswiththeHeartmateIIleftventricularassistdeviceJ.JTho-racCardiovaseSurg,2008,136(5):1318132311钱坤喜,袁海宇,曾培,等.采用永磁悬浮的永久性左心室辅助装置J.中国生物医学工程,2006,25(4):51051212CopelandJG,SmithRG,ArabiaFA,eta1.CardiacreplacementwithatotalartificialheartasabridgetotransplantationJ.NEnglJMed,2004,351(9):85986713张营,李霞.慢性心力衰竭的非药物治疗进展J.心血管病学进展,2009,30(1):14414614黄焕雷.左心辅助装置与右心衰J.心血管病学进展,2002,23(3):17918115KormosRL,TeutebergJJ,PaganiFD,eta1.RightventricularfailureinpatientswiththeHeartmateIIcontinuous-flowleftventricularas-?slatdevice:Incidence,riskfactors,andeffectonoutcomesJ.JThoracCardiovaseSurg.2010,130(5):1316132416LappaA,PicozziP,DAvinoE,eta1.HITinVADconsiderations:ReplyJ.AnnThoracSurg,2007,84:1423142417JoshiA,SmithD,AroraM,eta1.Anticoagulantmonitoringinventricularassistdevicepatients:afeasibilitystudy】.InteractCardiovascThoracSurg,2008,7(6):1035103818SchmidC,HammelD,DengMC,eta1.AmbulatorycareofpatientswithleftventrieularassistdevicesJ.Circulation,1999,100:I122419FurukawaK,MotomuraT,Nos6Y.Rightventricularfailureafterleftventricularassistdeviceimplantation:theneedforanimplantablerightventricularassistdeviceJ.ArtifOrgans,2005,29(5):3693772ODandelM.Long-termresultsinpatientswithidiopathicdilatedcar-diomyopathyafterweaningfromleftventricularassistdevicesJ.Circulation,2005,112:I3714521贾明,邵涓涓,陈英,等.机械循环辅助装置治疗围手术期急性心肺功能衰竭J.心肺血管病杂志,2008,27(6):34034222DandelM,WengY,SiniawskiH,eta1.Predictionofcardiacstabilityafterweaningfromleftventficularassistdevicesinpatientswithidiopathicdi