心室辅助装置

1、心室辅助装置一 . 简述心室辅助装置(Ventricular assist device, VAD是一种将血液由静 脉系统或心脏引出直接泵入动脉系统部分或全部代替心室做功的人 工机械装置。二. 产生背景心力衰竭是严重威胁人类生命的疾病 ,全世界每年约有 1/5 的心脏 病患者最终会发展为心力衰竭 ,目前我国心衰发病率达到 0.9%1且 5 年的死亡率超过 60%2。当传统的药物治疗有一定局限性 ,不能达到 满意疗效 ,心脏移植又面临供体缺乏 ,术后排斥反应等困难的时候 ,研 究学者们提出利用机械装置来帮助心脏恢复的方法开发出了心室辅 助装置。自上个世纪 60 年代在临床应用以来 ,经过多年研究

2、和临床应 用,VAD的应用已从心血管手术后复苏、心脏移植过渡或替代，拓展至 心肌功能的恢复乃至心力衰竭的永久性治疗。 3心室辅助装置不仅可 以作为心脏移植前过渡的桥梁也是通向心肌恢复的扁舟提高心衰患 者生活质量用于心衰患者的救治。三. 适用人群(1) 等待心脏移植的过渡期 :帮助等待供体的患者 ,或有急性感染、多器官功能不全等不能立即进行心脏移植的患者顺利度过过渡期(2) 心肌功能恢复 :当患者心脏手术后发生严重低心排血量、暴发 性心肌炎、扩张性心肌病、 急性广泛性心肌梗死、顽固性恶性心律失 常、心脏移植后供体心力衰竭等导致心力衰竭时，VAD可使心功能得到 明显的恢复。这要求在设计泵的时侯既要

3、易于植入,又要易于取出 ,并尽可能减少心脏的损伤。(3) 永久性治疗 :主要用于不适合心脏移植的终末期心力衰竭患 者。(4) 降低晚期心力衰竭患者肺动脉高压 :晚期心力衰竭患者伴肺动 脉高压为心肺移植的禁忌证 ,而长时间的心室辅助可有效改善晚期心 力衰竭患者的肺动脉高压。 4四. 分类(一)目前临床上试用或应用的 VAD 按植入方式的不同主要分 为两种 ,可植入式和非植入式。1、非植入式心室辅助装置：非植入式心室辅助装置对罹患致命 性心力衰竭患者的左心、 右心或双心起支持或替代作用。 因该装置使 用时置于患者的腹前壁外 ,故又叫“体旁型”心室辅助装置。2、植入式心室辅助装置：即可将装置部分或全

4、部植入人体内的 心室辅助装置。植入式VAD与非植入式VAD相比有许多优点：(1)植入式VAD管道 短,耗能减少 ,耐久性好 ;(2)与血液接触面积小 ,抗血栓性能好 ;(3)结构简 单、操作直观、易于植入 ,尤其在术后临时辅助具有很大的实用价值 ;(4) 因植入式VAD可植入，感染问题也可得到较好的解决（二）根据血泵的原理不同，临床上又将VAD分为搏动式隔膜泵 和恒流式叶轮泵以及新一代的磁悬浮血泵。1、搏动式隔膜泵搏动式隔膜泵与自然心脏的工作原理相似 ,它的核心结构是一个 柔韧性材料的囊腔 ,囊腔两端连接进、出导管 ,并在两接口处分别放置 单向阀门 （瓣膜）,以保证血液单向流动。 驱动装置通过

5、气体或液体对囊 腔壁施以外力 ,腔内容积被迫变化 ,完成泵血功能。但搏动泵的气体和 血液须经导管进入体内 ,因而无法实现完全植入体内 ,管道和导线经皮 肤出体外 ,易发生感染 ;并且流出道的导管内血液流速大、压力高 ,有一 负压期 ,易产生管道损伤、接头脱开 ,有产生气栓的危险 ;同时瓣膜也是 这类血泵的关键部件 ,它们易损坏 ,而且是血栓易形成的部位。由于隔 膜泵溶血也比较严重 ,驱动能量消耗大、操作复杂 ,因此,大多数隔膜泵 适用短时间辅助的患者。2、叶轮泵叶轮泵的流体力学特性与自然心脏差别较大 ,多采用高速旋转的 叶轮驱动血液单向流动 ,因此不需要单向阀门 （瓣膜）控制血流方向。 在 设

6、计上叶轮泵克服了隔膜泵体积大、结构复杂、工作寿命短、能耗高 和噪音大等缺点 ,由于不需要容纳血液的囊腔 ,与血液接触面积小 ,抗 血栓性能好 ,因而植入和感染等问题也可得到较好的解决 ,尤其适用于 永久性植入体内，逐渐成为VAD的主流。叶轮泵对后负荷非常敏感，在 意外停机时可能会有血液反流 , 并且叶轮泵产生持续恒流 ,很难产生生 理性的搏动血流 ,但当前负荷下降时对泵流量的限制作用不明显 ,可通 过调节叶轮泵转速来产生类似自然心脏的 Starling 调节机制。从流体机械学的角度 ,叶轮泵又可进一步分为轴流泵、离心泵和 混流泵(螺旋泵)3 类。( 1)轴流泵由推进轮叶轮及定子组成 ,叶轮在血

7、液内高速 旋转 ,经导叶导流后推动血液沿与转动轴平行的方向流动。轴流泵自 身有很多优点 12:(1)流量高 ,可满足头部所需要的血压和血流量 ;(2)体 积小、管型结构 ,植入术的时间相对较短 ,创伤较小 ;(3)耗电量低 ,可以配 备便携式电源甚至植入式电源 ;(4)较小的压力增加可显著提高流量 等。但轴流泵产生连续性血流 ,在收缩期可能妨碍主动脉瓣的开启 ,不 利于心肌的恢复 ;并且收缩期自体血流在动脉某处与辅助泵的血流交 汇,导致血流分布不均 ,器官组织灌注不均匀 ;除了以上两点不足以外 , 血泵出现故障时需重新更换也是目前存在的问题。( 2)离心泵是由于叶轮高速旋转产生离心力 ,形成动

8、脉压 ,驱动血 液流动 ,血流方向与转动轴方向不一致。与轴流泵相比较 ,离心泵可以 较小的流量产生较高的压力 ,适应高后负荷输出 ;但离心泵存在速度阶 差和局部产热 ,在轴承密封处易产生血栓 ,且高速旋转的叶轮对红细胞 破坏严重 ,同时离心泵的抗凝要求高 ,操作要求高。( 3)螺旋泵的推进轮为表面有螺旋的圆锥体 ,涡轮联动装置通过 中央圆锥体的螺纹推动血液沿轴向运动 ,圆锥形的推进轮旋转又产生 了类似离心泵的效果。与前两种血泵相比较 ,混流泵转速较低、需要 的流动压力低、效率较高、 控制泵与心室作用相对容易。混流泵同时利用了轴向驱动和离心作用 ,使其各项性能居中。3、磁悬浮血泵磁悬浮血泵一般具

9、有悬浮和驱动两个系统 : 悬浮系统使叶轮悬 浮 , 叶轮直接永磁化或在塑形的叶轮内嵌入永磁体。血泵的定子或泵 壳内置入永磁或电磁线圈 , 通过磁化的叶轮与定子或泵壳之间轴向及 径向磁场相互作用 ,使叶轮悬浮于泵壳中间 ;驱动系统驱动叶轮旋转。 在定子或泵壳内置入另一组电磁线圈 , 通过电磁线圈电流的变化产 生磁力推动磁化的叶轮旋转。 4相比传统血泵， 磁悬浮血泵具有以下优势：（1）取消出入口导管， 降低血栓的发生机率；（2）采用磁耦合能量传递方式，取消传统的经 皮导线，避免了感染的发生； （3）植入升主动脉，避免对心肌与主动 脉瓣的损伤，能够显著改善患者的预后与生活质量。五. 临床应用效果VA

10、D 植入人体经短时间治疗后即可改善血流动力学指标, 通常VAD可产生以下作用：（ 1）改善心功能不全患者的血液循环状态 ,维持全身组织正常循 环 ,减轻心脏前、后负荷及降低心肌耗氧 ,提高舒张期血压 ,增加冠状动 脉血流 ,增加体循环和肺循环的血流量。（ 2）减少或停止使用升压和增强心肌收缩的药物 ,阻断或逆转酸 中毒、心肌收缩力减弱、低心排血量所造成的恶性循环。（3）逆转临终前心电图QRS波群的延长，维持心室静止或心室颤动时的血液循环。( 4)介导可逆性心室重塑 :使心肌细胞变小 ,心肌细胞的收缩力提 高,改善线粒体功能 ,减少心肌细胞凋亡 ,恢复有丝分裂原介导的蛋白 激酶信号转导 ,但这些

11、可逆性重建过程的分子机制尚不明确。六 . 临床应用中存在的问题1、早期并发症(1) 出血:是使用VAD患者术后最常见的并发症。术前存在凝血 功能障碍;长时间CPB引起血小板破坏，致低纤维蛋白血症；手术游离广 泛、多处插管和血小板损耗 ;术后残余肝素作用 ;长时间心功能不全导 致肝脏功能降低 ,进而降低了血小板的数量和功能 ;VAD 对血小板及凝 血因子的破坏等 ,均是导致患者术后出血的原因。(2) 右侧心力衰竭：经VAD治疗15%25%的患者会出现右侧心 力衰竭 ,而常常需要双心室辅助。( 3)气栓 :当辅助泵开启时 ,如果左心室内血液未充满 ,泵产生的 负压可将左心室内空气吸入泵体内 ,从而

12、导致体循环气栓。 2、晚期并发症(1)血栓:血栓形成是VAD长期使用时常见的并发症。( 2)感染:植入 VAD 后感染可以发生在任何时候 ,但最常见的发 生时间是术后 2 周 2 个月内 29。( 3)辅助装置失灵 :较少见。由于辅助装置的机械故障多由输入部分阀门失灵引起 ,因此一旦发生 ,须及时更换装置4)连接管道脱血管或梗阻 :因插管设计不合理、放置的位置和方向不妥、管子扭曲、管内血栓形成等所致。除了以上临床应用中存在严重并发症外，VAD的使用还存在溶血、 排斥反应、机器耗损、产热、尺寸限制以及如何在不增加体积的情况 下提高流量输出等一系列问题。 3参考文献1 卫生部心血管病防治研究中心 . 中国心血管病报 2011. 北 京: 中国百科全书出版社 .2 2007 Annual Report of the U.S. Organ Procurement and Transplantation Network and the Scientific Registry of Transplant Recipients: Transplant Data 1997-2006. Rockville, MD: Health Resources and Services Administration HSB