心室輔助裝置

1、心室輔助裝置一 . 簡述心室輔助裝置(Ventricular assist device, VAD是一種將血液由靜 脈系統(tǒng)或心臟引出直接泵入動脈系統(tǒng)部分或全部代替心室做功的人 工機械裝置。二. 產(chǎn)生背景心力衰竭是嚴重威脅人類生命的疾病 ,全世界每年約有 1/5 的心臟 病患者最終會發(fā)展為心力衰竭 ,目前我國心衰發(fā)病率達到 0.9%1且 5 年的死亡率超過 60%2。當傳統(tǒng)的藥物治療有一定局限性 ,不能達到 滿意療效 ,心臟移植又面臨供體缺乏 ,術(shù)后排斥反應(yīng)等困難的時候 ,研 究學(xué)者們提出利用機械裝置來幫助心臟恢復(fù)的方法開發(fā)出了心室輔 助裝置。自上個世紀 60 年代在臨床應(yīng)用以來 ,經(jīng)過多年研究

2、和臨床應(yīng) 用,VAD的應(yīng)用已從心血管手術(shù)后復(fù)蘇、心臟移植過渡或替代，拓展至 心肌功能的恢復(fù)乃至心力衰竭的永久性治療。 3心室輔助裝置不僅可 以作為心臟移植前過渡的橋梁也是通向心肌恢復(fù)的扁舟提高心衰患 者生活質(zhì)量用于心衰患者的救治。三. 適用人群(1) 等待心臟移植的過渡期 :幫助等待供體的患者 ,或有急性感染、多器官功能不全等不能立即進行心臟移植的患者順利度過過渡期(2) 心肌功能恢復(fù) :當患者心臟手術(shù)后發(fā)生嚴重低心排血量、暴發(fā) 性心肌炎、擴張性心肌病、 急性廣泛性心肌梗死、頑固性惡性心律失 常、心臟移植后供體心力衰竭等導(dǎo)致心力衰竭時，VAD可使心功能得到 明顯的恢復(fù)。這要求在設(shè)計泵的時侯既要

3、易于植入,又要易于取出 ,并盡可能減少心臟的損傷。(3) 永久性治療 :主要用于不適合心臟移植的終末期心力衰竭患 者。(4) 降低晚期心力衰竭患者肺動脈高壓 :晚期心力衰竭患者伴肺動 脈高壓為心肺移植的禁忌證 ,而長時間的心室輔助可有效改善晚期心 力衰竭患者的肺動脈高壓。 4四. 分類(一)目前臨床上試用或應(yīng)用的 VAD 按植入方式的不同主要分 為兩種 ,可植入式和非植入式。1、非植入式心室輔助裝置：非植入式心室輔助裝置對罹患致命 性心力衰竭患者的左心、 右心或雙心起支持或替代作用。 因該裝置使 用時置于患者的腹前壁外 ,故又叫“體旁型”心室輔助裝置。2、植入式心室輔助裝置：即可將裝置部分或全

4、部植入人體內(nèi)的 心室輔助裝置。植入式VAD與非植入式VAD相比有許多優(yōu)點：(1)植入式VAD管道 短,耗能減少 ,耐久性好 ;(2)與血液接觸面積小 ,抗血栓性能好 ;(3)結(jié)構(gòu)簡 單、操作直觀、易于植入 ,尤其在術(shù)后臨時輔助具有很大的實用價值 ;(4) 因植入式VAD可植入，感染問題也可得到較好的解決（二）根據(jù)血泵的原理不同，臨床上又將VAD分為搏動式隔膜泵 和恒流式葉輪泵以及新一代的磁懸浮血泵。1、搏動式隔膜泵搏動式隔膜泵與自然心臟的工作原理相似 ,它的核心結(jié)構(gòu)是一個 柔韌性材料的囊腔 ,囊腔兩端連接進、出導(dǎo)管 ,并在兩接口處分別放置 單向閥門 （瓣膜）,以保證血液單向流動。 驅(qū)動裝置通過

5、氣體或液體對囊 腔壁施以外力 ,腔內(nèi)容積被迫變化 ,完成泵血功能。但搏動泵的氣體和 血液須經(jīng)導(dǎo)管進入體內(nèi) ,因而無法實現(xiàn)完全植入體內(nèi) ,管道和導(dǎo)線經(jīng)皮 膚出體外 ,易發(fā)生感染 ;并且流出道的導(dǎo)管內(nèi)血液流速大、壓力高 ,有一 負壓期 ,易產(chǎn)生管道損傷、接頭脫開 ,有產(chǎn)生氣栓的危險 ;同時瓣膜也是 這類血泵的關(guān)鍵部件 ,它們易損壞 ,而且是血栓易形成的部位。由于隔 膜泵溶血也比較嚴重 ,驅(qū)動能量消耗大、操作復(fù)雜 ,因此,大多數(shù)隔膜泵 適用短時間輔助的患者。2、葉輪泵葉輪泵的流體力學(xué)特性與自然心臟差別較大 ,多采用高速旋轉(zhuǎn)的 葉輪驅(qū)動血液單向流動 ,因此不需要單向閥門 （瓣膜）控制血流方向。 在 設(shè)

6、計上葉輪泵克服了隔膜泵體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作壽命短、能耗高 和噪音大等缺點 ,由于不需要容納血液的囊腔 ,與血液接觸面積小 ,抗 血栓性能好 ,因而植入和感染等問題也可得到較好的解決 ,尤其適用于 永久性植入體內(nèi)，逐漸成為VAD的主流。葉輪泵對后負荷非常敏感，在 意外停機時可能會有血液反流 , 并且葉輪泵產(chǎn)生持續(xù)恒流 ,很難產(chǎn)生生 理性的搏動血流 ,但當前負荷下降時對泵流量的限制作用不明顯 ,可通 過調(diào)節(jié)葉輪泵轉(zhuǎn)速來產(chǎn)生類似自然心臟的 Starling 調(diào)節(jié)機制。從流體機械學(xué)的角度 ,葉輪泵又可進一步分為軸流泵、離心泵和 混流泵(螺旋泵)3 類。( 1)軸流泵由推進輪葉輪及定子組成 ,葉輪在血

7、液內(nèi)高速 旋轉(zhuǎn) ,經(jīng)導(dǎo)葉導(dǎo)流后推動血液沿與轉(zhuǎn)動軸平行的方向流動。軸流泵自 身有很多優(yōu)點 12:(1)流量高 ,可滿足頭部所需要的血壓和血流量 ;(2)體 積小、管型結(jié)構(gòu) ,植入術(shù)的時間相對較短 ,創(chuàng)傷較小 ;(3)耗電量低 ,可以配 備便攜式電源甚至植入式電源 ;(4)較小的壓力增加可顯著提高流量 等。但軸流泵產(chǎn)生連續(xù)性血流 ,在收縮期可能妨礙主動脈瓣的開啟 ,不 利于心肌的恢復(fù) ;并且收縮期自體血流在動脈某處與輔助泵的血流交 匯,導(dǎo)致血流分布不均 ,器官組織灌注不均勻 ;除了以上兩點不足以外 , 血泵出現(xiàn)故障時需重新更換也是目前存在的問題。( 2)離心泵是由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力 ,形成動

8、脈壓 ,驅(qū)動血 液流動 ,血流方向與轉(zhuǎn)動軸方向不一致。與軸流泵相比較 ,離心泵可以 較小的流量產(chǎn)生較高的壓力 ,適應(yīng)高后負荷輸出 ;但離心泵存在速度階 差和局部產(chǎn)熱 ,在軸承密封處易產(chǎn)生血栓 ,且高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對紅細胞 破壞嚴重 ,同時離心泵的抗凝要求高 ,操作要求高。( 3)螺旋泵的推進輪為表面有螺旋的圓錐體 ,渦輪聯(lián)動裝置通過 中央圓錐體的螺紋推動血液沿軸向運動 ,圓錐形的推進輪旋轉(zhuǎn)又產(chǎn)生 了類似離心泵的效果。與前兩種血泵相比較 ,混流泵轉(zhuǎn)速較低、需要 的流動壓力低、效率較高、 控制泵與心室作用相對容易?；炝鞅猛瑫r利用了軸向驅(qū)動和離心作用 ,使其各項性能居中。3、磁懸浮血泵磁懸浮血泵一般具

9、有懸浮和驅(qū)動兩個系統(tǒng) : 懸浮系統(tǒng)使葉輪懸 浮 , 葉輪直接永磁化或在塑形的葉輪內(nèi)嵌入永磁體。血泵的定子或泵 殼內(nèi)置入永磁或電磁線圈 , 通過磁化的葉輪與定子或泵殼之間軸向及 徑向磁場相互作用 ,使葉輪懸浮于泵殼中間 ;驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)。 在定子或泵殼內(nèi)置入另一組電磁線圈 , 通過電磁線圈電流的變化產(chǎn) 生磁力推動磁化的葉輪旋轉(zhuǎn)。 4相比傳統(tǒng)血泵， 磁懸浮血泵具有以下優(yōu)勢：（1）取消出入口導(dǎo)管， 降低血栓的發(fā)生機率；（2）采用磁耦合能量傳遞方式，取消傳統(tǒng)的經(jīng) 皮導(dǎo)線，避免了感染的發(fā)生； （3）植入升主動脈，避免對心肌與主動 脈瓣的損傷，能夠顯著改善患者的預(yù)后與生活質(zhì)量。五. 臨床應(yīng)用效果VA

10、D 植入人體經(jīng)短時間治療后即可改善血流動力學(xué)指標, 通常VAD可產(chǎn)生以下作用：（ 1）改善心功能不全患者的血液循環(huán)狀態(tài) ,維持全身組織正常循 環(huán) ,減輕心臟前、后負荷及降低心肌耗氧 ,提高舒張期血壓 ,增加冠狀動 脈血流 ,增加體循環(huán)和肺循環(huán)的血流量。（ 2）減少或停止使用升壓和增強心肌收縮的藥物 ,阻斷或逆轉(zhuǎn)酸 中毒、心肌收縮力減弱、低心排血量所造成的惡性循環(huán)。（3）逆轉(zhuǎn)臨終前心電圖QRS波群的延長，維持心室靜止或心室顫動時的血液循環(huán)。( 4)介導(dǎo)可逆性心室重塑 :使心肌細胞變小 ,心肌細胞的收縮力提 高,改善線粒體功能 ,減少心肌細胞凋亡 ,恢復(fù)有絲分裂原介導(dǎo)的蛋白 激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo) ,但這些

11、可逆性重建過程的分子機制尚不明確。六 . 臨床應(yīng)用中存在的問題1、早期并發(fā)癥(1) 出血:是使用VAD患者術(shù)后最常見的并發(fā)癥。術(shù)前存在凝血 功能障礙;長時間CPB引起血小板破壞，致低纖維蛋白血癥；手術(shù)游離廣 泛、多處插管和血小板損耗 ;術(shù)后殘余肝素作用 ;長時間心功能不全導(dǎo) 致肝臟功能降低 ,進而降低了血小板的數(shù)量和功能 ;VAD 對血小板及凝 血因子的破壞等 ,均是導(dǎo)致患者術(shù)后出血的原因。(2) 右側(cè)心力衰竭：經(jīng)VAD治療15%25%的患者會出現(xiàn)右側(cè)心 力衰竭 ,而常常需要雙心室輔助。( 3)氣栓 :當輔助泵開啟時 ,如果左心室內(nèi)血液未充滿 ,泵產(chǎn)生的 負壓可將左心室內(nèi)空氣吸入泵體內(nèi) ,從而

12、導(dǎo)致體循環(huán)氣栓。 2、晚期并發(fā)癥(1)血栓:血栓形成是VAD長期使用時常見的并發(fā)癥。( 2)感染:植入 VAD 后感染可以發(fā)生在任何時候 ,但最常見的發(fā) 生時間是術(shù)后 2 周 2 個月內(nèi) 29。( 3)輔助裝置失靈 :較少見。由于輔助裝置的機械故障多由輸入部分閥門失靈引起 ,因此一旦發(fā)生 ,須及時更換裝置4)連接管道脫血管或梗阻 :因插管設(shè)計不合理、放置的位置和方向不妥、管子扭曲、管內(nèi)血栓形成等所致。除了以上臨床應(yīng)用中存在嚴重并發(fā)癥外，VAD的使用還存在溶血、 排斥反應(yīng)、機器耗損、產(chǎn)熱、尺寸限制以及如何在不增加體積的情況 下提高流量輸出等一系列問題。 3參考文獻1 衛(wèi)生部心血管病防治研究中心 . 中國心血管病報 2011. 北 京: 中國百科全書出版社 .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