心室輔助裝置

1、心室輔助裝置一 . 簡(jiǎn)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(dòng)脈系統(tǒng)部分或全部代替心室做功的人 工機(jī)械裝置。二. 產(chǎn)生背景心力衰竭是嚴(yán)重威脅人類(lèi)生命的疾病 ,全世界每年約有 1/5 的心臟 病患者最終會(huì)發(fā)展為心力衰竭 ,目前我國(guó)心衰發(fā)病率達(dá)到 0.9%1且 5 年的死亡率超過(guò) 60%2。當(dāng)傳統(tǒng)的藥物治療有一定局限性 ,不能達(dá)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(shí)候 ,研 究學(xué)者們提出利用機(jī)械裝置來(lái)幫助心臟恢復(fù)的方法開(kāi)發(fā)出了心室輔 助裝置。自上個(gè)世紀(jì) 60 年代在臨床應(yīng)用以來(lái) ,經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jìn)行心臟移植的患者順利度過(guò)過(guò)渡期(2) 心肌功能恢復(fù) :當(dāng)患者心臟手術(shù)后發(fā)生嚴(yán)重低心排血量、暴發(fā) 性心肌炎、擴(kuò)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(shí)，VAD可使心功能得到 明顯的恢復(fù)。這要求在設(shè)計(jì)泵的時(shí)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(dòng)脈高壓 :晚期心力衰竭患者伴肺動(dòng) 脈高壓為心肺移植的禁忌證 ,而長(zhǎng)時(shí)間的心室輔助可有效改善晚期心 力衰竭患者的肺動(dòng)脈高壓。 4四. 分類(lèi)(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(duì)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(shí)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(diǎn)：(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(jiǎn) 單、操作直觀、易于植入 ,尤其在術(shù)后臨時(shí)輔助具有很大的實(shí)用價(jià)值 ;(4) 因植入式VAD可植入，感染問(wèn)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(dòng)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(dòng)式隔膜泵搏動(dòng)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(gè) 柔韌性材料的囊腔 ,囊腔兩端連接進(jìn)、出導(dǎo)管 ,并在兩接口處分別放置 單向閥門(mén) （瓣膜）,以保證血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)。 驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)

5、氣體或液體對(duì)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(dòng)泵的氣體和 血液須經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入體內(nèi) ,因而無(wú)法實(shí)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(fù)壓期 ,易產(chǎn)生管道損傷、接頭脫開(kāi) ,有產(chǎn)生氣栓的危險(xiǎn) ;同時(shí)瓣膜也是 這類(lèi)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(yán)重 ,驅(qū)動(dòng)能量消耗大、操作復(fù)雜 ,因此,大多數(shù)隔膜泵 適用短時(shí)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(dòng)血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng) ,因此不需要單向閥門(mén) （瓣膜）控制血流方向。 在 設(shè)

6、計(jì)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(diǎn) ,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(wèn)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(duì)后負(fù)荷非常敏感，在 意外停機(jī)時(shí)可能會(huì)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(dòng)血流 ,但當(dāng)前負(fù)荷下降時(shí)對(duì)泵流量的限制作用不明顯 ,可通 過(guò)調(diào)節(jié)葉輪泵轉(zhuǎn)速來(lái)產(chǎn)生類(lèi)似自然心臟的 Starling 調(diào)節(jié)機(jī)制。從流體機(jī)械學(xué)的角度 ,葉輪泵又可進(jìn)一步分為軸流泵、離心泵和 混流泵(螺旋泵)3 類(lèi)。( 1)軸流泵由推進(jìn)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(dòng)血液沿與轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向流動(dòng)。軸流泵自 身有很多優(yōu)點(diǎn) 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(shí)間相對(duì)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(dòng)脈瓣的開(kāi)啟 ,不 利于心肌的恢復(fù) ;并且收縮期自體血流在動(dòng)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(diǎn)不足以外 , 血泵出現(xiàn)故障時(shí)需重新更換也是目前存在的問(wèn)題。( 2)離心泵是由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力 ,形成動(dòng)

8、脈壓 ,驅(qū)動(dòng)血 液流動(dòng) ,血流方向與轉(zhuǎn)動(dòng)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(fù)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(duì)紅細(xì)胞 破壞嚴(yán)重 ,同時(shí)離心泵的抗凝要求高 ,操作要求高。( 3)螺旋泵的推進(jìn)輪為表面有螺旋的圓錐體 ,渦輪聯(lián)動(dòng)裝置通過(guò) 中央圓錐體的螺紋推動(dòng)血液沿軸向運(yùn)動(dòng) ,圓錐形的推進(jìn)輪旋轉(zhuǎn)又產(chǎn)生 了類(lèi)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(dòng)壓力低、效率較高、 控制泵與心室作用相對(duì)容易。混流泵同時(shí)利用了軸向驅(qū)動(dòng)和離心作用 ,使其各項(xiàng)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(dòng)兩個(gè)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(guò)磁化的葉輪與定子或泵殼之間軸向及 徑向磁場(chǎng)相互作用 ,使葉輪懸浮于泵殼中間 ;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。 在定子或泵殼內(nèi)置入另一組電磁線圈 , 通過(guò)電磁線圈電流的變化產(chǎn) 生磁力推動(dòng)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(shì)：（1）取消出入口導(dǎo)管， 降低血栓的發(fā)生機(jī)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(dòng)脈，避免對(duì)心肌與主動(dòng) 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(shí)間治療后即可改善血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo), 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(fù)荷及降低心肌耗氧 ,提高舒張期血壓 ,增加冠狀動(dòng) 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(qiáng)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(zhǎng)，維持心室靜止或心室顫動(dòng)時(shí)的血液循環(huán)。( 4)介導(dǎo)可逆性心室重塑 :使心肌細(xì)胞變小 ,心肌細(xì)胞的收縮力提 高,改善線粒體功能 ,減少心肌細(xì)胞凋亡 ,恢復(fù)有絲分裂原介導(dǎo)的蛋白 激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) ,但這些

11、可逆性重建過(guò)程的分子機(jī)制尚不明確。六 . 臨床應(yīng)用中存在的問(wèn)題1、早期并發(fā)癥(1) 出血:是使用VAD患者術(shù)后最常見(jiàn)的并發(fā)癥。術(shù)前存在凝血 功能障礙;長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)間心功能不全導(dǎo) 致肝臟功能降低 ,進(jìn)而降低了血小板的數(shù)量和功能 ;VAD 對(duì)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(huì)出現(xiàn)右側(cè)心 力衰竭 ,而常常需要雙心室輔助。( 3)氣栓 :當(dāng)輔助泵開(kāi)啟時(shí) ,如果左心室內(nèi)血液未充滿 ,泵產(chǎn)生的 負(fù)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(zhǎng)期使用時(shí)常見(jiàn)的并發(fā)癥。( 2)感染:植入 VAD 后感染可以發(fā)生在任何時(shí)候 ,但最常見(jiàn)的發(fā) 生時(shí)間是術(shù)后 2 周 2 個(gè)月內(nèi) 29。( 3)輔助裝置失靈 :較少見(jiàn)。由于輔助裝置的機(jī)械故障多由輸入部分閥門(mén)失靈引起 ,因此一旦發(fā)生 ,須及時(shí)更換裝置4)連接管道脫血管或梗阻 :因插管設(shè)計(jì)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(yán)重并發(fā)癥外，VAD的使用還存在溶血、 排斥反應(yīng)、機(jī)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(wèn)題。 3參考文獻(xiàn)1 衛(wèi)生部心血管病防治研究中心 . 中國(guó)心血管病報(bào) 2011. 北 京: 中國(guó)百科全書(shū)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