在过去40年中,心脏移植的研究有了广泛的深入和长足的进步,临床报道成功例数不断增加,挽救了许多濒死患者的生命,心脏移植成为终末期心力衰竭(CHF)有效治疗方法。但是,晚期心衰病人的数量远远大于可提供心脏移植的供体数量。据不完全统计仅美国每年约有20000终末期心衰患者,只有2300人作了心脏移植,多数患者在等待供体过程中死亡。如果能为这些患者提供合适的辅助循环装置,则大多数可望得救或过渡到心脏移植。 心室辅助循环(VAD),是应用机械或生物机械手段部分替代心脏的泵机能,维持全身良好的血液循环状态的治疗方法。在过去20年里,心脏辅助已成为治疗终末期心力衰竭的重要选择。最为常见的是,他们常作为心脏移植的过渡而使用。过渡期的时间显示了这些装置的安全有效性,甚至可用于长期的辅助治疗。因此,使用辅助循环是当前解决供心不足的手段之一。
1、心室辅助装置发展史
1.1 国外应用发展史
1812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病人获得成功,3例病人有2例经辅助获得存活。1969年Cooley植如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应用TECOⅢ辅助装置应用于等待心脏移植的病人,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。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,在抢救病人生命的同时,提高了病人的活动度和生活质量。直到上世纪末,全世界至少有1500例应用左心辅助循环装置的病人仍然存活达500天。
1.2 国内应用发展史
在国内心室辅助装置的研究开展得也较早,1965年上海仁济医院制造了第一具囊状人造心脏,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。
2、心室辅助装置应用现状
心室辅助装置按其使用方法可分为左心辅助(LVAD),右心辅助(RVAD)和双心室辅助(BiVAD)。其中左心辅助是应用最为广泛的一种,在手术后严重低心排的病人,急性心肌梗塞、心肌炎所致的心源性休克的病人以及等待心脏移植且病情不断恶化的病人的应用,取得良好效果。有研究认为,单一左心室辅助的结果,无论是辅助时间,还是出院率,心脏移植效果等均优于右心室辅助、双心室辅助或全人工心脏。双心室辅助患者术前由于全心衰竭,多伴有多器官功能衰竭,病情严重,术后死亡率高,多作为向心脏移植过渡的手段。近年来,VAD得到快速发展,已有数十种广泛应用于临床,从简单离心血泵到体外循环的心室辅助装置、到可植入左心辅助循环装置和全人工心脏。
2.1 Thoratec 由Thoratec公司生产的 Thoratec心室辅助装置是一种气动式心室辅助装置,该装置使用时置于患者的腹部前壁外,由输入和输出管道穿过皮肤与体内的心脏和大动脉连接输送血液,故属于“体旁(Paracorporeal)型”辅助装置。该装置于1982年首次应用于临床,1984年开始进一步试用于心脏移植前的过渡支持,1996年美国食品和药品管理局(FDA)正式批准该产品用于心脏移植前的过渡支持,最近,该装置又被批准用于心力衰竭恢复期辅助。这是到目前为止唯一准许用于以上两种目的的心脏辅助装置。截止2004年,已有1000多例病人应用了该心脏辅助装置。目前,FDA批准的Thoratec 辅助装置的适应证主要是用于心脏的暂时辅助。可以达到心脏功能恢复或心脏移植前的过渡期支持的目的。采用Thoratec 辅助装置进行心脏移植前过渡支持的病人,术后并发症与大多数心脏手术后病人类似。Thoratec 辅助装置特别适合于心脏移植前的过渡支持。总之,Thoratec 心脏辅助装置是一种多功能的血泵,既可以提供单纯的左心辅助又可以提供双心辅助。采用该装置进行短期辅助可以使心脏移植患者等待到合适供体机会,而且移植后的短期或长期效果及并发症都类似于那些在心脏移植前未曾进行心脏辅助的病人。
2.2 DeBakey VAD DeBakey装置是美国Baylor医科大学与NASA约翰逊宇航中心合作开发的一种可植入体内的轴流式心室辅助装置(VAD)即DeBakey VAD,主要用于终末期心衰病人的机械辅助支持。DeBakey VAD是一恒流血泵,但由于它本身的输出特性,仍能随着自然心脏的周期性收缩与自然心脏一起作用产生一个脉动的压力。辅助后发现病人的心及各器官功能好转或保持基线状态。携带DeBakey VAD的病人能够在有限范围内活动,血泵的血液动力学输出不会因为位置的移动而明显改变,因此部分病人携带DeBakey VAD出院。DeBakey VAD于1998年11月开始应用于临床,到2000年为止共临床应用10例,其中有5例应用成功,最长辅助时间115天。7例辅助时间超过30天,其中4例超过60天。通过对前9例应用情况进行总结,得到血泵的平均转速是9000-10000rpm,血泵的辅助流量平均为3-4.5L/min左右,血泵的电流分布在0.7-1.1A之间,而平均输出功率是9-10W。目前DeBakey VAD已临床应用200多例,主要用于心脏移植过渡,将来有可能作为心脏恢复或永久心脏支持。另外,还将继续研制更小体积的DeBakey VAD以便满足儿童和婴幼儿等体型较小的病人的需要。毋庸置疑,DeBakey VAD的研制成功为终末期心衰病人的心脏移植提供更加广阔的机遇,为病人带来福音。
2.3 Javik2000 由美国Texas心脏中心、Oxford心脏中心以及Transicoil公司联合研制,Jarvik2000轴流血泵体积较小,最大直径约2.5厘米,长度5.5厘米,重量85克,植入容积25毫升,泵体材料为钛合金,唯一运动部分就是叶轮,叶轮(相当于电机转子)在电磁场的感应下高速旋转推动血液流动,目前成人用Jarvik2000轴流血泵的旋转速度在8000-12000rpm左右。此外,在Jarvik2000轴流血泵的系列产品中还有适合儿童用血泵,它的体积只是成人用的1/5,重量只有18克,植入容积是5毫升。目前, 欧洲和美国已有超过60例病人应用Javik2000血泵,Frazier等在堪萨斯心脏中心为40多位病人安装Javik2000血泵,使他们顺利过渡到心脏移植,其中 70%的病人获得出院。
2.4 柏林心脏辅助装置(Berlin Heart) 柏林心脏Excor在柏林自由大学的Westend医院由 Buecherl 领导的小组研制,由德国柏林心脏公司制造,是一种与人体循环并行的气动外置式循环支持系统,主要由置于体外的气动血泵, 连接血泵与心腔和大血管的管道以及驱动系统组成。可用于单心室或双心室辅助。1988年这种心室辅助装置由Hetzer首次成功地用于临床,作为心脏移植前循环支持手段,并命名为柏林心脏(Berlin Heart)。Excor是一种安全可靠的心室辅助装置,在临床上可以用于多种终末期心脏病患者的心脏辅助支持。在成人、儿童和婴幼儿中应用都获得了非常满意的结果。许多患者在Excor辅助治疗过程中可以出院回家,最长时间已超过二年。柏林心脏循环辅助系统是柏林心脏公司新研制开发的可置入体内的轴流泵左心室辅助系统。主要应用于中、长期心脏辅助支持。最终希望该系统可以起到长期替代和支持左心室功能的作用。截止到2003年,在六个心脏研究中心,有25位病人使用Incor,平均使用时间为83天 ,最长带泵的病人超过了500天。Incor对大部分仅需要左心辅助的病例将会有更加广阔的应用前景。但是,对新生儿和小儿,双心衰竭或右心衰竭的病人,长时间休克合并多器官衰竭的患者,Excor仍然是唯一的选择。
2.5 Heartmate泵 是美国Thermocardiosystems,Inc.(TCI)公司研制的一种气动泵,目前也有电动泵,但临床应用多为气动泵,是一种可植式泵,用以左心室辅助,出入口采用猪主动脉瓣,由一静放在手推车上的外置式气体驱动操纵台所驱动和控制。HeartMate VE的推板由一低速扭力马达驱动,经皮导线把泵与一外置操纵台和电池组相连。其主要特点是泵体内壁是粗糙而不规则表面,纤维组织沿内壁生长而形成一生物膜样内衬,可以减少血栓形成,不需长期抗凝。临床应用最长时间为280天,未见血栓栓塞的报道。 2001年11月Rose等报道了著名的REMATCH试验(应用HeartMate VE),对于终末期心衰病人,除用于心脏移植外,左室辅助装置还可以作为一种新的长期的心肌替换治疗方法。HeartMate主要缺点是:体积大;需要一根通向体外的驱动线管;
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