Heartmate心室辅助装置的临床应用
【文献标识码】A 【文章编号】 1726-7587(2004)06-0799-03
心室辅助装置(VAD)是在挽救等待供心时面临死亡威胁的终末期心脏病患者的过程中逐步发展和成熟起来的 [1] 。VAD的种类较多，目前以可植入式设计为主流。1986年Heartmate VAD首先应用于临床，作为搏动性可植入式左心室辅助装置(LVAD)，它以其独特的设计，在无需常规抗凝的情况下，将血栓及出血并发症降到了最低，是迄今临床上应用最多的植入式LVAD。
1 Heartmate的构成及特点
Heartmate LVAD由Thermo Cardiosystems In(TCI)公司研制生产，迄今已有30余年的研究历史，临床应用病人逾3000例。HeartMate是一种推板式血泵，根据气动和电动不同驱动方式，分为气动泵(IP)和电动泵(VE)。
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1.1 HearMate IP 外形类似铁饼状，大小为11.2cm×4cm。外壳由钛合金制成(Ti-6A1-4V)，内部有一推动膜片将其分成独立的两个腔—血腔和驱动腔 [2] 。驱动腔与血腔完全分开，其连接管道及线路由皮肤引出体外并与外置的气体驱动器相连接。流入(19mm)和流出(20mm)管道内各有一个生物瓣(25mm人工猪瓣)以保证血液单向流动。有3种驱动装置，即①重约73磅的装置放在移动架上;②重约20磅的可移动式装置;③小型手提装置。
1.2 HeartMate VE 大小为11cm×4cm，重量1190g。形状、材料、流入/出系统及控制模式均同IP泵。不同的是VE泵应用斜面凸轮取代了IP泵隔膜推板，内置马达每搏转动一次。泵速为50～120bpm，流量可达4～10L/min。电源为2块体外可视性相机样电池，大小18cm×9cm×2.5cm，重650g/块。2个电池盒(8.6mm×8.0mm×2.3cm)重260g既可以肩背也可以腰挎，电能维持时间4～7h。
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泵中的废气可通过经皮吸引管吸出。吸引管既可用于引流，又可作为气动传输。VE泵中的隔膜推板不仅可被电驱动，还可被气驱动。当电动驱动器发生故障时，可将吸引流管线连接到气动驱动装置或应急手动装置继续运行。
1.3 HeartMate泵的附件 附带的装置有用于充电或直接提供电源的床旁电源盒、精制数码显示器和治疗控制装置。可配备24h应急备用电池。另外，对携带的体外装置有专门的防水保护罩，以便病人洗澡时应用。
1.4 HeartMate泵的特点 HeartMate泵最大的特点是其腔内特殊的血液接触面 [3] ，通常是由聚胺酯或熔结的钛金属微球体制成 [4，5] ，此结构有利于造血细胞的沉积并形成一层生物膜，类似于血管内壁，从而有效地防止了血栓形成 [6] 。其次，HeartMate泵具有有电动和气动两种驱动方式，运行不依赖自身心功能，也不必与心跳同步。其三，当采用固定泵速模式时，每搏输出量取决于充盈量，因此一定要调节泵速能够维持每搏输出量为70～80ml，否则易导致血栓形成，尤其是当每搏输出量低于30ml时血栓极易形成。其四，要求置入病人的体表面积(BSA)为5m 2 。
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2 Heartmate LVAD的适应证及禁忌证
Meartmate LVAD植入后成功的关键在于正确的选择病人。其主要的适应证包括:各种原因引起的急/慢性左心衰竭，进行了药物和主动脉内球囊反搏(IABP)治疗而效果不佳的病人;心源性休克病人(心脏指数≤2.0L·m -2 ·min -1 并肺动脉楔压≥20mmHg) [3] 及等待心脏供体的病人。禁忌证主要包括:(1)体表面积<1.5m 2 ;(2)年龄>70岁;(3)新发心肌梗死合并急性左心衰7天之内;(4)近1个月内发生肾衰需血液透析;(5)严重阻塞性肺疾病:每秒用力呼气量<预测值35%;(6)2周内发生肺梗塞者，且梗塞发生在1个肺段以上的;(7)严重肺血管疾病如肺动脉高压，全肺阻力>8个Wood单位;(8)右室射血分数<10%;(9)总胆红素>10mg/dl或证实肝硬化或门脉高压;(10)难治性室性心动过速;有中风史或由于脑血管病引起的短暂脑缺血发作;(11)严重胃肠吸收障碍;(12)活动性感染即血培养阳性，对敏感抗生素治疗在72h内无效;(13)严重的血液系统疾病如:无抗凝下PT>16s，PTT>45s，血小板计数<50000/ml，临床有出血史;(14)未经任何治疗的恶性肿瘤;(15)无法血管重建的血管疾病;(16)血尿素氮(BUN)>10mg/dl;(17)血肌酐>5.0mg/dl;(18)室颤超过60min仍没有复苏者;(19)HIV试验阳性;(20)持续应用类固醇制剂>6个月且每日剂量≥20mg [7] 。
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3 Heartmate的植入方法
早期，Heartmate VAD往往被植入到腹腔内。由于此方法易出现肠穿孔、肠梗阻、膈疝及伤口哆开等并发症，目前植入部位已改为腹膜外，即在左上腹腹部前制作一个“泵兜”。具体方法是采取胸部正中切口，并向下延伸至脐上，切开腹白线，在腹直肌鞘及腹横筋膜之间向左游离并将腹膜和膈肌游离开，直到膈下动静脉处，在该处膈肌上做一十字形切口，以穿过流入管。也可以稍稍向右侧腹直肌后扩大此泵兜，以利于放置流出管。植入VAD后，驱动管或驱动线通过皮下组织从左侧髂前上棘处皮肤引出。体外循环建立以后，在心尖处用打孔器切下一块圆形心肌，将流入管的近心端通过该孔插入心室内，再用2-0缝线将其涤纶缝环与周围心肌缝合，使心肌向缝环聚拢以防止漏血 [8] 。管道插入心室后不要紧靠室间隔，因其负压作用可把心肌组织吸附到管腔口而造成阻塞。安装流出管时先在升主动脉右侧壁钳夹侧壁钳，管道一般保留12～15cm，太长可造成扭曲，流出管末端是一段人造血管，将其剪成斜面，与升主动脉作端侧吻合，并用周围组织加固吻合口 [9] 。最后将管道与泵体连接，排除泵体和管道内气体，体外循环结束后泵就可开始工作。
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4 术中及术后并发症
4.1 出血 是VAD术后最常见的并发症，早年发生率约50%。因拟肽酶的问世和应用，发生率降至30%左右 [10] 。其原因有:(1)术前可能存在凝血功能障碍;(2)术前长期心功能不全导致肝脏功能下降，同时降低了血小板数量和功能;(3)体外循环影响以及手术剥离等等。
4.2 右心衰 由于输注大量血液制品，右心负荷加重，肺循环阻力上升，从而造成右心衰，导致左心回流血减少，LVAD不能很好的充盈，从而造成了心排量的下降。
4.3 血栓 早年因LVAD术后血栓形成的发生率为20%～30%，阻碍了其广泛应用。HeartMate VAD以其独特的设计大大降低了血栓的发生率(约1%)，并避免了长期的抗凝治疗 [10]。VAD植入术后左室血栓发生的主要危险因素是术前心肌梗死、左房插管和术后早期出血 [11] 。
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4.4 气栓 当左心辅助泵开启时，如果左室内血液未充满，泵产生的负压可将左室内空气吸入泵体内，从而造成体循环气栓，为避免气栓形成，在左室辅助装置泵开启之前一定要使左室充分充盈。
4.5 感染 Heartmate VAD植入后的感染并非常见。感染的主要征象是血细胞培养阳性，白细胞计数升高及发热，常见的感染部位是肺部、尿路和管路，早期大量抗生素治疗可有效地降低感染的发生 [12] 。Holman认为造成感染的主要危险因素是术前已存在长期住院、糖尿病等，此外，还与植入技术和病人术后管理有关 [13] 。在接受长期心室辅助治疗的患者中感染仍旧是一个重要的问题，其中机会性真菌性心内膜炎是较为严重的并发症，必要时应更换心室辅助泵。
4.6 泵失灵 极其少见，在Heartmate LVAD的应用经验中，只有1例病人因为流出管道接口处松脱而造成出血需二次手术重新连接，后来在管道连接处采用了锁式装置，类似情况再未发生 [12～15] 。
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5 Heartmate的临床疗效
5.1 临床基础研究 James等发现经Heartmate左室辅助后，充血性心衰病人血中去甲肾上腺素、心钠素及血管肾素活性水平较术前明显下降，说明LVAD的应用可大大降低这些激素的水平，使心肌得到充分的休息，从而有利于某些心肌疾病的恢复 [16，17] 。Levin等认为Heartmate LVAD在减少心肌重塑方面比血管紧张素转换酶抑制剂更加优越，此与其有效降低心室充盈压及容积有关 [18] 。McCarthy等研究25例接受Heartmate LVAD治疗的病人结果显示，心脏指数由术前1.7L·min -1 ·m -2 提高到3.3L·min -1 ·m -2 ，左房压由23.1mmHg降至11.3mmHg，右室射血分数(RVEF)由19%提高到33%，左室舒张末期直径由63mm降至41mm，提示Heartmate LVAD植入术后左室结构发生了明显变化。James等 [17] 的研究也显示了类似的结果。
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5.2 临床疗效研究 Poirier等 [19] 总结9年的临床经验指出:终末期心脏病患者接受HeartMate LVAD治疗后1～2个月的生存率为75%，而单纯药物治疗组为9%;心脏移植前接受LVAD治疗的病人术后1年生存率为90%，而仅接受药物治疗的病人为67%。Morales等 [20] 报道44例在院外接受HeartMate左心辅助病人的结果，即平均左心辅助时间103天，最终42例(96%)接受心脏移植，2例(4%)心功能恢复并脱离LVAD，无死亡病例。Frazier等 [21] 报道单纯药物治疗的终末期心脏病患者1年生存率是0，而经HeartMate LVAD治疗的病人1～2年的生存率为100%。目前多数临床资料表明HeartMate LVAD在终末期心脏病人治疗中发挥 了极为重要的作用，即能显著降低病人心脏移植后的死亡率，提高终末心衰病人的生活质量和远期的存活率。
6 现状及展望
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截至2002年3月，Heartmate LVAD在全世界应用达到了3066例，其中IP是1278例，VE是1788例。Heartmate LVAD作为心脏移植的桥梁在治疗终末期心脏病中发挥了重要的作用。随着技术要求的不断提高，第二代的Heartˉmate LVAD在第一代的基础上，弥补了其不足之处，重量大约为370g，使用高速轴流泵，由于动力系统的差别可以分为两种类型:一种通过一根穿过皮肤的导线由体外的可充电池提供能量;另一种则由位于体外的能量传递系统(TETS)供给，无需使用穿过皮肤的导线，这就大大降低了感染的机会 [22] ，据估计，这种第二代产品植入的时间可超过5年 [23] ，它于2000年7月在以色列首先被应用于临床，同时它开辟了可临床应用于儿童和小体型成人的先河 [24，25] ;第三代的Heartmate LVAD与第二代的主要区别是使用了磁悬浮泵体，这种设计保持了充足直向的血流，从而最大限度的减少了溶血和血栓的发生，这同样适用于成人和儿童，并可终生植入，目前正处于动物试验阶段 [22，26，27] 。相信随着新技术和新材料的发展，功能更加完备的心室辅助泵有望问世，从而完全代替心脏移植而使终末期心脏病患者得到挽救。
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参考文献
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作者单位:100029首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科
(收稿日期:2004-01-08)
(编辑海 涛), 百拇医药
心室辅助装置(VAD)是在挽救等待供心时面临死亡威胁的终末期心脏病患者的过程中逐步发展和成熟起来的 [1] 。VAD的种类较多，目前以可植入式设计为主流。1986年Heartmate VAD首先应用于临床，作为搏动性可植入式左心室辅助装置(LVAD)，它以其独特的设计，在无需常规抗凝的情况下，将血栓及出血并发症降到了最低，是迄今临床上应用最多的植入式LVAD。
1 Heartmate的构成及特点
Heartmate LVAD由Thermo Cardiosystems In(TCI)公司研制生产，迄今已有30余年的研究历史，临床应用病人逾3000例。HeartMate是一种推板式血泵，根据气动和电动不同驱动方式，分为气动泵(IP)和电动泵(VE)。
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1.1 HearMate IP 外形类似铁饼状，大小为11.2cm×4cm。外壳由钛合金制成(Ti-6A1-4V)，内部有一推动膜片将其分成独立的两个腔—血腔和驱动腔 [2] 。驱动腔与血腔完全分开，其连接管道及线路由皮肤引出体外并与外置的气体驱动器相连接。流入(19mm)和流出(20mm)管道内各有一个生物瓣(25mm人工猪瓣)以保证血液单向流动。有3种驱动装置，即①重约73磅的装置放在移动架上;②重约20磅的可移动式装置;③小型手提装置。
1.2 HeartMate VE 大小为11cm×4cm，重量1190g。形状、材料、流入/出系统及控制模式均同IP泵。不同的是VE泵应用斜面凸轮取代了IP泵隔膜推板，内置马达每搏转动一次。泵速为50～120bpm，流量可达4～10L/min。电源为2块体外可视性相机样电池，大小18cm×9cm×2.5cm，重650g/块。2个电池盒(8.6mm×8.0mm×2.3cm)重260g既可以肩背也可以腰挎，电能维持时间4～7h。
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泵中的废气可通过经皮吸引管吸出。吸引管既可用于引流，又可作为气动传输。VE泵中的隔膜推板不仅可被电驱动，还可被气驱动。当电动驱动器发生故障时，可将吸引流管线连接到气动驱动装置或应急手动装置继续运行。
1.3 HeartMate泵的附件 附带的装置有用于充电或直接提供电源的床旁电源盒、精制数码显示器和治疗控制装置。可配备24h应急备用电池。另外，对携带的体外装置有专门的防水保护罩，以便病人洗澡时应用。
1.4 HeartMate泵的特点 HeartMate泵最大的特点是其腔内特殊的血液接触面 [3] ，通常是由聚胺酯或熔结的钛金属微球体制成 [4，5] ，此结构有利于造血细胞的沉积并形成一层生物膜，类似于血管内壁，从而有效地防止了血栓形成 [6] 。其次，HeartMate泵具有有电动和气动两种驱动方式，运行不依赖自身心功能，也不必与心跳同步。其三，当采用固定泵速模式时，每搏输出量取决于充盈量，因此一定要调节泵速能够维持每搏输出量为70～80ml，否则易导致血栓形成，尤其是当每搏输出量低于30ml时血栓极易形成。其四，要求置入病人的体表面积(BSA)为5m 2 。
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2 Heartmate LVAD的适应证及禁忌证
Meartmate LVAD植入后成功的关键在于正确的选择病人。其主要的适应证包括:各种原因引起的急/慢性左心衰竭，进行了药物和主动脉内球囊反搏(IABP)治疗而效果不佳的病人;心源性休克病人(心脏指数≤2.0L·m -2 ·min -1 并肺动脉楔压≥20mmHg) [3] 及等待心脏供体的病人。禁忌证主要包括:(1)体表面积<1.5m 2 ;(2)年龄>70岁;(3)新发心肌梗死合并急性左心衰7天之内;(4)近1个月内发生肾衰需血液透析;(5)严重阻塞性肺疾病:每秒用力呼气量<预测值35%;(6)2周内发生肺梗塞者，且梗塞发生在1个肺段以上的;(7)严重肺血管疾病如肺动脉高压，全肺阻力>8个Wood单位;(8)右室射血分数<10%;(9)总胆红素>10mg/dl或证实肝硬化或门脉高压;(10)难治性室性心动过速;有中风史或由于脑血管病引起的短暂脑缺血发作;(11)严重胃肠吸收障碍;(12)活动性感染即血培养阳性，对敏感抗生素治疗在72h内无效;(13)严重的血液系统疾病如:无抗凝下PT>16s，PTT>45s，血小板计数<50000/ml，临床有出血史;(14)未经任何治疗的恶性肿瘤;(15)无法血管重建的血管疾病;(16)血尿素氮(BUN)>10mg/dl;(17)血肌酐>5.0mg/dl;(18)室颤超过60min仍没有复苏者;(19)HIV试验阳性;(20)持续应用类固醇制剂>6个月且每日剂量≥20mg [7] 。
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3 Heartmate的植入方法
早期，Heartmate VAD往往被植入到腹腔内。由于此方法易出现肠穿孔、肠梗阻、膈疝及伤口哆开等并发症，目前植入部位已改为腹膜外，即在左上腹腹部前制作一个“泵兜”。具体方法是采取胸部正中切口，并向下延伸至脐上，切开腹白线，在腹直肌鞘及腹横筋膜之间向左游离并将腹膜和膈肌游离开，直到膈下动静脉处，在该处膈肌上做一十字形切口，以穿过流入管。也可以稍稍向右侧腹直肌后扩大此泵兜，以利于放置流出管。植入VAD后，驱动管或驱动线通过皮下组织从左侧髂前上棘处皮肤引出。体外循环建立以后，在心尖处用打孔器切下一块圆形心肌，将流入管的近心端通过该孔插入心室内，再用2-0缝线将其涤纶缝环与周围心肌缝合，使心肌向缝环聚拢以防止漏血 [8] 。管道插入心室后不要紧靠室间隔，因其负压作用可把心肌组织吸附到管腔口而造成阻塞。安装流出管时先在升主动脉右侧壁钳夹侧壁钳，管道一般保留12～15cm，太长可造成扭曲，流出管末端是一段人造血管，将其剪成斜面，与升主动脉作端侧吻合，并用周围组织加固吻合口 [9] 。最后将管道与泵体连接，排除泵体和管道内气体，体外循环结束后泵就可开始工作。
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4 术中及术后并发症
4.1 出血 是VAD术后最常见的并发症，早年发生率约50%。因拟肽酶的问世和应用，发生率降至30%左右 [10] 。其原因有:(1)术前可能存在凝血功能障碍;(2)术前长期心功能不全导致肝脏功能下降，同时降低了血小板数量和功能;(3)体外循环影响以及手术剥离等等。
4.2 右心衰 由于输注大量血液制品，右心负荷加重，肺循环阻力上升，从而造成右心衰，导致左心回流血减少，LVAD不能很好的充盈，从而造成了心排量的下降。
4.3 血栓 早年因LVAD术后血栓形成的发生率为20%～30%，阻碍了其广泛应用。HeartMate VAD以其独特的设计大大降低了血栓的发生率(约1%)，并避免了长期的抗凝治疗 [10]。VAD植入术后左室血栓发生的主要危险因素是术前心肌梗死、左房插管和术后早期出血 [11] 。
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4.4 气栓 当左心辅助泵开启时，如果左室内血液未充满，泵产生的负压可将左室内空气吸入泵体内，从而造成体循环气栓，为避免气栓形成，在左室辅助装置泵开启之前一定要使左室充分充盈。
4.5 感染 Heartmate VAD植入后的感染并非常见。感染的主要征象是血细胞培养阳性，白细胞计数升高及发热，常见的感染部位是肺部、尿路和管路，早期大量抗生素治疗可有效地降低感染的发生 [12] 。Holman认为造成感染的主要危险因素是术前已存在长期住院、糖尿病等，此外，还与植入技术和病人术后管理有关 [13] 。在接受长期心室辅助治疗的患者中感染仍旧是一个重要的问题，其中机会性真菌性心内膜炎是较为严重的并发症，必要时应更换心室辅助泵。
4.6 泵失灵 极其少见，在Heartmate LVAD的应用经验中，只有1例病人因为流出管道接口处松脱而造成出血需二次手术重新连接，后来在管道连接处采用了锁式装置，类似情况再未发生 [12～15] 。
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5 Heartmate的临床疗效
5.1 临床基础研究 James等发现经Heartmate左室辅助后，充血性心衰病人血中去甲肾上腺素、心钠素及血管肾素活性水平较术前明显下降，说明LVAD的应用可大大降低这些激素的水平，使心肌得到充分的休息，从而有利于某些心肌疾病的恢复 [16，17] 。Levin等认为Heartmate LVAD在减少心肌重塑方面比血管紧张素转换酶抑制剂更加优越，此与其有效降低心室充盈压及容积有关 [18] 。McCarthy等研究25例接受Heartmate LVAD治疗的病人结果显示，心脏指数由术前1.7L·min -1 ·m -2 提高到3.3L·min -1 ·m -2 ，左房压由23.1mmHg降至11.3mmHg，右室射血分数(RVEF)由19%提高到33%，左室舒张末期直径由63mm降至41mm，提示Heartmate LVAD植入术后左室结构发生了明显变化。James等 [17] 的研究也显示了类似的结果。
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5.2 临床疗效研究 Poirier等 [19] 总结9年的临床经验指出:终末期心脏病患者接受HeartMate LVAD治疗后1～2个月的生存率为75%，而单纯药物治疗组为9%;心脏移植前接受LVAD治疗的病人术后1年生存率为90%，而仅接受药物治疗的病人为67%。Morales等 [20] 报道44例在院外接受HeartMate左心辅助病人的结果，即平均左心辅助时间103天，最终42例(96%)接受心脏移植，2例(4%)心功能恢复并脱离LVAD，无死亡病例。Frazier等 [21] 报道单纯药物治疗的终末期心脏病患者1年生存率是0，而经HeartMate LVAD治疗的病人1～2年的生存率为100%。目前多数临床资料表明HeartMate LVAD在终末期心脏病人治疗中发挥 了极为重要的作用，即能显著降低病人心脏移植后的死亡率，提高终末心衰病人的生活质量和远期的存活率。
6 现状及展望
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截至2002年3月，Heartmate LVAD在全世界应用达到了3066例，其中IP是1278例，VE是1788例。Heartmate LVAD作为心脏移植的桥梁在治疗终末期心脏病中发挥了重要的作用。随着技术要求的不断提高，第二代的Heartˉmate LVAD在第一代的基础上，弥补了其不足之处，重量大约为370g，使用高速轴流泵，由于动力系统的差别可以分为两种类型:一种通过一根穿过皮肤的导线由体外的可充电池提供能量;另一种则由位于体外的能量传递系统(TETS)供给，无需使用穿过皮肤的导线，这就大大降低了感染的机会 [22] ，据估计，这种第二代产品植入的时间可超过5年 [23] ，它于2000年7月在以色列首先被应用于临床，同时它开辟了可临床应用于儿童和小体型成人的先河 [24，25] ;第三代的Heartmate LVAD与第二代的主要区别是使用了磁悬浮泵体，这种设计保持了充足直向的血流，从而最大限度的减少了溶血和血栓的发生，这同样适用于成人和儿童，并可终生植入，目前正处于动物试验阶段 [22，26，27] 。相信随着新技术和新材料的发展，功能更加完备的心室辅助泵有望问世，从而完全代替心脏移植而使终末期心脏病患者得到挽救。
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作者单位:100029首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科
(收稿日期:2004-01-08)
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