第十四章 机械循环辅助

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1、第十四章 机械循环辅助要点：机械辅助的目的是，维持循环并减少心脏在心肌缺血再灌注损伤后的做功，直到心脏恢复代谢功能。主动脉球囊反搏技术是我们平时最常用到的辅助循环技术，并且成功率很高，相关并发症较少。急诊情况下的短期循环辅助，病人有30%的存活率但也会有比较多的出血相关并发症。长期使用的植入性循环辅助设备有较高的感染率和其他并发症，同时设备也不够轻便，电源更换也存在问题。第二代的可植入设备已经显示了它可以克服许多上一代产品的问题。人工心脏的研究与发展依然面临巨大考验。一、历史背景1953年，Gibbon首次在临床上使用体外循环的方法对心内直视手术进行了 循环呼吸支持。同时由于条件所限，体外循环

2、时间较长，心肌保护效果不佳，许 多病人出现了出血和多器官功能不全等并发症。在1965年,Spencer首先报道了股动静脉循环支持疗法。4例心脏手术后严重 心功能不全的病人应用此技术，1例患者存活并脱离体外循环出院。Hall和他的 同事们研究了一种植入性胸内左心室辅助泵。将它置入左胸并连接左心房和主动 脉。这种设备含有中心血液腔和外周气囊，在血液腔的进出口有单向球囊瓣，外 周气囊由触发器来控制气囊充气和放气。由于气囊的充气挤压和放气，血液腔形 成压力差，血液在瓣膜的控制下形成单向流动。在1963年，在此原理下设计了 这样的设备，并准备将其应用到一例换瓣术后严重心功能不全的病人身上。不幸 的是在使

3、用此设备之前病人死于严重的脑损伤。DeBakey(图14.1)在1966年实现 了第1例左室辅助装置的成功。此装置被放于体外，用管道连接腋动脉和左心房。 在这个治疗过程中，女性病人在1200ml/min的循环支持下使用了 10天。虽然病 人在双瓣置换后有严重的心功能不全，但病人还是恢复并出院。在60年代后期IABP技术开始大踏步的发展并成为最为常见的心脏辅助设 备。Moulopoulos在1962年报道了使用橡胶球置入主动脉。橡胶球在心脏舒张期 膨胀并在心脏收缩期瘪下去。随后,Kantrowitz和他的同事们将IABP技术使用于 心肌梗死后的病人。在1973年Buckley使用IABP使不能脱

4、离体外循环的病人 安全脱机。1964年，美国心肺血液研究所(NHLB1)建立了人工心脏项目。1970年，人工 心脏项目变成了 NHLB1的长期发展项目，并制定了如下发展方向：1、对急性循环功能不全病人的短期支持。2、数天至数月循环支持，直至病人的血流动力学稳定。3、长时间循环支持，维持患者生命。4、永久性植入辅助装置代替自然心脏。1972年的左室辅助会议后，开始强调长期辅助的发展。1977年John Waston 提出两个新的发展方向,一是发展左室辅助，另外就是电能控制的左室辅助装置。 在1988年又提议电能全心移入辅助装置和超过2年的长期支持计划。这些提议 引起了整个机械辅助支持领域的进步。

5、特别是，人们研究出了 ABIOMED和 Thoratec这些体外辅助设备以及Novacor和HeartMate这些植入性辅助设备。在 90年代轴流泵出现以前它们都是王要的循环支持技术。从短期使用的外部设备到长期使用的植入性设备，循环支持设备发展很快。 由于早期人们在心脏术后使用得到成功,，所以人们开始在急性心脏衰竭后使用。 在免疫抑制剂环抱酶素发现后，心脏移植在临床上取得了飞速的发展。导致了供 体器官的极度缺乏，患者带着辅助装置等待供体移植。二、短期循环辅助设备1、主动脉球囊反搏IABP的优点在于它的建立，撤离容易。但是它不能稳定的增加全身血流。 IABP就是将球囊放置到降主动脉，在不同的心动

6、周期，进行球囊充气和放气， 以推动主动脉内血流更快进入到各器官组织和左右心室内血液排出（图14.2）。具 体是在舒张期，主动脉关闭，球囊快速充气，挤压降主动脉内血流，使其快速注 入器官组织，特别是冠状动脉。降低了心脏后负荷，减少心脏做功和心肌氧耗（图 14.3）。这种挤压可使舒张期冠状动脉血流速度增加117%。冠状动脉血流量增加 87%。在收缩期主动脉瓣开放，球囊吸瘪，主动脉内压极具下降，有利于左室的 血液流入其内。总之，IABP可以增加心肌血液供应，减少氧耗，增加心脏射血 功能。但是IABP功能最终取决于心脏自身有一定的射血功能，对严重的心功能 不全的循环辅助能力有限。虽然在舒张期IABP可

7、以增加颈动脉的前向血流，但现 在还没有证明它在收缩期也有此作用。1.1 IABP使用指南约有5-10%的急性心肌梗死患者可发生心源性休克。这些患者使用IABP降 低了心脏后负荷，可以减少心脏做功和心肌氧耗,，增加舒张期血流量，同样IABP 也可以应用于不稳定心绞痛的病人。心脏病专家通过导管将IABP植入。约有 10-15%的手术病人需要IABP过渡，包括术前使用减少病人危险的和术后使用支 持辅助循环的。对于那些急性冠脉综合症的病人可以使用IABP。对于那些EF值小于25% 的病人，如果在术前使用IABP进行循环支持，死亡率只有2.7%，而没有使用 IABP的病人死亡率有11.9%。Christ

8、enson报道在心脏术后心脏衰竭以后使用IABP病人有48%的死亡率。 并且他也指出了术前心肌缺血和手术打击都是死亡的高危因素。在Massachusetts 医院，有许多使用了 IABP的病人，包括在手术室，ICU安置了 IABP的内外科 病人，不包括CABG和PTCA的病人。他们的死亡高危因素有年龄偏大、二尖 瓣置换的病人、过长的体外循环时间、急诊手术、术前肾衰、恶性心律失常、右 心衰和急诊二次手术的病人。1.2 IABP使用的技术现在内科和外科医生可以通过经皮进入再通过导丝安置IABP。但是如果病 人有动脉粥样硬化和严重的动脉瘤就不能通过股动脉进行IABP的置入。必须开 胸手术进行直接在降

9、主动脉置入。在术前使用IABP的病人必须使用肝素。对于那些因心衰而使用IABP的病 人，要使用抗凝药华法令，在心外循环下的心脏手术后，病人离开手术室使用了 IABP的病人除静脉给肝素外还必须通过静脉使用低分子量的右旋糖酐，速度为 20ml/h。这样在手术后的胸腔引流会慢慢变少。那些IABP可能要使用4到5天 的病人，要皮下使用低分子量肝素或静脉注射肝素以维持APTT是正常的2倍。IABP根据心脏的收缩和舒张进行球囊的吸瘪和充气。心电图和动脉波形显 示对IABP的调节起到了很重要的作用。触发IABP有3种形式,，即心电P波触 发，心电R波触发，动脉波触发。一般的，IABP可以从1:1调节到1:2

10、甚至1:4, 最大可以到1:8，调节时要考虑到病人的血流动力学情况。在某种程度上减少容 量负荷也是对心脏的一种帮助。一旦病人的血流动力学稳定，IABP降调为1:2 模式以降低血栓的可能性，直到IABP被撤离。在撤离IABP以前，为了使APTT 正常，将停掉肝素。在撤离IABP前，要使凝血正常化，血小板计数100,000每 立方毫米，PT不小于15秒。1.3 IABP的并发症血管并发症是IABP最常见的并发症，发生率在9%到36%之间。股动脉损 伤可能是由于机械损伤，血栓和栓塞造成的。最好选择股总动脉穿刺以减少并发 症，因为穿刺血管狭窄容易发生血管堵塞。IABP适度的抗凝对降低此并发症的 发生有

11、积极意义。神经并发症的发病率仅次于IABP相关并发症，由于动脉壁的 坚硬钙化灶可以使气囊划破，使气囊内的氦气溢出造成脑和冠状动脉严重栓塞。 气囊破裂的发生率约在0.5-6%之间。在不能进行心脏移植的医学中心中，IABP就是最主要的辅助支持技术。因 为IABP减轻左室负荷增加冠脉血流并且易于安装，所以IABP在今后的临床医 疗中还将起到至关重要的作用。然而随着医学的发展，有越来越多的技术可以为 病人提供稳定的循环支持。2、离心泵离心泵包括内置磁铁、椎体形叶轮和有两个开口的透明塑料室，三者依靠特 殊技术紧密结合（图14.4）。内置磁铁在电机的带动下，使锥形叶轮高速旋转，带 动液体流动，叶轮旋转速度

12、越快，液体产生的离心力越大，液体在离心力的作用 下在离心杯侧壁形成压力，而由侧壁开口流出；同时在离心杯中央形成低压区， 液体即可随叶轮转动进入离心杯，从而产生有效的血液灌流。离心泵既可以通过 电动磁铁控制，也可以再断电情况下通过手动方式使之告诉转动。当叶轮停止转 动时，液体可以从泵头端流向另一端（非闭塞型），即血液倒流，除非泵后管道阻 断，因此当离心泵无转动时，泵后管道必须阻断。通常临床要求泵数在1500rpm 以上时才允许开放阻断，为了维持足够压力使血流向前流动，在停机时也要保持 一定的泵转速直接阻断动脉管路。离心泵不像滚压泵那样产生压力超负荷，在动 脉出口端发生梗阻时，离心泵只能产生700

13、900mmHg的正压，不致发生泵管破 裂。与滚压泵相似，当入口端受到限制时离心泵同样可以产生强大的负压，产生 的负压不超过-400-500mmHg，与滚压泵比较发生空腔化及微栓的危险均较低。 而且由于其非闭塞性特点，在需要减低流量过程中血液倒流可能导致正向血流严 重减少。离心泵在前负荷增加或后负荷减低时，泵流量均升高，所以在离心泵 转速不变的情况下，血流量随患者全身血管阻力的变化自动调节。临床常用电磁 探头或超声流量探头，电磁探头需要和血液接触，测量时存在探头和管道之间的 特殊连接，电磁探头只估算平均流速。超声探头无需接触血液而特制的塑料接头 连接在泵后管道，监测装置与该接头相连即可，多普勒信

14、号的变化频率与通过管 道血流速度有关，多普勒信号在血流速度低时变得不够敏感，因此大多数超声探 头不能精确测量低速血流。21、BVS5000Abiomed泵是目前世界上心脏手术后长时间辅助泵应用较多的装置之一。 它是第一个获得美国FDA批准，应用于临床的体外辅助泵。Abiomed BVS 5000（图14.5）由三部分组成：胸内插管、一次性体外循环泵和微机控制气动装 置。Abiomed BVS 5000的泵为双腔泵管存在于透明聚碳硬壳中。双腔泵管的上 腔为重力回血腔。血液靠重力流入泵内，这种重力流动可避免心房空瘪、管道进 气和血液破坏，泵的位置应低于患者心房25cm以保持泵的充盈和避免心房吸空。

15、 下腔由二个聚尿脂瓣膜控制血液单向流动。泵驱动血液时分舒张期和收缩期.。 舒张期上腔外壳进气,，挤压上腔皮囊，使血液经瓣膜入上腔皮囊，而此时下腔 外壳空气外排。在收缩时上腔空气外排，靠重力使皮囊血液充盈。而下腔外壳进 气，挤压皮囊，驱动血液至体内。Abiomed BVS5000每搏射血量可达80m 1，每 分钟射血量可达6L。泵的控制系统由两套计算机系统控制，其中一套系统为备用，另外一套备用 电源及一套手动系统，以备应急之用。控制系统可同时对两个泵调控，进行左右 心室辅助。整个控制系统自动化程度很高。它可根据患者的前后负荷，自动调节 泵的收缩和舒张。和IABP相比此系统更易于操作，适合于较长期

16、的心室辅助。 目前，此装置可进行户外心室辅助。Abiomed BVS5000左心辅助常见插管方式有：左房插管经房间沟，左房顶 部或左心耳将血液引出，再将Dacron血管吻合至升主动脉，经泵将血液注入体 内。右心辅助的常见方式：经右心耳将血液引出，Dacron血管吻合至主肺动脉， 经泵将血液注入体内，Dacron血管穿过胸壁。Abiomed BVS5000主要用于心脏手术后的心脏辅助。另外亦用于急性心肌 梗死和心脏移植的过程。最长支持时间有报道为90天。一些患者还可进行床旁 活动。无尿、恶性酸中毒、肺部疾患、严重肝损伤、转移性肿瘤、严重感染的患 者不宜使用此装置。Abiomed的主要缺陷为：最高流量为6L/min,不适合小儿；对于感染和大 体重患者稍显乏力；需开胸建立和结束辅助循环，整个过程需全肝素化抗凝。尽 管如此，Abiomed仍为一种安全，有效，建议使用的辅助装置。全世界范围的一