第十四章机械循环辅助

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。

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主要的循环支持技术。

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。

在免疫抑制剂环孢酶素发现后，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%。

Christenson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700~900mmHg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。

2.1、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。

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80ml，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，适合于较长期的心室辅助。