体外反搏的作用原理与临床应用
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作者简介:刘 艳(1958-),女,广西恭城人,副研究员,研究方向:运动医学。
体外反搏的作用原理与临床应用
刘 艳1
(11广西体育科学研究所 南宁 530031)
摘 要:体外反搏是一种无创性的机械辅助循环装置,其作用原理是提高主动脉舒张压、降低收缩压,增加侧支循环及心排出量。
体外反搏能增强血液循环,促进心、脑血管及脏器的供血供氧量,是理想的治疗缺血性疾病的物理措施,有实用价值。
关键词:体外反搏;作用原理;临床应用
Action Principle and Clinical Application of
Extracorpored Counterpulsation
L IU Yan
(Guangxi Sports Scientific Research Institute )
Abstract :Extracorpored counterpulsation is a non 2invasive mechanical circulatory support device ,with the action principle of promotion of aortic diastolic pressure ,reduction of systolic pressure ,and in 2crease of collateral circulation and cardiac output.Extracorpored counterpulsation can strengthen blood circulation and improve blood and oxygen supply.Therefore ,it is an ideal physical measure for treat 2ment of ischemic diseases and has practical values.
K ey Words :extracorpored counterpulsation ;action principle ;clinical application
体外反搏(Extormal Counterpulsation -ECP )是一种无创性的机械辅助循环装置,工作时以机械的方法,当心脏舒张时,通过心电R 波同步触发,使包扎在四肢及臀部的气囊充气,驱使远端动脉序贯式的反流,由远端至近端,以提高主动脉舒张压,增加冠状动脉的灌注。
因与心脏收缩相反,故称这种医疗技术为体外反搏术,亦称“体外反搏”。
1 体外反搏的作用原理
体外反搏(ECP )是在病人的下肢(四肢)和臀
部,缚以气囊袋,此袋与电磁阀和气箱相通,利用自身胸导联检出R 波,作为触发信号。
在心脏舒张早期启动电磁阀,从肢体远端气囊袋向近端气囊袋序贯充气。
对肢体加正压01035~01045MPa ,产生逆行压力波,使动脉内的血液挤向动脉根部。
此时主
动脉瓣已关闭,驱使血液流向冠状动脉[1]、脑动
脉[2]、肾动脉等内脏血管和肢体血管等,在血逆流过程中均能提高血流灌注量,这是体外反搏治疗缺血性疾病的基本原理,至于反流量与速度,决定于肢体上加压的强度、正确时相和动脉阻抗。
111 提高主动脉舒张压、降低收缩压
11111 主动脉舒张期血压是影响冠脉血流的决定
因素,冠脉血流的灌注是压力—流量关系。
动物实验和临床实验证明,ECP 能提高主动脉舒张压,提高幅度报告不一,从26%~157%不等。
Kahn [3]、Loeb [4]和Solignac [5]在文中指出舒张压分别比反搏
前提高26%、28%和32%,血流动力学指标未见改善;而Banas [6]、Mueller [7]和Soroff [8]的舒张压比反搏前分别提高67%、79%和107%,疗效显著,血流动力学明显增加。
北京阜外医院报告桡动脉舒张压
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15・体育科技 2009年(第30卷)第1期
SPORT SCIENCE AND TECHNOLO GY
Vol.30,NO.1,2009
峰值增高幅度达115%~157%。
冠脉血流量可增加1816%[7]、4914%[8],临床疗效比较显著。
ECP 能否充分提高主动脉舒张期血压,是衡量ECP 能否发挥有效作用的关键性指标之一。
另外反搏搏动性血流在动脉中传导良好[9],ECP 有增强血压脉动性的作用[10]。
11112 收缩压反映心室射血阻抗(后负荷),心肌耗氧量是心率和动脉收缩压的乘积,降低收缩压、减慢心率均使心肌耗氧量减少,心脏做功减轻。
收缩压降低的程度是评价ECP 治疗缺血性心脏病效果的重要指标之一。
ECP 是否引起收缩压下降,与动脉顺应性及外周血管总截面积有关。
ECP 对收缩压的影响报道不一,蔡氏[2]报告实验犬降低514%,北京阜外医院报告收缩压降低9~16mmHg (613~11%)。
ECP 降压作用的机理有:①能减轻心肌后负荷,使心排出量增加,后负荷的降低会导致血压下降。
②由于心排出量增加,使肾动脉血流增加,促使肾素—血管紧张素—醛固酮分泌减少,使升压物质减少,导致血压下降。
③体外反搏不仅使冠状动脉的侧支开放增加,而且使心脏以外的其它器官侧支开放增加,促使其管径增大,使总外周阻力降低,导致血压降低。
④ECP 使回心血流量增加,使右心房压力升高,剌激右心房,使心钠素分泌和释放增加;由于心钠素具有明显的利尿、利钠和降压作用,导致血压下降。
另一方面,右心房压力的增加,可兴奋心肺感受器,使迷走神经紧张性升高,导致血压下降。
⑤ECP 引起主动脉舒张压升高,剌激颈动脉窦压力感受器,使交感神经抑制,迷走神经兴奋,致使升高的血压受到抑制。
⑥体外反搏使前列环素(P GI -2)分泌增加,P GI -2可明显扩张血管,导致血压下降。
112 增加侧支循环 1976年Watson [11]对实验性心肌梗塞应用体外反搏治疗时,发现体外反搏使缺血区侧支血流增加29%,主要分布在心内膜下缺血心肌区。
Banas [6]在体外反搏前后的冠状动脉造影对比中证实体外反搏可增加人的侧支循环。
1974年John [12]指出急性心肌梗塞(AM I )和慢性心肌缺血的死亡率高,可能与侧支开放较慢有关。
因此心肌缺血时进行体外反搏,使闭合的吻合支迅速开放,可以改变AM I 和心肌缺血的后果,对心绞痛有一定的治疗效果。
1979年Kataoka [13]用阻抗应力计,测定狗AM I 在体外反搏治疗中心对缺血心肌收缩力的影响。
凡阻断一支冠状动脉血流45分钟后,反搏组心肌收缩力的恢复率69%,而对照组为28%(P <01001),认为体外反搏能促进缺血心肌的侧支循环,增加血供,改善收缩力,提高损伤心肌存活率。
体外反搏治疗可改善微血管舒张功能[14]。
113 增加心排出量
静脉床的压力较低,壁薄,容易受ECP 的影响,使血液淋巴液流回中央静脉,增加回心血量。
静脉有向心静脉瓣,能阻止血液返流入周围静脉,防止了产生大的静脉血流波。
ECP 时静脉回心量明显增加,加之体外反搏时左心室射血阻力下降的2818%[7]导致心排出量增加5~50%,平均25%[15],对心源性休克有益,尤以心内直视手术台低排出量休克[16]。
心搏量、心脏指数增加[17],表明在增加回心血量的同时,也相应增加心脏输出量,符合回心血量与心脏输出量基本一致的原则。
总之,ECP 能增加心脏输出量,降低外周阻力[17],增强心肌收缩性能,增加心肌血氧供给。
2 体外反搏的临床应用
ECP 应用于临床,从60年代初始于美国,但60年代后期至70年代,国外的报导越来越少,而且局限于治疗冠心病。
在国内于1977年至今应用于临床30年来进展甚快,从80年代已突破了传统适应症的范围,领先应用ECP 技术治疗多种供血不足引起的疾病,在研究的深度与广度及临床应用的范围上,所获得的疗效已超越国外。
最初用于治疗缺血性心脏病:如冠心病心绞痛、急性心肌梗塞等,继而用于缺血性脑血管病。
如今反搏术已广泛应用于肾脏疾病、消化系统、神经系统、胰岛素缺血引起的糖尿病、五官科、运动性疾病等各种不同病因所致和循环障碍疾病,疗效显著。
211 体外反搏与心血管疾病
ECP 能通过提高舒张压增加冠脉血流,改善心肌供氧。
又能降低收缩压,减轻心肌后负荷,减少心肌耗氧量。
目前还没有哪种药物能同时具备这两个治疗作用。
ECP 提高冠脉灌注压,促进缺血区侧支循环的建立,这既能有效改善心肌缺血、缺氧,也有利于重新恢复持久的血液供应。
Banas 氏等[6]首先报导了外反搏治疗冠心病的心绞痛的经验。
中山医学院郑振声用ECP 治疗142例心绞痛患者,症状有效率为9912%,心电图有效率为6214%,20例运动试验阳性者治疗后45%阴转或改善,8512%患者体
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25・《体育科技》2009年(第30卷)第1期
力活动能力有不同程度的改善。
杜贵海[18]在ECP 对冠心病204例临床观察中,症状有效率98%,心电图有效率8312%,认为体外反搏是一种安全、有效、无副作用的治疗方法。
ECP对冠心病运动心功能增强[19]。
ECP可减轻心肌缺血犬的心肌超微结构损伤[20],ECP能通过抑制心血管素mRNA的表达来抑制肾素活性,同时对抗人T淋巴细胞球蛋白信使RNA(A TGmRNA)有抑制作用,这可能是ECP 抑制心血管紧张素(Ang)Ⅱ水平,从而保护缺血心肌的机制之一[21]。
212 体外反搏与脑血管疾病
平均动脉压≌舒张压+(收缩压-舒张压)
3
从公式看出:舒张压的改变,影响平均动脉压的改变。
平均动脉压是心脏心动周期中给予动脉内血液的平均推动力。
ECP的作用能提高动脉的平均动脉压,增加脑动脉的血液灌注量,促使脑缺血部位的侧支循环形成,增加脑部的供血供氧量,改善病变部位的脑组织的功能。
孙诚等[22]对动脉硬化性脑梗塞136例早期施行体外反搏治疗,采用三个疗程后,使瘫痪肢体取得显著疗效,总有效率为95%。
证实体外反搏对治疗缺血性脑血管病是一个非药物、无创伤性的有效方法之一,值得推广。
ECP治疗缺血性脑血管病160例,效果满意[23]。
ECP对局部大脑血流量观察分析中,能明显增加脑部血流灌注,改善脑部循环[24]。
充分阐述反搏技术为今后临床治疗脑供血不足患者提供一种新的途径。
总之,ECP对脑血管系统血流动力学的影响归纳为:①直接增加颈总动脉灌注压和脑血流量;②由于改善心脏功能,使心排出量明显增加,脑血流也相应增加;③脑血管侧支和吻合支开放,使脑血管总面积增加,脑血流量也增加。
213 体外反搏与肾脏疾病
体外反搏对肾脏灌注压和肾血流的关系,与脑循环相似。
有资料报导反搏后肾有效血浆流量增加,上升幅度为712%~2317%。
认为肾有效血浆流量的增加,是由于ECP增加心输出量以及提高肾动脉灌注压的综合结果。
接受ECP治疗的病人尿量普遍增多,说明ECP既能增加心输出量,也能增加肾灌注量,同时由于主动脉舒张期血压增加,使肾动脉灌注压维持在效高及效长时间的水平,因此,肾有效血浆流量增加。
庄红丽[25]报导ECP治疗慢性肾小球肾炎90例,ECP组疗效显著高于一般治疗组。
可缩短病程并相对复发率低,认为体外反搏是一种有价值的治疗方法。
214 体外反搏与糖尿病
ECP对糖尿病和非糖病患者均有一定降低血糖的作用[26]。
有资料报导[27]对2型糖尿病患者运动性尿白蛋白的影响,能明显降低T2DM患者的尿白蛋白排泄率(UAER),对糖尿病肾损害具有较好的早期防治作用,优于单纯的基础治疗。
215 体外反搏与五官科及其它疾病
据大量资料报导,体外反搏治疗五官科疾病收到一定的疗效,在治疗突发性耳聋方面疗效明显,且病程越短,ECP治疗越早,疗程越长,则疗效越好[28]。
在治疗视网膜动脉梗塞、中心性浆海性视网膜脉络膜病[29]报导有效。
另外治疗眩晕症[30]、疲劳综合征[31]、及顽固性失眠症[32]等效果明显。
216 体外反搏与运动性疾病
ECP在运动队中用于大运动量训练中促进机能恢复、消除运动性疲劳,作为运动训练的康复手段、治疗运动员 绳损伤[33]、对运动员血流动力的研究[17]等都有报导。
3 研究的进展
311 体外反搏对微循环的影响
从临床观察与实验结果表明,脏器微循环血液灌注量是与灌注压成正比,与血管阻力成反比,可用以下公式表示:
Q=
△P
R
Q代表灌流量,P代表为灌流压,R为外周阻力。
在R固定的情况下,△P受心功能与血容量影响。
又可写为:
脏器微循环血液流量=
心功能・血容量
血管阻力
提高脏器微循环血液灌流量,必须提高心功能增加血容量和降低血管阻力。
由于ECP能提高主动脉舒张期血压,因此冠状动脉灌注流增加,冠状动脉微循环得到改善。
广西民族医院陆毓华在ECP 治疗冠心病时,反搏前后观察甲皱微循环变化,发现冠心病人随着反搏后临床症状与心电图好转,微循环也有显著改善,表现在微循环管袢增多,口径增粗,管袢长度增加,血流速度加快,由粒状流或断流变成直线流,袢顶淤血消失。
陆氏在ECP治疗心脑血管病反搏前后对甲皱微循环和球结膜微循环对比
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3
5
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刘 艳:体外反搏的作用原理与临床应用
发现:经反搏治疗后,微循环障碍得到明显的改善或消失。
312 对血管壁切应力的影响
血流对血管内皮细胞产生了一种与血流方向一致的力,称为切应力。
切应力的大小,不仅可以影响内皮细胞的形态结构,而且可以调节血管收缩、舒张反应,影响血管内皮细胞的抗血栓能力。
适当的提高血流对内皮细胞的切应力,可剌激内皮细胞合成或分泌更多的NO ,从而达到防治血管损伤性疾病的目的。
显然,体外反搏是一个很好的促进血管内皮细胞修复的方法。
313 对血液流变学效应的影响
血液循环作为一个整体,血液流变学与血流动力学密切相关,两者又相互影响。
ECP 能引起血流动力学的改变,也可引起血液流变学的改变,国内资料报道[34]ECP 对脑梗死及其血液流变学的疗效观察,反搏治疗后,低、高切变率下全血粘度,血浆比粘度,红细胞聚集指数,红细胞电泳时间,红细胞比积及纤维蛋白原定量均较治疗前显著下降(P <0101或P <0105),与对照组比较,亦有显著性差异(P <0105)。
患者临床症状的好转与血液流变学指标的改善是一致的,观察组临床总有效率为9219%,明显优于对照组的7315%(P <0105)。
314 对心纳素的影响
由于心纳素(ANF )具有利尿、利钠和降压作用,因此ECP 后患者尿量增加,其利尿、利钠效应的机理可能与下列因素有关:①增加肾小球滤过率,使钠滤过量超过重吸收;②增加肾血流量影响逆流倍增机制,使钠重吸收下降,③乳头部集合管钠重吸收下降;④抑制血管加压素释放,使尿量增多,淋漓水清除率增加。
315 对氧自由基和脂质过氧化作用的影响
心血管病的发生发展与异常的自由基反应,特别是与自由基引发的脂质过氧化作用有关,寻找有效的抗氧化措施抑制过氧化反应,是防治心血管病的需要。
ECP 增加冠状动脉灌注压,促进侧支循环的建立和侧支血流量的增加后,使缺血心肌的缺血、缺氧状况得到改善,阻断了缺氧心肌产生氧自由基的途径,减少氧自由基的产生;同时,它减少了内源性抗氧化物酶的消耗,使内源性抗氧化系统有效地抵御氧自由基对心肌的损害,增强了心肌细胞抗氧自由基的防御功能,减轻脂质过氧化对缺血心肌的损伤作用,从而阻止缺血心肌向不可逆病变的发展,缩小了心肌梗死范围,这也是体外反搏治疗冠心病的重要机制之一。
316 对内皮素、内皮细胞及血管紧张素转换酶的影响
内皮细胞既作为血管壁的重要组成部分,又作为庞大的内分泌系统参与机体许多重要的生理活动,如凝血与纤溶、免疫、物质转运以及血管的舒缩活动等。
血管内皮持续受到血液内各种生物活性物质和血流动力学的多重影响和调控,尤其是血流在内皮细胞表面形成的剪切应力是调控血管内皮功能的重要因素。
体内外实验均证明体外反搏可提高血管内的切应力,进而调节内皮细胞功能,增加舒张血管物质如前列环素(P GI -2)和一氧化氮(NO )的分泌,抑制缩血管物质如内皮素-1(ET -1)、血栓素A -2(TX B -2)的合成等,促进内皮细胞形态和功能发生一列良性变化,导致血管内皮细胞功能的修复及抗动脉粥样硬化作用,因而对反搏治疗冠心病
的机制提供了新的认识[35、36]。
317 康复、保健与消除疲劳作用 康复方面:被广泛应用于一些手术和疾病恢复期,如:心脏手术、颅脑外伤手术、外伤性截瘫、肢体手术、病毒性肝炎,肝炎、记忆减退、失眠、嗜睡等。
保健方面:对于脑力工作者、难以进行运动或不喜欢运动的人和正常人都可以用体外反搏进行保健。
体外反搏是一种与心脏同步的被动运动,又是供氧运动。
消除疲劳方面:可消除运动性疲劳和脑力疲劳。
使血乳酸和催化部分氧化(CPO )明显降低,心率明显减慢,每搏量增加,心输出量增加,心功能改善,运动员疲劳消除快,睡眠好转,有利于运动成绩的提高。
4 体外反搏的适应症与禁忌症
411 体外反搏适应症
41111 心血管病:①各种类型的心绞痛、无症状性
心肌缺血、急性心肌梗死,或伴有心源性休克,②充血性心力衰竭,③心源性休克,④陈旧性心肌梗死,伴有心肌缺血,⑤因心肌供血不足引起的心律失常,如房室早搏和室性早搏,⑥缺血性病态窦房结综合症,⑦病毒性心肌炎及其后遗症,⑧心脏直视手术后之低排血量性休克,⑨心脏动脉搭桥术后,⑩经皮腔内冠状动脉成型术后。
41112 脑血管病:①脑动脉硬化,②脑血栓形成(动
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45・《体育科技》2009年(第30卷)第1期
脉硬化性脑梗死),③腔隙性脑梗塞,④短暂性脑缺血发作,⑤椎—基底动脉供血不足(包括颈椎病),⑥老年性及脑血管性的脑性痴呆,⑦帕金森氏病,⑧眩晕综合症,⑨脑血管意外后遗症,⑩小儿脑瘫。
41113 眼科疾病:①视网膜中央动脉栓塞,②缺血性视神经病变,③中心性浆液性视神经脉络膜病变,④缺血性视神经萎缩。
41114 耳部疾病 突发性耳聋。
41115 周围血管疾病:①动脉硬化性肢体血管狭窄,②血栓性闭塞性脉管炎,③末梢循环障碍。
41116 肾脏疾病 肾缺血所致高血压,少尿及肾功能不全。
41117 消化系统疾病:①胃、十二指肠溃疡,②病毒性肝炎。
41118 康复、保健与消除疲劳
412 禁忌症:①主动脉瓣关门不全,②有全身或局部出血倾向,如:血小板减少性紫癜、坏血病、呼吸道、消化道、泌尿系统及生殖系统大出血,夹层动脉瘤等,③肢体有感染灶或脉管炎,四肢静脉血栓形成等,④活动性脑出血,⑤肺栓塞及中等程度以上的肺心病,特别是有右心衰竭时,反博可能增加回心血量,加重右心负荷,⑥有血管或其它部位不便受压的疾病患者,⑦食道静脉曲张,肝硬化门静脉高压伴有腹水,⑧严重皮肤病,骨盆骨折和椎间盘脱出。
5 体外反搏的评价与展望
511 国内外医学期刊已发表过较高水平有关体外反搏的论著,既有动物实验,也有临床应用,引用生理生化指标作依据,经过统计学处理,具有充分的说服力,在国内外已引起重视,获得良好反映。
近来的研究发现,体外反搏加速血液循环,血流在血管内形成高切应力,对血管内皮细胞功能有明显的调节作用,为预防和治疗动脉粥样硬化提供了新的方法
512 在体外反搏研究上,我国处于暂时领先地位。
用体外反搏技术治疗的新病种将会继续被发现。
有关体外反搏与生理、生化、内分泌、免疫等领域,可更进一步研究,无论从基础理论上或临床实际上,仍有广阔的领域等待着我们探索。
513 体外反搏是比较切合实际的无创伤性辅助循环方法,它对病人没有损伤和痛苦,安全,操作简便,可反复施行,故为广大病人所乐于接受,又便于在一般医疗及科研单位推广运用。
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