微創心臟外科手術研究進展

張 敏 綜述，吳慶琛 審校

（重慶醫科大學附屬第一醫院胸心外科 400016）

1896年9月7日，德國醫生Ludwig Rehn為1例患者實施右心室裂傷縫合術獲得成功，這是人類歷史上有文字記載以來的第一例心臟手術［1］。手術的成功，不僅挽救了患者的生命，更重要的是，它打破了關于心臟是不可逾越的手術禁區的神話?，F代心臟外科學從20世紀30年代開始逐步才發展起來，隨著20世紀80年代以來體外循環及圍術期管理等技術的進步，經胸骨正中切口的心臟手術死亡率在一些大的心臟中心已下降至1%～4%［2－3］，心臟外科醫生開始思索如何經由微創手段達到傳統開胸手術治療的效果，微創心臟外科（minimally invasive cardiac surgery，MICS）應運而生。MICS是以生物醫學工程、分子心臟病學等最新成就為特征，在傳統手術基礎上發展起來的創傷更小的新興技術，體現了“以人為本”的哲學思想。它的概念和范疇大致包括以下幾個方面：為減少手術切口創傷，不使用傳統的胸骨正中切口，而采用側胸壁、胸骨旁或部分胸骨劈開的小切口等；避免體外循環或主動脈阻斷等非生理狀態對機體的損害，在閉式體外循環、非體外循環下進行各種心臟手術；采用不同于傳統心臟手術方法的技術，如胸腔鏡三維成像手術、機器人輔助技術；有機結合內科治療和外科手術各自優勢的雜交手術。此外，近年來介入技術的迅速發展也在不斷改變著現代心臟外科手術的面貌，本文也將對這方面的最新成果作一綜述。

1 手術徑路微創化

人們首先把注意力放在了手術徑路的選擇上。1996年美國人Cosgrove采用右側胸骨旁徑路和外周插管技術完成了第一例微創主動脈瓣手術［4］。胸骨旁徑路一般是通過切除第3、4兩根肋軟骨來實施的，由于避免了胸骨正中劈開，從而達到了微創的效果。右側胸壁切口與右側胸骨旁徑路相似，也主要在右側胸壁完成，包括右前胸小切口、乳下小切口、右后外側小切口、腋下小切口等。盡管切口的實施方法和部位有一定的差異，但實質是一樣的。該切口的顯露效果、手術適應證與胸骨旁徑路非常相似，而切口更加隱蔽，尤其是腋下的切口，從美觀的角度來講，更容易被患者接受［5］。其中的右前胸小切口（right anterior minithoracotomy，RAMT）還是最早用于臨床的先心病微創手術入路。左前外側小切口主要用于微創非體外循環冠狀動脈搭橋術（minimally invasive direct coronary artery bypass grafting，Mid－CAB），經第4或第5肋間進胸（必要時取掉相應的肋軟骨），利用特殊的胸壁撐開器，直視下完成左側胸廓內動脈的獲取，經肋間切口置入心臟穩定器固定心臟，完成冠狀動脈和橋路血管的吻合。該術式優點是胸壁創傷小，不需體外循環，術后恢復快，術后早期左側胸廓內動脈－左前降支血管橋（LIMA－LAD）的通暢率在95%～97%［6－8］。缺點是顯露較差，為了便于取橋，胸壁撐開的幅度往往較大，胸壁牽拉較重，患者術后傷口疼痛程度較傳統正中開胸手術明顯更重。近年來Bucerius等［9］利用da Vinci機器人輔助取橋行 Mid－CAB，大大降低了患者術后疼痛的程度。部分胸骨劈開徑路的方法也比較多，主要有胸骨完全橫斷法、倒L字法、T字法、倒T字法、右胸骨窗法（J字法）和左胸骨窗法（反J字法）等［10］。由于往往需要較強的牽引方能獲得理想的顯露，而牽引往往是造成額外損傷的原因之一，目前認為部分胸骨劈開徑路對創傷大小的影響是一把雙刃劍。有研究者認為，將其稱為“微創”是不科學的，而稱為“美容切口”更為合理。

2 體外循環的改良或避免

Port－Access手術是指通過血管內轉流加小切口進行的微創心臟手術，又稱為閉式體外循環。其早期的動物實驗主要是由Stanford University醫學院的研究者在狗身上完成的［11］。Heartport系統是美國Heartport公司開發的一套用于血管內轉流的微創心臟手術系統，以主動脈內氣囊阻斷為特征，最終目標是實現在不開胸狀態下的各種心臟手術。Heartport微創心臟手術通過股動靜脈建立CPB，經股動脈插管插入主動脈阻斷用氣囊導管（其為三腔管，一腔為球囊，膨脹時用于阻斷心臟冠狀動脈血流，一腔用于主動脈根部壓力監測，另一腔用于主動脈根部冠狀動脈竇心肌停搏液灌注），將其在X線攝影或經食道B超監視下插至升主動脈的適當部位，膨脹氣囊阻斷主動脈，并通過其遠端心臟停搏液導管注入停搏液。必要時經右側頸內靜脈插入逆灌管至冠狀靜脈竇口位置。從右側頸內靜脈經Swan－Ganz導管插入肺動脈引流管進行肺動脈測壓和血液引流。經股靜脈插入靜脈回收管至右房水平［12］。

Heartport系統下的二尖瓣手術最常用的徑路是J字法，其次是經第3肋下水平劈開很小一段胸骨后導入Heartport系統；主動脈瓣手術徑路通常采用倒T形切口，胸骨劈開范圍從胸骨上緣至第3或4肋，并在此水平橫斷胸骨。此徑路可以保存雙側胸廓內動脈，利于顯露升主動脈及右心耳［13－14］；先心病領域最早應用于房間隔缺損的患兒，手術切口位于腋下線第4肋間，長6～8cm。主動脈內氣囊導管阻斷所致主動脈夾層是Heartport手術較為嚴重并發癥之一，文獻報道其發生率約為0.7%［15］。為了解決這一問題，1997年Chitwood發明了Chitwood鉗［16］，實現了經胸微創主動脈鉗閉。應用這一技術，停跳液灌注可經由升主動脈插管直接進行，但目前多數術者仍選擇同時經頸內靜脈置入逆灌管及肺動脈引流管，以期獲得更好的停跳效果和更清晰的手術野［17］。

在體外循環尚未普及的20世紀50、60年代，冠脈血運重建手術主要在跳動的心臟上進行非體外循環冠狀動脈搭橋術（off－pump CABG，OPCABG），比較有代表性的例子是1967年前蘇聯冠脈搭橋手術先驅Kolessov經左胸切口、在非體外循環下將左胸廓內動脈吻合到左前降支獲得成功［18－19］。進入60年代后期，由于體外循環的發展，心臟停搏技術提供了靜止、無血的術野，為精確吻合創造了良好的條件，更多的外科醫生選擇體外循環下停搏冠狀動脈搭橋作為冠脈血運重建的常規術式。20世紀90年代中期以來，隨著微創外科觀念的興起，相關手術器械尤其是穩定器的不斷發展，以及不停外科和麻醉技術的提高，使得OPCABG又迅速發展。美國目前已有20%～30%的心臟外科醫生常規開展OPCABG。盡管有報道顯示OPCABG的血管遠期總體通暢率低于體外循環下停跳冠狀動脈搭橋（82.6%vs.87.8%，P＜0.01），但僅僅就 LIMA－LAD的通暢率而言，兩者之間差異無統計學意義（95.3%vs.96.2%，P＝0.48）。OPCABG的優勢還體現在減少出血及神經系統和肺部并發癥等［20］。

3 腔鏡和機器人輔助技術

電視胸腔鏡輔助的心臟手術首先應用于動脈導管未閉的矯治，法國人Laborde于1991年首次在胸腔鏡下完成動脈導管未閉結扎術，盡管屬心外操作，卻開創了微創手術治療先天性心臟病的新時代。此后國內外學者紛紛開展此類微創手術，Chang于1996年完成了首例電視胸腔鏡下房間隔缺損修補術，Lin于1998年完成了室間隔缺損修補。

進入20世紀90年代后期，Zeus系統與da Vinci系統這兩大主流機器人輔助手術裝置開始進入臨床，標志著完全內鏡下外科手術成為可能，在胸心外科界領導了一場技術革新。1998年法國人Carpentier利用Zeus機器人系統完成了世界上第一例二尖瓣修復術。2000年美國East Carolina Heart Institute的Rodriguez使用da Vinci系統實施了北美第一例二尖瓣修復術。作為FDA關于da Vinci系統Ⅰ期臨床試驗的一部分，該中心連續完成了20例二尖瓣修復術；在此基礎上，FDA在2002年開展了關于da Vinci的Ⅱ期臨床試驗，共匯集了全世界10個頂尖的機器人手術中心的112例患者。術后1個月92%的患者沒有或僅有輕度二尖瓣返流，8%的患者發生了中度及以上的二尖瓣返流，其中5%的患者需要再次手術。盡管需要接受再次手術的患者比例相對較高，但這些病例多集中在開展此類手術較少（往往少于10例）的中心。FDA于2002年11月正式批準da Vinci機器人手術系統用于二尖瓣手術。不久，Thierry率先利用da Vinci機器人完成主動脈瓣手術。Torracca首先報道了閉式體外循環下全腔鏡機器人輔助房間隔缺損修補術。有學者報道了外周體外循環下全腔鏡機器人輔助房間隔缺損修補術，但上述病例僅限于成人。Le Bret等［21］于2002年首次為1例嬰兒在機器人輔助下行PDA縫扎術，盡管在可操作性、安全性及治療效果方面與電視胸腔鏡手術無異，但手術時間較長是阻礙其在嬰幼兒心臟手術中廣泛開展的重要原因。

目前全腔鏡機器人輔助冠脈搭橋術（total endoscopic coronary artery bypass，TECAB）還局限于前降支［22］，Port Access下全腔鏡機器人輔助心臟停搏CABG手術則可應用于所有冠狀動脈［23－24］。除了利用Port Access系統建立閉式體外循環外，全腔鏡機器人輔助心臟停搏CABG手術也可以在外周體外循環下進行。冠脈外科微創方面的進展還體現在取橋方法上。國外自1998年開始把內窺鏡采集大隱靜脈應用于CABG中。與傳統手術相比，內窺鏡介入取橋具有創傷小、痛苦小、恢復快的特點，患者術后下肢并發癥發生率比全切開法下降了66%［25］。新近有報道采用微創內窺鏡法取橈動脈作搭橋血管［26］。

4 雜交技術

以冠狀動脈手術為例，目前學術界公認采用Mid－CAB技術行LIMA－LAD吻合具有較高的遠期通暢率；藥物洗脫支架相對大隱靜脈移植在非左前降支血管的遠期通暢率方面似乎更有優勢［27］；同時結合了上述PCI技術和 Mid－CAB的 HCR手術可以在雜交手術室一次完成上述操作（“一站式”），在微創的條件下既保證了重要的左前降支的遠期通暢率，又達到了完全再血管化。自Angelini等［28］于1996首次報道以來，雜交手術迅速發展，Friedrich等［29］統計截止2007年全世界共完成包括PCI和Mid－CAB的HCR手術367例，無一例手術死亡病例。Brinster等于2006年首次完成了包括PCI和主動脈瓣置換的HCR手術。先天性心臟病領域開展的HCR手術主要有室缺封堵合并三尖瓣成形術，室缺封堵合并肺動脈瓣成形術，超聲引導下經胸微創房間隔或室間隔缺損封堵術等。大血管領域主要開展的有針對Stanford A型主動脈夾層的主動脈弓替換加支架象鼻手術（孫氏手術）。

5 介入技術

隨著近年來介入技術的突飛猛進發展，瓣膜病變的介入治療也取得了一些進展。美國醫生于2003年完成了第一例經皮二尖瓣修復術，該技術模仿了“緣對緣”外科手術技術，經房間隔穿刺，送入MitraClip裝置，利用這一裝置抓取二尖前后葉的中央小葉從而形成雙開口，引導血液沿正確的方向通過二尖瓣。在2010年3月亞特蘭大舉行的美國心臟病學會（ACC）的年會上，有學者報道了關于MitraClip裝置的一項前瞻性、多中心、隨機研究，證實其治療二尖瓣返流的有效性方面與手術相似，安全性則顯著優于后者。另一種經冠狀靜脈竇途徑植入二尖瓣縮環裝置的經皮經靜脈二尖瓣環成形術作為外科二尖瓣環成形術的一種微創替代方法被引入臨床，目前主要在歐洲開展。由于冠狀靜脈的心大靜脈圍繞二尖瓣環行走，自冠狀靜脈竇植入器械“扎緊”和縮小二尖瓣環治療二尖瓣返流成為可能?；静僮鳛橛脙啥藥еЪ艿摹皹颉?，先釋放并打開固定于冠狀靜脈（心大靜脈）遠端的1個支架，收緊“橋”使二尖瓣環縮小后，再釋放且打開固定于冠狀靜脈近端的支架，使“扎”住二尖瓣環的“橋”得以固定。此裝置已經通過北美系列研究評價，有限的研究資料表明能顯著改善癥狀、減輕左心室重塑，且操作成功率高。對于傳統外科手術高危者，更加安全、更能顯著改善癥狀。主動脈瓣方面，2002年Cribier完成了首例經皮人體主動脈瓣植入術。2006年，加拿大學者報道了第一例經心尖主動脈瓣膜置換（transapical aortic valve implantation，TA－AVI）。2009年，德國醫生為一位85歲高齡，因肺功能差無法耐受體外循環及麻醉插管的主動脈瓣狹窄患者成功實施了硬膜外麻醉下TA－AVI手術，標志著TA－AVI技術已日趨成熟。

近20年來，血管腔內記憶合金支架、超薄滌綸編織人工血管、血管內導管等技術逐漸成熟，在臨床的應用日益廣泛；CT、磁共振血管造影等無創血管檢查技術日益精確；主動脈夾層腔內隔絕術就是這種知識上的進步與眾多技術上的進步相結合的產物。簡單地說，主動脈夾層腔內隔絕術就是先對主動脈夾層患者進行CT動脈造影等影像學檢查，獲得夾層主動脈瘤的精確數據，然后據此定制口徑和長度適合的記憶合金支架和超薄人工血管縫制成的復合體，在低溫下將冷縮的記憶合金支架預置于導管內。手術時，在腹股溝部做4cm長的小切口，在X線透視監視下，經股動脈將導管導入，當人工血管到達病變主動脈部位后，將人工血管從導管內釋放，記憶合金支架在血液37℃溫度下恢復至原來口徑，將人工血管固定于病變主動脈兩端的正常主動脈上，血流即從人工血管腔內流過，病變擴張的主動脈壁即與高速高壓的主動脈血流隔絕，這樣既維持了主動脈的血流通暢又達到了預防主動脈夾層動脈瘤破裂的目的。自從1999年Dake首次報道以來，腔內隔絕術迅速成為全世界大多數心臟外科中心治療Standford B型主動脈夾層的首選方法。

MICS是心臟外科的發展方向和必然趨勢，隨著臨床手術經驗的積累，仿生學、生物力學和計算機等學科在微創心臟外科的進一步應用，新技術和新器械的進一步研發，微創心臟外科將得到更迅速的發展，必將成為未來心臟外科發展的主旋律。

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