經皮心室輔助裝置在復雜高危冠狀動脈介入治療中的應用進展

管翔 王宇 張成糕 周健 張藝 李慶國

(1.南京醫科大學第二附屬醫院心血管中心，江蘇 南京 210011；2.南京航空航天大學自動化學院，江蘇 南京 210000)

近年來經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)技術取得了巨大的進展，冠狀動脈腔內斑塊旋磨術和分叉病變介入治療技術等新方法的出現，使得過去無法接受PCI的復雜高危有介入手術指征的患者(complex higher-risk and indicated patient，CHIP)能夠獲得血運重建[1]，然而PCI過程中每一個步驟都可能造成血管損傷和心肌灌注不良。由于CHIP多數存在左心室功能障礙，復雜的PCI會影響患者血流動力學，手術成功率較低并且術后的1年死亡率較普通患者更高[2]。經皮心室輔助裝置(percutaneous ventricular assist device，pVAD)是一種生命支持方式，能在復雜PCI手術時為CHIP提供穩定的血流動力學，減少心室作功和心肌耗氧量，同時保持全身和冠狀動脈灌注[3]。選擇合適的pVAD可提高CHIP對心肌缺血的耐受，維持有效的循環，使其有足夠的時間安全地進行復雜PCI，并獲得最佳的結果[4]。現就目前常見的pVAD即主動脈內球囊反搏(intra-aortic balloon pump，IABP)、Impella、TandemHeart和體外膜氧合(extracorporeal membrane oxygenation，ECMO)在復雜高危 PCI中的應用現狀及進展進行綜述。

1 pVAD輔助下CHIP的PCI

CHIP具有如下特征：(1)無法耐受外科手術并且存在多種并發癥，例如高齡(>75歲)、糖尿病、腎功能不全[肌酐清除率<30 mL/(min·1.73 m2)]和高出血風險以及既往有冠狀動脈旁路移植術病史等；(2)冠狀動脈解剖復雜，如存在慢性完全閉塞病變、分叉病變、無保護左主干病變和靜脈移植物再狹窄等；(3)合并明顯的血流動力學異常，如左室射血分數低(≤35%)。除了以上臨床特征外，是否有介入治療的指征也很關鍵[5]。CHIP的完全血運重建過程可能導致短暫的冠狀動脈和全身性低灌注，從而引發循環衰竭，因此對于這類患者需采取有效的措施以應對可能發生的血流動力學損害[6]。pVAD的基本原理是通過降低心臟后負荷和心室充盈壓力，增加患者的心輸出量和平均動脈壓，確保冠狀動脈及重要器官的灌注，保障穩定的血流動力學條件，避免長時間復雜PCI過程中發生循環衰竭。

2 復雜高危PCI中常用的pVAD

2.1 IABP

IABP是中國應用最為廣泛的pVAD，因其能增加約10%的心輸出量，過去一直在復雜和高風險PCI中用于穩定患者的血流動力學。但IABP必須依賴于心臟自身節律，不能主動輔助心臟作功，因此也有學者將IABP單獨作為一種機械輔助循環裝置而不屬于pVAD。近年來研究表明無證據顯示IABP能獨立改善CHIP的預后。IABP-ShockⅡ試驗[7]對600例急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)合并心源性休克且接受了早期血運重建的患者進行了研究，結果顯示IABP組與對照組相比，在AMI后30 d、1年[8]和6年[9]的存活率并無改善。IABP在AMI合并心源性休克患者中的使用正在減少，其常規使用最近已被歐洲心臟病學會指南降至Ⅲ級[10]，被美國心臟協會/美國心臟病學會指南降至Ⅱa級[11]。Khalid等[12]開展的一項單中心研究同樣顯示IABP用于高風險的PCI并不能降低患者短期和長期的死亡率。

由于全球很多地區(包括中國)缺乏有效的替代治療方案，IABP廣泛用于AMI合并心源性休克、高風險PCI以及冠狀動脈旁路移植術。一項回顧性研究[13]分析了華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院2009—2019年收治的24例AMI合并室間隔穿孔患者，結果顯示與單純藥物治療相比，IABP的使用可顯著降低患者的死亡率(OR=0.039，95%CI0.002～0.713，P=0.029)。一項探討預防性置入IABP應用于高危冠心病行冠狀動脈旁路移植術患者的療效分析回顧性研究[14]中顯示術前預防性置入IABP可降低患者圍手術期病死率，降低術后急性腎損傷、低心排血量綜合征和多器官功能衰竭的發生率等。

2.2 Impella

Impella 2.5是Impella系列產品中最具代表性的一款，見表1。該設備在2008年獲得美國食品和藥物管理局批準應用于臨床[15]。其能降低左心室前負荷從而減少左心室作功和心肌耗氧，提高心輸出量和平均動脈壓，改善冠狀動脈及全身灌注，繼而帶來肺毛細血管楔壓的降低和右心室后負荷的減少[16]。

表1 Impella系列設備血管入路及參數

關于Impella 2.5在高危PCI中應用的可行性和安全性在幾項研究[16-21]中已得到證明。AMC(Academic Medical Center) 的一項研究[17]中，19例中至重度左心功能不全(射血分數<40%)的CHIP接受了Impella 2.5支持下無保護左主干或多支血管病變的PCI，所有患者均順利完成設備置入并且未發生重要的設備相關不良事件；PROTECTⅠ研究[18]表明了Impella應用的安全性，并且能提供良好的血流動力學支持。

歐洲多中心注冊登記研究[19]回顧分析了144例接受Impella 2.5支持下進行高風險PCI的患者，結果顯示99%患者的血管血運重建獲得成功，在多支血管重建患者中成功率為90%。術后6個月和12個月的生存率分別為91%和81%[20]。

PROTECTⅡ試驗是大規模的前瞻性隨機臨床研究，以研究Impella 2.5在接受高危PCI患者中的血流動力學支持效果及Impella 2.5支持在高風險PCI中的潛在益處。在這項多中心研究[21]中，共入選452例三支冠狀動脈血管病變或無保護左主干病變合并嚴重心力衰竭的患者，結果顯示Impella組血流動力學指標較IABP組改善更顯著，但二者30 d的主要不良事件發生率并無明顯差異。

一項研究回顧性分析了250例接受Impella支持的PCI的患者與250例對照者的匹配數據。在Impella支持的患者中進行左主干PCI的頻率更高(26% vs 11%，P<0.001)，旋切術使用率更高(44% vs 37%，P=0.1)，血運重建的血管數量也更多。Impella組和對照組之間1年主要不良事件發生率相似[22]。上述幾項研究證實Impella能為進行PCI的CHIP提供安全和有效的血流動力學支持，促進了復雜的PCI的執行和更完全的血運重建。由于Impella等pVAD具有更好的血流動力學支持和較低的設備相關并發癥發生率，同時通過合理選擇設備使用時機，越來越多的數據顯示pVAD輔助下CHIP的臨床結果能得到明顯的改善[23-24]。

此外Impella ECP是一種可折疊的介入導管式心室輔助泵，其跨越主動脈瓣的泵送部分能在血管內從9 F擴展至18 F，在結束心室輔助治療后，整個泵送部分能回縮至9 F的鞘管內并從人體撤出。2020年美國食品和藥物管理局批準Impella ECP進行臨床研究，目前還未作為成熟器械進行廣泛應用。

2.3 TandemHeart

TandemHeart是一種由連續血流離心泵驅動的pVAD，可用于左、右心室輔助及雙心室輔助。引流導管外徑21 F，經股靜脈或頸內靜脈入路穿刺房間隔置入左心房，血泵轉速為3 000～7 500 r/m，可提供3.6～5.0 L/min的流量[25]。TandemHeart能顯著增加心輸出量并降低左心負荷，減少心肌耗氧量，降低肺毛細血管楔壓、中心靜脈壓、肺動脈壓和雙心室充盈壓[26]。TandemHeart應用中需一定程度的右心室功能來維持必要的左心房容量，當右心衰竭發生時可將跨房間隔的引流導管重新定位到右心房并連接體外膜氧合器以進行雙心室輔助[27]。

目前TandemHeart在高危PCI中的應用僅限于一些回顧性研究。Vranckx等[26]進行的一項單中心研究顯示，2000—2006年該中心成功為23例患者置入TandemHeart以進行急診或擇期PCI，其中21例患者PCI手術成功，研究認為TandemHeart能在高風險PCI情況下提供有效的心功能支持。

來自Mayo Clinic的一項研究[28]總結了54例患者應用TandemHeart進行高危PCI的數據，所有患者術前評估均屬于高風險手術并且多數患者接受了左主干和多支血管PCI血運重建。研究結果顯示97%的患者PCI前成功置入TandemHeart，PCI過程中患者的左心室充盈壓和肺毛細血管楔壓顯著降低，同時平均動脈壓顯著增加，血流動力學明顯改善。近期 Gro?ekettler等[29]報道了成功為3例左主干嚴重鈣化并發AMI的患者在TandemHeart輔助下進行介入治療的病例。Tandemheart用于復雜高危PCI能提供有效的循環支持，但現有研究關于TandemHeart用于高風險PCI的可行性和安全性并不夠全面，仍需多中心和隨機對照試驗評價其對死亡率的影響。

對于高危PCI如何選擇心室輔助裝置尚無公認的標準，一項meta分析[30]包括其中8項隊列研究納入的205例PCI期間接受TandemHeart支持的患者和其中12項研究納入的1 346例PCI期間使用Impella 2.5支持的患者，研究發現使用TandemHeart的患者30 d死亡率為8.0%，出血發生率為3.6%，而使用Impella 2.5的患者死亡率和出血發生率分別為3.5%和7.1%，總體圍手術期結果在兩組之間具有可比性。現尚缺乏更大規模針對不同pVAD的研究，以明確不同患病人群的最佳pVAD策略。

2.4 ECMO

根據中國醫師協會體外生命支持專業委員會數據，2020年全國共計500家醫院上報ECMO的總例數為6 937例，較2019年的6 526例增加了6.3%，同時ECMO也在新冠疫情中顯現了重要作用。根據插管方式和支持模式不同，ECMO分為靜脈-靜脈(VV)和靜脈-動脈(VA)等模式。其中VA-ECMO能顯著地增加心輸出量和平均動脈壓，但可能會導致左心室后負荷的增大，導致心源性休克患者出現左心室舒張末壓和肺毛細血管楔壓的增加以及每搏輸出量的減少，進一步加劇左心室充血狀態[31]。通常選擇聯用IABP或下調ECMO流量以允許左心室自身射血，也可行房間隔造口術，或聯合應用TandemHeart和Impella，直接降低左心室負荷[32-33]。ECMO與Impella聯用稱為ECPELLA，一項研究[34]表明ECPELLA支持下的PCI能減少ST段抬高型心肌梗死伴嚴重心源性休克患者的心肌損傷。VA-ECMO相關的不良事件包括出血、管道或全身血栓栓塞事件、插管引起的血管損傷、感染、缺血性或出血性卒中、溶血和肢體缺血[35]。

在有12例CHIP患者[平均年齡(63.5±8.7)歲]需ECMO支持下行PCI治療的單中心前瞻性研究顯示：所有患者PCI手術均獲成功，術后6個月的隨訪期間未發生死亡或AMI。此外，住院期間未發生重大的心臟或腦血管不良事件[36]。由于該研究樣本量小，雖然認為ECMO支持的擇期高危PCI對于CHIP是一種可行的選擇，但目前只是一種概念上的可行，仍需更多臨床試驗的驗證。一項單中心研究[37]統計了在VA-ECMO支持下接受復雜和高風險PCI患者的院內隨訪的臨床結果，顯示無院內及1年主要不良事件發生，證明ECMO用于CHIP的可行性和有效性。EURO SHOCK[38]是一項正在開展的隨機和多中心臨床試驗，目前正在招募患者，旨在研究對于PCI后出現心源性休克患者早期開始VA-ECMO治療是否能改善患者的死亡率。

3 pVAD的選擇

對于考慮使用pVAD輔助的CHIP，應仔細評估pVAD輔助下PCI的風險和獲益，更提倡在臨床實踐中個性化地使用pVAD，而不是僅參照標準化的流程。在選擇pVAD時，尤其是預防性使用時，應關注患者的冠狀動脈和心臟解剖特點、血流動力學特征、設備的血流動力學影響以及設備是否能快速植入等[39]。

對于擇期非復雜PCI的患者可考慮將IABP作為一線的pVAD選擇，但對于接受保護性PCI的患者，隨機數據和注冊信息未顯示出IABP輔助的獲益[40]。Impella 2.5或Impella CP較IABP能提供更強大的血流動力學支持，鑒于PROTECTⅡ試驗的結果，Impella 2.5可用于CHIP的PCI。對于需長時間球囊擴張，可能導致顯著心肌缺血的復雜PCI，可考慮應用Impella CP；在Impella 2.5或Impella CP支持下但病情仍然惡化的患者，可考慮使用流量更大的TandemHeart、VA-ECMO或Impella 5；對于出現雙心室或呼吸循環衰竭的患者，建議VA-ECMO作為首選；對于伴有心源性休克的孤立性右心室心力衰竭患者，Impella RP可作為考慮[41]。

4 結語

CHIP存在復雜的冠狀動脈病變和嚴重的心功能不全，一般不符合外科手術指征，而復雜高危的PCI又容易導致患者術中或術后的循環崩潰。《經皮機械循環輔助臨床應用及管理中國專家共識》指出高危PCI應用pVAD能降低圍手術期風險，建議行高危PCI時可采用經皮機械輔助循環裝置進行循環輔助。作為循環輔助的手段，pVAD可帶來血流動力學的獲益。除了上述介紹，還有一些其他原理各異的pVAD，如Aortix，一種固定在主動脈內的心室輔助泵，以及REITAN導管泵等，其原理均是為了通過介入放置心室輔助裝置的方式增加全身或局部的血供，降低心臟負荷[42]。pVAD的應用需要臨床醫生能快速地評估患者的臨床表現、血流動力學特征和病變解剖，以選擇最合適的裝置，同時應注意該過程中需多學科心臟團隊進行決策，重視裝置運轉后的管理，才能最大程度地提高患者的生存率。