ECMO:体外膜肺氧合(第2版)
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第一节 外科治疗心衰概述

尽管近20年来,心力衰竭(以下简称心衰)的药物治疗取得了长足进展,但迄今为止,单纯的药物治疗仍无法阻止患者心衰症状持续加重、心室重构进行性发展和较高的中、远期死亡率。即使坚持常规药物治疗,无症状的左室功能严重减退(NYHA分级为Ⅰ~Ⅱ级)患者,1年内死亡率平均为5%;Ⅱ~Ⅲ级患者为10%~15%;而Ⅳ级患者可高达50%。需要住院治疗的心衰患者预后也不良,5年死亡率仍接近50%,这一结果比乳腺癌和结肠癌患者的治疗效果都差。因此,心衰的外科治疗,日益受到重视。
现阶段外科治疗心衰主要表现在三个方面:①通过矫治心脏的病理改变、实现心肌血运重建来保护和改善病损心脏的功能;②结合运用再生医学技术,促进心肌及血管再生,提高病损心脏的功能;③部分或全部替代病损心脏的功能。
一、矫治心脏的病理改变和心肌血运重建

(一)心肌血运重建

冠心病是引起射血分数减低性心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)的最主要病因。虽然针对冠心病合并心衰的治疗已有30多年的经验了,并有多个单中心和回顾性研究显示冠状动脉旁路移植术(CABG)治疗能改善心衰患者的生存率,但一直缺乏多中心随机研究的证实。
多中心前瞻性随机对照研究——the Surgical Treatment forIschemic Heart Failure(STICH)研 究了左心室射血分数(LVEF)≤35%的心肌缺血患者能否通过CABG手术比目前的优化药物治疗方案更能提高生存率。结果显示,CABG手术治疗虽然可以降低患者因心血管原因所致的死亡和再次住院风险,但对于实验研究的终点问题——是否提高心衰患者生存率的回答却是否定的。而对STICH入选患者的远期随访显示,在术后早期,CABG治疗组因为手术干预的原因面临的风险高于药物治疗组,但2年后风险曲线发生转折而趋向有利于CANG治疗组的方向。目前CABG治疗对STICH入选病例死亡率的远期影响还有待the STICH Extended Study(STICHES)研究的进一步观察。
许多研究者对STICH整体入选病例进行分析后发现,STICH入选患者主要是病情稳定的患者,如合并不稳定心绞痛的病例,往往被排除在外而直接予以CABG治疗。因此STICH研究并未能反映出最需要CABG治疗患者群体的真实状况。这种在实验设计和具体执行中存在的明显失误,使STICH研究结果的可信度由此受到了影响和质疑。而进一步观察入选STICH研究的HFrEF患者,在随访过程中因病情需要而由药物治疗转入CABG治疗的情况,则显示CABG的优势有可能被低估。因而对STICH研究结果的解读也就出现了许多矛盾之处。STICH编辑分析团队建议对缺血性心肌病心衰患者,可以在病情不稳定时再选择CABG治疗,而包括领导STICH研究实施的团队在内的许多中心却认为,对于符合STICH研究入选标准的心衰患者,只要血管条件适合,都可以尽早选择CABG治疗。
对于HFrEF患者,CABG治疗非常重要的一个步骤是评判心肌的存活性。缺血性心肌病患者存在存活心肌才是再血管化治疗的合适对象。既往的研究已经显示,存活心肌的存在才能提高CABG治疗后的生存率。STICH研究本来要对所有入选患者均进行存活心肌检测,但由于入选困难,最终只有601例患者接受了存活心肌检测,其中487例具备存活心肌。经过中位时间5.1年的随访,有存活心肌的患者死亡率更低(P=0.003),但是多因素分析未能提示两组间存在明显统计学差异。STICH研究组认为由于终点事件发生率低,研究的样本量偏小而影响了结果,但这一结果现在却被有些研究者解读为在慢性稳定性的缺血性心肌病患者中是否有存活心肌并不影响远期生存率,这种解读本身就存在偏差。
另外值得关注的一点是,STICH研究并未仔细区分是否在缺血心肌中检测心肌存活,因为只有在尚存活的缺血心肌中实现血运重建才更有意义。已有研究显示,既往那种单纯根据冠脉解剖狭窄程度来制定再血管化治疗标准的策略有时并不能真正解决心肌功能性缺血的问题。在东卡罗林纳心脏研究所,他们开始采用Indocyanine Green Near-Infrared Fluorescence Complex Angiography and Perfusion Analysis(CAPA)策略来检测心肌功能缺血,指导再血管化治疗中靶血管的选择。
STICH的研究结果使我们反思CABG的策略。有证据显示,在缺血超过20%的患者中实施CABG对提高存活率有好处。因此,有些缺血性心肌病患者可能并不需要CABG治疗。通过采用血流储备分数(fractional flow reserve,FFR)或其他更有效评估心肌存活或缺血状况的手段来指导CABG的治疗,有望进一步提高疗效。
而针对PCI和CABG这两种再血管化治疗手段,根据欧洲心脏病学会(European Society of Cardiology,ESC)和美国心脏病学会基金会(American College of Cardiology Foundation,ACCF)/美国心脏协会(American Heart Association,AHA)近年公布的治疗指南,对于需要实施再血管化治疗的冠状动脉3支血管病变或2支血管病变但包含前降支近端病变的HFrEF患者,CABG治疗在改善患者生存率上要明显优于PCI治疗。

(二)二尖瓣手术

心衰患者中出现的二尖瓣关闭不全(MR)往往是功能性的。最初,功能性二尖瓣反流被认为是心脏衰竭的一个标志,并且因为在此类患者中实施二尖瓣手术死亡率很高而被视为手术禁忌。Bolling医师等用医疗实践打破这一人为设定的禁忌。他们不仅证实在这类患者中实施二尖瓣修复术相对安全(总死亡率<5%),而且还可以通过手术治疗改善心脏功能。但在此后很长的时间内,关于二尖瓣修复手术是否能提高心衰患者的远期存活率,一直还缺乏定论。
目前最大组的临床资料来自Acorn Pivotal多中心随机研究的一个亚组分析。193例患者接受了二尖瓣手术或者二尖瓣手术合并CorCap植入治疗,其中二尖瓣成形术占84.2%,主要是非缺血性扩张型心肌病心衰患者(88%)。结果发现术后30天死亡率仅1.6%,而术后患者NYHA心功能分级明显改善(由2.8升至2.2),6分钟步行试验增加40.4米。随访显示193例接受了二尖瓣手术的心衰患者中,只有29例二尖瓣反流再次加重。术后1年、2年和5年的生存率分别为86.5%、85.2%和70.0%。术后5年随访时左室舒张末容积缩小约75ml(较术前减小28%),术后5年时左室椭圆指数和射血分数较术前均明显改善。显示二尖瓣手术逆转了心衰患者的心室重构。
缺血性二尖瓣反流(IMR)影响的人群范围更大。IMR的病理学特点是心室重构导致的乳头肌移位和二尖瓣环非对称性扩张,使得瓣环失去原有的马鞍状构型,瓣叶受到牵张、变形而导致反流;这不同于退行性变反流来自瓣叶病变。现有的指南认为轻度及轻、中度IMR不需要外科干预。而重度IMR合并心衰症状的患者不论是否能接受再血管化治疗,均应考虑外科手术处理瓣膜反流。
目前存在争议的是,对合并中度IMR而没有心衰症状的那部分患者是否需要处理。数个合并中度IMR同期接受CABG治疗的小规模临床研究,在同期瓣膜手术是否改善患者生存率方面的结果并不一致。美国国立心肺血液研究所心胸外科协作组(National Heart Lung and Blood Institute Cardiothoracic Surgical Network,CTSN)已经启动针对这一问题的多中心随机临床研究(CTSN trial)。研究的结果将提供更多的循证医学证据。
功能性二尖瓣反流的外科处理技术目前也存在争议。虽然大多数临床医师认为二尖瓣成形更有利于维护心室功能,而有望进一步提高患者的远期生存率。但Acorn Pivotal临床研究中二尖瓣瓣膜置换组与成形修复组在远期生存率改善方面并无差异。包括克利夫兰心脏中心在内的几个临床研究显示,中、重度功能性二尖瓣反流实施瓣环成形修复治疗后6个月反流复发率可达到30%~40%。虽然许多研究者认为这些研究的高瓣膜反流复发率可能源于瓣环成形的技术失误,如没有选用小2~4号的小规格成形环,使用的是部分瓣环的成形带而非整环,以及没有使用硬质成形环而是使用弹性环等。Gorman等更是提出对于IMR,使用鞍型的硬质成形环将更有利于减轻瓣叶牵张,恢复瓣环的生理构型,从而提高成形的远期效果。但关于在这类患者中瓣膜置换和成形术的争议,可能还有赖于另一个CTSN多中心随机对照的前瞻性研究,该研究将比较重度IMR患者中二尖瓣成形术与瓣膜置换术的远期结果。

(三)心室成形术(SVR)

正常的左心室几何外形是一个扁椭圆形体,心衰时由于心室扩张而变成球形,收缩和舒张功能均受限。当左心室收缩末期容积指数>45ml/m 2(正常25ml/m 2)时则会出现心衰表现。因此通过外科手段减少心室容积、恢复左心室的正常构型、降低左心室张力的心室成形术(surgical ventricular restoration,SVR)日益受到重视。
1.左心室部分切除术(Batista手术)
左心室部分切除术最早是由Batista提出的,是通过切除扩张左心室的部分肌肉,再直接缝合,从而缩小心室容积,恢复心室构型的左心室减容手术。但这种手术除了美国Cleveland心脏中心报道了一组60例患者的早期疗效较为满意的临床经验外,其他心脏中心的结果均不太理想。过高的早期死亡率以及中远期较高的室性心律失常和心室再次扩张发生率,限制了这种方法的广泛开展。
2.室壁瘤切除加心室内环缩补片成形术(Dor手术)
Vincent Dor最先提出了针对室壁瘤治疗的室壁瘤切除加心室内环缩补片成形术。SVR的概念也由他在20世纪80年代率先提出。
1198例缺血性心衰患者参与的RESTORE临床研究显示:对于左心室收缩容积指数(LVESVI)≥60ml/m 2,左心室无收缩节段≥35%的心衰患者,SVR治疗的30天死亡率为5.3%;术后EF值由 30% 升 至 40%,LVESVI则 从(80.4±51.4)ml/m 2明显缩小到(56.6±34.3)ml/m 2;术后 5 年存活率为68.6%,5年免于因充血性心衰再次住院率为78%。但不足的是,RESTORE是非随机研究,而且入选患者中,95%同期进行了CABG,22%同期接受了MVP,因此难以评估SVR的单独疗效。
STICH研究也力图了解缺血性心肌病患者在CABG同时接受SVR治疗能否比单纯CABG治疗提高生存率和减少术后再次心因性住院治疗风险,但回答是否定的。
不过STICH研究的这个结果受到了更大的质疑。因为入选病例(共490例)的进展缓慢,STICH研究组将收治中心由原计划的50个扩张到96个,导致每个中心收治的病例数比计划减少了一半;而且66%的入选患者术前没能评测左室容积的大小,未严格吻合实验设定的左室容积标准;47%的入选病例也未能采用研究原定的经典Dor手术——心室内补片成形技术。这些具体操作上的偏差,导致STICH这组患者术后左室容积缩小的效果明显低于既往治疗经验及研究预实验阶段所显示的缩小30%的程度。
Dr.Dor分析了2002年至2008年间,他所在的医疗中心274例接受SVR治疗的缺血性心肌病患者的资料。其中117例患者属于病情过重而不能入选STITICH研究的病例。但即使是在这部分患者中〔术前LVEF值26%±4%(9%~34%),LVESVI(95±37)(45~289)ml/m 2,MRI评估左室瘢痕化的圆周区域所占比率为50%(35%~77%)〕,Dr.Dor通过采用心室内补片缝合隔绝瘢痕室壁,并通过球囊规尺维持左室舒张期容积指数在50ml/m 2的SVR治疗,也有效改善了患者术后心功能。这些患者中,4例院内死亡,2例术后远期死亡,所有存活患者在术后1个月和1年进行MRI随访时显示,LVEF值由26%±4%分别上升到40%±8%和44%±11%,而LVESVI则从(95±37)ml/m 2恢复到(50±21)ml/m 2和(47±20)ml/m 2。因此,关于这一治疗的有效性研究还需继续开展。
3.运用心室限制装置(myocardial restraint devices)
近年来,有几种新设计的心室限制装置进入了临床试验阶段,包括Acorn CorCap心室支持装置和Myosplint装置等。通过利用外源器械的物理作用力来逆转心室重构,改善心室几何构型,维护心脏功能。
二、促进心肌及血管再生

(一)基因治疗

采用病毒裸核DNA、质粒/脂质体和细胞等作为载体,携带血管内皮生成因子(VEGF)或成纤维细胞生成因子(FGF)等,经微创切口直接心肌注射,以促进缺血心肌区域内血管与肌肉的生成,这种基因疗法又被称为分子搭桥。尽管初步的临床试验结果曾令人鼓舞,但两个较大规模的随机双盲对照试验FIRST(释放FGF2)和VIVA(释放VEGF165),均未能证实原始有效终点。
基因治疗有其独特的优势,但如何发现不引起免疫和炎症反应的理想载体、调节性释放靶基因、提高靶基因对心肌细胞转染的稳定性以及如何避免诱发肿瘤的潜在威胁等问题仍须深入的探讨。

(二)细胞移植

细胞移植,主要是运用干细胞移植治疗心脏疾病,是医学史上从实验研究转化为临床试验最快的领域。从最开始运用骨骼肌成肌细胞进行动物实验,到将这项技术运用于人体,只间隔了3年。
干细胞是未分化的,具有自我更新、多方面分化潜能的细胞。移植的干细胞可能通过直接转化为心肌细胞;转化刺激形成新生血管;或是发挥移植细胞的旁分泌功能和细胞融合功能来改善心衰患者的心脏功能。
在过去的15年间,众多的临床前和临床研究显示,不论是在缺血性还是非缺血性心肌病患者中,各种来源的干细胞治疗都可以改善患者的心功能,减轻心室重构带来的不良反应。但尽管有了这些进展,对于干细胞治疗的一些基础问题仍不清楚;也没有最终的证据能证实干细胞治疗能有效地治疗心衰。
目前有十多个干细胞治疗心衰的临床研究正在进行,分别验证各种类型干细胞在心衰患者中治疗的安全性与有效性。PROMETHEUS是一个随机双盲研究,观察在慢性心肌梗死患者CABG同时直接心肌内注射自体骨髓干细胞(MSC)治疗的安全性。而TAC-HFT临床研究的初步结果则显示经心内膜注射自体骨髓前体细胞(人MCS细胞和人BMMNC细胞)可以改善心肌瘢痕区域局部的收缩能力而逆转心室重构。早期的POSEIDON实验也提示经心内膜注射自体或异体的MCS有利于缺血性心肌病心衰患者改善运动能力、生活质量和心室逆重构。现阶段的POSEIDON-DCM实验则期待在扩张型心肌病心衰患者中比较自体或异体的MCS的作用。
Dr.Vrtovec小组实施的NOGA-DCM研究显示,通过冠状动脉内注射CD34 +细胞可以改善非缺血性扩张型心肌病心衰患者的心室功能、运动耐量和长期生存率(<5年)。NOGA-DCM研究还在比较冠状动脉注射与心肌内注射干细胞在非缺血性扩张型心肌病心衰患者治疗后1年的随访结果。
人们已经发现来源于人类心脏组织的干细胞能够发育成多细胞球形的结——Cardiospheres。Cardiospheres衍生细胞也成为一种新型的移植细胞。ALLSTAR实验研究了在前壁心肌梗死合并慢性心衰患者中,通过冠状动脉注射同种异体CSC(心脏干细胞)治疗的有效性。
C-CURE临床试验则着重检测比利时Cardio3 BioSciences公司推出的C-Cure心脏衰竭治疗方法的安全性与可行性。C-Cure疗法从患者骨髓中提取自体干细胞,再通过专有培养技术产生具有分化能力的cardiopoietic细胞(心肌修复细胞),这些细胞可以再生受损的心肌。有资料证实,自体MCS细胞在类似鸡尾酒配方的生长因子(由转化生长因子-β 1、骨形态形成蛋白因子-4、人激活素A、维A酸、胰岛素样生长因子-1、成纤维细胞生长因子-2、α-凝血酶和白介素-6)诱导下可以衍化成为心肌干细胞。Cardio3 BioSciences公司正是利用这一技术将患者骨髓中间充质干细胞诱导成为cardiopoietic细胞(C3BS-CQR-1),用于治疗。
众多类型的干细胞或前体细胞,哪一个更具治疗潜力?是使用单种细胞,还是同时运用多种干细胞实施治疗更有效力?植入的干细胞数量与心肌改善间的关系如何?干细胞移植是采用冠状动脉内注射,还是直接心室壁注射更有利?干细胞移植后的滞留能力以及远期植入效果和存活、分化情况如何?这些都是目前干细胞治疗方面还需要解答的问题。但作为心衰治疗的一个新兴领域,干细胞再生医学无疑为广大患者提供了新的希望。
三、部分或全部替代病损心脏的功能

(一)动力性心肌成形术

动力性心肌成形术(dynamic cardiomyoplasty)是指用自体带血管蒂的骨骼肌(竖脊肌)组织片包裹心脏,并用与心脏收缩同步的起搏器刺激骨骼肌收缩,辅助心脏做功,用以治疗顽固心衰的患者。该方法尽管有其理论上的优越性,但临床经验较少。法国研究者曾报道一组较为满意的结果:早期死亡率为5%,存活者中90%心功能改善。但其他一些中心未能重复出他们的良好结果。目前这种方法运用较少。

(二)机械循环辅助

机械循环辅助在过去的20年间取得了很大的发展。已经从最初单纯的体外循环机的延伸,发展到可植入式心室辅助装置及全人工心脏;辅助的效果也有明显提高,在世界范围内广泛应用于心衰患者的救治。

(三)心脏移植

在现阶段,心脏移植仍是治疗终末期心衰患者长期疗效最好的治疗手段。1年、5年和10年的生存率可以达到85%、70%和60%,而且90%的受体能维持心功能在NYHA分级Ⅰ级水平。
合并有肺动脉高压、严重肝肾功能不全、糖尿病终末期脏器损害的患者不适合心脏移植治疗。而移植后远期的免疫排斥反应、移植心脏的血管病变以及恶性肿瘤的发生也是心脏移植术后需要长期关注的问题。当然,供体的缺乏是制约心脏移植最大的瓶颈。每年全球大约完成4500例心脏移植,但这只能占到等待移植治疗患者中的一小部分。
仅在美国,据统计心衰患者就有300万~400万人,而且每年还新增约40万人。心衰的治疗是全世界医疗界共同面临的一个难题。目前外科治疗的心衰患者还侧重于经内科药物治疗后仍无法缓解症状,HYHA分级在Ⅲ~Ⅳ级的少数患者,不到心衰患者总数的20%,因此还有很大的发展空间。