心脏重症的机遇与挑战-----心力衰竭系统减负时代的来临

  在全球范围死亡原因中,心血管疾病位列前三,严重危害人类的生命和健康。而心力衰竭作为各种心脏病发展的严重阶段,正在成为本世纪最重要的心血管病症。有流行病学资料显示,目前全球心衰患者的数量已高达2250万,并且以每年200万的速度递增。

 

  在普通人群中,心衰的总患病率为2%~3%,而在70~80岁的老年人群中则高达10%~20%。在美国,心衰大约影响4.9万人,导致每年1百万人住院,仍是导致年龄大于65岁患者入院的主要疾病。仅在美国,因急性失代偿性心衰住院的患者从1979年的39万增加至2005年的110万。每年治疗急性失代偿心衰的花费大约为12.7billon。

 

  长期以来,在欧美国家冠心病是心衰最主要的病因,在所有病因中占60%~75%。2005年曹雅旻等采取问卷调查的方式分析了我国17个地区(11个省、3个自治区以及3个直辖市)2066所基层医院心衰患者的主要病因,总体结果显示,心衰前3位的病因分别是冠心病(57.1%)、高血压病(30.4%)和风湿性心脏病(29.6%)。虽然心衰患者死亡率较过去有所下降,但仍然处于较高水平。

 

  日本的心衰患者1年和3年死亡率分别为11.3%和29.2%,美国的心衰患者1年死亡率更高,并且70岁以上的患者1年死亡率又明显较70岁以下患者高(22%︰13.7%)。欧洲的情况也不容乐观,其4年生存率仅为50%,而且有40%因心衰入院的患者将可能在1年内再次入院治疗或者死亡。

 

  患者依从性的提高,血压控制,血管紧张素转换酶抑制剂的使用减少了心衰患者的住院率。双心室同步起搏器及心内除颤器等装置的应用也大幅度改善了一些心衰患者的预后。但尽管如此,仍有一部分患者因心衰入院并需在重症监护室进行治疗。

 

  在大多数医院,处理失代偿性心衰的措施是在重症监护室中完成的。治疗措施通常包括在重症监护室外无法实施的有创血流动力学监测和血管活性药物的应用。其中对心衰患者普遍的干预措施之一是肺动脉漂浮导管的应用。尽管其应用增加了一些不良事件的发生,但却没有对有严重症状和反复心衰患者的整体死亡率产生不良影响。

 

  对于心脏收缩功能减低且在使用扩血管药物和利尿药物情况下仍有容量负荷过重的患者,应当以用血管活性药物来改善系统的灌注。血管活性药物的应用,硝普钠的应用及使用这些药物期间的血流动力学监测是非重症科室无法比拟的优势所在。但尽管血管活性药的种类繁多,静脉持续应用血管活性药物并非对死亡率的减少有利。总而言之,目前仍缺乏在重症监护室中治疗急性失代偿性心衰患者的标准化方案。

 

  血管活性药的应用旨在帮助患者渡过平衡即将打破的边缘状态,且以增加心肌耗氧、加重心肌负担为代价。一旦平衡被打破,血管活性药物只能起到负面作用而患者的整体预后也将随之变差、死亡率增加。

 

  在重症心衰,大剂量血管活性药物难以维持循环的患者中,让心脏休息,等待心肌功能的恢复成为心衰治疗的新思路。由此我们提出利用重症监护室所有可利用资源,让心脏充分休息,通过心脏减负、呼吸减负、肾脏减负、代谢减负-----即心力衰竭系统减负,为心力衰竭的治疗提供更多途径。


心脏减负——左心辅助装置(LVAD)

 

  随着内科、电生理、外科对于心衰治疗的发展,患有晚期心衰但仍可存活的患者的数量明显增加。尽管心脏移植对于一些特定的患者来说是一种可以挽救生命的治疗措施,但是也受到供体短缺的限制。对于这部分难治性心衰的患者来说,机械循环辅助装置则可为其增强或代替心脏功能。

 

 

 

  机械循环辅助在心脏外科领域已有近50年的历史。1960年Debakey发明了第一个左心辅助装置。1966年报道了第一个在临床中成功应用的案例。在过去的20年内,机械循环辅助装置的技术有着飞速的发展。

 

  对于急性及慢性终末期心衰患者的治疗,VAD都是最有效的措施之一。这些装置目前逐渐的并且成功的用来作为等待移植的桥梁(BTT)、等待康复的桥梁(BTR)、晚期心衰长期的治疗措施(永久“终点”治疗或“等待决定(BTD)”的治疗)。

 

  在欧洲,机械循环辅助的数量已经超过心脏移植,在不久的将来,北美也会赶上之一趋势。然而,尽管过去的50年内该领域的发展,仍有许多问题有待解决。最初使用机械循环辅助装置的目的是对患者进行长期循环支持,但由于早期装置植入时间的限制,多被用来作为等待移植患者短时间循环辅助措施。

 

  从二十世纪九十年代晚期开始,许多中心回顾性或前瞻性研究其各自中心的BTR率。包括缺血性疾病引起心衰患者的回顾性研究显示其BTR率(~5%)低于非缺血性疾病导致心衰的研究(~21%)。

 

  前瞻性研究也发现了这一趋势。使用ACEI和beta受体阻滞剂的LVAD BTR率高于不使用上述药物。Birks使用治疗心衰最广泛的药物治疗,并且药物用量达到极量,其BTT率至今也是最高的(73%)。研究显示,在非缺血性心衰、心衰时间短、接受高强度抗心衰药物治疗的患者BTR率会相对高。然而现实是大部分患者心功能恢复不甚理想,最终还需心脏移植。

 

  机械循环辅助装置的并发症包括:动脉栓塞、出血、心律失常、装置功能异常、溶血、肝功能异常、高血压、感染、心肌梗死、神经系统并发症、心包积液、精神异常、肾衰、呼吸衰竭、右心衰竭、静脉栓塞、伤口裂开。其中严重的装置相关的并发症包括装置功能异常、神经系统并发症、感染和右心衰竭。

 

  影响机械循环辅助装置长期使用的主要因素是装置功能异常。由于第一代装置机械功能的复杂性,其更易发生装置功能异常。随着技术的发展,第二、三代装置设计更加简单,在治疗方面有更好的耐受性。

 

  左心室辅助装置植入后右心衰竭:因其明显增加围术期并发症和死亡率,近年来也越来越受到重视。许多术中处理措施可以尽量降低右心衰竭的发生,包括增加心率、吸入扩张肺动脉药物、血管活性药物的应用、优化机械通气(保证充足氧供、适当过度通气)、通过避免使用主动脉cross-clamp预防心肌血。

 

  目前还没有绝对的单心室或双心室辅助的入选标准。左心室辅助装置植入后右心衰竭的危险因素有许多,但还没有得到统一的认可。有人提出综合考虑这些危险因素并在右心衰竭前对高危人群进行提早装入右心辅助装置可提高存活出院率。

 

  展望:为了避免装置相关性感染的发生,理想的辅助装置应当完全可植入式的(皮下无装置成分)。这一理想可以通过经皮能量传导系统(TETS)实现。该技术通过皮肤上和植入皮下的线圈传递能量。

 

  左心室辅助装置(LionHeart 2000 LVAD, Arrow International, Reading, PA, USA)以及完全人工心脏(AbioCor TAH, Abiomed, Danvers, MA, USA)都成功的应用了TETS技术,但是由于某些与TETS技术无关的原因,该装置均没有应用于临床。在不久的将来将会应用于临床。为了减少并发症的发生,经皮、微创、非体外循环外科植入途径的发展显得十分重要。

 

  部分循环支持对于较轻的心衰患者来说也是起到重要作用。Synergy Pocket Micro-Pump (CricuLite, Inc, Saddle Brook, NJ, USA)可提供3L/min的血流量从而提供部分循环支持,它的植入不需要体外循环或者正中开胸,它的血泵大小与AA电池大小相当。目前正在进行临床研究,并且初始数据比较乐观。

 

  机械循环辅助装置已经成为治疗难治性充血性心衰的成熟方法。技术的革新增加了装置的安全性及有效性,更小巧、耐受性更高的装置用于长期循环支持。由于移植供者数量相对固定以及心衰患者数量的持续增长,长期循环支持的需求也相应增加。机械循环辅助装置技术的发展应当以最小创伤的外科技术植入完全可植入式装置,并且应用于较轻心衰患者。


体外膜肺氧和(ECMO)

 


  比起VAD,ECMO的应用更加普遍,因为人们对其操作更加熟悉,可进行双心室辅助及呼吸辅助,以及比起VAD来说相对费用更低。当IABP,有创通气,血管活性药物均应用时仍存在组织氧供不足的表现时,应当进行完全循环支持。体外膜肺氧合可以支持心肺功能并且于1972年第一次成功应用。ECMO可大体分为两类:静脉静脉VV ECMO和静脉动脉VA ECMO。方式的选择取决于治疗目的。

 

 

 

  VV只适用于呼吸衰竭。VA用于心源性休克,目前该用途是在世界范围内增长最快的ECMO应用指征。在成人中血液可通过股动静脉途径进行循环(外周ECMO)。也可通过右房主动脉途径(中心ECMO)。外周途径损伤小,容易操作,可由外科医生或监护室医生经皮放置。实施快,适用于紧急情况。

 

  然而衰竭心脏的心排量与从股动脉射出的ECMO逆行血液相撞,在胸主动脉内混合,从而增加左室壁张力。如果同时合并呼吸衰竭,这会导致冠脉和脑氧合血液供给不足,对预后不利。中心ECMO不存在上述问题,但它操作慢,出血和感染的并发症均明显增加。VA ECMO适用于大部分心源性休克,但应当经常行超声心动检查来检测进行性心室扩张。如果发生这一情况则需通过改变ECMO管路结构或行经皮房间隔造口术来减轻左房的压力。

 

  VA ECMO出血率30%-60%,有时需要大量输血。新型泵和更高的管路生物相容性使抗凝要求较前降低,从而减少了出血并发症。凝血异常增加出血性中风的风险,联合如气栓或血栓造成的管路栓塞使总体中风率为3%-12%。其他并发症如院内感染为50%-60%,多器官功能障碍为33%。

 

  ECMO带来贡献的同时也有严重的并发症。设备和管路的并发症有减少趋势。ECMO的适应症VAD与类似,具体的模式选择需要根据中心的经验和患者的情况决定。单独的左心衰竭伴随轻度的呼吸异常,使用左心辅助装置即可。当伴随呼吸衰竭或呼吸机辅助参数过高以及全心衰竭需要双心室辅助时,使用ECMO更为妥当。很偶然的情况下,可以VAD与ECMO 同时应用。

 

  主动脉内球囊反搏(IABP)。主动脉内球囊反搏是最常用的循环辅助装置。最初应用于1968年,经皮装置应用于1980年。通过球囊在心脏舒张期充气和收缩前放气从而降低心脏氧耗,增加冠脉血流灌注,从而增加心排血量。

 

  现代的IABP机器减少并发症的发生。收集了37000例患者信息的Benchmark数据表明,更细直径的鞘管(8到9.5French)使总并发症率降低到2.6%,使包括肢体、肠道、肾脏缺血在内的主要并发症降低到0.5%以内。

 

  因此,目前应用IABP的直接死亡率在0.05%以内。即使这样,在严重外周血管疾病的患者应用IABP时还应当谨慎。IABP也不是是用于所有患者,尤其对于严重主动脉瓣返流,主动脉扩张或较大动脉瘤患者禁用。


呼吸减负

 

  对于心衰患者急性心源性肺水肿,机械通气的目的是增加动脉血氧分压,减少呼吸做功,增加心排血量。改善呼吸功能的干预措施对于心脏功能既有有利方面又有不良作用。心脏疾病对于呼吸系统的影响众所周知,但是包括自主呼吸或者机械通气在内的肺脏生理急性改变对于心脏功能的影响却知之甚少。

 

  正压通气导致肺容量和胸腔内压的改变,并影响前负荷,后负荷,心率和心肌收缩力。胸腔内压的改变会传递到心脏,心包,大动脉和静脉。正压通气,与患者-呼吸机间隔无关,在吸气时相增加胸腔和右房压力,导致静脉回流减少,右室前负荷减低。

 

  当应用呼气末正压时,这些压力在整个呼吸周期中均大于大气压。呼气末正压的应用防止呼气相胸腔内压变回大气压,通常8-10cmH2O的PEEP就足以使心排量下降。在一些情况下,如低血容量,感染性休克,胸腔内正压对于右心房的压迫阻碍静脉回流的作用被加强,会对心排量造成更大的损害。

 


  正压通气还对左心室和体循环产生有趣的作用。这一效应通过在左心室和胸主动脉水平改变透壁压实现。左心室和胸主动脉的透壁压是左室内压和胸腔内压与血管内压力和胸膜压的差值。任何正压通气导致的胸膜压改变均会使透壁压发生变化。然而必须考虑肺和胸壁的顺应性对应用PEEP对血流动力学产生的影响。

 

  当肺的顺应性降低时,PEEP导致的气道压力改变传递到胸膜和心包腔的这一效应减弱。相反,胸壁的顺应性减弱会增加气道压力对胸腔和心包腔的压力传导。因此,潜在疾病会影响胸腔内正压通气对心肺互相作用的影响。胸腔内压的改变会使心功能受损的左室后负荷增加。

 

  实际上,胸腔负压的显著变化会使左室功能受损的左室后负荷显著增加。临床上的实例为在正压通气间断时左心功能受损;胸腔内压力的降低导致左室后负荷的增加,心肌耗氧的增加,通常导致脱机困难。

 

  相反,正压通气和PEEP消除了吸气相胸腔负压的显著变化,从而降低左室透壁压,降低左室后负荷。基于这一生理效应,急性心源性肺水肿的患者使用正压通气对改善每搏量和透壁压有益,从而降低毛细血管压。

 

  正压通气对心功能不全患者也有益,它可通过优化左室收缩末压/容量比例来改善血流动力学。PEEP对充血性心衰患者右室前负荷的影响较小,因为这些患者位于Frank-Starling曲线的最右端。

 

  生理上,右心室对后负荷的耐受性差。肺血管阻力是右室后负荷的主要决定因素,并且直接受肺容量改变的影响。当肺膨胀超过功能残气量时会使肺泡扩张压迫肺泡血管导致肺血管阻力增加。相反,如果肺容量低于功能残气量肺泡外血管和终末气道萎陷。这会引起肺泡性低氧血症和低氧性肺血管收缩(PO2 <60mmHg),从而增加肺血管阻力。

 

  在正常心肺功能情况下,当正压通气不过度改善肺容量时不会引起右室后负荷的明显变化,特别是在PEEP小于10cmH2O的时候也不会。由于肺过渡膨胀的患者胸腔内压和肺容量的改变会引起血流动力学的改变,因此,医生要意识到对于这些患者即使是肺容量很小的改变也会引起由肺血管阻力增加导致的右心室收缩功能损害,从而影响血流动力学。


  在慢性右心衰和/或左心室顺应性降低的患者,如二尖瓣和主动脉瓣狭窄伴或不伴肺过渡膨胀,机械性增加肺容量会引起对右心室和左心室的急性作用:急性右心室收缩功能障碍可加重心室相互作用对血流动力学的影响;直接的心脏压迫导致的左心室充盈减少可出现急性心包填塞的血流动力学表现。

 

  这种情况下,PEEP的应用以及小心的给予保守的潮气量对于预防循环方面的负面影响很重要,特别是对于那些心脏术后右心衰竭或低血容量的患者来说特别重要,在这些患者中,正压通气会严重减少右室充盈和心排血量。另外,对于那些左心室收缩功能减低的患者,正压通气会引起吸气性每搏量增加。

 

  总而言之,正压机械通气情况下肺泡扩张使得肺血管受到挤压,左心回心血量增加,左室前负荷增加,同时肺膨胀对心脏的积压从某种程度上间接起到了增加心肌收缩力的效果,正压通气还可减轻左室后负荷,从而可增加心脏每搏输出量。

 

  由此可见正压机械通气对于左心功能的辅助作用。在心衰情况下,肺水肿使肺的顺应性下降,为了克服顺应性的增加呼吸肌要做额外的呼吸功来打开肺泡进行气体交换,而这种呼吸功根源的能量来源是心脏,此时正压通气及PEEP的应用无疑减轻了心脏对于额外增加的呼吸功的要求,从而使心脏得到部分休息。

 

肾脏减负

 

  心衰时心排量的减少导致肾脏低灌注,因此导致肾素血管紧张素醛固酮系统的激活,从而进一步增加液体潴留。如果这一恶性循环持续存在,入院后1年死亡率约为50%。很显然,清除过多的容量有利于预后。在一项研究中,容量负荷过重的NYHA IV心衰患者在优化容量状态后生存率得以提高。

 

  利尿剂是目前主要的治疗方法,目的在于快速减少肺动脉楔压、维持液体负平衡。对于一个给定的利尿剂剂量,心衰患者比正常人反应性要低。这是因为由于肾脏血流减少导致药物运送到肾脏的量减少所致,也与RAAS导致肾脏钠重吸收增加有关。

 

  对于利尿剂的最佳剂量、给药间隔、利尿的目标和潜在的毒性作用等问题还没有随机对照试验给出答案。过量利尿会导致低钾低镁从而增加心律失常的发生,糖耐量的损害,肾功能的损害等从而影响远期预后。

 

  更重要的是,利尿效果不佳会增加心衰再入院率。尽管急性失代偿性心衰入院患者静脉利尿剂的使用率高达90%,但仍有42%的患者出院时仍有未解决的症状,这也是导致心衰再入院率增加的原因。

 

  为寻找更好的治疗心衰的方法,有人研究超滤与利尿剂治疗的差异。超滤是一种安全且可靠的减轻液体负荷的方法。它可通过半透膜移除水和非蛋白结合的小中分子溶质。在RAPID-CHF研究中,40名患者随机分为传统治疗组和传统治疗加超滤组,在后者中,患者在接受传统治疗的基础上接受8小时的超滤治疗,使得24和48小时的容量移除和体重减轻更多。

 

  在Costanzo的研究中,20名具有容量超负荷证据伴随利尿剂抵抗或肾功能损害的患者在入院几小时后即接受超滤治疗直到患者充血症状减轻,结果显示出强烈的液体移除作用(大约8.6L)和临床症状及体征的改善,且可这种改善可持续到超滤后90天。

 

  UNLOAD研究也有相似结果,200名至少有2种容量超负荷表现的患者随机分为超滤组或静脉利尿剂组。在48小时,超滤组显示出更多的体重减轻(5kg vs 3.1kg;P=0.001)和更多的液体负平衡(4.6L vs 3.3L;P=0.001)。超滤组90天再住院率更低(18% vs 32%;P=0.037),再入院者住院时间更短(1.4天 vs 3.8天;P=0.022)。两组间肌酐水平无差异[80]。

 

  Marenzi研究中,24名NYHA IV患者通过超滤移除了4880±896ml(4300至7000ml,9±3h),结果显示心排血量和每搏量在超滤结束时均有所增加且超滤停止24小时后这种改善仍持续存在。而且,左右心室压力随超滤等比例下降。

 

  此外,超滤可改善活动耐量和肺功能,调整神经内分泌功能,增加对利尿剂的敏感性。超滤对活动耐量及肺功能的改善可在治疗结束后持续6个月。

 

  心衰时CRRT的目的是维持水、电解质平衡及血流动力学的稳定。多项研究证实超滤是急性失代偿性心衰时有效移除液体的方法,优点包括可调整液体移除的速度,预设定超滤液体量,且对电解质平衡影响小。减少神经内分泌的激活,打断体液和钠盐潴留的恶性循环。但对于对标准静脉利尿药物反应良好的患者,超滤是否给患者带来更多益处仍不十分清楚。

 

  此外,急性心衰时循环不稳定、尿量减少还会减少机体固定酸的排出,从而降低血管张力,为了维持有效循环,血管活性药的应用自然会随之增加。CRRT的应用在机体无法自我调节酸碱平衡的情况下维持了机体酸碱代谢的平衡,机体内环境的改善恢复了血管张力,血管活性药的应用也会随之减少。对于导管相关性感染,静脉血栓等超滤的安全性评估还需进一步研究。


代谢减负——镇静镇痛

 

  疼痛、气管插管等引起各种不适可通过神经内分泌机制影响全身各个系统功能。疼痛使交感神经兴奋、儿茶酚胺释放,导致瞳孔散大、焦虑、大汗、分解代谢增加、心动过速等从而使心肌氧需增加、胃肠道动力性增加、呼吸急促、肾素-血管紧张素-醛固酮激活水钠潴留等不良作用。

 

  疼痛作为应激因素可使血管痉挛从而减少氧供并导致心律失常减少舒张期心室充盈,这些都会影响血流动力学和心脏功能。轻度的应激对于心功能边缘状态的患者来说也许有利,但过度的儿茶酚胺释放对心功能不全患者来说绝对不利。因此镇静和疼痛控制对于心功能不全患者代谢减负至关重要。

 

  临床中可供选择的镇静药物多种多样,要充分了解各种药物的代谢特点以及对于心血管系统的作用特点,尽量选择镇静效果好同时对心血管系统影响小的药物。


治疗性低温

 

  治疗性低温在心脏骤停复苏成功后伴有心源性休克中的应用还是一个较新的理念,起初是以脑保护为目的,但目前一些动物及临床研究也证实其可改善心脏功能。

 

  Carsten等人对25例因院外心脏骤停复苏成功循环恢复但仍有心源性休克,Glasgow评分小于8分的患者在标准治疗(容量复苏、血管活性药物的应用)的同时进行了治疗性低温治疗(从患者进入救护车开始即进行降温治疗,目标温度为33℃并维持24小时),并选取过去没有进行低温治疗的患者进行历史对照。

 

  结果显示,治疗性低温使患者心率从74次/分降低至64次/分,同时超声监测的EF值从43±4%增长至55±4%,因此心脏指数没有产生明显改变。由于低温治疗使体循环外周阻力的增加,平均动脉压也从75±2mmHg增长到84±3mmHg,同时累及的血管活性药量比非低温治疗组有所减低。低温组死亡率也低于非低温组(20% vs 40%)。

 

  在心源性休克患者中,静脉应用正性肌力药物及缩血管药物被广泛应用来维持循环,但其会增加患者的死亡率。血管活性药用量的减少对减少死亡率来说至关重要。对于心脏骤停复苏成功伴有心源性休克的患者来说低温治疗潜在的正性肌力及外周阻力的提高可以减少血管活性药物的应用,减少死亡率。

 

  治疗性低温的正性肌力作用机制与儿茶酚胺类药物的正性肌力作用机制不同,其可能与心肌细胞对钙离子的敏感性增加以及心肌细胞动作电位和膜电位的去极化时间延长有关系。越来越多的证据表明在心源性休克的状态下,血管扩张和外周阻力下降是血流动力学不稳定的原因之一。

 

  低温使外周血管收缩增加外周血管阻力是导致平均动脉压升高的主要原因,从而减少缩血管药物的使用。在代谢方面,中心温度每下降1℃机体总代谢率下降约8%,当体温降至33℃时,代谢率可下降约32%,因此氧需和二氧化碳的产生也会相应减少,与此同时心肌的代谢率也会随之降低。另外,低温还会使冠状动脉扩张增加心肌的灌注。

 

  尽管治疗性低温的优势很多,但其应用也还在起步研究阶段,目标温度的设定、降温方式的选择、低温维持时间、复温的方式与速度、低温并发症的避免等等都还是有待于进一步研究的问题。对于不同严重程度的心衰患者,减负是最终目的,但如何减负,各种不同减负手段的搭配使用及不同搭配方法的减负效果仍需要大量的临床工作及大规模多种心前瞻性随即对照研究来进行验证。

 

  心脏重症理念的提出开辟了心脏内外科及重症医学交叉的新空间。重症医学的各种资源使得心脏内科操作或外科手术的适应症有所拓宽,越来越多的重症患者在重症医学做保障的情况下完成了心导管检查、冠脉支架植入甚至心脏外科手术,并平稳渡过术后危险期。而在重症医学科内,越来越多合并心脏问题的患者也是重症医生不得不面对的问题,此时心脏专科医生对于心脏的理解也在某种程度上开拓了重症医生的思路。


    2017/12/7 17:03:59     访问数:947
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