经皮肺动脉瓣置入术的研究进展

   经皮肺动脉瓣置入术(PPVI)是最早运用于临床的经皮瓣膜置换技术,2000年即有临床成功运用的报道。[1]但是,相对于经导管主动脉瓣置入术(TAVI),PPVI影响力较有限,发展相对缓慢,人们对之了也解较少,这是因为重度肺动脉瓣反流(PR)的人群相对较少,且与主动脉瓣反流相比PR对人体影响较缓和,故人们对PR不够重视。但是,近年来,人们开始对PPVI更加关注,这是因为:一方面,越来越多研究显示,重度PR会对患者长期预后会造成不良影响,另一方面,随着器械的改进及经验的积累, PPVI的安全性及有效性不断提高。本文对PPVI进展作一回顾总结。
1 PPVI的适应证
  PR反流少见,医源性因素目前是临床上最常见、最具临床意义的病因,也是目前PPVI最主要适合人群。在国内,法洛四联症(TOF)等有右室流出道(RVOT)及肺动脉狭窄的患者行手术矫正过程中普遍行RVOT跨瓣补片术(RVOT、肺动脉纵向切开后加补片以扩大管腔内径)以解除RVOT及肺动脉狭窄,会使得肺动脉瓣环扩大,瓣叶对合不良(有些患者术中甚至切除病变的肺动脉瓣),导致明显的PR;而国外许多中心则会在RVOT置入带瓣膜人工血管,虽然短期之内不会有PR,但长期应用后,人工血管会出现钙化导致RVOT梗阻,且其生物瓣膜会出现功能退化导致瓣膜关闭不全或狭窄,这种综合征被称之为RVOT功能不全,是目前国外报道的PPVI主要运用人群。
  单纯性PR早期耐受性较好。TOF术后出现PR者,在最初10-20年内不出现症状。但慢性PR,可导致右心负荷增加、右心扩大,继而引起右心衰、心律失常(室早、室速、室颤、房扑、房颤)甚至是猝死,同时由于扩大的右心挤压左心室导致左心功能不全(左室射血分数下降、运动耐力降低),进一步恶化患者的临床状态。持续性室速及心脏性猝死是PR患者最严重不良事件,TOF修复术后患者10年内心脏性猝死发生率为每年0.06%,但10年之后达每年0.20%,其危险因素包括RVOT补片、男性、高NYHA分级、QRS波宽度>180ms。[2]
  由于长期的PR会对患者长期预后造成不良影响,人们就提出肺动脉瓣置换(PVR)的治疗方法,包括外科PVR及PPVI术。然而,关于PVR的益处,目前研究数据还不够多,特别是缺乏长期随访结果,且各研究结果不一致。可以肯定的是,对于某些人群,PVR术是能明显带来益处的,然而,是否实施PVR需要权衡受益程度及手术风险,其次是需要确定手术的时机。对于症状明显者,毫无疑问PVR是合理的,至少可以改善患者的症状。对于无症状者,PVR的适应证目前暂无明确的、统一的标准。2008ACC/AHA指南建议对严重PR合并中至重度右室功能不全或扩大者行PVR是合理的,但并未对中至重度右室功能不全或扩大做出明确的定义[3]。可以肯定的是,手术的时机是有上限的。数个研究显示,当右室舒张末容积指数超过160-170ml/m2或收缩末容积指数超过80-90ml/m2,患者术后右心室将不能缩小至正常(右室舒张末容积指数<100ml/m2)。[4-5] 这就是意味着,PR患者在右室扩大到上述水平之前就应该手术,否则即使将来手术效果将很差。至于PVR的下限阈值,虽然缺少有力证据,Geva 和Dave 根据他们经验提出右室舒张末容积指数>150ml/m2作为PVR的阈值[6]。但有更激进者研究显示对右室舒张末容积指数<150ml/m2行PVR也是可行的。[7]
  对于PPVI效果方面研究目前也较缺乏,但可以肯定的是,PPVI相对于外科创伤性更小、手术风险更低,对于外科手术高危患者尤为合适,因此,PPVI的适用范围可能相对较广。然而,目前PPVI对患者RVOT的解剖有一定要求。参考Geva的建议[8]并综合前述的文献,我们总结PPVI的适应证为:(1)患者存在中重度的PR(磁共振测量反流指数>25%),合或不合并肺动脉瓣狭窄或RVOT管道狭窄;(2)有症状,包括运动耐量下降、右心衰症状及相关的心律失常导致的症状(心悸、黑曚、晕厥等);无症状者有以下一种以上情况者:三尖瓣中度以上反流;右室舒张末容积指数>150 ml/m2;右室收缩末容积指数>70 ml/m2;右室射血分数<45%;QRS波宽度>180ms;RVOT瘤样扩张;与右心扩大有关的心律失常(室速、频发室早、房扑或房颤);(3) RVOT-肺动脉主干解剖学上合适,直径在16-22mm(随着瓣膜支架的改进该标准在不断变化)。
2 PPVI的器械
  目前比较成熟的PPVI器械系统有两种: Medtronic公司的Melody瓣膜系统和Edwards公司的SAPIEN瓣膜,均属于球囊扩张介入瓣膜。前者已经通过FDA批准应用于PPVI手术,后者正在积极进行FDA批准的II期名为COMPASSION临床研究 (National Clinical Trials ID NCT00676689)。
  Melody装置组成为在铂-铱球囊扩张式合金支架上缝制有三叶式牛颈静脉瓣膜。扩张时植入瓣膜的内径变化范围较大,为10-22mm,这归功于静脉瓣所制瓣叶的良好弹性和较大的瓣叶结合面。输送系统设计为球囊内球囊导管,常规尺寸为18-22mm,配有装配系统。SAPIEN瓣膜最初设计是用于TAVI的,但已经得到CE认证被批准用于PPVI。目前推出的最新一代的Edwards SAPIEN-XT瓣膜支架采用钴铬合金为材料,更为坚固,体积更小,压缩性更好,最小可通过18F鞘管输送;重新设计的瓣膜确保即使关闭压力较时低瓣膜也能关闭,同时耐久性也增加。该瓣膜目前有20, 23, 26 and 29 mm等型号。
  以上两种瓣膜支架使用时绝大多数情况下需要预先在RVOT预先置入一个支架,以加强肺动脉支架牢固性,减少瓣膜支架的冲击力,从而减少瓣膜支架断裂的发生率[9]。这两种瓣膜支架适用于RVOT-肺动脉瓣环内径在16-22mm患者,绝大多数为TOF置入人工血管通道的患者,对于RVOT-肺动脉瓣环内径大于22mm,上述瓣膜支架并不能适用。在早期,曾有学者对数个RVOT扩张患者置入Melody瓣膜支架,结果支架脱落发生率很高。[10] 一些学者开始着手于研发适合于伴有RVOT扩张PR的瓣膜支架。Boudjiemline及其同事[11]在部分试验病例中在较大RVOT置入“漏斗减压”支架,然后在漏斗减压支架内置入瓣膜支架。另外进行的研究是采用两端大、中间直径小的瓣膜支架,尚处于动物实验阶段[12]。Schievano等设计一种沙漏状的镍钛合金支瓣膜架,并用它为一位RVOT内径35mm患者成功实施PPVI术。[13]
  在国内85%以上的TOF患者接受了采用跨瓣补片的RVOT扩大术,肺动脉瓣环内径远远大于22mm。设计适合我国患者的瓣膜支架迫在眉睫。杭州启明公司研已发出适合我国患者的Venus P 瓣膜支架。在2013年东方心脏病学会议期间葛均波教授使用该瓣膜支架已成功为2例TOF术后合并重度PR且RVOT扩大的患者实施PPVI术。目前国际上临床使用的Medtronic Melody及Edwards SAPIEN 系统均为球囊扩张瓣膜,形态为直筒状,置入前需要预先在RVOT植入一个固定支架,还需要2个扩张球囊,故费用上较昂贵,且不适合于RVOT扩张患者。而Venus P为镍钛合金的自膨胀瓣膜支架,形态上为双喇叭状(缝有三叶猪心包制成的瓣膜),置入前无需在RVOT预先放置固定支架,无需扩张球囊,使用更为简便、经济,更为重要的是目前肺动脉瓣环适用范围为16-27mm(随着经验积累将来适用范围可能更大)。该瓣膜支架已在上海中山医院进行临床试验。
3 PPVI的并发症及其处理
3.1 冠状动脉狭窄
   是PPVI最严重的并发症,迄今为止报道的2例PPVI术中死亡均为瓣膜支架压迫冠状动脉所致。 复杂先天性心脏病或者右心室流出道异常的患者通常合并冠状动脉发育异常或者肺动脉流出道与冠状动脉位置异常。在进行肺动脉瓣球囊成形术或经皮肺动脉瓣置换术过程中可能导致冠脉动脉狭窄。为了避免此类并发症,手术过程中需要使用测量球囊扩张肺动脉同时予非选择性或选择性冠脉造影,观察冠状动脉与肺动脉毗邻关系及受压迫情况,以确保之后植入的瓣膜支架不会压迫冠状动脉。
3.2 肺动脉夹层
   肺动脉管壁夹层通常发生在管壁有钙化病变及周围有疤痕组织的情况下,肺动脉夹层或者剥离是一种潜在的重大不良事件,因此手术前必须准备好外科手术。急性血胸需紧急放置胸腔引流管和必要时进行带膜支架的植入以隔离破裂的肺动脉。 Melody肺动脉置换系统早期在欧洲研究中发生肺动脉夹层比例1.9%(3/155),其中1例患者由于长时间复苏导致神经系统后遗症[10]。该置换系统在美国的研究中,发生肺动脉夹层破裂的报道为1.5%(2/136),其中1例患者进行了紧急外科手术,另1例患者则行带膜支架植入术[14]。
3.3 肺动脉穿孔
   肺动脉瓣置换手术过程中需要一根坚硬导引钢丝引导下将22-26F输送鞘送至肺动脉瓣位置,该过程可能导致肺动脉穿孔损伤,出现无症状性肺出血或者血胸。Melody肺动脉置换系统早期研究中发生肺动脉穿孔比例1.3%(2/155)。该置换系统在美国的临床研究中发生比例相近,为1.5%(2/136)[14]。另外Edwards公司的SAPIEN瓣膜在COMPASSION临床研究33例患者中发生2例[15]。该情况一旦发生,紧急情况下可用一个扩张球囊压迫肺动脉穿孔处,以争取足够时间来进行带膜支架植入手术或者修补穿孔的肺动脉外科手术。
3.4 吊床效应
   吊床效应是指静脉壁从支架上分离导致支架内再狭窄。这种效应在早期Melody肺动脉置换系统研究中曾有报道,一旦发生则需要通过外科手术取出置换的瓣膜。但是改变了瓣膜设计之后,成功解决该类问题。新设计的瓣膜和支架之间沿着静脉壁全程缝合,之后未再有相关报道[16]。
3.5 支架断裂或者移位
   支架断裂或移位是PPVI较常见的并发症之一。裸支架植入后约有20-43%左右的患者在随访中发现支架断裂。和主动脉根部不同,RVOT/肺动脉主干在心脏周期的活动度较大。心室收缩期时RVOT被下拉并发生扭转,对植入支架产生较高张力。一些情况下支架局部断裂不影响血流动力学,没有临床症状,但需要对患者密切监护。一些病例中会发现支架多处断裂,心超测量RVOT/肺动脉主干血流加速,提示断裂的支架可能导致再狭窄,此时建议在支架中再植入一个装置。这种“支架内支架”的方案可以有效缓解RVOT梗阻并加强支架的支撑力,减少支架栓塞的可能性。因此,目前两种广泛使用的瓣膜支架均需要预先置入流出道一个支架,加强支架的稳定性,可以减少瓣膜支架断裂的发生率。[8] 通过术前MRI、血管造影等检查及术中球囊测量等方法,选择合适的病例和带膜支架也可减少支架移位的发生。
3.6 其他并发症:支架堵塞肺动脉。支架位置放置过高,选择病例恰当,可使得支架瓣膜的裙部堵塞肺动脉,这时需要取出支架瓣膜。术中操作尤其是推送输送系统时可能会损坏三尖瓣腱索引起三尖瓣反流,应注意不要暴力推送。其他并发症还可能包括心包填塞、路入血管损伤、感染等,发生机制及处理同一般心导管室术。
4 应用进展
  2000年Bonhoeffer等首次报道了PPVI的动物实验[17]。他们将一段含有完整静脉瓣的牛颈静脉缝合在一个球囊膨胀的铂铱合金支架上,制成一种可经导管置入的生物瓣膜支架,以颈静脉为手术人路,用导管将其置人在羊的自体肺动脉瓣处。研究结果发现在11只羊模型中,有5只羊成功置入到肺动脉瓣处,术后即刻、2个月的肺动脉造影以及血流动力检测显示瓣膜有良好的功能。2000年10月,Bonhoeffer的团队报道了首例应用于临床的PPVI,在一名12周岁接受法洛氏四联症修复术后出现肺动脉瓣狭窄合并反流患者成功实施PPVI术[1]。随后该技术在更多的患者身上进行了实施。2005年,Bonhoeffer在TCT会议期间报告100例16—35岁PR或RVOT梗阻等先天性疾病行PPVI的情况,随访0.5~5年无死亡,术后右心室压力明显下降,运动耐量显著提高。主要并发症包括移植物破裂1例,瓣膜装置移位2例,均通过及时的外科手术治疗而未遗留任何严重后遗症。
  2008年Lurz等[10]对2000~2007年连续155名PPVI的患者进行了汇总分析,这些患者术后的随访时间从0~83.7个月(中位数是28.4个月)。所有入选病人均符合临床及解剖标准,92%的病人在之前的外科手术中放置了右室-肺动脉管道。除7例经颈静脉途径之外,所有病人均经过股静脉途径。经过成功的PPVI术后,患者右室收缩期压力由(63±18)mmHg降至(45±13)mm Hg(P<0.01),RVOT压差由(37±20)mm Hg降至(17±10)mm Hg(P<0.01),没有发现患者残存中度以上的肺动脉瓣反流,所有患者术后的临床症状都得到改善,运动耐量明显提高。手术即时并发症包括2例瓣膜装置移位;3例装置破裂;1例支架置人后冠状动脉左主干受压;1例堵塞右肺动脉起始部;2例因导丝损伤远端肺动脉导致支气管小的出血;1例因移植物部分破裂导致少量造影剂外渗;2例因球囊输送装置损伤三尖瓣导致三尖瓣中量反流。155名PPVI术的病人中有4人死亡,83个月的生存率为96.6%。随访大部分患者的症状得到明显改善。155名患者有23例因各种并发症行术后瓣膜装置摘除术。
  Eicken等[18]新近报道一组PPVI病人的临床研究。研究纳入120例RVOT功能不全者(RVOT梗阻合并重度肺动脉反流),85%患者在行PPVI前预先在RVOT置入支架。术后RVOT收缩期压差从37 mmHg (29–46 mmHg) 降至14 mmHg (9–17 mmHg, P < 0.001),右室/主动脉压比从62% (53–76%) 降至 36% (30–42%, P < 0.0001)。右室舒张期容量指数(MRI测得)从106 mL/m2 (93–133 mL/m2) 降至 90 mL/m2 (71–108 mL/m2, P = 0.001)。所有患者肺动脉反流明显减少。1例患者因为压迫左冠状动脉死亡。5%患者发生支架断裂。随访期间[中位数 352 (99–390) 天]。8例患者发生人工瓣膜狭窄而接受球囊扩张手术,其中4例再次行PPVI(瓣中瓣技术)。Lurz P等[19]报道,对于RVOT梗阻者,行PPVI比单纯在支架置入术效果更好。单纯在支架置入术患者常存在着PR,而PPVI患者则几乎无反流,故能取得更好的血流动力学效果。
总之,目前全球已经实施约4000例PPVI术,总体来看,PPVI是安全、可行、有效的。但是,这些研究均是单中心的观察性研究, PPVI长期益处还需更多的研究特别是随机对照研究来证实。此外,PPVI的也适应证有待进一步明确。PPVI的器械仍处于研发改进中,适应症也在不断拓展。我们相信,PPVI将会成为PR患者常规治疗手段。
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