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经导管冠状静脉原位动脉化的现状

2019-10-29 17:14:3139健康网
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核心提示:冠状动脉弥漫性病变的血运重建是心血管医生面临的难题,Reifart等发现每年约有5%的冠心病因此而无法接受介入治疗或外科搭桥手术,而药物治疗的效果也往往有限;Mundt等发现有12%-30%需要进行冠脉搭桥术的患者因冠状动脉广泛狭窄而无法采用常规手术。

  专家介绍:

  副主任医师,副教授,博士后

  从事心血管专业临床工作多年,承担及参加国家自然科学基金及省部级课题多项,分别在Journal of Thoracic Cardiovascular Surgery、Journal of Heart Disease等国内外著名期刊上发表学术论文30余篇。擅长瓣膜病、冠心病诊治及心脏病介入治疗。

  冠状动脉弥漫性病变的血运重建是心血管医生面临的难题,Reifart等发现每年约有5%的冠心病因此而无法接受介入治疗或外科搭桥手术,而药物治疗的效果也往往有限;Mundt等发现有12%-30%需要进行冠脉搭桥术的患者因冠状动脉广泛狭窄而无法采用常规手术。

  心脏外科医生在冠状动脉旁路移植术广泛应用前,曾经成功地通过静脉系统对心肌进行逆行灌注;迄今为止,在行主动脉瓣置换术时,仍然经冠状静脉窦逆行灌注保护心肌,并取得了良好的效果。经皮原位静脉动脉化(PICVA)利用上述原理和手术经验,使用一系列独特的导管装置使冠状动脉通过邻近的冠状静脉对梗死区心肌提供逆行动脉血灌注。在多个动物实验中,发现该方法可以减少梗死心肌的缺血损伤。在早期的PICVA欧洲安全性试验中,共11例患者的人体应用揭示了该技术的可行性;但是由于该研究中有两人死亡,六人未能建立冠状动脉-冠状静脉连接,而未能广泛推广。分析以往的临床问题,能够为PICVA的临床应用提供新的活力。

  研究背景

  一、冠状静脉系统解剖特点

  1706年Vieussens发现将染料注入冠状动脉后不但会流入冠状静脉窦而且还会直接流入心腔内,这种冠状动脉-心肌直接通路的存在提示了冠状血管系统的解剖复杂性。Pratt在1898年提出了使血液自心室到心最小静脉逆行灌注营养心肌的假说;随后,Batson和Benet也认为可以通过心最小静脉灌注心肌毛细血管,并据此理论解释了某些病人心绞痛症状缓解的原因;但是,直到1928年,Weam等才在试验中证实冠状动脉-心最小静脉以及心最小静脉-毛细血管之间是相通的。

  从物种进化的角度来说,早期原始脊椎动物是直接从单腔的心室中汲取血液营养心肌的。这些没有循环系统的低等生物主要依靠单纯扩散的方式来进行物质交换。随着脊椎动物的进化,逐渐出现了海绵状的血窦和窦状间隙直通心室腔并逐步发展成为冠状动脉和静脉系统。冠状动静脉系统首先见于某些鱼类,随后哺乳动物也演化出了完整的冠脉系统,但它们同时保留了类似原始脊椎动物的深部微血管结构:从心腔向心肌直接灌注的静脉系统,而这一特点正是选择性冠状静脉动脉化的解剖生理学基础,正是这些微血管结构作为心肌逆灌时血液回流的通路。     目前一致认为心脏存在两套相关的静脉引流系统,大部分血液通过心脏表浅的冠状静脉回到右房形成所谓主要系统,包括:①通过冠状静脉窦回到右房的左前降静脉、心大静脉、心中静脉、心小静脉等,②直接回到右房的心前静脉。这些静脉只在进入心大静脉的入口处存在静脉瓣;这一点具有重要的生理意义。次要系统包括动脉心腔血管,动脉窦状隙血管和心最小静脉,这些深部的微血管结构通过某种途径与心腔相通:①心最小静脉连接着心腔和毛细血管床,血液在两者之间双向流动,它主要开口于右心室;②动脉心腔血管主要连接动脉系统和毛细血管床,它也与心腔相通;③动脉窦状隙血管则连接冠状动脉和窦状间隙,开口于毛细血管床或心室腔(主要是左室腔)。Hammond和Austen估计冠状动脉血流的49%通过冠状静脉窦回流至右房,24%通过心前静脉回到右房。因此这个主要系统负责73%的静脉回流;而次要系统负责27%的静脉回流,其中22%通过心最小静脉回到右室,5%通过动脉心腔血管和动脉窦状隙血管回到左室;粗略估算通过前降支的血流48%回到冠状静脉窦,34%回到右室,12%通过心前静脉回到右房,5%通过动脉窦状隙血管回到左室。

  二、全冠状静脉动脉化的不足与收获

  1898年Pratt通过冠状静脉窦逆灌使猫心离体后跳动了90分钟,1930年Batson和Balletc认为可以通过冠状静脉逆灌营养心肌,1937年,Gross等报道将动物的冠状静脉窦部分结扎使冠状动脉的灌注压升高,并证明在结扎前降支后通过冠状静脉逆灌的动物比对照组动物更好的耐受心肌缺血,1938年Katz等观察到完全结扎冠状静脉窦并不能增加冠状动脉血流,1943年Roberts等在试验中将头臂动脉与结扎的冠状静脉窦近端连接起来,并向其中注入染料,发现染料被毛细血管吸收,作者认为缺血的心肌可以通过在大动脉与冠状静脉系统之间建立吻合而得到再灌注。     Beck在1948年完善了全冠状静脉动脉化方法,并在实验中有两个重要的生理学发现:①冠状静脉窦可以耐受长时间的动脉压力;②冠状窦动脉化后没有出现大量的动静脉分流。以此为根据,Beck在1954年为186例患者施行了冠状静脉动脉化手术,首先将动脉血分流至冠状静脉窦,然后在2-3周后将冠状静脉窦进入右房的入口部分结扎以产生逆灌血流。然而1954年 Eekstein、leighninger和Bakst等发现该方法的疗效持续时间较短,几个月之内分流的通路就阻塞了,当时对于冠状静脉窦逆行灌注的确切机制仍不十分清楚;最终Beck方法的手术病死率高达6.1%;而Feil采用同样方法的手术病死率为38%;因此,未得到临床推广。

  随着体外循环在1950年代的出现,逆灌技术被用于转流过程中发挥暂时的心肌保护作用。Blanco等报道,维持狗的冠状静脉窦50ml/min的灌注流量,可使手术中心脏停跳7分钟以上并且术后全部复跳;随后,Lilldhei、Gott、Hammond、Poirie、Solorzano等先后证实结合适当降温通过冠状静脉窦逆灌可以维持心脏停跳l小时以上且不造成不可逆的心肌损害。Gott等在1957年发现在逆灌心肌保护试验中,冠状静脉系统压力会发生变化:正常冠状静脉系统压力是0-6mmHg,当冠状静脉窦平均压>40mmHg后,心脏表面会出现小面积淤斑,当收缩压>80mmHg会导致明显心肌损害;因此他们建议冠状静脉系统平均压力控制在30mmHg以下。Hammond等证实当压力>60mmHg会导致严重的心肌损害,1976年zajtchuk等发现在选择性冠状静脉逆行灌注开始时平均压是55mmHg,但大约30~45分钟后会下降25mmHg,考虑这可能是由于深部微血管逐渐开放所致。     三、选择性冠状静脉动脉化(SCVA)的动物实验

  1.SCVA恢复梗死区血供的直接证据

  Arealis等首先于1973年提出SCVA,该方法仅使缺血区域的静脉被动脉化,该处血流产生逆灌,而分布于其他区域的静脉系统依然发挥正常的引流作用,不会影响整个心脏的静脉引流;冠状静脉主要分支仅在进入心大静脉的入口处存在静脉瓣,因此SCVA较CVA更为可行。Kolff等在急性动物试验中,结扎前降支后心电图ST段明显抬高,左乳内动脉-左前降静脉吻合后ST段很快下降到正常水平;从而证明选择性冠状静脉旁路移植(CVBG)可以纠正急性心肌缺血。

  1974年,Magovem等在实验中监测了冠状静脉窦血氧含量:左乳内动脉-左前降静脉吻合后,对照组不结扎吻合口近端静脉,实验组结扎,结果对照组血氧含量要高于实验组;据此推断,高出的那部分氧灌注到了心肌内;然而他们仍没能直接证明心肌究竟摄取了多少氧。Hammond和Austen发现前降支一多半的血流不是通过冠状静脉窦回心的,故通过测量冠状静脉窦的血氧含量变化有可能不太准确。1975年Benedict等发现在左乳内动脉与左前降静脉吻合后流量经常<50ml/min,而在主动脉和左前降静脉之间搭桥可以保证静脉流量>50ml/min。Demos等报道在急性冠脉缺血时,来自颈动脉到冠状静脉的逆行灌注可以恢复60%的左室收缩力,并且可以在短期内避免心肌梗死和出血性坏死;Meerbaum等在相似的实验中证实了上述发现。上述研究初步肯定了SCVA可以为缺血心肌供氧。

  2.逆灌的血流能够有效的灌注心肌

  Hochberg等在1977年报道了利用放射性微球评价选择性冠状静脉逆灌效果的方法,Rudolph和Heymann等进一步完善了通过放射性微球测定血流的技术;这一技术适用于测定心肌各层的血流量。在Hochberg的实验中结扎前降支后建立颈动脉到左前降静脉之间的分流,左室前壁全层的血流量为34.8±3.2ml/100g心肌/分钟,单纯结扎前降支后左室前壁血流量为13.5±1.5ml/100 (gm?min),而正常左室前壁血流量为100±2.5ml/00 (gm?min)。

  3.冠状静脉动脉化后的通畅率观察

  Chiu和Mulder将8只羊的冠状静脉动脉化后10天-5个月分期处死动物,没有发现心肌出血或水肿,组织学和电镜切片没有观察到血管内血栓或静脉内膜增生,实验组梗死区小于对照组(单纯结扎前降支),而且多位于左室心尖部,因此作者认为经冠状静脉逆行灌注对心肌仅起到了部分保护的作用。

  Hoehberg等于1979年进行了类似的实验,作者在试验后3-5个月处死动物,14只动物中有10只经血管造影证实冠状静脉旁路移植物仍然开放;在随后的放射性微球前壁心肌血流检查中发现,左室前壁全层心肌血流为39.4±0.9ml/100g心肌/分钟,心内膜与心外膜血流比为1.4:1,这一比值非常重要,因为心内膜下心肌是各层心肌中对于缺血最敏感的;对照组的8只动物单纯结扎前降支而没有通过冠状静脉逆灌,于实验后5天内全部死亡。

  在急性期实验中,刘晓程等通过冠状静脉窦逆行插管至左前降静脉,右股动脉插管将动脉血分流至冠状窦,阻断前降支和左前降静脉近心端来建立犬的选择性冠状静脉动脉化模型,对照组仅阻断前降支和左前降静脉近心端。实验持续5小时后发现心排量、左房压、左室功、总外周阻力、心电变化及形态学等指标上实验组与对照组均存在显著差异,说明选择性冠状静脉动脉化对急性缺血心肌有保护作用。但是作者认为:经表浅的冠状静脉逆灌,通过深静脉向心腔引流,径路越行越细,引流不畅;当灌注压>55mmHg时心外膜下出血水肿,直至心衰和室颤,表明静脉受到损伤,无法承受冠状动脉系统的压力和流量,因此得到逆灌的心肌仍有缺血表现,所以选择性冠状静脉动脉化对急性缺血心肌提供的保护作用是有限的。

  韩珂等用大隐静脉在犬的主动脉和左前降静脉之间搭桥,结扎前降支和左前降静脉近心端,结果7只犬中5只存活3个月;行血管造影显示旁路血管均通畅,血流量较术中无明显降低(术中血流量为58.74±3.2ml/min术后3个月为55.04±2.9ml/min),病理学检查未见冠状静脉有狭窄及血栓,管腔通畅,无内膜增生,心肌无缺血梗死及纤维化,心肌组织间隙未见水肿及出血。放射性微球法检测证实移植冠状静脉区心肌各层均有良好血供。

  目前比较公认的CVBG营养缺血心肌的机制是逆行灌注的动脉血在毛细血管进行营养交换后,通过深静脉系统回流至心腔;Meesmann等首次提出动静脉间及静脉心室间的压力梯度也参与了这个机制;0h等经放射性彩色微球法检测缺血心肌再灌注时,发现即便再灌注的血流量较低,经超声心动图仍发现心肌功能充分改善,因此他们认为含氧血不仅能通过毛细血管营养心肌,也可通过深静脉系统改善灌注。

  4.有关SCVA的争议

  Rhodes等首先分别结扎犬的前降支动脉中段及心大静脉近心端,然后使用分流管道连接锁骨下动脉开口与心大静脉,术后即刻行放射性微球检测前降支动脉结扎近、远端及回旋支所支配的心肌血流灌注情况,发现前降支动脉结扎远端的缺血心肌血流量增加无统计学意义,而且结扎冠状静脉反而会减少前降支动脉的前向血流量,因此认为 CVBG的疗效甚微。Zajtchuk等对 13只犬建立左乳内动脉-前降支静脉模型,4只在短期内死于急性心肌梗死,5只在 7-20天内也相继死亡,病理显示心肌梗死,其余4只长期存活,但是病理检查提示冠 状静脉几乎完全闭塞。Marco等在急性实验中结扎前降支动脉主干,建立左乳内动脉-前降支静脉后引起反应性动脉充血,可增加总体冠状动脉血流量,而对心功能及心肌摄氧改善甚微。慢性实验中结扎前降支动脉中段,建左乳内动脉-前降支静脉,病死率14% ,6周后经左乳内动脉造影,显示左乳内动脉通畅,但不能充盈冠状静脉系统,病理检查见冠状静脉存在内膜增生及纤维化。

  综上所述,PICVA的方法目前处于低谷期,但是其应用前景无疑是非常令人期待的。

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