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經導管冠狀靜脈原位動脈化的現狀

2019-10-29 17:14:3139健康網
核心提示:冠狀動脈彌漫性病變的血運重建是心血管醫生面臨的難題,Reifart等發現每年約有5%的冠心病因此而無法接受介入治療或外科搭橋手術,而藥物治療的效果也往往有限;Mundt等發現有12%-30%需要進行冠脈搭橋術的患者因冠狀動脈廣泛狹窄而無法采用常規手術。

  專家介紹:

  副主任醫師,副教授,博士后

  從事心血管專業臨床工作多年,承擔及參加國家自然科學基金及省部級課題多項,分別在Journal of Thoracic Cardiovascular Surgery、Journal of Heart Disease等國內外著名期刊上發表學術論文30余篇。擅長瓣膜病、冠心病診治及心臟病介入治療。

  冠狀動脈彌漫性病變的血運重建是心血管醫生面臨的難題,Reifart等發現每年約有5%的冠心病因此而無法接受介入治療或外科搭橋手術,而藥物治療的效果也往往有限;Mundt等發現有12%-30%需要進行冠脈搭橋術的患者因冠狀動脈廣泛狹窄而無法采用常規手術。

  心臟外科醫生在冠狀動脈旁路移植術廣泛應用前,曾經成功地通過靜脈系統對心肌進行逆行灌注;迄今為止,在行主動脈瓣置換術時,仍然經冠狀靜脈竇逆行灌注保護心肌,并取得了良好的效果。經皮原位靜脈動脈化(PICVA)利用上述原理和手術經驗,使用一系列獨特的導管裝置使冠狀動脈通過鄰近的冠狀靜脈對梗死區心肌提供逆行動脈血灌注。在多個動物實驗中,發現該方法可以減少梗死心肌的缺血損傷。在早期的PICVA歐洲安全性試驗中,共11例患者的人體應用揭示了該技術的可行性;但是由于該研究中有兩人死亡,六人未能建立冠狀動脈-冠狀靜脈連接,而未能廣泛推廣。分析以往的臨床問題,能夠為PICVA的臨床應用提供新的活力。

  研究背景

  一、冠狀靜脈系統解剖特點

  1706年Vieussens發現將染料注入冠狀動脈后不但會流入冠狀靜脈竇而且還會直接流入心腔內,這種冠狀動脈-心肌直接通路的存在提示了冠狀血管系統的解剖復雜性。Pratt在1898年提出了使血液自心室到心最小靜脈逆行灌注營養心肌的假說;隨后,Batson和Benet也認為可以通過心最小靜脈灌注心肌毛細血管,并據此理論解釋了某些病人心絞痛癥狀緩解的原因;但是,直到1928年,Weam等才在試驗中證實冠狀動脈-心最小靜脈以及心最小靜脈-毛細血管之間是相通的。

  從物種進化的角度來說,早期原始脊椎動物是直接從單腔的心室中汲取血液營養心肌的。這些沒有循環系統的低等生物主要依靠單純擴散的方式來進行物質交換。隨著脊椎動物的進化,逐漸出現了海綿狀的血竇和竇狀間隙直通心室腔并逐步發展成為冠狀動脈和靜脈系統。冠狀動靜脈系統首先見于某些魚類,隨后哺乳動物也演化出了完整的冠脈系統,但它們同時保留了類似原始脊椎動物的深部微血管結構:從心腔向心肌直接灌注的靜脈系統,而這一特點正是選擇性冠狀靜脈動脈化的解剖生理學基礎,正是這些微血管結構作為心肌逆灌時血液回流的通路。     目前一致認為心臟存在兩套相關的靜脈引流系統,大部分血液通過心臟表淺的冠狀靜脈回到右房形成所謂主要系統,包括:①通過冠狀靜脈竇回到右房的左前降靜脈、心大靜脈、心中靜脈、心小靜脈等,②直接回到右房的心前靜脈。這些靜脈只在進入心大靜脈的入口處存在靜脈瓣;這一點具有重要的生理意義。次要系統包括動脈心腔血管,動脈竇狀隙血管和心最小靜脈,這些深部的微血管結構通過某種途徑與心腔相通:①心最小靜脈連接著心腔和毛細血管床,血液在兩者之間雙向流動,它主要開口于右心室;②動脈心腔血管主要連接動脈系統和毛細血管床,它也與心腔相通;③動脈竇狀隙血管則連接冠狀動脈和竇狀間隙,開口于毛細血管床或心室腔(主要是左室腔)。Hammond和Austen估計冠狀動脈血流的49%通過冠狀靜脈竇回流至右房,24%通過心前靜脈回到右房。因此這個主要系統負責73%的靜脈回流;而次要系統負責27%的靜脈回流,其中22%通過心最小靜脈回到右室,5%通過動脈心腔血管和動脈竇狀隙血管回到左室;粗略估算通過前降支的血流48%回到冠狀靜脈竇,34%回到右室,12%通過心前靜脈回到右房,5%通過動脈竇狀隙血管回到左室。

  二、全冠狀靜脈動脈化的不足與收獲

  1898年Pratt通過冠狀靜脈竇逆灌使貓心離體后跳動了90分鐘,1930年Batson和Balletc認為可以通過冠狀靜脈逆灌營養心肌,1937年,Gross等報道將動物的冠狀靜脈竇部分結扎使冠狀動脈的灌注壓升高,并證明在結扎前降支后通過冠狀靜脈逆灌的動物比對照組動物更好的耐受心肌缺血,1938年Katz等觀察到完全結扎冠狀靜脈竇并不能增加冠狀動脈血流,1943年Roberts等在試驗中將頭臂動脈與結扎的冠狀靜脈竇近端連接起來,并向其中注入染料,發現染料被毛細血管吸收,作者認為缺血的心肌可以通過在大動脈與冠狀靜脈系統之間建立吻合而得到再灌注。     Beck在1948年完善了全冠狀靜脈動脈化方法,并在實驗中有兩個重要的生理學發現:①冠狀靜脈竇可以耐受長時間的動脈壓力;②冠狀竇動脈化后沒有出現大量的動靜脈分流。以此為根據,Beck在1954年為186例患者施行了冠狀靜脈動脈化手術,首先將動脈血分流至冠狀靜脈竇,然后在2-3周后將冠狀靜脈竇進入右房的入口部分結扎以產生逆灌血流。然而1954年 Eekstein、leighninger和Bakst等發現該方法的療效持續時間較短,幾個月之內分流的通路就阻塞了,當時對于冠狀靜脈竇逆行灌注的確切機制仍不十分清楚;最終Beck方法的手術病死率高達6.1%;而Feil采用同樣方法的手術病死率為38%;因此,未得到臨床推廣。

  隨著體外循環在1950年代的出現,逆灌技術被用于轉流過程中發揮暫時的心肌保護作用。Blanco等報道,維持狗的冠狀靜脈竇50ml/min的灌注流量,可使手術中心臟停跳7分鐘以上并且術后全部復跳;隨后,Lilldhei、Gott、Hammond、Poirie、Solorzano等先后證實結合適當降溫通過冠狀靜脈竇逆灌可以維持心臟停跳l小時以上且不造成不可逆的心肌損害。Gott等在1957年發現在逆灌心肌保護試驗中,冠狀靜脈系統壓力會發生變化:正常冠狀靜脈系統壓力是0-6mmHg,當冠狀靜脈竇平均壓>40mmHg后,心臟表面會出現小面積淤斑,當收縮壓>80mmHg會導致明顯心肌損害;因此他們建議冠狀靜脈系統平均壓力控制在30mmHg以下。Hammond等證實當壓力>60mmHg會導致嚴重的心肌損害,1976年zajtchuk等發現在選擇性冠狀靜脈逆行灌注開始時平均壓是55mmHg,但大約30~45分鐘后會下降25mmHg,考慮這可能是由于深部微血管逐漸開放所致。     三、選擇性冠狀靜脈動脈化(SCVA)的動物實驗

  1.SCVA恢復梗死區血供的直接證據

  Arealis等首先于1973年提出SCVA,該方法僅使缺血區域的靜脈被動脈化,該處血流產生逆灌,而分布于其他區域的靜脈系統依然發揮正常的引流作用,不會影響整個心臟的靜脈引流;冠狀靜脈主要分支僅在進入心大靜脈的入口處存在靜脈瓣,因此SCVA較CVA更為可行。Kolff等在急性動物試驗中,結扎前降支后心電圖ST段明顯抬高,左乳內動脈-左前降靜脈吻合后ST段很快下降到正常水平;從而證明選擇性冠狀靜脈旁路移植(CVBG)可以糾正急性心肌缺血。

  1974年,Magovem等在實驗中監測了冠狀靜脈竇血氧含量:左乳內動脈-左前降靜脈吻合后,對照組不結扎吻合口近端靜脈,實驗組結扎,結果對照組血氧含量要高于實驗組;據此推斷,高出的那部分氧灌注到了心肌內;然而他們仍沒能直接證明心肌究竟攝取了多少氧。Hammond和Austen發現前降支一多半的血流不是通過冠狀靜脈竇回心的,故通過測量冠狀靜脈竇的血氧含量變化有可能不太準確。1975年Benedict等發現在左乳內動脈與左前降靜脈吻合后流量經常<50ml/min,而在主動脈和左前降靜脈之間搭橋可以保證靜脈流量>50ml/min。Demos等報道在急性冠脈缺血時,來自頸動脈到冠狀靜脈的逆行灌注可以恢復60%的左室收縮力,并且可以在短期內避免心肌梗死和出血性壞死;Meerbaum等在相似的實驗中證實了上述發現。上述研究初步肯定了SCVA可以為缺血心肌供氧。

  2.逆灌的血流能夠有效的灌注心肌

  Hochberg等在1977年報道了利用放射性微球評價選擇性冠狀靜脈逆灌效果的方法,Rudolph和Heymann等進一步完善了通過放射性微球測定血流的技術;這一技術適用于測定心肌各層的血流量。在Hochberg的實驗中結扎前降支后建立頸動脈到左前降靜脈之間的分流,左室前壁全層的血流量為34.8±3.2ml/100g心肌/分鐘,單純結扎前降支后左室前壁血流量為13.5±1.5ml/100 (gm?min),而正常左室前壁血流量為100±2.5ml/00 (gm?min)。

  3.冠狀靜脈動脈化后的通暢率觀察

  Chiu和Mulder將8只羊的冠狀靜脈動脈化后10天-5個月分期處死動物,沒有發現心肌出血或水腫,組織學和電鏡切片沒有觀察到血管內血栓或靜脈內膜增生,實驗組梗死區小于對照組(單純結扎前降支),而且多位于左室心尖部,因此作者認為經冠狀靜脈逆行灌注對心肌僅起到了部分保護的作用。

  Hoehberg等于1979年進行了類似的實驗,作者在試驗后3-5個月處死動物,14只動物中有10只經血管造影證實冠狀靜脈旁路移植物仍然開放;在隨后的放射性微球前壁心肌血流檢查中發現,左室前壁全層心肌血流為39.4±0.9ml/100g心肌/分鐘,心內膜與心外膜血流比為1.4:1,這一比值非常重要,因為心內膜下心肌是各層心肌中對于缺血最敏感的;對照組的8只動物單純結扎前降支而沒有通過冠狀靜脈逆灌,于實驗后5天內全部死亡。

  在急性期實驗中,劉曉程等通過冠狀靜脈竇逆行插管至左前降靜脈,右股動脈插管將動脈血分流至冠狀竇,阻斷前降支和左前降靜脈近心端來建立犬的選擇性冠狀靜脈動脈化模型,對照組僅阻斷前降支和左前降靜脈近心端。實驗持續5小時后發現心排量、左房壓、左室功、總外周阻力、心電變化及形態學等指標上實驗組與對照組均存在顯著差異,說明選擇性冠狀靜脈動脈化對急性缺血心肌有保護作用。但是作者認為:經表淺的冠狀靜脈逆灌,通過深靜脈向心腔引流,徑路越行越細,引流不暢;當灌注壓>55mmHg時心外膜下出血水腫,直至心衰和室顫,表明靜脈受到損傷,無法承受冠狀動脈系統的壓力和流量,因此得到逆灌的心肌仍有缺血表現,所以選擇性冠狀靜脈動脈化對急性缺血心肌提供的保護作用是有限的。

  韓珂等用大隱靜脈在犬的主動脈和左前降靜脈之間搭橋,結扎前降支和左前降靜脈近心端,結果7只犬中5只存活3個月;行血管造影顯示旁路血管均通暢,血流量較術中無明顯降低(術中血流量為58.74±3.2ml/min術后3個月為55.04±2.9ml/min),病理學檢查未見冠狀靜脈有狹窄及血栓,管腔通暢,無內膜增生,心肌無缺血梗死及纖維化,心肌組織間隙未見水腫及出血。放射性微球法檢測證實移植冠狀靜脈區心肌各層均有良好血供。

  目前比較公認的CVBG營養缺血心肌的機制是逆行灌注的動脈血在毛細血管進行營養交換后,通過深靜脈系統回流至心腔;Meesmann等首次提出動靜脈間及靜脈心室間的壓力梯度也參與了這個機制;0h等經放射性彩色微球法檢測缺血心肌再灌注時,發現即便再灌注的血流量較低,經超聲心動圖仍發現心肌功能充分改善,因此他們認為含氧血不僅能通過毛細血管營養心肌,也可通過深靜脈系統改善灌注。

  4.有關SCVA的爭議

  Rhodes等首先分別結扎犬的前降支動脈中段及心大靜脈近心端,然后使用分流管道連接鎖骨下動脈開口與心大靜脈,術后即刻行放射性微球檢測前降支動脈結扎近、遠端及回旋支所支配的心肌血流灌注情況,發現前降支動脈結扎遠端的缺血心肌血流量增加無統計學意義,而且結扎冠狀靜脈反而會減少前降支動脈的前向血流量,因此認為 CVBG的療效甚微。Zajtchuk等對 13只犬建立左乳內動脈-前降支靜脈模型,4只在短期內死于急性心肌梗死,5只在 7-20天內也相繼死亡,病理顯示心肌梗死,其余4只長期存活,但是病理檢查提示冠 狀靜脈幾乎完全閉塞。Marco等在急性實驗中結扎前降支動脈主干,建立左乳內動脈-前降支靜脈后引起反應性動脈充血,可增加總體冠狀動脈血流量,而對心功能及心肌攝氧改善甚微。慢性實驗中結扎前降支動脈中段,建左乳內動脈-前降支靜脈,病死率14% ,6周后經左乳內動脈造影,顯示左乳內動脈通暢,但不能充盈冠狀靜脈系統,病理檢查見冠狀靜脈存在內膜增生及纖維化。

  綜上所述,PICVA的方法目前處于低谷期,但是其應用前景無疑是非常令人期待的。

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