起搏頻率對主動脈跨瓣壓力階差影響的實驗研究

姜海濱 黃新苗 白元 陳翔 宗書峰 劉宗軍 趙仙先 秦永文

自從2002年Cribier等[1]成功進行了人經(jīng)導管主動脈瓣膜置入術以后,經(jīng)導管主動脈瓣置入手術(transcatheter aortic valve implantation,TAVI)在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展,到目前為止,TAVI手術已經(jīng)在50多個國家、170多個心臟中心完成了萬余例。今年國內(nèi)也在幾家醫(yī)院相繼開展此種手術,國內(nèi)外的臨床應用結果顯示TAVI是治療高危主動脈瓣狹窄患者有效方法[2-3]。

由于進口產(chǎn)品價格昂貴,國產(chǎn)化是解決低收入患者治療問題的必然選擇。我們從2006年起即開始對經(jīng)導管瓣膜置入的手術器材和手術過程進行研究,取得了一定的成果[4-5]。但是,在經(jīng)導管主動脈瓣膜置入的實驗中,我們發(fā)現(xiàn)在心臟搏動的各期,主動脈瓣上和瓣下變化迅速的壓力階差對瓣膜支架的定位和釋放影響極大,瓣膜支架很容易受血流的沖擊,引起釋放中的瓣膜支架移位,導致釋放失敗。為降低主動脈和左心室的壓差,減少血流對瓣膜支架釋放精度的影響,在人體經(jīng)導管瓣膜支架的置入過程中進行右心室的快速起搏。對于動物實驗中如何選擇適當?shù)钠鸩珔?shù)尚無參考資料,為此,我們觀察了在不同起搏頻率對實驗羊跨主動脈瓣壓力階差的影響,以便為成功地進行瓣膜置入的實驗研究提供起搏參數(shù)。

動物與方法

一、實驗動物的選擇

健康實驗羊6只,體質(zhì)量(43.08±3.61)kg,雌雄不限,由海軍醫(yī)學研究所提供。術前聽診檢查未聞及心臟雜音,心電圖、胸部X線攝片檢查均未見異常。禁食10 h后行介入手術檢查。氯胺酮(福建古田藥業(yè)有限公司,10 mg/kg)肌肉注射麻醉誘導,丙泊酚(北京費森尤斯卡比醫(yī)藥有限公司,0.2 mg kg-1min-1)靜脈滴注維持麻醉。

二、壓力檢測方法

1.置入臨時起搏器電極:待實驗羊麻醉完全后,雙側(cè)腹股溝備皮,常規(guī)消毒手術區(qū)域,鋪無菌巾單。穿刺右側(cè)股靜脈,置入7 F血管鞘,經(jīng)血管鞘送入5 F臨時起搏電極,由右側(cè)股靜脈、下腔靜脈、右心房,過三尖瓣至右心室心尖部,連接臨時起搏器(MINIATURE,MODEL EV4543,PACE.MEDICAL.Inc),將輸出電壓調(diào)至2 V,頻率為200次/min,進行起搏測試,證實起搏功能良好后關閉起搏器,體外固定起搏電極和臨時起搏器。

2.經(jīng)雙側(cè)股動脈穿刺置入血管鞘(6 F,日本泰爾茂公司),經(jīng)雙側(cè)血管鞘分別送入豬尾導管(5 F,美國Cordis公司),兩根豬尾導管分別置于主動脈瓣上和瓣下,連接壓力轉(zhuǎn)換接頭自動測壓(PH116,美國惠普公司),壓力數(shù)據(jù)同時顯示在顯示屏上。首先測量基線狀態(tài)下主動脈瓣上、瓣下的收縮期、舒張期和平均壓力,然后從150次/min開始起搏,待壓力穩(wěn)定后測量并記錄壓力數(shù)值后關閉臨時起搏器,待壓力數(shù)據(jù)恢復未起搏基線狀態(tài)后,以25次/min的增量遞增頻率起搏再次測量記錄壓力數(shù)值。如此反復起搏測壓,最高頻率設置為350次/min。

3.數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理:求取各種壓力階差值的均值,畫出圖表,根據(jù)散點圖進行回歸曲線分析。得出的回歸方程R2>0.8,P<0.05認為方程擬合度佳,回歸方程有意義。統(tǒng)計軟件使用 SPSS 18.0。

結 果

1.早期有2只羊在起搏頻率達到400次/min時,出現(xiàn)室顫,一只在除顫后恢復竇性心律,另一只經(jīng)除顫等搶救無效死亡,之后將起搏頻率上限設為350次/min,未再出現(xiàn)羊死亡,其余羊均存活。

2.未起搏時實驗羊的平均心率(133.32±11.58)次/min,主動脈瓣上的收縮期、舒張期和平均壓力分別為(123.50±5.65)mm Hg、(98.67±6.68)mm Hg、(109.00 ±3.03)mm Hg,主動脈瓣下的收縮期、舒張期和平均壓力分別為(149±3.85)mm Hg、(-3.33 ±1.21)mm Hg、(60.00 ±6.16)mm Hg,主動脈跨瓣壓差在收縮期、舒張期和平均壓力差分別為(-25.00 ±3.90)mm Hg、(102.00 ±7.48)mm Hg、(48.17±5.19)mm Hg。起搏到350次/min時,主動脈瓣上的收縮期、舒張期和平均壓力分別為(88.00 ±5.37)mm Hg、(86.00 ±5.25)mm Hg、(86.83.00±4.96)mm Hg,主動脈瓣下的收縮期、舒張期和平均壓力分別為(86.83±4.96)mm Hg、(49.50 ±3.62)mm Hg、(60.83 ±3.82)mm Hg,主動脈跨瓣壓差在收縮期、舒張期和平均壓力差分別為(13.83 ±3.31)mm Hg、(36.50 ±2.67)mm Hg、(26.17 ±1.94)mm Hg(表 1)。

主動脈瓣上平均壓在起搏頻率低于250次/min時隨著起搏頻率的加快稍有上升,當起搏頻率高于250次/min時,隨著頻率的加快而迅速下降(圖1)。升主動脈和左心室收縮期的壓力差在未起搏時為(-25.00±3.90)mm Hg,隨著起搏頻率的加快,壓力差逐漸上升,當起搏頻率達到250次/min時達到(11.17±10.85)mm Hg,上升曲線變?yōu)槠脚_期。此后,起搏頻率上升,壓力差無明顯變化(圖2)。升主動脈和左心室舒張期的壓力差在未起搏時為(102.00±7.48)mm Hg,隨著起搏頻率上升而逐漸下降,當起搏頻率達到250次/min時達到(47.00±3.03)mm Hg,下降曲線向平臺轉(zhuǎn)化,此后,起搏頻率上升,壓力差的下降也不明顯(圖3)。升主動脈和左心室平均壓力差在未起搏時為(48.17±5.19)mm Hg,隨著起搏頻率上升而逐漸下降,當起搏頻率達到250次/min時稍升高為(35.50±7.2)mm Hg,此后隨著頻率上升曲線再次下降,但下降速率明顯減小(圖4)。

表1 心臟搏動周期主動脈瓣壓力、瓣下壓力和跨瓣壓差隨起搏頻率變化值(mmHg,–x±s)

表2 心臟搏動周期主動脈瓣壓力、瓣下壓力和跨瓣壓差隨起搏頻率變化回歸分析

圖1 主動脈瓣上平均壓隨起搏頻率的變化

圖2 收縮期主動脈跨瓣壓力階差隨起搏頻率的變化

討 論

我們在進行TAVI實驗中,常常因主動脈根部區(qū)域的壓力變化引起瓣膜支架在釋放過程定位不準確,或者出現(xiàn)釋放瞬間的移位現(xiàn)象,極易導致實驗動物死亡。在國外的 TAVI手術中,也有類似的報道[5-6]。

右心室臨時起搏降低動脈壓力的方法最早應用于經(jīng)導管主動脈球囊擴張手術的方法[7],之后在TAVI手術中得到應用[6,8],以期在TAVI手術期間,能降低主動脈及左心室的壓力,減少血流沖擊對瓣膜釋放精度的影響。起搏頻率過低無法起到降低壓力的效果,起搏頻率過高則極易誘發(fā)室顫,導致實驗動物死亡。因此,確定一個適合的起搏頻率,既能降低心臟和主動脈壓力,又不至于引起實驗動物的心室顫動和明顯影響重要器官的供血。

本實驗中結果顯示在主動脈瓣上收縮期的壓力曲線總體上隨著頻率的加快而逐漸降低,由未起搏到起搏頻率350次/min,收縮壓由(123.50±5.65)mmHg降至 (88.00 ±5.37)mm Hg,降幅為28.74%。舒張期壓力變化曲線大體呈拋物線狀,起搏頻率在150次/min到250次/min之間逐漸上升,上升到最高點(103.83±2.93)mm Hg(對應起搏頻率為250次/min),此后逐漸下降,超過300次/min后快速下降。壓力最低點為(86.00±5.25)mm Hg(對應起搏頻率為350次/min)。分析原因主要是主動脈瓣上收縮期壓力主要是由心臟輸出量決定,隨著起搏頻率的升高,心臟充盈不足,導致主動脈瓣上收縮期壓力逐漸下降。舒張期的壓力主要由大動脈彈性和阻力血管決定,在心臟輸出量減少的早期,大動脈彈性回縮力和阻力血管的調(diào)節(jié)作用尚能對壓力作部分代償,然而,隨著起搏頻率的進一步升高,心臟搏出量進一步減少到代償難以為繼的時候,舒張期壓力即出現(xiàn)大幅下降。

主動脈瓣下在收縮期的壓力曲線也是隨著頻率的加快而逐漸降低,起搏頻率由150次/min上升到350次/min,壓力對應由(149.00±3.85)mm Hg降至(74.33±3.14)mm Hg,降幅達到為50.11%。舒張期壓力變化曲線隨著頻率的加快而逐漸升高,起搏頻率在150次/min時為(-3.33±1.21)mm Hg,到起搏頻率為250次/min時基本處于平臺期,壓力穩(wěn)定在(53～57)mm Hg左右,到起搏頻率為350次/min開始下降。舒張期主動脈瓣下的壓力隨起搏頻率加快而逐漸升高,主要是因為正常情況下,左室排空完全,殘余血量較少,且舒張期心肌舒張完全,形成左心室腔內(nèi)負壓,利于左心室的快速充盈。隨著起搏頻率的升高,左室收縮周期和舒張周期均明顯縮短,心臟排空不完全,心肌在舒張期舒張不充分,造成血流淤積在左心室內(nèi),導致心室壓力明顯升高。

主動脈瓣上平均壓隨起搏頻率的上升而下降,當起搏頻率上升到 300次/min時,壓力下降為(100.33±1.86)mm Hg。收縮期主動脈瓣跨瓣壓力階差在初始狀態(tài)下為(-25.00±3.90)mm Hg,此后,隨著起搏頻率的較快上升,在起搏頻率為250次/min左右以后基本穩(wěn)定在(11.17～13.83)mm Hg左右。舒張期主動脈跨瓣壓差在未起搏時可達到(102.00±7.48)mm Hg,此時極易將瓣膜支架吸入左心室內(nèi)。隨著起搏頻率的上升,壓力階差逐漸減小,到起搏頻率為(225～325)次/min左右以后基本可以穩(wěn)定在(40～50)mm Hg之間。瓣上和瓣下的平均壓差隨起搏頻率變化曲線總體隨頻率上升而下降。

適當?shù)钠鸩l率是在保證安全的情況下,跨瓣壓力階差達到最低水平。壓力階差越小,對于TAVI手術的干擾就越小。然而,過高的起搏頻率雖然可以明顯降低壓力階差,導致心臟出現(xiàn)室速、室顫等惡性心律失常的可能性卻大大增加。因此,應在盡可能低的起搏頻率下達到較好的降低壓力階差的效果。綜上所述,在進行TAVI實驗時,比較合適的起搏頻率在250～300次/min之間,在這個頻率范圍內(nèi),主動脈瓣上和瓣下的壓差無論在收縮期還是舒張期,下降都比較明顯,而且不易引起實驗動物室速、室顫等惡性心律失常。

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