心臟輔助裝置對(duì)不同心衰程度的急性心衰犬的血流動(dòng)力學(xué)影響

劉超　李圣博　劉鴻昊　姚星星　焦周陽　文冰

【摘要】目的 觀察心臟輔助裝置對(duì)于不同心衰程度的急性心力衰竭（Heart Failure HF）犬的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。方法18條健康清潔的犬，體重24-36kg，隨機(jī)分為3組，通過冠脈微栓塞法使心輸出量、平均動(dòng)脈壓等其他血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)分別不同程度的減少小于30%、30%～50%、大于50%；分別對(duì)應(yīng)A、B、C三組。對(duì)于造模成功的動(dòng)物采用雙心室輔助，并在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)采用1：1的頻率輔助，記錄主動(dòng)脈壓力，心輸出量等血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。結(jié)果 通過心臟直接輔助裝置的應(yīng)用，能夠使心輸出量（CO）和平均動(dòng)脈壓（MAP）得到不同程度的提高；收縮壓、舒張壓也相應(yīng)的提高；A、B、C三組的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論 與心臟收縮同步的心臟輔助裝置對(duì)于急性心衰犬能夠改善心臟的收縮能力，輔助心臟的收縮，提高其心輸出量，使其血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)得以提高。

【關(guān)鍵詞】心臟輔助裝置；急性心力衰竭；血流動(dòng)力學(xué)

【中圖分類號(hào)】R541.6+1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

本研究首在觀察心臟輔助裝置對(duì)于不同心衰程度的急性心力衰竭犬的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。

1. 材料和方法

1.1 材料：18條健康清潔的犬，體重24-36kg，由鄭州大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。通過鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)科研倫理審查委員會(huì)審查，該項(xiàng)目研究內(nèi)容和過程遵循國際及國家頒布的有關(guān)生物醫(yī)學(xué)研究的倫理要求。輸液泵（Infusomat （r） P， B.Braun Melsungen AG）、動(dòng)物麻醉機(jī)（Datex.ohmeda Aespire7100）、心電監(jiān)護(hù)儀（Mindray，邁瑞公司）、球囊反搏泵（Autocat2，ARROW international公司）、超聲儀（飛利浦IE33，飛利浦公司）、鄭州大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

1.2 心臟輔助裝置：該裝置擬設(shè)計(jì)為氣動(dòng)泵，外層使用塑料盤旋成錐形，內(nèi)層使用橡膠制成兩個(gè)雙層密封氣囊，分別按照左右心室的表面形狀及大小進(jìn)行制作，按照左右心室的位置固定在外層殼壁上，靠近心尖部的氣囊開口與進(jìn)氣管道粘合到一起，并固定在外層殼壁的心尖部位上。該裝置設(shè)計(jì)完成后可連接 IABP 機(jī)，同時(shí)將設(shè)置IABP 機(jī)器的相關(guān)參數(shù)，使其能在心臟收縮時(shí)充氣，舒張時(shí)放氣，以達(dá)到輔助心臟的效果。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟：18條犬通過靜脈應(yīng)用鹽酸氯胺酮10mg/kg實(shí)施基礎(chǔ)麻醉，靜脈注射鹽酸氯胺酮2mg/kg、1-2mg/kg丙泊酚進(jìn)行麻醉維持。在股動(dòng)脈插入6F的造影管行冠脈造影，在用3F的微導(dǎo)管至栓塞部位（左前降支第一對(duì)角支），注射微球（98-115μm ），微球濃度40000個(gè)/L，每次1-2ml，連續(xù)2-3次，通過超聲觀察心輸出量的變化（不同程度的減少小于30%、30%-50%、大于50%；分別對(duì)應(yīng)A、B、C三組。），達(dá)到急性心衰模型標(biāo)準(zhǔn)。

18條犬通過靜脈應(yīng)用鹽酸氯胺酮10mg/kg實(shí)施基礎(chǔ)麻醉，靜脈注射鹽酸氯胺酮2mg/kg、1-2mg/kg丙泊酚進(jìn)行麻醉維持。經(jīng)口喉鏡插管內(nèi)徑（6.5-7.5mm），連接動(dòng)物呼吸機(jī)輔助呼吸，設(shè)定呼吸頻率20-25次/分，潮氣量10-15ml/kg，氧氣流量1.5-2L/分，常規(guī)靜脈置留置針輸注平衡液10ml/kg/h。通過正中切口開胸，剪除部分心包，暴露心臟。然后該裝置置于心臟表面，將裝置的左右氣囊正對(duì)左右心室將整個(gè)心臟置入裝置內(nèi)，并在心包內(nèi)進(jìn)行固定，將裝置下端經(jīng)劍突下皮膚穿出并固定，連接體外IABP管道，連接心電圖進(jìn)行心臟輔助。

將所有建模成功的動(dòng)物采用雙心室輔助，并在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)采用1：1（心臟跳動(dòng)1次，裝置輔助1次）的頻率，記錄主動(dòng)脈壓力，心輸出量等。通過股動(dòng)脈置導(dǎo)管監(jiān)測(cè)主動(dòng)脈血壓值。在超聲引導(dǎo)下，并再次測(cè)量以上相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，直接心臟輔助裝置對(duì)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法：應(yīng)用SPSS 17.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)采用樣本均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。其中數(shù)據(jù)的比較采用方差分析法（ANOVA），多個(gè)樣本均數(shù)的兩兩比較用Bonferroni法檢驗(yàn)。

2. 結(jié)果

18條犬均為造模成功的。不同心衰程度的急性心衰的心臟在直接心臟輔助裝置的輔助下，血流動(dòng)力學(xué)的參數(shù)發(fā)生改變，但是輔助前后心率的變化不大。在接受心臟輔助后，A、B、C三組其心輸出量及血壓得到明顯改變。

與正?；€相比，通過冠脈微栓塞法形成的心衰模型，其血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)均至少下降小于30%、30%-50%、大于50%。A組：心輸出量從原來的（2.79±0.42）L/min降到（2.23±0.24）L/min，通過輔助后變?yōu)椋?.20±0.34 ）L/min。主動(dòng)脈收縮壓從原來的（142.0±6.8）mmHg降到（113.6±8.03）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?09.8±7.8）mmHg。主動(dòng)脈舒張壓從原來的（103.2±8.1）mmHg降到（82.5±5.0）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?0.5±6.2）mmHg。平均主動(dòng)脈壓從原來的（116.2 ±9.5）mmHg降到（92.9±6.8）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?1.8±10.5）mmHg。輔助前后心率變化不大（135.4±9.0）比（134.0±10.8）次/分。

B組：心輸出量從原來的（2.82±0.39）L/min降到（1.69±0.32）L/min，通過輔助后變?yōu)椋?.10±0.34 ）L/min。主動(dòng)脈收縮壓從原來的（140.0±7.8）mmHg降到（83.4±8.03）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?05.4±7.8）mmHg。主動(dòng)脈舒張壓從原來的（101.2±8.1）mmHg降到（60.7±4.5）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?8.9±6.2）mmHg。平均主動(dòng)脈壓從原來的（110.2 ±8.5）mmHg降到（66.2±7.4）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?7.5±8.5）mmHg。輔助前后心率變化不大（102±8.0）比（101.0±9.0）次/分。

C組：心輸出量從原來的（2.75±0.38）L/min降到（1.08±0.34）L/min，通過輔助后變?yōu)椋?.98±0.22 ）L/min。主動(dòng)脈收縮壓從原來的（139.0±5.4）mmHg降到（55.6±8.2）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?06.5±7.8）mmHg。主動(dòng)脈舒張壓從原來的（100.2±9.2）mmHg降到（42.5±6.2）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?8.5±7.2）mmHg。平均主動(dòng)脈壓從原來的（114.2 ±8.3）mmHg降到（45.8±7.2）mmHg，通過輔助后變?yōu)椋?0.4±7.5）mmHg。輔助前后心率變化不大（121.4±7.0）比（122±9.3）次/分。

對(duì)于B、C組，通過心臟輔助后，其心輸出量、平鈞動(dòng)脈壓，均得到明顯的提高，其差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。而對(duì)于A組，其血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化不大，其差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

3. 討論

本實(shí)驗(yàn)的目的是通過心臟直接輔助裝置對(duì)急性心衰犬進(jìn)行輔助，輔助心臟收縮，增加搏出量，使其血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)得以恢復(fù)。并且觀察輔助裝置對(duì)于不同心衰程度的急性心衰犬輔助后其血流動(dòng)力指標(biāo)的變化。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明該裝置使B、C組心衰犬的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)恢復(fù)到正常的80-90%左右，然而對(duì)于A組，其血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的變化不大。對(duì)于ABC三組輔助前后，其心率的變化的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。國外研究表明，通過直接輔助裝置，對(duì)心率的影響并不大，輔助前后之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[1-2]。輔助的心臟在收縮期以及舒張期的冠脈灌注未受到影響，反而因?yàn)槭鎻埰趬毫Φ纳?，冠脈血流量有一定程度的增加，加上心肌耗氧減少，有利于心肌的恢復(fù).

該裝置置入簡(jiǎn)單、外在的包裹在心臟表面上，采用由ECG信號(hào)激發(fā)的，與心臟的跳動(dòng)同步，隨心臟的收縮而擠壓心臟，從而使衰弱的心臟增加每搏輸出量達(dá)到輔助效果。該裝置不僅減少了出血，而且不損傷心肌，避免了血液接觸的心室輔助裝置所造成的心肌損害，避免了與血液直接接觸引起的血栓栓塞和出血、感染、以及血管并發(fā)癥等生物兼容性的問題。

對(duì)于三種不同心衰程度的急性心衰犬進(jìn)行心臟輔助時(shí)，該裝置能夠提高急性心衰犬的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，主要是在于裝置的充氣時(shí)間與心動(dòng)周期密切相關(guān)（采用由ECG信號(hào)激發(fā)的，與心臟的跳動(dòng)同步），如果過早、過晚的充氣，則會(huì)都使心肌灌注減少[3]。因此，實(shí)驗(yàn)研究必須保證心動(dòng)周期與氣囊的充放氣是同步的，（在QRS波的起點(diǎn)作為充氣的起點(diǎn)）。根據(jù)左右心室的大小與壓力分布，將輔助裝置的兩個(gè)獨(dú)立的氣囊，分別置于左右心室的表面，建立了一個(gè)生理性的左心室射血過程，并且氣囊緊密貼合在心臟表面，保證了擠壓過程中不會(huì)產(chǎn)生長軸方向上的縮短（即心尖向心底運(yùn)動(dòng)）。該裝置外在的機(jī)械性擠壓和舒張心臟，根據(jù)心電信號(hào)，按1：1的輔助頻率進(jìn)行操作，當(dāng)心臟收縮時(shí)，用球囊反搏泵使氣囊充氣，擠壓使心臟外側(cè)-室間隔方向（橫軸）明顯縮短，前后方向與長軸方向（即心尖-心底方向）延長，減少收縮末期容積。當(dāng)氣囊放氣時(shí)，會(huì)有產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使氣囊緊貼心臟，有助于心臟的舒張，使心臟外側(cè)-室間隔方向（橫軸）相對(duì)延長，使舒張末期容積增加，相對(duì)的增加每搏輸出量，以致于心輸出量得以提高。對(duì)于中重度心衰，該裝置的心臟外側(cè)-間隔方向的縮短顯著增加會(huì)更加明顯，因此心功能得以恢復(fù)的更多。國外的研究表明：在心臟輔助裝置下，心臟外側(cè)-間隔方向的縮短顯著增加，而前后方向與長軸方向的縮短無明顯變化[4]。

本研究中，對(duì)于不同心衰程度的急性心衰犬進(jìn)行輔助，輔助前后心率的變化不明顯，但是還是相對(duì)低于輔助前狀態(tài)的心率，舒張期相對(duì)延長，增加冠脈的灌注，減少了心肌的能量的消耗，儲(chǔ)存部分心肌能量。由于裝置的周期性的充盈與舒張壓縮左心室而泵血，增加舒張末期容積，減少了收縮末期的容積，增加搏出量，使動(dòng)脈壓升高，心輸出量提高，保證了組織器官的灌注。

本實(shí)驗(yàn)通過心臟直接輔助裝置對(duì)不同心衰程度的急性心衰犬進(jìn)行輔助，在充氣狀態(tài)下輔助心臟收縮，放氣狀態(tài)下虹吸心臟使心臟舒張，從而增加搏出量，使中重度心衰的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)得以恢復(fù)。國內(nèi)外直接輔助裝置對(duì)于慢性心衰的研究相對(duì)較少，對(duì)于其使血流動(dòng)力的改變，仍需進(jìn)一步去驗(yàn)證。由于本實(shí)驗(yàn)是對(duì)三種心衰程度進(jìn)行心臟輔助，通過本研究可以繼續(xù)對(duì)加強(qiáng)對(duì)心臟輔助裝置的改進(jìn)，而且動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論可以向輔助裝置的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展提供一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，為后期的臨床研究提供重要的依據(jù)。

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