植入性血流動力學監(jiān)測裝置在慢性心力衰竭家庭管理的應用

張騫 康俊萍 劉小慧 董建增

慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)的發(fā)病率、再住院率及死亡率均很高。有數(shù)據(jù)表明CHF 患者30 d 和6 個月的再住院率分別高達20% ～30%和50%［1］。盡管藥物和器械裝置等治療方法已有很大的進展，CHF 再住院率并未降低，因此，對院外CHF 患者進行主動管理來防止CHF 急性發(fā)作或惡化，以減少再住院率仍是一個巨大的挑戰(zhàn)［2］。通過遠程管理將CHF 患者在院外的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給醫(yī)師，從而對CHF 患者的狀態(tài)進行多次評估，早期發(fā)現(xiàn)并干預血流動力學變化，可減少CHF 惡化事件的發(fā)生。隨著無線裝置及遠程傳遞技術(shù)的發(fā)展，院外CHF 患者接受持續(xù)血流動力學監(jiān)測已應用于臨床研究。本文將對植入性血流動力學監(jiān)測相關(guān)的新技術(shù)進行闡述。

1 植入性血流動力學監(jiān)測的必要性

對CHF 患者的遠程管理中，非侵入性遠程管理因其“非侵入性”而受到關(guān)注，包括通過電話隨訪或患者激活的電子裝置對癥狀、體重、心率、血壓等數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。盡管對早期的隨機對照研究和觀察性隊列研究進行的薈萃分析表明，通過非侵入性遠程監(jiān)控手段能夠降低CHF 患者的死亡率和再住院率［3-5］，但是最近的前瞻性大規(guī)模隨機對照研究TIM-HF研究［6］和Tele-HF 研究［7］卻得出了相反的結(jié)論。這些臨床試驗的陰性結(jié)果可能是因為癥狀出現(xiàn)時往往已是CHF 失代償?shù)耐砥陔A段，再住院已經(jīng)不可避免，另外，其采用的預測參數(shù)，如體重等，對CHF 惡化的敏感性較低［8-10］。非侵入性遠程管理方法試驗結(jié)果的不一致提示，單純通過監(jiān)測血壓、心率、體重等指標對CHF 患者進行遠程監(jiān)測和管理并不足以改善臨床預后，尚需更加準確、敏感的血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)用于預測CHF 惡化。

2 植入性血流動力學監(jiān)測

CHF 再住院前往往有體重增加、胸內(nèi)阻抗增加及肺動脈壓/右心室壓增加(圖1)［11］。與體重和胸內(nèi)阻抗相比，肺動脈壓升高發(fā)生相對較早，因此，肺動脈壓力監(jiān)測能更早發(fā)現(xiàn)血流動力學惡化。該系統(tǒng)能夠?qū)﹂T診CHF 患者的血流動力學進行實時監(jiān)測，醫(yī)師在CHF 癥狀出現(xiàn)前即可提早干預，避免CHF 的惡化。目前已有三類植入性血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，包括右心室壓力、左心房壓力和無線肺動脈壓力監(jiān)測裝置。

圖1 慢性心力衰竭再住院前后肺動脈壓力記錄 28 例慢性心力衰竭患者平均隨訪17 個月，14 例患者有18 次因慢性心力衰竭再住院。圖中壓力變化9/12 代表其中12 次再住院事件中9次再住院前(4 ±2)d 有肺動脈壓力明顯升高，圓點代表肺動脈收縮壓，菱形代表肺動脈舒張壓，三角形代表心率

2.1 右心室壓力監(jiān)測

Chronicle 裝置(Medtronic Inc.，Minneapolis)是一種連續(xù)性血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)(implantable continuous hemodynamic monitor，ICHM)，由兩部分組成:(1)置于胸前區(qū)皮下的程控裝置能夠處理及儲存信息;(2)置于右心室流出道或間隔部的導線，前端的傳感器能夠監(jiān)測心內(nèi)壓力。Chronicle 裝置的植入過程與單導線起搏器類似，其程控裝置置于胸前區(qū)皮下，導線則經(jīng)靜脈系統(tǒng)置于右心室流出道或間隔部。植入后ICHM 系統(tǒng)能夠持續(xù)監(jiān)測并儲存心率、體溫、患者活動、右心室收縮壓、右心室舒張壓、右心室壓力上升及下降的最大速率等，然后減去體外標準裝置(model 2955HF，Medtronic)所記錄的標準大氣壓即得到相對右心室壓力數(shù)據(jù)。

1996 年Steinhaus 等［12］首先在小樣本人群中證實了ICHM 系統(tǒng)用于院外CHF 患者血流動力學監(jiān)控的可行性。隨后又有多項研究驗證了其安全性和可靠性，ICHM 植入在不增加器械相關(guān)并發(fā)癥的基礎上能夠提供與右心導管一致的右心壓力參數(shù)，記錄準確可靠的血流動力學數(shù)據(jù)，為調(diào)整CHF 患者的治療與管理提供重要依據(jù)［11，13-15］。

2008 年的COMPASS-HF 研究［16-17］是目前最大的，旨在評價ICHM 植入是否能安全、有效地降低CHF 患者心力衰竭相關(guān)事件發(fā)生率的隨機、對照、單盲、前瞻性多中心研究，274 例患者均植入Chronicle 裝置，隨機分為對照組和Chronicle 組。對照組140 例僅接受最佳藥物治療，Chronicle組134 例則根據(jù)ICHM 參數(shù)指導治療。平均隨訪6 個月后，與對照組相比，盡管Chronicle 組的住院、急診就診以及需要靜脈輸液治療的門診就診情況等一級有效性復合終點的發(fā)生率未降低(P=0.33)，但二級有效性終點因CHF 惡化住院的相對風險下降36%(P =0.03)。研究中無一例傳感器失效;Chronicle 植入全身相關(guān)的并發(fā)癥發(fā)生率為8%，除4 例并發(fā)癥外全部得以解決。對左心室射血分數(shù)(LVEF)正?；颊叩膩喗M分析顯示，一級和二級終點事件發(fā)生率的差異無統(tǒng)計學意義。

2.2 左心房壓力監(jiān)測

左心房壓力升高是心功能失代償?shù)奶卣餍员憩F(xiàn)，臨床缺乏準確評估左心房壓力的指標，直接測定左心房壓力有助于早期發(fā)現(xiàn)及治療CHF 急性加重。2007 年植入性左心壓力監(jiān)測裝置HeartPOD(St. Jude Medical Inc，Minneapolis)首次用于CHF 患者，該裝置由植入性傳感器導線、皮下感應線圈、體外患者詢問組件(PAM)和醫(yī)師的電腦軟件組成。股靜脈穿刺后通過輸送系統(tǒng)將傳感器送至右心房，經(jīng)房間隔穿刺將傳感系統(tǒng)植入房間隔左心房側(cè)。傳感器上有鎳鈦合金錨定裝置，能夠依據(jù)房間隔厚度調(diào)整大小，并將傳感器固定在房間隔上。該裝置通過PAM 的125 kHz 無線射頻傳輸系統(tǒng)提供能量并監(jiān)控左心房壓力、體溫和心內(nèi)心電圖等數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)監(jiān)控過程中，高保真生理波形(左心房壓力和心內(nèi)心電圖)儲存至PAM。左心壓力裝置植入后，患者需每天服用阿司匹林150 mg 和氯吡格雷75 mg，至少服用6 個月，防止血栓事件的發(fā)生［18］。

該裝置能對CHF 患者進行安全準確的持續(xù)血流動力學監(jiān)測［18-19］。HOMOSTASIS 研究［20］表明依據(jù)左心壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)指導CHF 患者治療可有效地降低左心房平均壓，提高LVEF 并改善患者癥狀及預后。8 例CHF 患者成功植入該裝置，其中左心房壓力指導治療組的平均左心房壓力從17.6 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)降至14.8 mmHg，左心房壓力＞25 mmHg 的時間同樣有效下降67%。這種壓力的下降與NYHA 心功能改善、生活質(zhì)量提高、LVEF 升高、肺毛細血管楔壓下降密切相關(guān)，依據(jù)左心房壓力監(jiān)測對CHF 患者進行干預，包括需靜脈藥物治療的CHF 事件和全因死亡的復合終點事件發(fā)生率顯著下降。但是該裝置植入時通過股靜脈入徑，并行房間隔穿刺，操作相對復雜，對術(shù)者要求較高，且為單中心觀察研究，入選患者較少，缺乏標準對照組，其結(jié)果尚需進一步證實。

2.3 無線肺動脈壓力監(jiān)測

CardioMEMS 裝置是一種無線肺動脈壓監(jiān)測系統(tǒng)。2007 年Castro 等［21］完成了第一例患者體內(nèi)CardioMEMS 植入術(shù)，首次證實了無線肺動脈壓力監(jiān)測的可行性。

CardioMEMS 裝置由一個植入肺動脈分支的無線壓力傳感器和一個電子系統(tǒng)組成，可用于監(jiān)測CHF 患者的肺動脈壓及心率。該壓力傳感器是由線圈和壓力敏感性電容組成的囊狀電容器，其兩端各有一個鎳鈦合金環(huán)，可以自動調(diào)節(jié)裝置的尺寸以適應肺動脈分支大小，對壓力傳感器在肺動脈中起到錨定作用。壓力傳感器內(nèi)的線圈與壓力敏感性電容形成電路，并可在特定頻率下產(chǎn)生共振，而肺動脈壓力可使壓力傳感器表面發(fā)生偏移，從而導致共振頻率特征性的改變。壓力傳感器本身并不具有電線或電池。而置于體外的感應裝置則通過電磁耦合原理為壓力傳感器提供能量，并持續(xù)監(jiān)測后者的共振頻率，將其轉(zhuǎn)換為壓力波形，最后將肺動脈壓力信息傳遞到安全數(shù)據(jù)庫，供醫(yī)師通過CardioMEMS 網(wǎng)站實時監(jiān)測［22］。但是患者必須平臥于特殊的體位，監(jiān)測到的結(jié)果才能從感應裝置上獲得，監(jiān)測指標不是持續(xù)性的，這與之前的兩種持續(xù)性監(jiān)測裝置不同。

CardioMEMS 裝置通過股靜脈穿刺完成，與其他兩種裝置相比，植入的整體操作更為簡單。CardioMEMS 無線肺動脈壓力監(jiān)測系統(tǒng)的植入需在無菌及局麻下完成。首先通過股靜脈將Swan-Ganz 導管置入左或右肺動脈系統(tǒng)行肺動脈造影以確定合適的靶血管，然后再送入CardioMEMS 輸送系統(tǒng)。CardioMEMS 壓力傳感器位于輸送系統(tǒng)導管前端，并在到達靶血管后釋放。最后需再次將Swan-Ganz 導管送至壓力傳感器附近進行肺動脈壓力校零。術(shù)前服用華法林的患者在術(shù)后可繼續(xù)服用，術(shù)前未服用華法林的患者則需在術(shù)后每天服用阿司匹林(81 mg 或325 mg)與氯吡格雷(75 mg)1 個月，然后阿司匹林單藥維持［22］。

2011 年公布的CHAMPION 研究［23-24］(前瞻性、單盲、隨機化試驗)是目前為止關(guān)于CardioMEMS 裝置最大的研究，550 例伴有呼吸困難的NYHA 心功能Ⅲ級CHF 患者植入CardioMEMS，醫(yī)師每日能獲得指導治療組的監(jiān)測數(shù)據(jù)并調(diào)整治療，維持肺動脈收縮壓15 ～35 mmHg，舒張壓8 ～20 mmHg，平均壓10 ～25 mmHg。結(jié)果顯示，在平均15 個月的研究期間，調(diào)整治療組的再住院率比對照組降低37%(P ＜0.0001)，即治療4 例患者減少1 例住院，并且6 個月時包括肺動脈壓下降、CHF 住院患者比例、CHF 院外生活時間以及生活質(zhì)量評分的二級終點顯著得到改善。研究期間相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率僅1%，未發(fā)生傳感器失靈。亞組分析發(fā)現(xiàn)，平均隨訪17.6 個月后，與標準治療組相比，在LVEF 正常和LVEF 降低的患者中調(diào)整治療，再住院率分別下降50%和26%。基于CHAMPION 研究結(jié)果，2014 年5 月28 日，CardioMEMS 成為美國食品和藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準的第一個用于CHF 患者的無線植入性血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，可用于1 年內(nèi)有CHF 住院史的NYHA 心功能Ⅲ級患者的CHF 監(jiān)測［25］。

綜上所述，盡管CHF 患者的院外管理越來越受到重視，但是采用傳統(tǒng)的遠程管理并未顯著降低再住院率。植入性監(jiān)測裝置對CHF 患者進行安全有效的持續(xù)血流動力學監(jiān)測，為CHF 的治療與管理提供了新方法。近年臨床研究證明這些措施可以降低CHF 再住院率，但是對于肺動脈壓力監(jiān)測的適應證，裝置植入后的本身并發(fā)癥與長期預后及根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理對策等有待進一步研究和優(yōu)化。無線壓力監(jiān)測系統(tǒng)，如無線肺動脈壓力監(jiān)測裝置，無需長期皮下置入程控或感應組件，可能較有線壓力監(jiān)測裝置具有更好的臨床應用前景。

［1］Ross JS，Chen J，Lin Z，et al. Recent national trends in readmission rates after heart failure hospitalization. Circ Heart Fail，2010，3:97-103.

［2］Smith SA，Abraham WT. Implantable cardiovascular sensors and computers:interventional heart failure strategies. Curr Cardiol Rep，2012，14:611-618.

［3］Winkler S，Koehler F. A meta-analysis of remote monitoring of heart failure patients. J Am Coll Cardiol，2010，55:1505-1506.

［4］Inglis SC，Clark RA，McAlister FA，et al. Which components of heart failure programmes are effective?A systematic review and meta-analysis of the outcomes of structured telephone support or telemonitoring as the primary component of chronic heart failure management in 8323 patients:Abridged Cochrane Review.Eur J Heart Fail，2011，13:1028-1040.

［5］Chaudhry SI，Mattera JA，Curtis JP，et al. Telemonitoring in patients with heart failure. N Engl J Med，2010，363:2301-2309.

［6］Koehler F，Winkler S，Schieber M，et al. Impact of remote telemedical management on mortality and hospitalizations in ambulatory patients with chronic heart failure:the telemedical interventional monitoring in heart failure study. Circulation，2011，123:1873-1880.

［7］Kotb A，Cameron C，Hsieh S，et al. Comparative effectiveness of different forms of telemedicine for individuals with heart failure(HF):a systematic review and network meta-analysis. PLoS One，2015，10:e0118681.

［8］Zhang J，Goode KM， Cuddihy PE， et al. Predicting hospitalization due to worsening heart failure using daily weight measurement:analysis of the Trans-European Network-Home-Care Management System (TEN-HMS)study. Eur J Heart Fail，2009，11:420-427.

［9］Abraham WT，Compton S， Haas G， et al. Intrathoracic impedance vs daily weight monitoring for predicting worsening heart failure events:results of the Fluid Accumulation Status Trial (FAST). Congest Heart Fail，2011，17:51-55.

［10］Chaudhry SI，Wang Y，Concato J，et al. Patterns of weight change preceding hospitalization for heart failure. Circulation，2007，116:1549-1554.

［11］Adamson PB，Magalski A，Braunschweig F，et al. Ongoing right ventricular hemodynamics in heart failure:clinical value of measurements derived from an implantable monitoring system. J Am Coll Cardiol，2003，41:565-571.

［12］Steinhaus DM，Lemery R， Bresnahan DR， et al. Initial experience with an implantable hemodynamic monitor.Circulation，1996，93:745-752.

［13］Ohlsson A，Kubo SH，Steinhaus D，et al.Continuous ambulatory monitoring of absolute right ventricular pressure and mixed venous oxygen saturation in patients with heart failure using an implantable haemodynamic monitor: results of a 1 year multicentre feasibility study. Eur Heart J，2001，22:942-954.

［14］Magalski A，Adamson P，Gadler F，et al. Continuous ambulatory right heart pressure measurements with an implantable hemodynamic monitor:a multicenter，12-month follow-up study of patients with chronic heart failure. J Card Fail，2002，8:63-70.

［15］Steinhaus D，Reynolds DW，Gadler F，et al. Implant experience with an implantable hemodynamic monitor for the management of symptomatic heart failure. Pacing Clin Electrophysiol，2005，28:747-753.

［16］Bourge RC，Abraham WT，Adamson PB，et al. Randomized controlled trial of an implantable continuous hemodynamic monitor in patients with advanced heart failure:the COMPASSHF study. J Am Coll Cardiol，2008，51:1073-1079.

［17］Zile MR，Bourge RC，Bennett TD，et al. Application of implantable hemodynamic monitoring in the management of patients with diastolic heart failure:a subgroup analysis of the COMPASS-HF trial. J Card Fail，2008，14:816-823.

［18］Ritzema J，Melton IC，Richards AM，et al. Direct left atrial pressure monitoring in ambulatory heart failure patients:initial experience with a new permanent implantable device.Circulation，2007，116:2952-2959.

［19］Troughton RW，Ritzema J，Eigler NL，et al. Direct left atrial pressure monitoring in severe heart failure:long-term sensor performance. J Cardiovasc Transl Res，2011，4:3-13.

［20］Ritzema J，Troughton R，Melton I，et al. Physician-directed patient self-management of left atrial pressure in advanced chronic heart failure. Circulation，2010，121:1086-1095.

［21］Castro PF，Concepcion R，Bourge RC，et al. A wireless pressure sensor for monitoring pulmonary artery pressure in advanced heart failure:initial experience. J Heart Lung Transplant，2007，26:85-88.

［22］Adamson PB，Abraham WT，Aaron M，et al. CHAMPION trial rationale and design:the long-term safety and clinical efficacy of a wireless pulmonary artery pressure monitoring system. J Card Fail，2011，17:3-10.

［23］Abraham WT，Adamson PB， Bourge RC， et al. Wireless pulmonary artery haemodynamic monitoring in chronic heart failure:a randomised controlled trial. Lancet，2011，377:658-666.

［24］Adamson PB，Abraham WT， Bourge RC， et al. Wireless pulmonary artery pressure monitoring guides management to reduce decompensation in heart failure with preserved ejection fraction. Circ Heart Fail，2014，7:935-944.

［25］Loh JP，Barbash IM，Waksman R. Overview of the 2011 Food and Drug Administration Circulatory System Devices Panel of the Medical Devices Advisory Committee Meeting on the CardioMEMS Champion Heart Failure Monitoring System. J Am Coll Cardiol，2013，61:1571-1576.