植入式膈肌起搏在頸脊髓損傷中的應(yīng)用

孫天添，郭麗云，戴甜甜，李強，徐碩，陳婭茹

(1.長治醫(yī)學(xué)院，山西 長治 046000；2長治醫(yī)學(xué)院附屬和平醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，山西 長治 046000)

0 引言

Jazayeri等人總共檢索了來自41個國家133份文章，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)傷性脊髓損傷(TSCI)的發(fā)病率在全世界范圍內(nèi)為3.6-195.4例/百萬人口。其中發(fā)達(dá)國家對TSCI的流行病學(xué)報道比較多，而發(fā)展中國家缺乏相應(yīng)的TSCI流行病學(xué)數(shù)據(jù)[1]。Lenehan回顧了溫哥華總醫(yī)院1995至2004年間TSCI患者，其中頸脊髓損傷(CSCI)最為多見[2]；Güzelkü?ük等人回顧了土耳其武裝部隊康復(fù)中心2009至2013年收治的804例TSCI患者，30.1%為CSCI[3]；Li等人回顧了天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院1999年至2016年間TSCI患者，發(fā)現(xiàn)超過半數(shù)以上為CSCI[4]；劉俊等人回顧性分析2017年3月至2019年3月在中國康復(fù)研究中心收治的TSCI患者，其中CSCI占47.2%[5]。

CSCI最常見的死亡原因是呼吸道并發(fā)癥，部分CSCI患者在出院之后需要進(jìn)行長期機(jī)械通氣(MV)[6]。CSCI常常導(dǎo)致患者呼吸肌(膈肌)癱瘓，進(jìn)而導(dǎo)致肺活量減少，咳嗽和分泌物清除無效，肺和胸壁順應(yīng)性降低[7]。對于出院之后還需要長期機(jī)械通氣的患者來說，重新融入社會將是一個巨大的挑戰(zhàn)。另外MV會增加氣管造口并發(fā)癥，包括言語障礙、出血、氣管軟化、感染、痰液生成增加、肺炎、肉芽組織增生和氣管狹窄[8,9]。多項實驗證明，植入式膈肌起搏器(IDP)是一個不錯的選擇，適用于長期使用呼吸機(jī)的CSCI患者。IDP可以提高患者生活質(zhì)量，改善語言和嗅覺功能，增加行動能力，減少焦慮和尷尬，降低呼吸道感染的發(fā)生率以及長期使用MV帶來的相關(guān)并發(fā)癥[6-8]。IDP的初始成本(包括設(shè)備和手術(shù)植入的成本)，根據(jù)設(shè)備的類型，大約在3萬美元到10萬美元之間。盡管初期成本很高，但可以肯定的是，IDP具有很高的收益[11]。在美國，對于使用呼吸機(jī)的CSCI患者來說第一年的總花費超過100萬美元，以后每年還要花費約20萬美元[7]。在中國，中國康復(fù)研究中心收治的SCI患者住院費用平均達(dá)25萬元[5]。

1 膈肌起搏應(yīng)用的生理學(xué)基礎(chǔ)

膈肌是位于胸腔和腹腔之間的骨骼肌，是主要的吸氣肌，膈肌的肌纖維起源于后側(cè)的腹壁和腰椎、前側(cè)的劍突和浮肋以及側(cè)方的肋骨[12]。膈肌是由左右膈神經(jīng)支配，而每根膈神經(jīng)由C3、C4和C5支配，其中膈肌運動神經(jīng)元在C4水平最為豐富，膈神經(jīng)在前斜角肌外側(cè)上緣形成主干，沿前斜角肌表面下行，在鎖骨下動靜脈之間進(jìn)入胸腔，在胸腔內(nèi)位于縱隔兩側(cè)，由兩層胸膜包裹，經(jīng)肺根前方于縱隔胸膜與心包之間到達(dá)膈肌[11,12]。事實上，頸部區(qū)域的任何損傷，甚至在C5水平面以下的損傷，都可能影響胸、腹肌肉的運動，導(dǎo)致肌肉癱瘓，從而導(dǎo)致呼吸功能障礙[11,13]。機(jī)械通氣18小時可導(dǎo)致I型膈肌萎縮，并向功能較差的快速收縮型IIb肌纖維轉(zhuǎn)化。IDP技術(shù)可將肌纖維轉(zhuǎn)化為功能性I型肌纖維，并保持肌肉質(zhì)量[10]。

有研究者證實IDP可以被植入已經(jīng)植入心臟起搏器的患者體內(nèi)[14]。但I(xiàn)DP并不適用于所有膈肌癱瘓的患者中，由于IDP直接或間接作用于膈神經(jīng)，所以必須保證該傳導(dǎo)通路的完整性，因此IDP不能應(yīng)用在損傷位于C3-C5水平的頸脊髓損傷導(dǎo)致膈神經(jīng)無電活動和膈神經(jīng)直接損傷的患者身上[6-8]。在可以進(jìn)行IDP植入的患者中，多數(shù)專家推薦在患者病情較穩(wěn)定的情況下，盡早植入[7]。最早的膈肌起搏通過頸部路徑進(jìn)入直接刺激膈神經(jīng)，后發(fā)展為經(jīng)腹部路徑進(jìn)入膈肌刺激末梢膈神經(jīng)[8]。

2 IDP的型號

IDP裝置分為射頻系統(tǒng)Mark IV隔肌起搏裝置(Avery Biomedical devices，Commack，NY)，其組件分為內(nèi)部組件和外部組件，內(nèi)部組件包括電極、射頻接收器和連接線，外部組件包括外部電源、射頻發(fā)射器和天線導(dǎo)線，即通過手術(shù)將設(shè)備連接到膈神經(jīng)進(jìn)行起搏，該設(shè)備可由Avery Laboratories、Atrotech OY和Medimplant Biotechnisches Labor三家公司生 產(chǎn)[12]；NeuRx RA/4膈 肌 起 搏 裝 置(Synapse BioMedical，Oberlin，Ohio)為膈肌起搏的一種新形式，通過映射技術(shù)利用腹腔鏡將電極植入膈肌內(nèi)，減小了膈神經(jīng)損傷風(fēng)險。另外，NeurRx RA/4設(shè)備的電極線是通過皮膚，直接連接到外部刺激器，最后，這種設(shè)備比射頻系統(tǒng)便宜得多[11,12]。臨時膈肌起搏電極(TransLoc，Synapse Biomedical，Oberlin，Ohio)目前正在研發(fā)中，它是在NeuRx RA/4膈肌起搏裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計成可方便拆卸的裝置[13,15]。

3 IDP的并發(fā)癥

目前與IDP相關(guān)的并發(fā)癥和副作用的發(fā)生率很低。隨著現(xiàn)代設(shè)備的使用，刺激參數(shù)的正確使用和對病人的科學(xué)監(jiān)測，嚴(yán)重的并發(fā)癥是不常見的。但也可出現(xiàn)機(jī)械故障(包括電池或接收器故障和天線導(dǎo)線斷裂，系統(tǒng)通常有低電量警報，以防止此類事件的發(fā)生)、出血、感染、神經(jīng)血管損傷、麻醉相關(guān)風(fēng)險等[11,12,16,17]。

4 IDP的潛在益處

植入IDP，可以提高患者轉(zhuǎn)移能力，更易使患者進(jìn)行相關(guān)康復(fù)訓(xùn)練和各項活動；改善MV后帶來的嗅覺、味覺、言語功能障礙等；減少患者對呼吸機(jī)的恐懼和焦慮感；遠(yuǎn)離呼吸機(jī)運行過程中產(chǎn)生的噪音；消除了氣管插管對呼吸道帶來的不適感；降低了護(hù)理成本及護(hù)理相關(guān)費用[8]。

5 預(yù)后及轉(zhuǎn)歸

早在50年前Glenn等人率先進(jìn)行了開胸放置IDP，而后的大量實驗也證實了IDP在SCI中確實有著不錯的效果[14]。Pimpec-Barthes等人對19例長期使用呼吸機(jī)的CSCI患者植入IDP后，18例可以完全脫機(jī)，1例由于嚴(yán)重營養(yǎng)不良并沒有恢復(fù)自主呼吸[18]。DiMarco等人利用腹腔鏡技術(shù)將IDP置入5例CSCI患者體內(nèi)，其中4例成功實現(xiàn)了膈肌起搏效果，1例患者由于氣胸依然不能脫機(jī)[19]。Alshekhle等人對26例長期使用呼吸機(jī)的CSCI患者植入IDP后，25例可以每天脫機(jī)4小時以上，其中14例可以完全脫機(jī)，1例出現(xiàn)嚴(yán)重的肌肉痙攣而無法脫機(jī)[20]。Posluszny等人對22例TSCI患者早期(從受傷到手術(shù)平均40天)植入IDP，其中16例在平均10.2天內(nèi)就完全擺脫了呼吸機(jī)，2例在半年內(nèi)成功脫機(jī)，3例在一天之中只能部分脫機(jī)，1例放棄治療后死亡，在這22例患者中有8例呼吸功能完全恢復(fù)，隨后拆除了IDP[21]。Kerwin等人進(jìn)行了對照實驗，發(fā)現(xiàn)植入了IDP的患者有著更好的潮氣量和更短的脫機(jī)時間[22]。

6 最新進(jìn)展

Kaufman等人對14例伴有膈肌損傷的四肢癱瘓患者，在進(jìn)行了雙側(cè)肋間神經(jīng)到膈神經(jīng)的移植后，觀察到13例患者的膈肌電活動恢復(fù)，其中8例患者每天至少脫機(jī)1小時，平均脫機(jī)時間為10小時/天[23]。Onders等人將臨時膈肌起搏器植入12例CSCI患者中，其中4例采用正中胸骨切開術(shù)，4例采用腹腔鏡和4例采用剖腹切開術(shù)，均有效的防止了膈肌萎縮、改善了患者呼吸障礙[15]。DiMarco等人在3例CSCI患者身上聯(lián)合植入了IDP和脊髓刺激系統(tǒng)(SCS)，結(jié)果顯示這3例患者有著更高的呼氣氣流峰值和氣道壓力，這意味著他們擁有更有效的排痰[14]。Karacam等人改良了傳統(tǒng)腹腔鏡置入IDP，共修改了兩處，他們率先將鐮狀韌帶縱向切開3cm，以便將填充器放入對面膈肌，他們采用15mm套管針，代替了原有的12mm套管針，通過這種方法，可以將植入膈肌上的電極輕松取出，他們將43名CSCI患者分為兩組，一組實施傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)，一組實施改良手術(shù)，實驗證明改良的手術(shù)可以縮短手術(shù)時間和住院時間，減少腹腔黏連等并發(fā)癥的發(fā)生[24]。Texakalidis等人在動物模型上證明了胸腔鏡下膈神經(jīng)移植的可行性，進(jìn)一步發(fā)展此項技術(shù)，可為頸脊髓損傷患者提供了更多脫機(jī)的可能性[25]。

7 討論與結(jié)論

綜上所述，對于CSCI患者來說，與長期使用呼吸機(jī)相比，IDP似乎有著更大的收益。膈肌起搏技術(shù)目前已經(jīng)日趨成熟，但由于高額的手術(shù)及器械費用，這項技術(shù)至今仍未普及，在中國，該項技術(shù)未大規(guī)模應(yīng)用于臨床中。多項臨床實驗證實，IDP可以減少長期使用呼吸機(jī)帶來的并發(fā)癥和住院時間等問題，但直至目前為止仍缺乏前瞻性實驗研究，缺乏對該方法風(fēng)險、收益及經(jīng)濟(jì)成本的評估。另外在C3-C5水平的頸脊髓損傷導(dǎo)致膈神經(jīng)無電活動和膈神經(jīng)直接損傷的患者中IDP并沒有很好的效果，進(jìn)一步完善該方向的研究，降低相關(guān)費用，可造福更多患者。