增強型體外反搏在心血管疾病康復中的應(yīng)用與研究進展

梁塑臻 錢孝賢

通信作者簡介：錢孝賢，教授/主任醫(yī)師、醫(yī)學博士、博士研究生導師，美國加州大學圣迭戈分校（UCSD）博士后，中山大學中西醫(yī)結(jié)合研究所所長，中山大學附屬第三醫(yī)院胸痛中心醫(yī)療總監(jiān)、心血管內(nèi)科主任。1999年畢業(yè)于中山大學，獲內(nèi)科學醫(yī)學博士學位。曾于2003年10月至2005年1月在UCSD做訪問學者，2005年攜科研論文參加美國Society for Gynecologic Investigation（SGI）會議，并獲得“Wyeth Presidents Presenters Award”。從事臨床工作30余年，現(xiàn)主要從事循環(huán)系統(tǒng)疾病的醫(yī)療、教學及科研工作，對循環(huán)系統(tǒng)的疑難危重病例有豐富的診治經(jīng)驗，臨床專長是經(jīng)皮冠狀動脈介入治療、心血管疾病中西醫(yī)結(jié)合診療，研究領(lǐng)域為內(nèi)皮細胞氧化應(yīng)激、動脈粥樣硬化、高血壓、心功能不全、心臟康復、老年疾病等?，F(xiàn)任中國醫(yī)師協(xié)會中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)師分會高血壓血管病專家委員會副主任委員、廣東省中西醫(yī)結(jié)合學會冠心病專業(yè)委員會主任委員、廣東省中西醫(yī)結(jié)合學會心血管病專業(yè)委員會副主任委員、心力衰竭專業(yè)委員會副主任委員、代謝病專業(yè)委員會副主任委員、廣東省高血壓達標中心聯(lián)盟第一屆副主任委員、廣東省醫(yī)學會心血管病學分會常委兼基礎(chǔ)研究學組組長。目前主持和參加了包括國家自然科學基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”分課題等科研課題10余項，發(fā)表科研論文100余篇，主編《高血壓與糖尿病》專著1部，參加編寫專著《心血管大規(guī)模臨床實驗》《心血管疾病臨床指引》《循證醫(yī)學縱橫談》《風濕熱與風濕性心臟病》和《絡(luò)病理論科學求證》共5部。

【摘要】增強型體外反搏 （EECP）是一種無創(chuàng)輔助循環(huán)技術(shù)及裝置，通過同步心臟收縮-舒張運動，改善血流動力學、血管內(nèi)皮功能，抗動脈粥樣硬化等環(huán)節(jié)，從而發(fā)揮治療作用。目前被廣泛應(yīng)用于心血管疾病的臨床防治工作中，如慢性心功能不全、缺血性心肌病、難治性心絞痛等。隨著我國對心臟康復的逐漸重視和不斷推廣，EECP對于心血管疾病的治療與康復都發(fā)揮著不可忽視的作用，在未來EECP將作為一種重要的心臟輔助治療方法，在基層醫(yī)療中讓患者獲益。該文就EECP在心血管疾病康復中的應(yīng)用及研究進展進行綜述，以期為EECP在心血管疾病康復中的臨床應(yīng)用和發(fā)展提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】增強型體外反搏;血流動力學;心血管疾病;心臟康復;心臟輔助治療

【Abstract】Enhanced external counterpulsation （EECP） is a non-invasive auxiliary circulatory technology and device， which plays a therapeutic role by synchronizing cardiac systolic and diastolic movement， improving hemodynamics， enhancing vascular endothelial function， and exerting anti-atherosclerosis effect， etc. Currently， EECP is widely applied in the clinical prevention and treatment of cardiovascular diseases， such as chronic heart insufficiency， ischemic cardiomyopathy and refractory angina pectoris. With the gradual attention and continuous promotion of cardiac rehabilitation in China， EECP has played a critical role in the treatment and rehabilitation of cardiovascular diseases. In the future， EECP will serve as an important cardiac adjuvant therapy and benefit patients in primary medical treatment. In this article， the application and research progress on EECP in cardiovascular rehabilitation were reviewed， aiming to provide evidences for the clinical application and development of EECP in cardiovascular rehabilitation.

【Key words】Enhanced external counterpulsation; Hemodynamics; Cardiovascular disease; Cardiac rehabilitation;Cardiac adjuvant therapy

增強型體外反搏 （EECP）是一種無創(chuàng)輔助循環(huán)技術(shù)及裝置，目前廣泛應(yīng)用于防治心血管疾病中。作為心臟康復的一個重要心臟輔助治療手段，EECP對于心血管疾病的預(yù)防、治療及康復都發(fā)揮著不可忽視的作用。隨著對EECP研究的深入，如今EECP不僅應(yīng)用于心力衰竭的治療與康復，而且更廣泛地應(yīng)用在多種心血管疾病的治療、康復等環(huán)節(jié)中。本文對EECP在心血管疾病康復領(lǐng)域中的進展進行綜述，并對其在臨床的未來運用進行展望。

一、EECP的工作原理

反搏是通過機械的方式，使主動脈內(nèi)收縮期血壓降低、舒張期血壓增高，以輔助心臟做功，改善血液循環(huán)，增加心、腦、腎等重要器官的血流灌注的一種輔助循環(huán)方法。常用的反搏方法有主動脈內(nèi)氣囊反搏和體外反搏兩種。目前體外反搏在國際上被廣泛應(yīng)用的是EECP裝置，其工作原理是在患者的小腿、大腿及臀部分段包裹特制的氣囊套，由電子控制系統(tǒng)檢測追蹤患者的心電圖R波，通過電子計算機實時推算心臟的收縮期和舒張期，氣源系統(tǒng)根據(jù)指令對各段氣囊進行充氣、排氣，在心臟舒張期各段氣囊由遠及近地以大約50 ms的時差序貫充氣，提高舒張期灌注壓;當心臟進入收縮期，電指令全部氣囊迅速同步排氣，下肢減壓后動脈舒張，容納更多來自主動脈的血液，使心臟的后負荷得以減輕。

二、EECP對心血管疾病的作用機制

EECP作為心臟康復的一種重要手段，在心血管疾病的預(yù)防、治療和康復中都起著重要的作用。EECP的病理生理機制及其對心血管疾病的作用機制被普遍認為是EECP通過調(diào)節(jié)血流切應(yīng)力、改善血管內(nèi)皮功能及抗動脈粥樣硬化等機制發(fā)揮作用，從而起到預(yù)防、治療及康復心血管疾病的療效。

1.調(diào)節(jié)血流切應(yīng)力

研究表明，EECP可改善血流動力學，提升動脈血流切應(yīng)力，即血流與血管內(nèi)皮間產(chǎn)生的平行于管壁的摩擦力，被認為是EECP裝置的主要機制。當人體血流動力學紊亂時，血管收縮、血流湍流形成，震蕩剪切指數(shù)增加，血流切應(yīng)力降低。當受試者接受EECP治療時，EECP同步心動周期充、放氣，提高受試者舒張期灌注壓，減輕心臟后負荷，同時改善血管壁彈性，減少血流湍流現(xiàn)象，降低外周血管阻力，同時側(cè)支血流指數(shù)及血流儲備分數(shù)增加，器官組織血流量增加，從而降低震蕩剪切指數(shù)，增加動脈血流切應(yīng)力30～60 dyne/cm2，從而穩(wěn)定血流，維持血流動力學穩(wěn)定，改善器官組織灌注[1-3]。筆者既往的研究也發(fā)現(xiàn)EECP治療可增加頭臂干及冠狀動脈血流量，改善側(cè)支循環(huán)及血流儲備，進而改善心肌缺血缺氧狀態(tài)[4]。

2.改善血管內(nèi)皮功能

EECP能明顯改善排列紊亂的血管內(nèi)皮，舒張血管內(nèi)皮，改善血管內(nèi)皮功能，其作用可能與血管內(nèi)皮細胞在不同血流切應(yīng)力下的反應(yīng)差異有關(guān)[5]。當血管內(nèi)皮細胞暴露在高血流切應(yīng)力下，血管內(nèi)皮細胞表達促炎癥因子及脂質(zhì)過氧化標記物，如內(nèi)皮素-1、氧自由基等水平明顯下降，抑制血管內(nèi)皮細胞的炎癥反應(yīng)[6]。同時抑癌基因p53的表達水平上調(diào)，端粒重復序列結(jié)合因子-2水平提高，血管內(nèi)皮細胞及心肌細胞衰老得以延緩[7]。除此之外，EECP增加血管中血流切應(yīng)力，上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子的表達合成，如血管性假血友病因子、血管內(nèi)皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子和肝細胞生長因子，促進內(nèi)源性內(nèi)皮祖細胞動員、歸巢和分化，促進血管的新生和形成[5]。

3.抗動脈粥樣硬化

血管內(nèi)皮細胞在不同血流切應(yīng)力下的反應(yīng)具有差異。在低血流切應(yīng)力狀態(tài)下，血管內(nèi)皮細胞表達為動脈粥樣硬化表型，上調(diào)促動脈粥樣硬化因子的表達，在低血流切應(yīng)力區(qū)域形成“脂質(zhì)濃度極化”的現(xiàn)象，促進動脈粥樣硬化斑塊的形成。而在高水平血流切應(yīng)力下，血管內(nèi)皮細胞表達為具有抗動脈粥樣硬化作用的表型，降低炎癥因子表達水平、提高抗氧化應(yīng)激因子水平，且對現(xiàn)有動脈粥樣硬化的血管具有正性重塑的作用[5， 8]。同樣有研究發(fā)現(xiàn)，EECP可以抑制單核細胞游走、吞噬，減少泡沫細胞的產(chǎn)生，從而抑制動脈粥樣硬化形成。最近研究發(fā)現(xiàn)，EECP通過抑制血管內(nèi)皮細胞黏附分子、血小板源性生長因子受體和纖溶酶原激活物抑制劑-1等促血小板聚集因子的表達，抑制血小板聚集，尤其是花生四烯酸誘導的血小板聚集，從而抑制動脈粥樣硬化形成[8]。

三、EECP對心血管疾病康復的影響

1.慢性心功能不全

慢性心功能不全患者接受足療程EECP治療后，中心動脈壓及主動脈脈壓降低，心肌供氧-供血平衡改善，左心室耗能指數(shù)和心肌耗氧量指數(shù)降低，冠狀動脈灌注壓和心內(nèi)膜下灌注指數(shù)增加，心臟前、后負荷減輕，心功能不全癥狀得以改善[9]。在PEECH試驗中，前瞻性評估了EECP對慢性心功能不全患者的作用，其結(jié)果顯示，EECP改善了慢性心功能不全患者的運動耐量，35%受試者的最大運動耐受時長增加至少1 min，心功能分級改善持續(xù)6個月，明尼蘇達生活評分在EECP治療1周后明顯改善，該結(jié)果在65歲以上的老年人群中更為明顯[10-11]。除此之外，EECP可明顯增加慢性心力衰竭患者6 min步行距離，提高LVEF，降低血清N-末端B型利鈉肽原水平，緩解慢性心力衰竭癥狀[12]。對因心力衰竭住院的缺血性心肌病患者在出院90 d內(nèi)接受足療程EECP治療并隨訪，發(fā)現(xiàn)相對于預(yù)測的34%再住院率，僅有6.1%接受EECP治療的缺血性心肌病患者因心力衰竭再住院[13]。此外，接受EECP治療后缺血性心肌病患者平均步行距離增加52 m （18.4%），杜克活動狀態(tài)指數(shù)增加9.95點 （100%），分別有61%及60%的患者NYHA心功能分級及加拿大心絞痛分級得到改善[13]。不管是收縮期抑或舒張期心力衰竭患者，在接受足療程EECP治療后，患者的90 d再住院率降低，且主要心血管不良事件（MACE）發(fā)生減少[14]。

2.缺血性心肌病

對于缺血性心肌病患者而言，改善舒張壓/收縮壓比值能有效改善冠狀動脈血流動力學。與正常冠狀動脈相比，重度狹窄的冠狀動脈（大于75%面積狹窄）在EECP中血流動力學改善更為明顯，平均壁面剪切應(yīng)力風險區(qū)表面積比與震蕩剪切指數(shù)風險區(qū)表面積比下降 （分別由12.3%降至6.7%，6.8%降至2.5%）[15]。MUST-EECP是第一個研究EECP對缺血性心肌病患者影響的多中心、前瞻性的隨機對照試驗，試驗結(jié)果顯示，EECP治療后患者運動耐量、負荷運動時ST段下降1 mm、

心絞痛發(fā)作頻率和硝酸甘油使用頻率均有明顯改善，70%的患者癥狀改善可持續(xù)1年[16]。還有研究顯示，缺血性心肌病患者在接受17次半療程EECP治療時也可使主動脈壓降低，主動脈收縮張力時間指數(shù)降低，左心室充盈壓降低，心肌耗氧量下降，改善心肌灌注，左心室后負荷降低，從而降低加拿大心絞痛分級，減少硝酸酯類藥物用量[17]。而在EECP治療有效的缺血性心肌病患者中，75%的患者在3～5年內(nèi)持續(xù)獲益，64%的患者5年內(nèi)無MACE發(fā)生[18]。

3.難治性心絞痛

難治性心絞痛除常規(guī)藥物治療外，心臟康復治療對于難治性心絞痛患者而言是值得嘗試的治療方式。EECP治療后，難治性心絞痛患者負荷運動耐受時間由6.48 min增加到9.20 min，最大運動負荷當量由4.44 代謝當量增加至5.65代謝當量，LVEF由42.65%上升至44.26%[19]。一項薈萃分析表明，在接受足療程EECP治療后，72%的難治性心絞痛患者心絞痛癥狀緩解，52%的患者無心絞痛再發(fā)作，且2年內(nèi)因心絞痛再住院率及MACE發(fā)生率降低，2年內(nèi)生存率為83%，極大程度改善了難治性心絞痛患者的生活質(zhì)量及預(yù)后[20]。對未行PCI或冠狀動脈旁路移植術(shù)的難治性心絞痛患者予EECP治療后，調(diào)查發(fā)現(xiàn)受試者西雅圖心絞痛問卷得分明顯下降，在治療前高NYHA心功能分級患者人群中該差異更加明顯，該效果在EECP治療第5～7周開始明顯[21-22]。絕大多數(shù)難治性心絞痛患者對EECP有良好的耐受性，報告的MACE相對更少，同時還可以減輕患者焦慮的心理狀態(tài)[23]。EECP對于難治性心絞痛患者而言是安全、可靠、有效的無創(chuàng)心臟康復治療手段，EECP對于難治性心絞痛的療效值得肯定和支持。

4.擴張型心肌病

對于擴張型心肌病患者而言，除了堅持藥物治療之外，心臟的康復鍛煉對其預(yù)后也是極其重要的。臨床上發(fā)現(xiàn)，擴張型心肌病患者在常規(guī)藥物治療基礎(chǔ)上，加予心臟康復指導及足療程EECP治療并隨訪2個月，擴張型心肌病患者利鈉肽、癌抗原125等血清學心功能指標較前降低，LVEF、心輸出量增加，左心室舒張末期內(nèi)徑減小，6 min步行試驗距離增加[24]。這對于擴張型心肌病患者而言，在堅持藥物治療基礎(chǔ)下，接受EECP為主的心臟康復可改善患者心肌功能，進而改善生活質(zhì)量及預(yù)后。

5.心臟X綜合征

心臟X綜合征由于其病理生理特殊性，目前國際上對其尚無特異性的治療方式，常規(guī)抗心肌缺血藥物及曲美他嗪均可緩解心絞痛癥狀，但由于療效的個體差異，對于心臟X綜合征的治療方法仍有待進一步挖掘。在常規(guī)治療基礎(chǔ)上對心臟X綜合征患者加予足療程的EECP治療，隨訪1年后發(fā)現(xiàn)，心臟X綜合征患者心絞痛癥狀均有所緩解，87%的受試者無MACE發(fā)生[25]。由此筆者認為，常規(guī)藥物治療基礎(chǔ)下加予足療程的EECP可以作為治療心臟X綜合征的一種有效無創(chuàng)治療手段，以減少心絞痛發(fā)作頻率、降低疼痛程度，從而改善患者的生活質(zhì)量。

四、結(jié) 語

EECP目前仍主要應(yīng)用于心絞痛、心力衰竭的患者，通過調(diào)節(jié)血流切應(yīng)力、改善血管內(nèi)皮功能、抑制炎癥及抗動脈粥樣硬化等病理生理機制發(fā)揮作用，增加冠狀動脈回心血量，改善心肌供氧-供血平衡，改善心臟前、后負荷，從而緩解心絞痛及心力衰竭癥狀。但隨著研究的不斷進展，EECP開始在更多心血管疾病（如擴張型心肌病、心臟X綜合征）中得以運用，并為患者取得了客觀的益處。作為無創(chuàng)的心臟康復技術(shù)，EECP將在心血管疾病領(lǐng)域的治療及康復環(huán)節(jié)中體現(xiàn)它的臨床價值。

參? 考? 文? 獻

[1] Buschmann E E， Brix M， Li L， et al. Adaptation of external counterpulsation based on individual shear rate therapy improves endothelial function and claudication distance in peripheral artery disease. Vasa， 2016， 45（4）： 317-324.

[2] Zhang Y， Mai Z， Du J， et al. Acute effect of enhanced external counterpulsation on the carotid hemodynamic parameters in patients with high cardiovascular risk factors. Front Physiol， 2021， 12： 615443.

[3] Li B， Wang W，Mao B， et al. Long-term hemodynamic mechanism of enhanced external counterpulsation in the treatment of coronary heart disease： a geometric multiscale simulation. Med Biol Eng Comput， 2019， 57（11）： 2417-2433.

[4] 陳燕銘， 錢孝賢， 吳偉康， 等. 體外反搏對心肌缺血犬血流動力學的影響及內(nèi)皮素機制的探討. 中國病理生理雜志， 2005， 21（12）： 2350-2353.

[5] Zhang Y， He X， Chen X， et al. Enhanced external counterpulsation inhibits intimal hyperplasia by modifying shear stress responsive gene expression in hypercholesterolemic pigs. Circulation， 2007， 116（5）： 526-534.

[6] 錢孝賢，陳燕銘，吳偉康，等.體外反搏對心肌缺血犬SOD和MDA的影響. 中山大學學報（醫(yī)學科學版）， 2006， （S2）： 9-11.

[7] Zietzer A， Buschmann E E， Janke D， et al. Acute physical exercise and long-term individual shear rate therapy increase telomerase activity in human peripheral blood mononuclear cells. Acta Physiol （Oxf）， 2017， 220（2）： 251-262.

[8] Wang Y， Xu D. The effect of enhanced external counterpulsation on platelet aggregation in patients with coronary heart disease. Cardiovasc Drugs Ther， 2021， 35（2）： 405.

[9] Zhou Z F， Wang D J， Li X M， et al. Effects of enhanced external counterpulsation on exercise capacity and quality of life in patients with chronic heart failure： a meta-analysis. Medicine （Baltimore）， 2021， 100（27）： e26536.

[10] Feldman A M， Silver M A， Francis G S， et al. Enhanced external counterpulsation improves exercise tolerance in patients with chronic heart failure. J Am Coll Cardiol， 2006， 48（6）： 1198-1205.

[11] Lin S， Wang X M， Wu G F. Expert consensus on the clinical application of enhanced external counterpulsation in elderly people （2019）. Aging Med （Milton）， 2020， 3（1）： 16-24.

[12] Melin M， Montelius A， Rydén L， et al. Effects of enhanced external counterpulsation on skeletal muscle gene expression in patients with severe heart failure. Clin Physiol Funct Imaging， 2018， 38（1）： 118-127.

[13] Tecson K M， Silver M A， Brune S D， et al. Impact of enhanced external counterpulsation on heart failure rehospitalization in patients with ischemic cardiomyopathy. Am J Cardiol， 2016， 117（6）： 901-905.

[14] Zhang C， Liu X， Wang X， et al. Efficacy of enhanced external counterpulsation in patients with chronic refractory angina on Canadian Cardiovascular Society （CCS） angina class： an updated meta-analysis. Medicine （Baltimore）， 2015， 94（47）： e2002.

[15] Xu L， Chen X， Cui M， et al. The improvement of the shear stress and oscillatory shear index of coronary arteries during enhanced external counterpulsation in patients with coronary heart disease. PLoS One， 2020， 15（3）： e0230144.

[16] Arora R R， Chou T M， Jain D， et al. The multicenter study of enhanced external counterpulsation （MUST-EECP）： effect of EECP on exercise-induced myocardial ischemia and anginal episodes. J Am Coll Cardiol， 1999， 33（7）： 1833-1840.

[17] Sardari A，Hosseini S K，Bozorgi A，et al. Effects of enhanced external counterpulsation on heart rate recovery in patients with coronary artery disease. J Tehran Heart Cent， 2018， 13（1）： 13-17.

[18] Lawson W E，Hui J C，Kennard E D，et al. Enhanced external counterpulsation is cost-effective in reducing hospital costs in refractory angina patients. Clin Cardiol， 2015， 38（6）： 344-349.

[19] Wu E， M?rtensson J， Desta L， et al. Predictors of treatment benefits after enhanced external counterpulsation in patients with refractory angina pectoris. Clin Cardiol， 2021， 44（2）： 160-167.

[20] Soran O， Kennard E D， Kfoury A G， et al. Two-year clinical outcomes after enhanced external counterpulsation （EECP） therapy in patients with refractory angina pectoris and left ventricular dysfunction （report from The International EECP Patient Registry）. Am J Cardiol， 2006， 97（1）： 17-20.

[21] Jan R， Khan A， Zahid S， et al. The effect of enhanced external counterpulsation （EECP） on quality of life in patient with coronary artery disease not amenable to PCI or CABG. Cureus， 2020， 12（5）： e7987.

[22] Sahebjami F， Madani F R， Komasi S， et al. Refractory angina frequencies during 7 weeks treatment by enhanced external counterpulsation in coronary artery disease patients with and without diabetes. Ann Card Anaesth， 2019， 22（3）： 278-282.

[23] Gallone G， Baldetti L， Tzanis G， et al. Refractory angina： from pathophysiology to new therapeutic nonpharmacological technologies. JACC Cardiovasc Interv， 2020， 13（1）： 1-19.

[24] 劉龍華， 蒙冠云， 周黎明， 等. 心臟康復結(jié)合體外反搏治療擴張型心肌病的臨床研究.右江醫(yī)學， 2017， 45（3）： 320-323.

[25] Kronhaus K D， Lawson W E. Enhanced external counterpulsation is an effective treatment for Syndrome X. Int J Cardiol， 2009， 135（2）： 256-257.

（收稿日期：2021-09-16）

（本文編輯：楊江瑜）