心室辅助装置的工作原理及分类

二、心室辅助装置的 工作原理及分类

心室辅助装置是应用机械或生物机械手段、部分或全部替代心脏的泵血功能。左室辅助装置直接从左心抽取氧合血液再泵入体循环,从而减轻左室负担,减少心肌做功,降低心肌能量消耗进而抑制心肌重构,为严重的血流动力学障碍患者提供血流动力学支持。

心室辅助装置根据血泵的原理不同,分为搏动式隔膜泵和恒流式叶轮泵。

搏动式隔膜泵无法实现完全植入体内,易发生感染,同时单向阀(瓣膜)易损坏,更容易形成血栓,因此适用短时间辅助的患者。恒流式叶轮泵与血液接触面积小,抗血栓性能好,因而植入和感染等问题也能得到较好的解决,尤其适用于永久性植入体内,但其对后负荷非常敏感,在意外停机时可能会有血液返流,并且叶轮泵产生持续恒流,很难产生生理性搏动血流。混流泵圆锥形的推进轮旋转又产生了类似离心泵的效果,与前两种血泵相比较,转速较低、需要的流动压力低、效率较高、控制泵与心室作用相对容易,混流泵同时利用了轴向驱动和离心作用,使其各项性能居中。

临床上VAD按植入方式主要分为:可植入式和非植入式,植入式的又可分为经胸和经皮植入。植入式优点:(1)管道短,耗能减少,耐久性好;(2)与血液接触面积小,抗血栓性能好;(3)结构简单、操作直观、易于植入,尤其在术后临时辅助具有很大的实用价值;(4)由于可植入,感染问题也可得到较好的解决,最大的特点是允许患者回家,并能接受定期随访,明显提高了患者的生活质量。

(一)经皮心室辅助装置

经皮植入的心室辅助装置有主动脉球囊反搏(IABP)、TandemHeart和Impella辅助装置。

IABP在晚期心衰患者中常用于暂时性的循环支持,尤其作为心脏移植或者左室辅助治疗的桥梁。

图示(https://www.daowen.com)

图4-2 Tandem Heart装置

Tandem Heart装置(图4-2)又称经皮跨房间隔左室辅助装置,通过离心泵将左房氧合血泵入动脉系统,产生连续非搏动性血流,降低心脏前负荷和心脏做功,保证重要组织器官的功能,能在短时间内提供更佳的循环支持。但费用较昂贵、程序较复杂、需有经验医师进行操作,限制了临床应用。

Abiomed公司开发的Impella系列辅助装置,可以直接降低心室负荷,防止治疗计划中发生的血流动力学不稳定、减少围术期不良事件。根据不同的辅助流量及辅助时间,目前主要有Impella 2.5®系统、Impella CP®系统、Impella 5.0®系统、Impella LD®以及Impella RP®等。以Impella 2.5®系统为例,其优点在于不需要穿房间隔穿刺,血流不需流经体外装置,操作相对简单,但系统的轴流泵碾压红细胞,容易造成血栓。

(二)经胸心室辅助装置

经胸左室辅助装置的研发,从第一、二代到第三代,为心衰治疗带来了希望。

第一代VAD是容积式心脏泵,主要以气体驱动,属于脉动式人工心脏,主要代表产品是Novacor。主要用于心脏移植的过渡,优点为模拟心脏收缩与舒张,然而缺点在于体积大,机械故障率高。

第二代VAD为改进脉动流人工辅助心脏装置,主要代表产品HeartMateⅡLVAD,心脏病学家研究出了连续流人工心脏,其设计思路是利用机械泵来完成血液从低压到高压的机械循环辅助。这一代VAD是目前广泛使用的人工心脏,优点为体积小、易植入,而缺点在于长期应用磨损产热以及血栓形成和出血。

第三代VAD为完全悬浮的旋转式人工心脏,第三代血泵最重要的特征是采用非接触式轴承设计,叶轮在血泵中悬浮旋转,与其他部件无机械接触。优点为抗血栓性能好,缺点在于对后负荷敏感。

通过对第一、二和三代VAD治疗终末期心衰效果比较发现:仅有第三代VAD的2年生存率接近心脏移植的疗效(79%vs82%),且无需抗感染、抗免疫反应治疗。