STEMI治疗中的器械进展与挑战

最新STEMI治疗:关注当前和即将推出的设备

摘要

引言:缺血性心脏病是全球范围内导致死亡的最常见原因。在ST段抬高型心肌梗死(STEMI)患者中,优化直接经皮冠状动脉介入治疗(pPCI)对于改善心肌挽救和预防再灌注损伤至关重要。在合并心源性休克(CS)的ST段抬高型心肌梗死患者中,经皮机械循环支持装置(MCS)已成为管理这一棘手状况的一种治疗选择,其使用正在迅速增加。

涵盖领域:在本综述中,我们讨论了如何通过优化血栓切除术的应用、支架选择和血运重建策略来优化直接经皮冠状动脉介入治疗(pPCI),以减少心肌损伤并改善ST段抬高型心肌梗死患者的临床结局。此外,我们还回顾了近期发表的关于在合并心源性休克(CS)的ST段抬高型心肌梗死患者中使用现有机械循环支持(MCS)装置的证据,包括主动脉内球囊反搏(IABP)、Impella系统、TandemHeart以及静脉‐动脉体外膜氧合(VA‐ECMO)。

专家评论:在直接经皮冠状动脉介入治疗中,始终推荐使用第二代药物洗脱支架植入和完全血运重建。血栓切除术对降低死亡率无任何作用。对于心源性休克患者,当前的机械循环支持未能改善死亡率。

关键词 :裸金属支架,药物洗脱支架,体外膜氧合,主动脉内球囊反搏,Impella,经皮冠状动脉介入治疗,ST段抬高型心肌梗死,TandemHeart,血栓抽吸,静脉‐动脉体外膜氧合。

1. 引言

缺血性心脏病是全球范围内导致死亡的最常见原因。近几十年来,由于再灌注治疗、现代抗血栓治疗和一级预防的进步,ST段抬高型心肌梗死(STEMI)的相对发病率以及STEMI后的急性期和长期死亡率显著降低[1]。然而在欧洲,ST段抬高型心肌梗死患者的死亡率仍然较高,据报道其院内死亡率介于4%至12%之间[2],1年死亡率约为10%[3],[4]。

ST段抬高型心肌梗死患者的死亡率取决于多种因素,例如就诊时的Killip分级、高龄、心血管危险因素的存在、左心室(LV)功能、冠状动脉疾病的范围以及就诊延迟。早期诊断并迅速恢复心肌血流,缩短从症状发作到再灌注的时间,对于最大限度挽救心肌和降低死亡率至关重要[5]。在可及时实施的情况下,直接经皮冠状动脉介入治疗(PCI)是ST段抬高型心肌梗死患者的首选再灌注策略[5]。优化直接PCI再灌注策略对于减少心肌损伤和预防再灌注损伤至关重要。

本综述的目的是概述当前和即将出现的经皮装置,这些装置有望提高直接PCI的疗效,包括支架、血运重建策略以及用于ST段抬高型心肌梗死心源性休克(CS)的机械循环支持装置,如主动脉内球囊反搏泵(IABP)、Impella(Abiomed,马萨诸塞州丹弗斯)、TandemHeart(Cardiac Assist公司)和体外膜肺氧合(ECMO;静脉‐静脉[VV]和静脉‐动脉[VA])。

2. 血栓抽吸

在大多数STEMI患者中可发现冠状动脉内血栓。约5%‐10%的病例会发生远端血栓栓塞并导致微血管阻塞,且与较差的预后相关[6]。血栓切除术联合闭塞性血栓抽吸技术已被提出作为恢复冠状动脉血流的辅助治疗手段,旨在减少远端栓塞、无复流现象,并缩小梗死面积。

此外,该技术可在支架植入前减轻血栓负荷,从而降低支架相关并发症(如扩张不全或贴壁不良)的发生率。例如,EXAMINATION试验 7 的一项亚组分析显示,与传统直接PCI相比,通过在直接PCI期间实施手动血栓抽吸,可优化支架植入效果,提高直接支架术的比例,降低后扩张率,并植入数量更少但尺寸更大的支架。

由于一些小型随机试验[8],[9]和一项荟萃分析[10]显示手动血栓抽吸可改善组织再灌注(以心肌blush分级(MBG)衡量),并降低心脏性死亡率,因此在直接PCI中曾常规推荐使用手动血栓抽吸。

最近,随着两项大规模随机对照试验的发表,指南推荐发生了变化,这两项试验具有足够的统计效能,用于检测常规手动血栓抽吸相较于传统经皮冠状动脉介入治疗的优越性。

TOTAL(n=10732)和TASTE(n=7244)试验均显示,在经皮冠状动脉介入治疗联合血栓切除术与单独PCI之间,临床结局无显著差异。此外,TOTAL试验提出了安全性问题,提示血栓切除术相较于单独PCI可能增加卒中风险[13]。最近一项个体患者荟萃分析[14]表明,仅在高血栓负荷患者中,血栓抽吸可能与急性心血管死亡率显著降低相关,以及全因死亡率,但这一早期获益被卒中风险升高所抵消,总体1年死亡率无差异。基于这些数据,血栓抽吸不再推荐作为ST段抬高型心肌梗死患者接受直接PCI的常规策略。然而,在血管再通后高血栓负荷患者中可以考虑使用[5]。

关于机械性(流变性)血栓切除术,在ST段抬高型心肌梗死患者中与单独PCI相比报告了相互矛盾的结果[15],[16]。一项荟萃分析纳入了七项试验(n=1598),比较机械性血栓切除术与单独PCI,结果显示两种策略在死亡或主要不良心血管事件(MACE)发生率方面无差异,但前者中风发生率有持续且令人担忧的升高趋势[17]。

3. 直接经皮冠状动脉介入治疗中的支架植入策略

在技术上可行的情况下,冠状动脉支架植入术是直接PCI期间推荐的治疗方法[5]。在ST段抬高型心肌梗死罪犯病变中实施直接支架术可能减少斑块成分的栓塞,降低无复流现象的发生率,从而提高心肌灌注和心肌挽救[18]。这一概念已通过HORIZONS‐AMI[19](一项非随机化研究队列,包括2528例ST段抬高型心肌梗死患者)和EUROTRANSFER注册研究[20](涵盖来自7个欧洲国家的1650例ST段抬高型心肌梗死患者)的事后分析得到证实,两者均显示采用直接支架术可降低1年死亡率。

在通过极简即时机械干预(MIMI)恢复正常心外膜血流后进行延迟支架植入术,也被提出用于降低无复流现象的风险[21]。多项观察性研究表明,在ST段抬高型心肌梗死患者中,与即刻支架植入相比,延期支架植入策略可改善左心室射血分数并降低不良事件发生率[22],[23]。一项随机概念验证研究(n=411)(DEFER‐STEMI[24])报告称,在无复流高风险的ST段抬高型心肌梗死人群中,延期支架植入组的血管造影无复流发生率较低。然而,DANAMI 3 DEFER[25]试验将1215例未经选择的ST段抬高型心肌梗死患者随机分为延期支架植入组和即刻支架植入组,结果显示两组在主要复合终点(全因死亡率、因心力衰竭住院、再发心肌梗死以及2年随访期内靶血管任何非计划血管重建)方面无显著差异(18% vs 17%,HR:0.99;95%置信区间:0.76–1.29;p=0.92)。随后的MIMI[26]随机对照试验(n= 140,排除高血栓负荷患者)和INNOVATION[27]研究(n= 114)显示,延期支架植入策略在梗死面积和微血管阻塞方面未见改善。最终,一项针对随机对照试验和观察性研究的荟萃分析[28]在STEMI患者中,延期支架植入策略未改善无复流、死亡、心肌梗死或再次血运重建率,但长期显示左心室功能有所改善。基于上述所有原因,直接PCI中通常不推荐使用延期支架植入策略。

3.1. 支架选择

许多随机对照试验[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35]和荟萃分析[36]评估了在ST段抬高型心肌梗死(STEMI)情况下使用第一代西罗莫司洗脱支架(SES)或紫杉醇洗脱支架(PES)的效果,结果显示与裸金属支架(BMS)相比,在降低再狭窄发生率和靶病变血运重建(TLR)方面具有更好的预后。然而,由于在STEMI情况下第一代药物洗脱支架(DES)[37],[38]存在动脉愈合延迟和血管重构等问题,导致晚期支架内血栓形成(ST)风险增加,引发了安全性问题[39]。

第二代药物洗脱支架(DES)采用了不同的药物、更薄的支架strut以及更生物相容性的持久性或生物可吸收聚合物,以解决这一问题。在COMFORTABLE AMI[40]试验中,1161名ST段抬高型心肌梗死患者被随机化1:1分配接受裸金属支架(BMS)或采用生物可降解聚合物的生物抑制素洗脱支架(BES)。在1年随访时,BES组的主要不良心血管事件(MACE)发生率显著较低(4.3% vs 8.7%;风险比 0.49;95%置信区间:0.30–0.80,p=0.004),主要归因于靶血管相关再发心肌梗死和缺血驱动的TLR风险降低。在2年随访时,MACE发生率继续有利于BES组(5.8% vs 11.9%;风险比=0.48;95%置信区间:0.31–0.72,P<0.001)。在1年和2年时,BES组的明确支架内血栓形成及明确/可能的支架内血栓形成发生率数值上均低于BMS组,但差异无统计学意义[40,41]。

在EXAMINATION[42],[43]试验中,1498名ST段抬高型心肌梗死患者被随机分配接受第二代依维莫司洗脱支架(EES)或裸金属支架(BMS)治疗。在1年时,EES优于BMS,明确及明确或可能的支架内血栓发生率显著较低(0.5% vs. 1.9% 和 0.9% 对比 2.5%,两者 p= 0.019)[42]。此外,在5年随访时,与裸金属支架相比,依维莫司洗脱支架显著降低了全因死亡率(9% 对比 12%;HR:0.72,CI:0.52–0.10;p=0.047)[43]。鉴于这些试验的结果,药物洗脱支架(DES)目前在ST段抬高型心肌梗死(STEMI)指南中为IA类指征。

完全可吸收支架(BRS)最近被引入,旨在克服永久性血管包埋的长期局限性。关于其在ST段抬高型心肌梗死中的使用数据有限。早期的单组研究显示,在STEMI患者直接PCI期间植入ABSORB BVS后,临床结果良好[44],[45],[46]。TROFI II 试验[47]将191名STEMI患者随机分为BVS组与EES组,结果显示两组在血管动脉愈合反应方面无劣效性。然而,人们对其较高的支架内血栓发生率表示担忧。BVS EXAMINATION[48,49]研究(BVS vs. EES vs. BMS 在STEMI中)显示,在1年和2年随访时各组之间的器械相关复合终点(DOCE)发生率无差异,但BVS组的明确支架内血栓有更高的趋势(3.3% vs. 1.0%;p=0.081)。BVS与EES比较的随机对照试验[50],[51],[52]的长期随访显示,在2年随访时靶病变失败率无差异,但证实BVS组的支架内血栓发生率显著更高。为了减少这一现象,人们开始关注病变预处理的重要性,而单臂BVS STEMI STRATEGY‐IT[53]研究显示,在接受直接PCI的STEMI患者中采用预先规定的BVS植入策略可获得良好的30天结局(0.2%支架内血栓)。然而,ABSORB BVS已撤出市场,不再可用。

MagmarisTM (Biotronik)是一种可吸收镁支架,表面涂有可生物降解聚左旋乳酸,可释放西罗莫司。该支架在稳定型患者中显示出良好的一年结局[54]。目前尚无关于ST段抬高型心肌梗死患者的临床数据。正在进行的多中心MAGSTEMI试验(NCT03234348)目前正在对接受直接PCI的ST段抬高型心肌梗死患者进行随机分组,比较Magmaris与Orsiro SES在预先规定的植入技术下的治疗效果,通过球囊预扩张和/或手动血栓切除术进行准备。受试者将随访长达5年。主要终点为12个月随访时的内皮非依赖性血管舒缩反应,定义为支架/撑架内血管舒张反应>3%(平均管腔直径变化)在冠状动脉内硝酸甘油注射后。在40名患者的亚组分析中,将在手术后及12个月随访时进行光学相干断层扫描。

3.2. 仅处理罪犯血管与多支血管经皮冠状动脉介入治疗

近50%的ST段抬高型心肌梗死患者伴有多支血管病变(MVD)[55]。在这些患者中需要解决两个问题:1)是否需要治疗非罪犯病变(仅梗死相关动脉(IRA)PCI vs. 完全血运重建)。2)完全血运重建的最佳时机(在初次手术期间还是住院期间分期进行)。一项试验[56]研究了最佳管理方案,该试验纳入了214例连续的STEMI患者,并将其随机分配至三种不同的治疗策略:仅IRA血运重建 vs. 初次手术期间进行非IRA PCI vs. 分期非IRA血运重建。在2.5年随访时,与其他血运重建策略相比,仅IRA PCI与最高的主要不良心血管事件发生率相关。急性心肌梗死预防性血管成形术(PRAMI)试验[57](23个月随访)将465名伴有MVD的STEMI患者随机分为两组:一组仅治疗IRA病变并采用药物治疗非IRA病变,另一组在初次手术期间对所有阻塞性(>50% 血管造影狭窄)非IRA病变进行血运重建。与仅IRA PCI相比,在初次直接PCI手术时进行完全血运重建可使心脏性死亡、心肌梗死或难治性心绞痛这一主要终点事件绝对风险降低14%(9% vs. 23%,P< 0.001),相对风险降低65%。同样,完全血运重建与仅病变血管初级PCI试验(CvLPRIT)[58](n=269)显示,与仅IRA PCI相比,在初次住院期间采取完全血运重建策略(>70% 血管造影狭窄)可显著降低复合主要终点事件(死亡、再梗死、心力衰竭和缺血驱动的血运重建)的发生率(12个月时)。此后,血流储备分数(FFR)被提出用于指导非罪犯病变是否需要血运重建。DANAMI 3 PRIMULTI[59]试验(n=627)表明,与仅进行IRA‐PCI相比,在住院期间作为分期手术进行基于FFR指导的完全血运重建可减少复合终点事件。最近,COMPARE‐ACUTE试验[60](n=885,12个月随访)显示,在初次手术期间进行基于FFR指导的完全血运重建可显著降低主要终点发生率。完全血运重建与仅罪犯血管血运重建治疗STEMI后多支血管病变(COMPLETE)试验(NCT01740479)以硬性结局为统计效能依据(死亡或心肌梗死的复合终点,以及心血管死亡、心肌梗死或血运重建的复合终点),纳入了近4000例STEMI患者,比较仅IRA‐PCI与完全血运重建。预计研究完成日期为2018年12月。

根据目前指南,对于合并多支血管病变的ST段抬高型心肌梗死患者,应在住院期间出院前完成非罪犯病变的完全血运重建(IIa类)。然而,完全血运重建的最佳时机(初次手术期间或分期进行)仍需进一步研究。

对于合并心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者,指南推荐在初次手术期间对所有造影显著病变进行完全血运重建策略(IIa类)。然而,近期的CULPRIT‐SHOCK试验[61]将1075名合并心源性休克且患有多支冠状动脉疾病的ST段抬高型心肌梗死患者随机化,比较仅罪犯血管PCI与立即多支血管PCI(针对所有>70%血管造影狭窄病变)的疗效,结果显示,仅罪犯血管PCI显著降低了30天死亡或需要肾脏替代治疗的复合终点发生率。这种差异主要由显著降低的死亡率所驱动。随后,工作组发表了一篇立场文件[62],整合了ST段抬高型心肌梗死(STEMI)指南,指出对于发生心源性休克(CS)的STEMI患者,直接PCI应仅限于梗死相关动脉(IRA)。

4. ST段抬高型心肌梗死并发心源性休克

约5%‐8%的ST段抬高型心肌梗死患者会并发心源性休克(CS),其定义为在充分容量填充状态下仍持续存在低血压(收缩压 <90mmHg)并伴有低灌注表现。CS是导致死亡的主要原因,院内死亡率高达>50%[63]。对于药物治疗无效的CS患者,经皮机械循环支持(MCS)可减少左心室每搏功和氧需求,同时维持足够的器官和冠状动脉灌注,作为过渡到确定性治疗的桥梁[64],[65]。目前主要包括:1)左心室至主动脉辅助装置(主动脉内球囊反搏IABP和Impella);2)左心房(LA)至体循环动脉辅助装置(TandemHeart);以及3)右心房(RA)至体循环动脉辅助装置(体外膜肺氧合ECMO)(图1)。目前可用的经皮机械循环支持装置的技术特性见表1。

示意图0

4.1. 左心室至主动脉辅助装置

4.1.1. 主动脉内球囊反搏反搏治疗

主动脉内球囊反搏是使用最广泛的机械支持装置。它需要在股动脉或腋动脉置入8F鞘管,由位于降主动脉内的导管固定球囊组成,该球囊在舒张期充气,在收缩期放气。血流动力学上,主动脉内球囊反搏可增加舒张期主动脉压,降低主动脉和左心室收缩压,提高全身平均动脉压,减少左心室舒张末容积和压力,并增加冠状动脉灌注压。然而,主动脉内球囊反搏提供的血流动力学支持与左心室输出量密切相关,因此在严重左心室功能障碍时效果较差。

观察性试验[66,67]和荟萃分析[68]历来支持在合并心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者中使用主动脉内球囊反搏。然而,前瞻性随机对照试验未能证明主动脉内球囊反搏治疗在伴或不伴心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者中有任何益处。Counterpulsation Reduces Infarct Size Acute Myocardial Infarction(CRISP‐AMI)试验[69](n=337)显示,在无心源性休克的前壁ST段抬高型心肌梗死患者中,于经皮冠状动脉介入治疗前即刻植入主动脉内球囊反搏并不能减小梗死面积或改善短期生存率。TACTICS试验[70]将57例急性心肌梗死合并心源性休克且接受溶栓后治疗的患者随机分为48小时主动脉内球囊反搏治疗组和优化药物治疗组,结果显示两组在6个月主要死亡终点以及次要终点(院内死亡、再梗死或安全性事件)方面均无差异。IABP SHOCK试验[71]将45例急性心肌梗死合并心源性休克的患者随机分配至接受或不接受主动脉内球囊反搏治疗,结果未显示额外使用主动脉内球囊反搏治疗带来显著的血流动力学改善。IABP‐SHOCK II试验[72](心源性休克中主动脉内球囊反搏II)将600例急性心肌梗死合并心源性休克(非机械原因如室间隔缺损或乳头肌断裂所致)的患者随机分为接受主动脉内球囊反搏或最佳可用药物治疗组。所有患者均计划进行早期血运重建(主要采用经皮冠状动脉介入治疗),并接受最佳可用药物治疗。在30天时,两组在全因死亡率(主动脉内球囊反搏组为39.7%,最佳治疗组为41.3%;RR:0.96,95%置信区间:0.79–1.17,p=0.69)以及次要终点(如重症监护病房住院时间、肾功能、大出血发生率、外周缺血并发症、脓毒症或卒中)方面均无差异。这些结局在12个月随访[73]时也相似。最近一项包括12项随机对照试验和15项观察性研究的荟萃分析[74]报告称,无论是否存在心源性休克,主动脉内球囊反搏治疗对急性心肌梗死患者的30天死亡率均无益处(存在心源性休克时:比值比[OR], 0.94;95%置信区间,0.69–1.28;无心源性休克时:OR,0.98;95%置信区间,0.57–1.69)。基于这些数据,主动脉内球囊反搏在心源性休克患者中不作为常规推荐(III B)[64]。

4.1.2. Impella

Impella(Abiomed,马萨诸塞州丹弗斯)是一种连续、非搏动性轴流式阿基米德螺杆泵,通过逆行方式经主动脉瓣置入左心室,通过将左心室抽吸的血液排入升主动脉,主动提供支持,从而恢复血流至衰竭器官。Impella可增加平均动脉压,降低左心室压力和容积,并增加冠状动脉血流。Impella系统有三种不同尺寸:2.5(最大输出量2.5升/分钟)、3.7(Impella CP,最大输出量3.7升/分钟)和5.0(最大输出量5升/分钟)。较小的装置可通过12至14Fr鞘管经皮植入,而5.0装置则需要外科血管通路以插入22Fr鞘管。

两项大型注册研究[75,76]表明Impella 2.5在复杂高危PCI中的安全性。ISAR SHOCK[77]试验将26例急性心肌梗死合并心源性休克的患者随机化分为Impella 2.5组和IABP组。主要终点为植入后30分钟内心脏指数相对于基线的变化,结果显示Impella组显著改善(分别为0.49±0.46与0.11±0.31 L/min/m²;p=0.02)。然而两组之间的次要终点(包括乳酸酸中毒、溶血以及30天死亡率)无显著差异,两组报告的30天总体死亡率均为46%。IMPRESS[78]试验将48例急性心肌梗死后发生心源性休克并接受机械通气的患者随机分配至Impella组或IABP组。器械置入时机(在PCI前、PCI期间或即刻在PCI后)由主治医师决定。主要终点为30天死亡率,次要终点为6个月死亡率。该试验显示,与IABP相比,Impella并未降低ST段抬高型心肌梗死患者并发心源性休克的30天死亡率(分别为50%和46%,Impella CP的风险比HR:0.96,95%置信区间:0.42‐2.18;p=0.92),且两组6个月死亡率均为50%。住院期间出血事件在Impella组更常见(8例 vs. 2例患者),并且有2例患者出现需停止Impella治疗的严重溶血。

Impella装置尚未在心源性休克患者中与标准治疗进行比较。正在进行的丹麦心源性休克试验(NCT01633502)已纳入360名伴有心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者,随机接受传统循环支持或Impella装置支持,必要时加用正性肌力药物支持。主要终点为6个月随访时的全因死亡。该研究预计完成日期为2018年4月。最后,对于无心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者,急性心肌梗死中从就诊到使用Impella CP系统进行左心室卸负荷(DTU)(NCT03000270)多中心、前瞻性、随机、双臂可行性试验目前正在进行中,旨在评估在血运重建前使用Impella装置对左心室减负在缩小梗死面积方面的潜在作用。该试验以1:1的比例将接受直接PCI的ST段抬高型心肌梗死患者随机分为:1)延迟组:在直接PCI前使用Impella CP进行30分钟的左心室减负;2)立即组:启动Impella CP减负后立即进行直接PCI。

4.2. 左心房至体循环动脉辅助装置(TandemHeart)

TandemHeartTM(心脏辅助公司,美国宾夕法尼亚州匹兹堡)是一种体外辅助装置,通过从左心房(LA)抽取氧合血并将其泵入腹主动脉下段或髂动脉,从而绕过左心室(LV)。流入导管经21Fr股静脉通路插入,并穿过房间隔进入左心房。流出道动脉导管规格为15至17Fr。该系统可提供高达5升/分钟的血流,已获美国食品药品监督管理局批准用于6小时的支持治疗,以及欧盟委员会批准用于最长30天的支持治疗。TandemHeart装置通过将血液从左心房转移,有效降低左心室前负荷和左心室容积,从而减轻左心室壁应力和工作负荷,另一方面增加了全身平均动脉压和心肌灌注。

蒂勒等人[79]在18例心肌梗死后发生心源性休克的连续患者中植入该装置,作为短期内稳定病情的手段,直至受损心肌恢复,或作为过渡到确定性外科治疗的桥梁。他们发现,在平均四天的辅助期间,心脏指数和平均血压有所改善,肺动脉、肺毛细血管楔压和中心静脉压均降低。一项随机试验[80]纳入了42例因急性心肌梗死导致心源性休克的患者,比较TandemHeart装置与IAPB的治疗效果。主要终点为血流动力学改善。次要终点包括30天死亡率和安全性终点。尽管接受TandemHeart治疗的患者在血流动力学和代谢参数方面的改善更显著,但两组间的30天死亡率相似,严重并发症的发生率差异也无统计学意义。这些结果也在一项荟萃分析[81]中得到证实,该荟萃分析纳入了四项随机对照试验,比较了机械循环支持(包括TandemHeart和Impella)与主动脉内球囊反搏在急性心肌梗死并发心源性休克患者中的应用,结果显示,尽管机械循环支持具有初始的有益效应,但总体上并未改善死亡率,这主要是由于出血等并发症增加所致。

卡尔等人[82]报告了一项针对117名心源性休克患者使用TandemHeart治疗的研究,其中56名患者(48%)在植入前或植入时即刻接受了主动心肺复苏。TandemHeart植入与心脏指数、收缩压、混合静脉血氧饱和度和尿量等血流动力学指标的显著改善相关。30天死亡率为40.2%,六个月死亡率为45.3%。

4.3. 右心房到体循环动脉辅助装置(ECMO)

静脉‐动脉体外膜肺氧合装置(V‐A ECMO)是一种心肺支持系统,通过21Fr导管从股静脉或颈内静脉抽吸血液,利用人工膜肺去除静脉血中的二氧化碳并为其供氧,随后通过置于股动脉或腋动脉的15至22Fr引流导管将血液回输至动脉系统,从而实现心脏和肺的完全旁路。ECMO最大的优势之一是其完全可移动性,可在几乎所有场所进行植入(如急诊室、病房、导管室等),且无需荧光透视或超声心动图引导即可成功植入。该装置采用大口径导管和现代转子,可为存在循环和呼吸衰竭的患者提供最高达7升/分钟的循环支持。然而,与左心室辅助装置不同,静脉‐动脉体外膜肺氧合系统无法减轻左心室负荷。后负荷逐渐增加会导致左心室扩张,进而恶化左心室功能,引发左心室血栓以及顽固性肺水肿或出血[83]。因此,应联合使用其他装置。已有建议联合使用主动脉内球囊反搏(IAPB)[84]或Impella[85],以降低肺动脉压力、减小左心室尺寸;也可联合经皮房间隔造口术(实现左向右分流)或多巴酚丁胺给药(改善心肌收缩力并降低后负荷)。此外,若选择股动脉作为引流导管置入部位,则需特别注意确保对心脏和头部的有效逆行供氧。ECMO植入的绝对禁忌症包括主动脉瓣反流、主动脉夹层、严重外周动脉疾病以及伦理考量(如无过渡治疗前景或不符合患者意愿)。活动性出血属于相对禁忌症,因为ECMO需要使用肝素进行抗凝。然而,在高危患者中也曾尝试在不使用肝素的情况下应用ECMO,因为这是挽救患者生命的唯一策略[86]。其主要并发症包括血管并发症,如下肢缺血、筋膜室综合征、大出血、卒中、空气栓塞和严重感染[87]。

尽管体外膜肺氧合(ECMO)在经验丰富的中心被广泛使用,但支持其用于急性心肌梗死合并心源性休克患者的证据主要来自一些小规模的单中心病例系列研究。Sheu等人[88]报告了一项回顾性观察性单中心注册研究,比较了在不同时间段接受直接PCI治疗的ST段抬高型心肌梗死合并心源性休克患者中使用或不使用ECMO的预后:非ECMO组为1993年至2002年,ECMO组为2002年至2009年。该研究表明,ECMO辅助的PCI可改善30天结局。然而,由于两组之间的治疗策略存在差异,尤其是冠状动脉支架仅在1998年后才在该研究中心可用,因此对这些结果的解读较为困难。

Muller等人[89]报告了一项大型注册研究,纳入了138例接受ECMO治疗的急性心肌梗死患者,确定了与重症监护室(ICU)死亡相关的因素,并开发了一个实用的ICU死亡风险评分(ENCOURAGE评分)。出院时、6个月和1年生存率分别为47%、41%和38%。39%的患者发生了与ECMO相关的并发症。ENCOURAGE评分在区分能力方面显著优于其他常规生存评分,可能有助于临床医生选择最有可能从这种非常昂贵的治疗中获益的患者。

一项荟萃分析[90]纳入了十三项研究,比较了在难治性心脏骤停和急性心肌梗死并发心源性休克的情况下,接受ECMO支持与未接受ECMO支持的患者的死亡率。结果显示,在心脏骤停情况下,与未使用ECMO相比,使用ECMO支持与更高的生存率以及更好的神经功能预后相关。在心源性休克情况下,与IABP相比,ECMO支持与更高的30天生存率相关,但与Impella或TandemHeart相比,生存率无显著差异。

5. 结论

尽管再灌注治疗已取得进展,ST段抬高型心肌梗死患者的死亡率仍然较高。除了药物治疗外,及时恢复冠状动脉血流和支架植入是推荐的治疗策略。与裸金属支架和第一代药物洗脱支架相比,第二代药物洗脱支架显著降低了即刻和远期不良事件的发生率,已成为ST段抬高型心肌梗死患者的金标准治疗。当急性心肌梗死并发心源性休克时,可能需要循环支持。尽管近年来经皮植入式机械循环支持的使用频率有所增加,但迄今为止,尚无一种现有的经皮植入式机械循环支持装置被证明可降低中期死亡率。

6. 专家评论

在ST段抬高型心肌梗死患者中,及时实施的直接PCI是治疗的金标准。除了药物治疗(早期给予双联抗血小板治疗,使用普拉格雷或替格瑞洛)外,介入心脏病学家在直接PCI过程中还需评估多个决策步骤,以改善即刻和长期疗效。

首先,选择动脉入路是降低出血风险的重要环节。迄今为止,已有大量数据支持,在经验丰富的操作者中,与股动脉相比,优先选择桡动脉可减少穿刺部位出血并发症和死亡率。

其次,血管再通后是否应使用手动血栓抽吸。近期数据显示,常规使用手动血栓抽吸并未改善微血管灌注,且增加了卒中风险。然而,特定情况下仍可能存在一定益处,在血栓负荷高的病变中观察到上述情况。因此,手动血栓抽吸不应常规进行,而可保留用于有大量血栓物质证据的选定患者。

第三,当技术上可行时,必须进行支架植入。第二代药物洗脱支架即使在急性心肌梗死情况下也显示出安全性和有效性,是推荐的选择。对于血流动力学稳定的多支血管病变患者,在初次手术期间或住院期间处理非罪犯病变是患者治疗选择中的另一个重要步骤。应对中度冠状动脉非罪犯病变进行功能评估,以指导血运重建策略。

对于表现为心源性休克且对包括正性肌力药在内的标准治疗无反应的ST段抬高型心肌梗死患者,可使用短期机械循环支持装置来稳定患者病情,并作为恢复过渡或决策过渡以维持器官灌注。早期识别血流动力学受损高风险的患者是改善预后的第一步。经皮可植入装置可能应在疾病进程早期启动,因为一旦出现伴有终末器官损害和炎症激活的进行性休克,这些装置便无法改变预后。

为每位患者选择最佳设备是另一个重要挑战。首先,选择取决于是否仅需要循环支持还是需要心肺支持。当仅需循环支持时,Impella 2.5 已成为许多导管室的首选设备。与主动脉内球囊反搏相比,Impella 2.5 并未显示出可改善死亡率,但其易于植入,并已被证明在降低前负荷、改善心脏灌注和维持全身循环支持方面有效。主动脉内球囊反搏是最容易置入的设备,已在ST段抬高型心肌梗死患者中广泛应用。合并心源性休克(CS)。然而,其对全身支持作用有限,需要心脏触发(电或机械),且未显示可改善死亡率。对于需要心肺支持的患者,静脉动脉体外膜肺氧合可同时提供血液氧合和循环支持。但其无法减负左心室,因此需联合使用Impella或反搏治疗。

7. 五年展望

未来几年的研究将集中在开发更新型的可吸收血管支架,这类支架对于通常较为年轻且预期寿命较长的ST段抬高型心肌梗死患者尤为具有吸引力,这些患者最有可能从“血管修复治疗”中获益。近期上市的ABSORB BVS显示出较高的不良事件发生率,主要原因是支架内血栓发生率较高,随后已退出市场。目前,镁合金MAGMARIS装置正在包括STEMI在内的不同临床环境中进行测试。在降低支柱厚度的同时保持足够的径向支撑力以及采用更佳的生物相容性材料,是可吸收血管支架技术改进的重要研究方向。雅培血管目前正在研发新一代的生物可吸收血管支架Falcon BVS,其支柱厚度由157微米减少至99μ微米,并具备更长的直径,以避免支架重叠。然而,该产品何时可投入临床应用尚不明确。

针对心源性休克患者的研究不仅面临伦理挑战,还存在后勤方面的困难,迄今为止可用的数据较少。迫切需要开展随机对照试验,比较经皮机械循环支持装置(Impella和体外膜肺氧合)与标准优化治疗的效果,且应采用临床终点而非替代终点,并进行长期随访。

关键问题

  • 对于ST段抬高型心肌梗死患者,直接经皮冠状动脉介入治疗是金标准治疗。
  • 在技术上可行的情况下,推荐植入第二代药物洗脱支架。
  • 血管再通后若存在高血栓负荷,应进行血栓抽吸。
  • 对于血流动力学稳定的患者,应在同一次手术中或住院期间完成完全血运重建。
  • 对于合并心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者,需要机械循环支持,并应尽早启动。
  • 主动脉内球囊反搏可用于由机械性并发症(如室间隔缺损或乳头肌断裂)引起的心源性休克患者的机械循环支持治疗。
  • 与主动脉内球囊反搏相比,Impella和TandemHeart在心源性休克患者中均显示出显著的早期血流动力学改善,但未报告30天死亡率有获益。
  • 静脉动脉体外膜氧合可用于合并心源性休克的ST段抬高型心肌梗死患者。ENCOURAGE评分可能有助于更好地选择最有可能从这种昂贵治疗中获益的患者。
【无人机】基于改进粒子群算法的无人机路径规划研究[和遗传算法、粒子群算法进行比较](Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“基于改进粒子群算法的无人机路径规划研究”展开,重点探讨了改进粒子群算法(PSO)在无人机三维路径规划中的应用,并传统遗传算法(GA)和标准粒子群算法进行了对比分析。研究通过Matlab代码实现,构建了复杂地形环境下的路径规划模型,验证了改进PSO在收敛速度、路径最优性和避障能力方面的优越性能。文中详细介绍了算法的改进策略,如引入惯性权重调整、速度限制和种群多样性机制,以克服早熟收敛等问题,提升全局搜索能力。同时,研究涵盖了路径规划中的约束条件建模,如飞行高度、转弯角度和威胁规避等,确保路径的安全性可行性。; 适合人群:具备一定算法基础和Matlab编程能力的研究生、科研人员及从事无人机路径规划、智能优化算法应用的工程技术人员,尤其适合正在开展相关课题研究或撰写论文的硕博学生。; 使用场景及目标:①掌握改进粒子群算法在无人机路径规划中的具体实现方法;②理解遗传算法粒子群算法在路径规划中的性能差异;③学习如何在Matlab中建模复杂环境并实现智能优化算法的仿真;④为科研项目、课程设计或学术论文提供可复现的代码参考和技术支撑。; 阅读建议:建议读者结合文中提供的Matlab代码进行实践操作,逐步调试并理解算法流程,重点关注算法改进部分的实现细节。同时,可尝试将该方法迁移至其他路径规划场景(如多无人机协同、动态环境规划)以拓展应用范围,提升科研创新能力。
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