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PAH的早期,肺血管以收缩成分占主导地位,结构变化相对不明显,随着疾病的进展,固定成分占的比例逐渐增加,当给予氧、内皮依赖性扩血管药物(乙酰胆碱)、内皮非依赖性药物(硝普钠)后,再不能引起肺动脉进一步扩张。为使肺血管病变已处于临界状态的病人不失去最后的手术机会,又不增加手术死亡率,术前需要先判断肺血管阻力的可逆性,即对肺血管反应性进行测定,以便决定手术的最佳方案,为预防、减轻术中和术后发生的PAH危象处理作准备。
(1)急性血管反应性试验:目前还没有统一的标准。普遍被接受的是:使用药物后mPAP或PVRI降低>20%;更加严格的标准是前两项指标下降>30%, 或者心指数(CI)增加>30%的前提下,mPAP降低>10mmHg。
①吸氧试验:低氧引起肺血管收缩,使PAP及PVR增高,提高吸入氧浓度,可使PAP及PVR下降。通常应用面罩或鼻导管给予100% 氧15-20min,比较吸氧前后的肺、体动脉血氧含量;PAP、SAP;CO等。如果吸氧后PAP下降,PVR仍不能降至6.5-7.0Wood以下者,多为动力性PAH可能。此方法简便,副作用小。但高浓度氧吸入对肺血管床扩张的程度有限。
② 急性药物试验评价:运用具有较强的、快速、短效的血管扩张药,选择性扩张肺血管床,对SAP和SVR的影响不大,而可使PAP和PVR。可供试验的药物和方法有:吸入NO 10~20ppm,10分钟;吸入依洛前列素8~10g,15分钟;吸入西地那非10mg,15分钟;静注前列环素2ng/(kg•min)并逐渐增加到不能耐受剂量止,30分钟;静注腺苷50g/(kg•min)并逐渐增加到还能耐受剂量,10分钟;静滴前列腺素E1 10-20ng/(kg.•min) 15分钟;经肺动脉泵入酚妥拉明0.1mg/min并逐渐增加到不能耐受剂量止。比较在保证体循环稳定的前提下,用药前后的肺、体动脉血氧含量;PAP、SAP。结果评价为:在CO增加或不变,SAP和SaO2无明显变化的同时,PAP下降25%以上、PVR可降至7 WU 以下者,提示肺血管尚有部分动力性PAH存在的可能。
(2)堵塞试验:先天性房、室间隔缺损;动脉导管未闭,合并重度PAH出现双向分流时,在进行心导管术手术过程中可用支架、球囊暂时堵塞缺损或动脉导管,严密、动态观察氧合指标、心血管反应。如若SAP下降,而RVP、PAP继续增高,SaO2下降者,表示肺血管存在器质性病变,预示房室间隔修补或动脉导管结扎后可能会造成类似血液动力学改变,外科手术为禁忌。
(3)肺小动脉楔入造影:肺小动脉楔入造影是在活体上对PAH时评价肺血管结构改变的一种有价值方法。肺小动脉逐渐变细速率(ROT)指肺小动脉直径(2.5-1.5mm间)与PAP及PVR呈负相关,重度器质性PAH时肺小动脉突然变细或终止,呈似修剪后树枝状,循环时间随PAH程度加重而延长,肺毛细血管充盈程度随PAH的严重度增加而明显减少或呈斑块状、岛屿状。
(4) 开胸或外科手术时肺组织活检:50年代中期,Heath和Edwards创立了病理定性分级的黄金标准:就肺切片中单位面积肺小动脉数量,以Heath-Edwards定性分级标准,观察并记录每张玻片的肺血管的病理变化及其分级。I级:主要表现为较多支肺细小动脉肌层肥厚;Ⅱ级:I级改变加上内膜有细胞性增生或少数偏心性纤维化;Ⅲ级:为肌层肥厚及较多血管腔被内膜纤维化阻塞、狭窄或伴有广泛肺间质纤维化;IV级:为上述改变加上出现丛状病变,或有或无小动脉壁局限性纤维素坏死、水肿、变性及炎细胞浸润。肺活检术作为一种诊断手段,能确定PAH肺血管病变类型和程度,为临床医师在手术的选择、预后等方面提供可靠的依据。但肺组织活检是一种创伤较大且有一定危险的检查,不能作为临床常规检查方法。
三、不同程度肺高压手术的选择
对于合并重度PAH病人心肺手术方案和指征,主要取决于肺血管病变程度及其可复性。
1.先天性畸形纠正术:PAH仍是先天性心脏病主要的死亡因素,左向右分流型先心病PAH有可能发展为艾森门格综合征,自然生存年龄仅32.5±14.6岁。先天性心脏病的病程演变主要取决于病变类型、心内缺损大小、部位及出生后PVR的变化,手术矫治是阻止病情发展最有效的手段。手术时的年龄在预后中有着重要的关系,术前已经有重度PAH、但未出现右向左分流的患儿,如能在1岁内手术处理,可以使PVR降至正常水平,如2岁后再手术处理,虽Pp/Ps、Rp/Rs也能逐渐下降,恢复需要的时间更久,甚在术后5年随访时,PVR还不能降至正常水平。对合并重度PAH的先天性心脏病患者,为避免肺血管器质性损害,应在正确掌握手术指征下早期手术。对于① 年龄<10岁;② PP/ Ps<1:1;③ 术前无紫绀,增加吸入氧浓度可使体动、静脉氧饱和度增加时;④ 肺活检Ⅳ级以下;⑤ PVR< 8WU的患儿,疗效较好,应尽早手术。
2. 房隔造门术:超声显示双期双向分流的PAH,活动后有紫绀、Pp/ Ps在1:1.2、PVR/SVR >1或=1、肺血管阻力 >12WU、QP/QS <1.4-1.5;或静息状态下QP/QS为1.5-1.8、活动量后QP/QS可降至1.0以下;SaO2静息状态下<90%,运动后还继续下降者,禁忌彻底修补缺损。如术前应用血管扩张剂或吸氧后PAP尚可下降5-10mmHg,PaO2可升达60mmHg以上者,可进行单向活瓣补片治疗:在关闭房室间隔缺损的补片中央,做一些带有活瓣的小窗,开放方向是由右室推向左室, 来预防器质性PH在关闭缺损后发生血液动力学障碍的后果。术后一旦发生RVP持续增高时,可从此处推开活瓣小窗,形成右向左分流来缓解术后右心衰竭及左心容量不足;相反,如果左室腔压力大于右室腔,此时带瓣小窗处于关闭状态,心室水平不再存在分流。房室隔造口术是一个姑息的治疗方法,主要是为了降低右心系统压力。进行房隔造门术的病人术后RLDEP可以立即下降,CO可以增加。房室隔造口术可以应用于严重PAH而对前列腺素治疗无效并伴反复晕厥的患者,但对伴严重右心功能不全或左心功能受损的危重病人是无效的。在等待肺移植的病人进行房室隔造口术可以延长其等待供体的生存期。
3. 心脏移植术:长期左心功能不全所继发的的PAH在心功能改善后可能会有所下降,心脏移植术是治疗各种原因终末期心衰的唯一手段。PAP、PVR升高的程度和可逆性与移植早期死亡率、预后密切相关,因为供心的右室在移植后不能迅速适应持续增高的后负荷,从世界心肺移植中心汇集的资料中显示:尽管积极有效的围手术期处理,急性右心功能不全占心脏移植并发症的50%,心脏移植后早期死亡率的19%。因而对受体术前预存的PAH的可逆性的评价直接关系到病人手术方式的选择和病人的预后的估计。即使是对血管扩张药反应良好的PAH受体,其移植后死亡率仍然比无PAH受体高,大约为无PAH受体的4倍。PAP及PVR是终末期心衰受体能否接受心脏移植的内在标准。至今尚无一个确切的阈值来判断,一般来说,sPAP<50mmHg和dPAP<25mmHg,静息状态下的PVR<6WU,或最大血管扩张时,PVR<3WU的受体尚可接受心脏移植。因此需要在心脏移植术前对肺高压中可逆和不可逆的两种成分的比重进行判断:在继续运用正性肌力药(多巴胺、多巴酚丁胺、米力农甚至肾上腺素)的基础上,采用吸氧、静输前列腺素E1、雷及定和吸入NO、前列环素、西地那非等,重复、动态地进行肺循环参数测定,有时可见到虽然肺动脉压的绝对数变化不大,但PVR和跨肺梯度下降超过20%以上,即经过扩血管药物调节“vasodilator conditioning”— 长时间的,一个又一个相继使用的正性肌力药(多巴酚丁胺或米力农)和血管扩张药的积极处理顺序(aggressive sequence)的调理,让肺血管达到最大扩张状态,使原本认为不可逆的固定的PAH转变为可逆的、有反应的PAH类型,给此类病人的心脏移植带来可能。但心脏移植后,升高的PAP和PVR虽有所下降,还会持续一段时间,直到一年后才有可能回复正常。
4. 血栓动脉内膜切除术与肺或心肺移植:慢性血栓形成和(或)栓塞性疾病引起的PAH可进行血栓动脉内膜切除术。由肺部疾病导致的PAH患者当心脏功能正常时可施行单纯肺移植术。伴严重PAH的终末期心衰、对血管扩张治疗无效的严重PAH患者、复杂性心脏畸形导致的爱森曼格综合征和复杂性肺动脉闭锁的患者、严重的,固定的PAH(大于8WU)患者,如只进行心脏移植术,可能会出现心脏移植后右衰竭,在很多中心是作为心脏移植的禁忌症,需考虑实施心—肺联合移植。
c.磷酸二酯酶抑制剂:在肺高压的治疗中,NO-cGMP信号通路一直是治疗考虑的重点,当平滑肌细胞内cGMP含量增加时,激活cGMP依赖的PKG蛋白激酶,这些以PKG为底物的酶蛋白包括:与肌球蛋白结合的肌球蛋白磷脂酶、Ca2+激活K+通道蛋白以及IRAG(IP3受体相关的cGMP底物),它们经过PKG催化磷酸化后导致细胞内Ca2+ 浓度的下降并降低了细胞对Ca2+的敏感性,从而产生细胞内效应。磷酸二酯酶V(PDE5)属于环核苷酸水解酶家族成员,能水解细胞中cAMP和cGMP,其中磷酸二酯酶V (PDE5)是主要的cGMP水解酶,cGMP表达于所有血管平滑肌上,DHanakoti等肺动脉环实验研究指出,cGMP比cAMP引起肺动脉的舒张效果更敏感。
因而近些年治疗肺高压研究关注PDE5抑制剂的作用上,并取得肯定的效果。Corbin等人利用[3H]Vardenafil,放射标记后的PDE5抑制剂来标记定量肺血管内的PDE5,结果显示:在肺组织中,PDE5的含量是心肌中的15倍;这一数量关系用底物接触活性分析的方法得到印证。同时,他们认为:在临床常用剂量,西地那非血清游离浓度为20nmol/L时,理论计算可抑制细胞内10%PDE5;另一方面,由于西地那非的高亲和力和高特异性,产生药泵的作用,因而可能在细胞内实际结合了PDE5产生100%抑制PDE5的效果。这项研究不仅为抑制PDE5可作为治疗肺高压目标提供基础,也为在临床常用剂量西地那非治疗肺高压提供依据。Schulze-Neick在12例先心病患儿临床研究中注意到:无论是术前或术中,静注PDE5抑制剂西地那非比吸入NO更能有效地降低PVR,同时有血清cGMP的升高。Sandez等还提出:可利用舌下含服西地那非的方法,来作为评价伴肺高压心脏移植病人肺高压程度可逆性。Michelakis等观察了5个肺高压病人口服西地那非三个月后的心功能改善情况,指出西地那非可明显改善病人的右室肥厚,使心排血增加而PVR明显下降,病人6分钟可步行距离也明显延长,从而证实长期使用的有效性和可靠性。 Lepore认为西地那非与NO合用可增加NO的作用,并延长其作用时间,预防吸入NO停药后的肺血管收缩反弹。姜桢等已经制成供雾化用的盐酸西地那非溶液,用于围手术期的肺高压危象的预防和治疗。西地那非治疗肺高压的乐观的前景,促使研究更进一步深入。
②经肺动脉给药:鉴于肺内存在丰富的肾上腺素能受体,肺高压时,肺组织肾上腺素能a和b受体处于失衡状态,以收缩占优势:调节肺血管收缩的a受体增加、调节肺血管舒张的b2受体减少,致使肺血管对缩血管药物反应增强而对舒张血管药物反应减弱和肺血管内皮DA-1受体介导的内皮依赖性舒张减弱,酚妥拉明仍是处理CPB后肺高压的最有效扩血管药物。肺-体循环分别给药的设想为克服这种治疗矛盾开辟了新的思路。首先,将强效扩血管药物(如酚妥拉明)从肺动脉给予,迅速分布于肺血管床,产生强烈的扩血管作用,降低肺动脉压和肺血管阻力,降低右心后负荷和右室舒张末压,不仅减轻了右室的作功,还有利于右心肌的血供。但现有血管扩张药均缺乏组织特异性,随着用药时间的延长、药物的蓄积,药物的代谢速度慢于肺循环速度,经肺动脉进入的药物在扩张肺血管的同时,有部分会进入左心,造成体循环难以支持而不得不动用收缩血管的药物来维持体循环压力来保持冠脉的灌注。
(3)增加右冠灌注压:增加右冠灌注压是维持右心功能的关键。传统的给药方式经中心静脉给缩血管药物提升血压,保证心肌的供血。但他们在进入体循环之前,先经过肺血管床。肺在代谢循环中的儿茶酚胺类药物方面有重要作用,大约循环中5%的肾上腺素和30%的去甲肾上腺素,在经过肺血管时被代谢、清除。体外循环后,肺血管内皮对去甲肾上腺素的吸收有所增加,从体外循环前的16%~19%上升到35%~42%,因而对伴缩血管活性的正性肌力药,将首先引起肺血管收缩,导致PVR、PAP急剧升高,这样使刚经体外循环创伤的右心室将面临遽然增高的后负荷搏血,这无疑是不利于对伴肺高压危象的右心衰。致右心搏出困难。
①双心房输注的问世:1985年Ambra首先将双心房输注法用于5例二尖瓣置换术并发严重的术后PHT病人,在应用大剂量的正性肌力药,仍脱机困难,最后经中心静脉输注PGE1、经左心房输注去甲肾上腺素,使5例病人得以脱离体外循环并存活。Pearl等分别经中心静脉和左心房两种途径输注多巴胺,肾上腺素,去甲肾上腺素和去氧肾上腺素,观察不同药物、经不同途径给药对犬的肺循环、体循环血流动力学的影响。注意到:经不同途径给予的四种药物所引起的血流动力学效能无显著差异;通过左房输注“肺动脉血”的药物浓度明显低于通过中心静脉给药,提示左房给予儿茶酚胺类药物对降低肺动脉血药浓度是有效的。
②肺-体循环分别给药:国内姜桢报道的对CPB后经肺循环给药无法脱机的PHC病人,将扩血管药物移到肺循环的起始部给予、将缩血管药物移至体循环起始部给予,并且创造性地应用漂浮导管股动脉逆行置管作为体循环给药途径,肺-体循环分别给药的设想为克服这种治疗矛盾开辟了新的思路,从左房泵入具有血管收缩作用的正性肌力药。既可以避免用传统途径给予强效缩血管药物,造成的肺血管床强烈收缩,又拮抗由肺动脉给予的扩血管药物流经肺循环到达体循环产生的血管扩张作用。采用肺-体循环分别给药后,血流动力学迅速向期望的方向发展,印证了分别给药理论的可行性。发现此方法能在降低肺动脉压的同时,经体循环起始部进入的正性肌力药不仅充分发挥对心脏的作用,缩血管性能首先作用于体循环小动脉,维持足够的桡动脉压和体循环阻力,拮抗扩血管药物流经肺循环到达体循环产生的血管扩张作用。进入体循环的药物通过毛细血管床时被组织摄取,并被单胺氧化酶,儿茶酚胺氧位甲基转移酶代谢,最后只有稀释的活性低的药物到达肺组织,产生微弱的药理效应,对肺循环的影响减少,最终使全部病人成功脱机,为术后康复创造了条件。
为增加右冠灌注压,常用具α1受体激动的去氧肾上腺素和去甲肾上腺素。以去甲肾上腺素更宜,它的α1受体激动作用可保持外周血管张力、α2受体激动作用促使内原性去甲肾上腺素释放、β1受体激动作用增加心肌收缩力,甚至会导致急性肺高压的PVR降低。Kwak 认为在SBP的上升幅度中去甲肾上腺素>去氧肾上腺素;在PAP的上升幅度中去甲肾上腺素<去氧肾上腺素。一般用量为1-2μg/min,使用范围0.05-0.3μg/min,甚至有报道达8-12μg/min。鉴于左房置管的困难和并发症,姜桢采用直接由主动脉根部或由股动脉导入导管达主动脉根部给药,可起到同样作用。
因而心脏手术围术期伴肺高压右心衰的处理:对伴肺高压的低心排,以至不能脱离体外循环时,需联合运用血管活性药物:经中心静脉运用支持心肌收缩力药物;经肺动脉运用酚妥拉明、前列腺素E1扩张肺动脉;经左心导管给予去甲肾上腺素维持外周血管一定的张力和保持冠脉血供,改善右心功能;严重肺高压者需吸入NO或伊洛前列素降低肺血管阻力。
(.4)右心室辅助装置(RVAD)和体外膜肺氧合(ECMO)
尽管如此,一些病人药物治疗仍然难以奏效。机械辅助装置在国外已广泛使用。右心室辅助装置(RVAD)的使用广泛运用到右心衰的早期治疗中,但是植入右心室辅助装置仍然需要仔细的把握其适应证。在仔细评估血流动力学,以及最大程度使用正性肌力药和血管扩张药之后,仍然不能脱离体外循环,食道心脏超声观察左心心腔小但收缩活跃,右心室扩张,尿较少,有房性或室性心律失常,则可考虑装置右心室辅助装置。
是一种体外循环中气体交换的装置,可使心肺衰竭患儿在脱离肺的状态下进行气体交换,实现体外气体交换过程,从而维持正常的血液一气体平衡,使病肺得到休息,起到暂时性的生命支持作用。也被广泛用于先心病人发生急性肺高压的病人中,自1990年以来,开始用于支持终末心衰等待心脏移植的病人中。体外氧合机可保证肺高压病人的氧合、纠正内环境酸碱平衡、进行有效地循环支持,避免机械通气对肺的损伤使得肺功能有恢复的时机,因而有较多优点,它与右心室辅助装置相比异同如表;在加拿大一项未发表的临床研究结论,肺高压右心衰使用体外氧合机预后好于使用右心室辅助装置。由于ECMO技术设备本身的复杂性以及花费极其昂贵,目前在国内临床尚未推广使用。