心力衰竭已嚴重威脅人們健康，由于供心缺乏，心室輔助作為治療心力衰竭的重要方式，臨床應用日益增多。心室輔助可用于心臟功能恢復前支持治療，作為心臟移植前過渡支持治療及對不適合心臟移植的患者進行永久輔助治療。心室輔助血泵根據結構及工作機制不同，大體上分為三代。本文就心室輔助的血泵的種類及其臨床應用研究進展做一綜述。
引用本文： 張巖, 孫寒松, 胡盛壽. 左心室輔助血泵及其臨床應用研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2017, 24(2): 152-155. doi: 10.7507/1007-4848.201503048 復制
資料表明，目前全球大約有 2 千萬心力衰竭患者，隨著壽命的延長，患者人數也在逐年上升[1]。對于終末期心衰患者（臨床上絕大多數是左心室衰竭患者），當供心缺乏，藥物治療、外科手術治療等其他手段效果不佳時，應用左心室輔助裝置技術可以達到較好的治療效果[2]。1963 年，DeBakey 首次將帶有瓣膜的搏動泵用于心臟術后的低心排血量患者，進行左心輔助，1 周后成功存活，從而揭開了心室輔助裝置治療心衰的序幕[3]。1984 年，第一個經美國食品與藥品管理局批準的 Novacor LVAD（Baxter，Oakland，CA）應用于臨床[4]。目前，心室輔助作為臨床治療心力衰竭的重要手段，可用于心臟功能恢復前支持治療[5]，作為心臟移植前過渡支持治療及對不適合心臟移植的患者進行永久輔助治療[6]。2013 年美國的 ACCH/AHA 心衰指南中，已經將心室輔助列為治療心力衰竭的重要方式[7]。心室輔助血泵經過多年的發展（多為左心室輔助血泵），其種類及臨床應用日益增多，由于國內應用甚少[8-9]，現就國外左心室輔助血泵及其臨床應用進展進行綜述。
1 血泵的類型
心室輔助血泵根據結構及工作機制不同，大體上分為三代（表 1）。第一代為搏動性血泵，第二代為旋轉血泵，包括軸流泵及離心泵等，第三代為懸浮血泵。目前常用的為第二代血泵，主要應用于移植前過渡治療及永久輔助治療。
表1
心室輔助血泵的類型
2 臨床應用進展
2.1 第一代血泵
第一代血泵為搏動泵，常用的有 Novacor 泵、HeartMate IP 泵、Excor 泵和 BVS 5000 泵等。上個世紀八、九十年代應用最多，主要供短期應用，部分可長期使用。但由于體積大，耗能多，并發癥多，故隨著第二代血泵的臨床應用，其臨床上已經少用或停用。
1984 年，第一個經美國食品與藥品管理局（FDA）批準應用于臨床的 Novacor LVAD（Baxter，oakland，CA）[10]。植入數量超過 1 600 例患者，其中德國最多，超過 1 500 例。它在世界將近 100 個醫學中心中使用，以耐久性著稱。阜外心血管病醫院成功進行了此泵植入 1 例，進行輔助 2 年，并成功進行了心臟移植[8]。
HeartMate XVE 是一種氣動的、產生搏動血流的輔助泵，它可以行左心、右心及雙心室輔助，不能植入體內。2001 年的 REMATCH 臨床試驗表明[11]，應用左心室輔助（應用血泵為 HeartMate XVE）治療明顯優于單純藥物治療的患者。2003 年 7 月，FDA 根據這個臨床試驗，批準 HeartMate XVE 血泵進行永久支持治療，也是唯一一個不需要抗凝治療的血泵[12]。HeartMate XVE 成為第一個經 FDA 批準的用于永久輔助的心室輔助裝置。其通過推板產生搏動性血流，植入患者的體表面積要求大于 1.5 kg/m2。它的內表面進行特殊涂層，可不用抗凝。大規模的臨床試驗表明，其臨床結果優于單純藥物治療。然而，在以后的隨訪中發現，其 2 年植入期間有 73% 的泵需要更換[13]，故目前被新一代產品所取代[14]。
BVS 5000 泵也是一種氣動的、產生搏動血流的輔助泵，可以行左心、右心及雙心室輔助，適用于短期輔助，可以產生大約 6 L/min 的流量。1999 年 9 月，據 BVS 5000 的全球數據庫統計，大約有 1 513 例植入此泵，其中的 63% 用于術后心衰患者，多為雙心室輔助，平均輔助時間是（5.5±6.4）d。阜外心血管病醫院主要應用此泵進行短期心室輔助，共用此泵 12 例[9]。
然而，隨著長期植入后其機械故障及感染的發生率增加及新一代血泵的出現[15]，目前第一代血泵的臨床應用急劇減少甚至停用，國際心室輔助協會的統計資料也證明了這一趨勢[2,16]。Novacor 血泵在 2012 年被停止使用，其余血泵都極少應用[16]。
2.2 第二代血泵
第二代血泵為旋轉泵（即持續流血泵，包括軸流泵及離心泵），是目前臨床應用最多的血泵。常用的有 HeartMateⅡ泵、Jarvik 2000 血泵、MircorMed DeBakey 泵及 Hemopump 等。主要應用于移植前的過渡支持治療及永久輔助治療。
臨床上長期植入第一代血泵即搏動泵后，感染、泵失功及血栓等并發癥的發生率高。第二代血泵部分克服了這些缺點，其特點是旋轉葉片轉動使血流成為持續性血流。其優點是體積小、易植入，沒有瓣膜裝置部分、沒有氣囊室、減少感染發生率，結構簡單，減少了泵失功的發生率[17]。
HeartMate Ⅱ為軸流血泵，是替代 HeartMate XVE 的產品，技術較為成熟[18]。在全世界有 350 個心臟中心使用，臨床應用已超過 20 000 例患者，最長輔助時間是 8 年，有 100 例患者輔助時間超過 5 年。患者年齡跨度為 10～91 歲。2003 年開始臨床試驗，2005 年獲得歐洲的 CE 認證，2010 年獲美國認證，可以進行移植前過渡治療及永久支持治療[19]。
移植前過渡的臨床試驗：Miller 等報道[20]，2005～2006 年，在全美 26 個心臟中心，進行置入 HeartMate Ⅱ 血泵后移植前過渡的臨床試驗，入選了 133 例等待心臟移植的終末期心衰患者。以 180 d 為研究終點，觀察患者是否行心臟移植，撤機或者繼續使用血泵輔助，平均輔助時間為 126 d。結果表明，輔助 3 個月后，患者的心功能及生活質量都有明顯提高。HeartMateⅡ可以應用于移植前過渡使用；2008 年美國 FDA 正式批準其進行移植前過渡使用。
永久輔助治療的臨床試驗：Slaughter 等報道[21]，2005 年 4 月至 2007 年 5 月，全美 38 個心臟中心，共入選 200 例心衰患者，其中 134 例植入 HeartMateⅡ血泵，66 例植入 HeartMate XVE 血泵，試驗終點為 2 年內再次手術換泵或腦血管意外的發生率、生存率及并發癥的發生率等。臨床試驗表明：與搏動泵（HeartMate XVE）相比，旋轉泵（HeartMateⅡ）可以顯著提高患者 2 年生存率，分別為 24% 及 58%。無神經系統并發癥及泵失功分別為 11% 及 46%。2010 年 1 月被批準應用于不適合心臟移植的患者進行永久支持使用。2014 年輔助循環協會的注冊登記研究表明[22]，HeartMateⅡ在進行永久輔助臨床治療中，其臨床治療效果優于其它血泵。
Jarvik 2000 血泵為可植入的軸流泵，重約 85 g，直徑約 2.5 cm。轉速為 8 000～12 000 r/min，在 100 mm Hg 的后負荷下可以產生 3～6 L/min 的流量[23]。在美國、歐洲及亞洲等地獲得醫療認證；作為心臟移植前過渡和永久支持治療；2012 年統計結果，最長植入時間為 7 年半，使用超過 4 000 例。2005 年在歐洲取得 CE 認證，用于移植前過渡治療及永久輔助治療。目前在美國，正在進行永久輔助治療的臨床試驗，入選 204 例患者置入 Jarvik 2000，202 例患者置入 HeartMateⅡ作為對照組。
MicroMed-DeBakey 血泵，為可植入軸流泵[24]，有 7 個國家 46 個心臟中心 370 例患者使用；長 7.5 cm，直徑 2.5 cm；轉速可達 10 000 r/min，可以在后負荷為 100 mm Hg 時產生 5～6 L/min 的流量。泵的一端接以金屬鈦制成的流入管道，流出管道為一人工血管，可置入胸腔。在歐洲獲得醫療認證，目前在美國進行臨床試驗。在歐洲獲得醫療認證，目前在美國進行臨床試驗。
2.3 第三代血泵
第三代血泵尚處于研制及臨床試驗階段。其突出特點是利用磁懸浮或水力懸浮，從而不需要軸承，可以減少機械磨損及對血細胞的破壞，減少血栓及感染等[25]。有 HeartWare 血泵[26]、Incor 血泵[27]、DuraHeart 血泵[28]及 HeartMateⅢ血泵[29]等。
HeartWare 血泵是一種磁懸浮離心血泵[30]。從左心室心尖部插管，重僅 145 g，可以提供 10 L/min 的流量。可以放置體內，可以進行雙心室輔助，為離心泵類型中體積最小的。2012 年 FDA 批準其可以進行移植前的過渡治療使用[31]。2013 年在全美 50 個心臟中心開始進行永久植入的臨床試驗。目前，其在 37 個國家共 230 個心臟中心使用，包括在美國在內有 100 個心臟中心使用，共植入數量超過 2 500 例[32]。HeartWare 血泵可以不用正中開胸而從側開胸植入[33]。
Incor 泵是第一個投入臨床應用的采用磁懸浮軸承的軸流泵[34]。Incor 的核心部分是一個微型軸流泵，包括導葉、轉子葉輪和靜子擴壓器。轉子和靜子葉型均利用 CFD 模擬流場比較后, 采取阿基米德螺旋設計以減小剪切力。100 mm Hg 壓頭下，流量為 5 L/min 時工作轉速 8 000 r/min。2002 年世界上第一例 INCOR 在德國植入人體[35]。2003 年獲得歐洲 CE 認證，2004 年 6 月獲得 FDA 批準進行臨床試驗[36]。
DuraHeart 血泵是一個磁懸浮的離心泵[37]，包括磁懸浮軸承，葉片及直流無刷電機。血泵使用磁懸浮技術，免去使用物理軸承，從而可以實現葉片的自由旋轉，提高了耐久性。該泵重 540 g，直徑為 72 mm，高 45 mm。已獲得歐洲 CE 認證，進入臨床使用。2010 年 1 月正在美國 40 個心臟中心進行的移植過渡治療的臨床試驗，2015 年 6 月結束臨床試驗。
3 展望
隨著越來越多的患者植入機械循環輔助裝置（MCSD）。2005 年，美國成立了國際機械輔助循環裝置的注冊登記（INTERMACS）研究機構。這個機構由美國的 FDA、CMS 及相關臨床專家、科學家及工程學家代表參加。旨在進行幫助提高 MCSD 的臨床療效，進行新的血泵臨床試驗并進行相關研究。2014 年國際機械輔助循環協會的統計資料表明[2]，目前為止，158 個心臟中心參與，共植入 10 542 例機械輔助裝置。自 2008 年以來，持續性血流泵的使用日益增多，最近幾年幾乎都為持續性血流泵（即第二代血泵）。
雖然左心室機械輔助裝置作為一種臨床治療方法，正日益發揮著重要作用，但長期植入后并發癥如血栓、泵功能障礙、溶血等嚴重影響患者的生活質量，甚至生命。如何開發性能更優越，并發癥更低的心室輔助裝置是下一步努力的方向。
資料表明，目前全球大約有 2 千萬心力衰竭患者，隨著壽命的延長，患者人數也在逐年上升[1]。對于終末期心衰患者（臨床上絕大多數是左心室衰竭患者），當供心缺乏，藥物治療、外科手術治療等其他手段效果不佳時，應用左心室輔助裝置技術可以達到較好的治療效果[2]。1963 年，DeBakey 首次將帶有瓣膜的搏動泵用于心臟術后的低心排血量患者，進行左心輔助，1 周后成功存活，從而揭開了心室輔助裝置治療心衰的序幕[3]。1984 年，第一個經美國食品與藥品管理局批準的 Novacor LVAD（Baxter，Oakland，CA）應用于臨床[4]。目前，心室輔助作為臨床治療心力衰竭的重要手段，可用于心臟功能恢復前支持治療[5]，作為心臟移植前過渡支持治療及對不適合心臟移植的患者進行永久輔助治療[6]。2013 年美國的 ACCH/AHA 心衰指南中，已經將心室輔助列為治療心力衰竭的重要方式[7]。心室輔助血泵經過多年的發展（多為左心室輔助血泵），其種類及臨床應用日益增多，由于國內應用甚少[8-9]，現就國外左心室輔助血泵及其臨床應用進展進行綜述。
1 血泵的類型
心室輔助血泵根據結構及工作機制不同，大體上分為三代（表 1）。第一代為搏動性血泵，第二代為旋轉血泵，包括軸流泵及離心泵等，第三代為懸浮血泵。目前常用的為第二代血泵，主要應用于移植前過渡治療及永久輔助治療。
表1
心室輔助血泵的類型
2 臨床應用進展
2.1 第一代血泵
第一代血泵為搏動泵，常用的有 Novacor 泵、HeartMate IP 泵、Excor 泵和 BVS 5000 泵等。上個世紀八、九十年代應用最多，主要供短期應用，部分可長期使用。但由于體積大，耗能多，并發癥多，故隨著第二代血泵的臨床應用，其臨床上已經少用或停用。
1984 年，第一個經美國食品與藥品管理局（FDA）批準應用于臨床的 Novacor LVAD（Baxter，oakland，CA）[10]。植入數量超過 1 600 例患者，其中德國最多，超過 1 500 例。它在世界將近 100 個醫學中心中使用，以耐久性著稱。阜外心血管病醫院成功進行了此泵植入 1 例，進行輔助 2 年，并成功進行了心臟移植[8]。
HeartMate XVE 是一種氣動的、產生搏動血流的輔助泵，它可以行左心、右心及雙心室輔助，不能植入體內。2001 年的 REMATCH 臨床試驗表明[11]，應用左心室輔助（應用血泵為 HeartMate XVE）治療明顯優于單純藥物治療的患者。2003 年 7 月，FDA 根據這個臨床試驗，批準 HeartMate XVE 血泵進行永久支持治療，也是唯一一個不需要抗凝治療的血泵[12]。HeartMate XVE 成為第一個經 FDA 批準的用于永久輔助的心室輔助裝置。其通過推板產生搏動性血流，植入患者的體表面積要求大于 1.5 kg/m2。它的內表面進行特殊涂層，可不用抗凝。大規模的臨床試驗表明，其臨床結果優于單純藥物治療。然而，在以后的隨訪中發現，其 2 年植入期間有 73% 的泵需要更換[13]，故目前被新一代產品所取代[14]。
BVS 5000 泵也是一種氣動的、產生搏動血流的輔助泵，可以行左心、右心及雙心室輔助，適用于短期輔助，可以產生大約 6 L/min 的流量。1999 年 9 月，據 BVS 5000 的全球數據庫統計，大約有 1 513 例植入此泵，其中的 63% 用于術后心衰患者，多為雙心室輔助，平均輔助時間是（5.5±6.4）d。阜外心血管病醫院主要應用此泵進行短期心室輔助，共用此泵 12 例[9]。
然而，隨著長期植入后其機械故障及感染的發生率增加及新一代血泵的出現[15]，目前第一代血泵的臨床應用急劇減少甚至停用，國際心室輔助協會的統計資料也證明了這一趨勢[2,16]。Novacor 血泵在 2012 年被停止使用，其余血泵都極少應用[16]。
2.2 第二代血泵
第二代血泵為旋轉泵（即持續流血泵，包括軸流泵及離心泵），是目前臨床應用最多的血泵。常用的有 HeartMateⅡ泵、Jarvik 2000 血泵、MircorMed DeBakey 泵及 Hemopump 等。主要應用于移植前的過渡支持治療及永久輔助治療。
臨床上長期植入第一代血泵即搏動泵后，感染、泵失功及血栓等并發癥的發生率高。第二代血泵部分克服了這些缺點，其特點是旋轉葉片轉動使血流成為持續性血流。其優點是體積小、易植入，沒有瓣膜裝置部分、沒有氣囊室、減少感染發生率，結構簡單，減少了泵失功的發生率[17]。
HeartMate Ⅱ為軸流血泵，是替代 HeartMate XVE 的產品，技術較為成熟[18]。在全世界有 350 個心臟中心使用，臨床應用已超過 20 000 例患者，最長輔助時間是 8 年，有 100 例患者輔助時間超過 5 年。患者年齡跨度為 10～91 歲。2003 年開始臨床試驗，2005 年獲得歐洲的 CE 認證，2010 年獲美國認證，可以進行移植前過渡治療及永久支持治療[19]。
移植前過渡的臨床試驗：Miller 等報道[20]，2005～2006 年，在全美 26 個心臟中心，進行置入 HeartMate Ⅱ 血泵后移植前過渡的臨床試驗，入選了 133 例等待心臟移植的終末期心衰患者。以 180 d 為研究終點，觀察患者是否行心臟移植，撤機或者繼續使用血泵輔助，平均輔助時間為 126 d。結果表明，輔助 3 個月后，患者的心功能及生活質量都有明顯提高。HeartMateⅡ可以應用于移植前過渡使用；2008 年美國 FDA 正式批準其進行移植前過渡使用。
永久輔助治療的臨床試驗：Slaughter 等報道[21]，2005 年 4 月至 2007 年 5 月，全美 38 個心臟中心，共入選 200 例心衰患者，其中 134 例植入 HeartMateⅡ血泵，66 例植入 HeartMate XVE 血泵，試驗終點為 2 年內再次手術換泵或腦血管意外的發生率、生存率及并發癥的發生率等。臨床試驗表明：與搏動泵（HeartMate XVE）相比，旋轉泵（HeartMateⅡ）可以顯著提高患者 2 年生存率，分別為 24% 及 58%。無神經系統并發癥及泵失功分別為 11% 及 46%。2010 年 1 月被批準應用于不適合心臟移植的患者進行永久支持使用。2014 年輔助循環協會的注冊登記研究表明[22]，HeartMateⅡ在進行永久輔助臨床治療中，其臨床治療效果優于其它血泵。
Jarvik 2000 血泵為可植入的軸流泵，重約 85 g，直徑約 2.5 cm。轉速為 8 000～12 000 r/min，在 100 mm Hg 的后負荷下可以產生 3～6 L/min 的流量[23]。在美國、歐洲及亞洲等地獲得醫療認證；作為心臟移植前過渡和永久支持治療；2012 年統計結果，最長植入時間為 7 年半，使用超過 4 000 例。2005 年在歐洲取得 CE 認證，用于移植前過渡治療及永久輔助治療。目前在美國，正在進行永久輔助治療的臨床試驗，入選 204 例患者置入 Jarvik 2000，202 例患者置入 HeartMateⅡ作為對照組。
MicroMed-DeBakey 血泵，為可植入軸流泵[24]，有 7 個國家 46 個心臟中心 370 例患者使用；長 7.5 cm，直徑 2.5 cm；轉速可達 10 000 r/min，可以在后負荷為 100 mm Hg 時產生 5～6 L/min 的流量。泵的一端接以金屬鈦制成的流入管道，流出管道為一人工血管，可置入胸腔。在歐洲獲得醫療認證，目前在美國進行臨床試驗。在歐洲獲得醫療認證，目前在美國進行臨床試驗。
2.3 第三代血泵
第三代血泵尚處于研制及臨床試驗階段。其突出特點是利用磁懸浮或水力懸浮，從而不需要軸承，可以減少機械磨損及對血細胞的破壞，減少血栓及感染等[25]。有 HeartWare 血泵[26]、Incor 血泵[27]、DuraHeart 血泵[28]及 HeartMateⅢ血泵[29]等。
HeartWare 血泵是一種磁懸浮離心血泵[30]。從左心室心尖部插管，重僅 145 g，可以提供 10 L/min 的流量。可以放置體內，可以進行雙心室輔助，為離心泵類型中體積最小的。2012 年 FDA 批準其可以進行移植前的過渡治療使用[31]。2013 年在全美 50 個心臟中心開始進行永久植入的臨床試驗。目前，其在 37 個國家共 230 個心臟中心使用，包括在美國在內有 100 個心臟中心使用，共植入數量超過 2 500 例[32]。HeartWare 血泵可以不用正中開胸而從側開胸植入[33]。
Incor 泵是第一個投入臨床應用的采用磁懸浮軸承的軸流泵[34]。Incor 的核心部分是一個微型軸流泵，包括導葉、轉子葉輪和靜子擴壓器。轉子和靜子葉型均利用 CFD 模擬流場比較后, 采取阿基米德螺旋設計以減小剪切力。100 mm Hg 壓頭下，流量為 5 L/min 時工作轉速 8 000 r/min。2002 年世界上第一例 INCOR 在德國植入人體[35]。2003 年獲得歐洲 CE 認證，2004 年 6 月獲得 FDA 批準進行臨床試驗[36]。
DuraHeart 血泵是一個磁懸浮的離心泵[37]，包括磁懸浮軸承，葉片及直流無刷電機。血泵使用磁懸浮技術，免去使用物理軸承，從而可以實現葉片的自由旋轉，提高了耐久性。該泵重 540 g，直徑為 72 mm，高 45 mm。已獲得歐洲 CE 認證，進入臨床使用。2010 年 1 月正在美國 40 個心臟中心進行的移植過渡治療的臨床試驗，2015 年 6 月結束臨床試驗。
3 展望
隨著越來越多的患者植入機械循環輔助裝置（MCSD）。2005 年，美國成立了國際機械輔助循環裝置的注冊登記（INTERMACS）研究機構。這個機構由美國的 FDA、CMS 及相關臨床專家、科學家及工程學家代表參加。旨在進行幫助提高 MCSD 的臨床療效，進行新的血泵臨床試驗并進行相關研究。2014 年國際機械輔助循環協會的統計資料表明[2]，目前為止，158 個心臟中心參與，共植入 10 542 例機械輔助裝置。自 2008 年以來，持續性血流泵的使用日益增多，最近幾年幾乎都為持續性血流泵（即第二代血泵）。
雖然左心室機械輔助裝置作為一種臨床治療方法，正日益發揮著重要作用，但長期植入后并發癥如血栓、泵功能障礙、溶血等嚴重影響患者的生活質量，甚至生命。如何開發性能更優越，并發癥更低的心室輔助裝置是下一步努力的方向。
