青委专刊 | 机械循环支持在缺血性心肌病外科血运重建术围术期的应用

机械循环支持在缺血性心肌病外科血运重建术围术期的应用

本研究旨在描述围术期机械循环支持（MCS）的使用及其对缺血性心肌病患者接受外科血运重建手术结局的影响。

本研究纳入2015年至2021期间，左室射血分数（EF）低于35%的单纯冠状动脉搭桥术（CABG）患者（N=378）。根据MCS开始时间，将患者分为无MCS组、术前MCS组和术后MCS组。MCS包括主动脉内球囊反搏（IABP）、体外膜肺氧合（ECMO）和Impella装置（Abiomed）。主要研究终点事件是手术死亡率。

胸外科医生协会预测死亡率风险的中位数为2.4%。66%（n=246）的患者既往有心肌梗死病史，其中61.8%的患者在CABG术后21天内发生过心肌梗死。21例患者（5.6%）是在心源性休克状态下进行了手术。术前MCS组有31例（8.2%）患者，他们是在MCS开始后中位数2天接受了CABG手术。术后MCS组有30例（7.9%）患者。术前EF值（OR 0.93；P=0.01）和术前已使用MCS（OR 3.06；P=0.02）是术后需要MCS的独立风险因素。总体手术死亡率为3.4%，三年生存率为87.0%。术前接受MCS和未接受MCS患者的手术死亡率分别为7.7%和2.9%（P=0.12），但长期生存率无差异（P=0.80），而术后MCS组的患者手术死亡率显著增加（16.7%），且远期死亡率也显著升高（63%；P<0.01）。

对于缺血性心肌病患者，围术期选择性使用MCS可以安全地进行CABG手术。尽管疾病严重程度较高，术前接受MCS组患者的短期和长期生存率是可以接受的。术后接受MCS组患者的术后并发症的发生率和死亡率显著增加。

缺血性心肌病仍是人类死亡的主要病因，预计到2030年将超过800万患者受影响。研究表明，血运重建手术在长期生存方面优于单纯药物治疗。然而，EF降低的患者进行CABG仍具有挑战性，与心室功能正常的患者相比，结局明显更差。

心源性休克和血流动力学不稳定常常使EF降低的CABG患者病情复杂化，并与较差的临床结局相关。这种情况可能出现在术前已发生急性心肌梗死（AMI）后进行手术的患者、体外循环辅助停止后随之发生或者发生在术后一段时间的患者。机械循环支持（MCS）可以通过增加体循环和冠状动脉血流、减轻左室负荷以及实现血流动力学稳定来提供暂时支持。然而，MCS也可能导致严重并发症，如出血、血栓栓塞和肢体缺血，因此必须有选择性的使用。

随着MCS治疗的广泛应用，我们已经了解并明确MCS在接受CABG且射血分数（EF）降低的患者中使用，变得尤为重要，然而，仍然缺乏相关数据。因急性心肌梗死（AMI）而休克的患者，行MCS的大规模研究存在局限性，因为这些患者大多数接受了经皮冠状动脉介入治疗，这使得难以将研究结果推广到外科手术患者。此外，针对高风险CABG患者使用MCS的报道也局限于小样本、单中心的病例研究。本研究旨在描述围术期MCS的使用及其对接受外科血运重建的缺血性心肌病患者结局的影响。我们假设需要围术期MCS的患者代表这一类高风险人群，术后并发症增加，生存率较差。

本研究是单中心回顾性研究，经过哥伦比亚大学欧文医学中心（纽约，NY）机构审查委员会（IRB）批准（IRB编号#AAAU2877，最后批准日期为2023年1月6日）。研究纳入了2015年7月至2021年12月期间在本中心接受单独CABG且术前左心室射血分数（LVEF）≤35%的378名患者。

围术期使用 MCS 的患者，MCS设备包括使用主动脉内球囊反搏 (IABP)、lmpella 装置 (Abiomed)、体外膜肺氧合 (ECMO)或 CentriMag(Abbott)左心室辅助装置(LVAD)(图 1)。为了进行分析，根据围术期 MCS 使用时机，将患者分为 3 组:围术期未接受 MCS 的患者(无 MCS 组)、仅术前接受 MCS的患者 (术前 MCS 组)和术后接受 MCS的患者 (术后MCS组)。

通过电子病历系统回顾收集了基线人口统计学数据、术前超声心动图参数、术中数据和术后并发症数据。所有数据定义均遵循胸外科协会（STS）成人心脏外科数据库的标准。通过病历回顾收集随访数据，包括生存状态和超声心动图数据。生存状态数据还通过美国疾病预防控制中心机构的人口死亡指数进行了补充（访问日期为2023年4月17日，数据截止到2022年12月31日）。中位随访时间为4.0年（IQR，2.1-5.6年）。

本研究的主要结局指标是手术死亡率，定义为住院期间死亡或出院后30天内死亡。除非特别说明，否则本研究中手术死亡率的比较，是未经基线风险差异调整的数据。次要结局包括术后主要并发症，如胸骨深部伤口感染、卒中、机械通气时间延长、肾功能衰竭、再次手术和长期生存率。

所有患者术前均由多学科团队进行术前评估，该团队由外科医生、心脏病专家和介入心脏病专家组成。对于根据血流动力学和临床参数诊断为心源性休克的患者（收缩压<90mmHg，心指数<2.0 L/m²/min，或肺毛细血管楔压>16 mmHg，并伴有终末器官衰竭），术前就开始MCS治疗(图 2)。对于没有出现休克但为难治性心绞痛或ST段抬高型心肌梗死（MI）的患者，或是有高风险冠状动脉病变的稳定型心绞痛的患者，为了增加冠状动脉血流，考虑术前行MCS。MCS装置的选择，是依据我们之前已发布的休克指标、血流动力学不稳定的程度和患者相关因素来决定的。对于间断或持续性冠状动脉缺血的患者，考虑术前行IABP治疗，而对于存在更严重的失代偿性心力衰竭、有休克证据或器官灌注减少的患者，则考虑更高级的MCS治疗。对于以左室（LV）功能障碍为主的患者，考虑使用Impella装置（Abiomed），而对于双心室功能衰竭的患者，考虑ECMO联合或不联合使用左室减压装置。术前置入的MCS装置，如IABP，通常保留至术后第一天，若患者血流动力学满意，则在重症监护室内移除。如果术前置入的MCS装置在术后第一天后仍继续使用，则归类为术后MCS组。

所有CABG手术均通过标准正中切口进行。大多数手术在体外循环辅助和心脏停跳技术下进行。所有病例均采用冷晶体心脏停跳液进行顺行灌注。根据需要，通过静脉桥进行逆行或顺行灌注来追加心脏停跳液剂量，这由外科医生自行决定。在脱离体外循环时，通过经食管超声心动图评估双心室功能。若患者在脱离体外循环后无法维持满意的血流动力学，即使使用超过两种正性肌力药物和血管加压素，或高剂量正性肌力药物、高剂量血管加压素，仍无法改善，考虑术后MCS治疗。

术中MCS置入首选股动静脉。对于ECMO，通过手术切开股动脉和股静脉进行，使用15-F动脉插管和21-F或23-F静脉插管（Biomedicus, Medtronic）。在某些患者中，若凝血功能障碍或血流动力学不稳定，造成无法闭合胸腔的情况，可考虑在手术室内选择中心血管行ECMO插管。对于术后发生心脏骤停需要紧急胸腔探查并使用ECMO的患者，ECMO优先选择经中心血管插管。自2021年以来，对于主要为左室功能障碍且EF非常低的患者，我们优先使用Impella 5.5装置，在CABG时预防性置入或在无法脱离体外循环的患者中，通过在升主动脉缝合8mm涤纶移植物，进行置入。

使用SPSS软件版本27（IBM公司）进行统计分析。对于连续变量，数据用中位数和四分位数间距描述；对于分类变量，用计数变量和频率变量来描述。采用Shapiro-Wilk检验评估连续变量的正态性。对于连续变量和分类变量，分别使用Kruskal-Wallis检验和卡方检验进行变量组间比较。为了明确与术后MCS需求相关的因素，进行了多变量逻辑回归分析。在双变量比较中，与术后MCS需求相关的变量（P<0.1）被纳入多变量模型（补充材料 表1）。使用Kaplan-Meier分析评估长期生存率，并使用log-rank检验进行比较。在比较术前MCS组和无MCS组的手术死亡率时，为消除术前特征这一潜在混杂因素的影响，使用了逆处理概率加权法（SAS PSMATCH软件，SAS软件研究所）。根据胸外科协会预测死亡风险（PROM）作为自变量的逻辑回归模型，计算每位患者接受MCS概率的倾向得分。每位患者均按术前MCS组的使用逆概率加权。

基线特征见表 1。患者中位年龄为66岁（IQR，60-73岁），23.0%的患者为女性。在整个队列中，246例患者（65.6%）在CABG之前发生了心肌梗死，其中63.0%在CABG前超过1周发生心肌梗死，37.0%在CABG前1周内发生心肌梗塞。21例患者（5.6%）出现心源性休克，紧急手术和急诊手术分别为71.2%和3.4%。共有160例患者（42.3%）从其他机构转入，其中25例患者（15.6%）是从具备心脏外科手术能力的中心转诊。胸外科协会预计中位死亡风险（STS PROM）为2.4%（IQR，1.3%-4.4%）。

大多数病例在体外循环辅助（CPB）和心脏停搏下（87.5%；n=329）进行。每例患者的中位搭桥支数为3支（IQR，3-4支），除一例患者外，所有患者均接受了至少一支动脉移植。28%的患者（n=107）接受了双侧胸廓内动脉移植。表2比较了无MCS组、术前MCS组和术后MCS组的术中变量。

术前MCS组包括31名患者（8.2%），他们均在术前接受了主动脉内球囊反博泵（IABP）支持。13名患者（41.9%）在转诊至我们机构之前在外院接受了术前MCS。术前MCS的指征包括心源性休克（n=15）、ST段抬高型心肌梗死或无休克的非ST段抬高型心肌梗死（n=9），以及存在高风险冠状动脉病变的稳定型冠心病（n=7）患者。将高风险冠状动脉病变的稳定型冠心病接受IABP置入的患者，与因其他指征接受IABP置入的患者进行了比较（表3）。CABG手术时间在术前MCS启动后中位数2天（IQR，1-4天）进行。表2描述了术前和术后使用MCS装置、特征和使用时长。

术后MCS组包括30例患者（7.9%），其中包括接受IABP支持的患者（n=16）、体外膜肺氧合（ECMO）支持的患者（n=9）、Impella装置支持的患者（n = 4）和CentriMag左心室辅助装置（LVAD）支持的患者（n=1）。在这30例患者中，8例（26.7%）是在术前就已经进行了MCS的治疗（5例IABP，1例ECMO，2例Impella）。在接受术前MCS的患者中，20.5%（n=8）患者术后仍需要MCS，而在未接受术前MCS的患者中，6.4%（n=22）患者需要术后行MCS。大多数需要术后MCS的患者表现出左心室或双心室功能障碍（分别n=19和10），仅1例患者表现出单纯的右心室衰竭（3.3%）。大多数术后MCS治疗（n=25；83.3%）是在体外循环（CPB）终止时进行的。术中置入MCS的指征包括切开心脏时发生休克（n=21）、体外循环撤离前计划置入Impella装置（n =3），以及麻醉诱导时出现血流动力学不稳定（n=1）。术后置入MCS的指征包括术后发生心源性休克（n=3）和术后出现心脏骤停（n=2）。表4提供了术中与术后置入MCS两组间患者的基线和术后变量比较。

术后MCS装置治疗的中位时长为3天（IQR，3-6天），该组中大多数患者最终成功脱离了MCS（n=27；90%）。一例患者在接受CentriMag LVAD支持40天后转为持久性LVAD治疗。该组中有4例患者（13.3%）在术后出现严重出血。术后MCS的患者，死亡原因包括在使用MCS装置期间发生严重卒中（n=2），以及在ECMO支持期间（n=1）或ECMO支持之后（n=2）出现多系统器官功能衰竭。

在多变量模型中，术前EF较低（OR，0.93；95% CI，0.88-0.98；P=0.01）和术前有MCS需求（OR，3.06；95% CI，1.19-7.87；P=0.02）是术后需要MCS治疗的独立相关因素（表3）。

围术期接受MCS的患者有61例，其中8例（13%）出现了与MCS相关的并发症，包括插管侧远端下肢缺血需要手术干预的（血管造影或血栓切除术，n=1）和不需要干预（n=4）的、腹膜后出血（n=1）、溶血（n=1）和栓塞性脑卒中（n=1）。

术后结果总结在表4中。在所有患者中，23.0%（n=87）经历至少一种重大非致命性并发症。最常见的并发症是机械通气时间延长（n=74；19.6%）、肾功能衰竭（n=15；4.0%）和再次手术（n=13；3.4%）。术后住院时间的中位数为8天（IQR，7-12天）。与无MCS组相比，术前MCS组的机械通气时间延长率（51.6% vs 10.1%；P<0.001）和住院时间（10天 vs 8天；P=0.005）更高，但肾衰竭、卒中和再次手术的发生率相似。与无MCS组相比，术后MCS组的卒中率（10.0% vs 2.2%）、机械通气时间延长率（86.7% vs 10.1%）、肾功能衰竭率（13.3% vs 2.5%）和再次手术率（26.7% vs 1.6%）显著更高，住院时间也更长（20天 vs 8天）（表4）。

全组患者的手术死亡率为3.4%（n=13）：无MCS组、术前MCS组和术后MCS组的手术死亡率分别为1.9%、6.5%和16.7%（P<0.001）。经过逆概率加权处理调整后，术前MCS组和无MCS组的STS PROM模型预测风险相当（SMD = 0.003），手术死亡率相似（6.6% vs 5.0%；P=0.33）。在整个队列中，1年和5年的总体生存率分别为92.3%和80.5%。在最新随访中，一名患者接受了心脏移植。术后MCS组患者的长期生存率显著低于无MCS组和术前MCS组（log-rank检验，P <0.01）（图 3）

本研究评估了围术期机械循环支持（MCS）在缺血性心肌病接受外科血运重建手术患者中的应用。我们的主要发现包括：（1）围术期MCS的选择性使用可以安全地进行冠状动脉搭桥手术（CABG），尤其是左室射血分数较低的患者；（2）术前MCS组的患者虽然术后并发症增加，但与未接受MCS的患者相比，其长期生存率类似；（3）此外，需要术后MCS的患者在CABG后的发病率和死亡率显著增加。

有大量高质量的证据表明，在左室射血分数降低的患者中，CABG在长期生存和生活质量方面比内科药物治疗，更具优势。然而，有报道指出，EF降低的患者在CABG术后发病率和死亡率增加，其死亡率是EF正常患者的4倍。在缺血性心力衰竭外科治疗 (STICH)研究中，接受CABG的缺血性心肌病患者早期死亡率（5.1%）和发病率增加。在我们的研究队列中，发现23.0%的患者至少发生一种严重并发症，3.4%的患者发生了早期死亡。对于不需要任何形式的围术期MCS治疗的患者，手术死亡率为1.9%。尽管我们的研究中观察到的早期死亡率低于其他研究报道的数据，这些数据都表明了围术期优化患者状态的重要性，以避免不良结局。

MCS在支持高危心脏手术患者方面的使用越来越频繁。然而，关于在接受CABG的缺血性心肌病患者中围术期MCS的使用文献有限，几乎没有数据是关于指导MCS使用时机和设备选择的。美国胸外科医师学会（STS）国家数据库内的一项研究发现，AMI合并心源性休克后接受CABG的患者中，82%需要围术期主动脉内球囊反搏（IABP）支持，而需要ECMO或Impella装置的患者预后较差。然而，这项研究仅限于在AMI后7天内接受CABG且出现心源性休克的患者，代表了一个相对急性、高风险的样本。在我们的队列中，只有4%的患者符合这些标准。根据我们对所有缺血性心脏病患者的广泛经验，围术期MCS（包括IABP、ECMO或Impella装置支持）仅用于16.1%的患者。此外，MCS主要在两个阶段使用，分别是术前作为血运重建术的桥接方式和术后作为恢复的桥接方式。

接受术前MCS的患者与未接受MCS的患者相比，病情更紧急，大多患者是在发生心肌梗死后和心源性休克时就诊。IABP支持是术前MCS治疗的主要形式（92.3%），这可能是由于其在导管手术室内易于置入操作，以及其具有增加冠状动脉血流量和降低左室后负荷的生理作用。考虑到使用ECMO有左心室后负荷增加和左室扩张的风险，我们通常避免在该人群中使用ECMO。重要的是，他们是在使用MCS后中位数2天接受了CABG。

尽管大多数术前MCS患者术后不需MCS（81%），但我们确实发现，这些患者的机械通气时间延长和住院天数增加，以及手术死亡率有上升的趋势（7.7% vs 2.9%）。然而当调整发病率基线时，这两组手术死亡率没有差异，这一发现表明，术前有MCS需求的，是术后患者可能发生死亡的主要驱动因素。术前MCS组与未接受MCS组的患者相比，显示出术后并发症的发生率有所增加，然而，其长期生存率与未接受MCS的患者相似。我们认为这是一个重要的发现，考虑原因可能是这些患者的疾病严重程度增加，其中近一半患者表现为心源性休克。总体而言，这一发现表明，尽早识别术前需要进行MCS的患者，能够帮助高风险患者度过围术期的风险期。此外，在这些高危患者中早期实施MCS可能有助于保持终末器官功能，这从术前MCS组术后肾功能衰竭发生率相对较低得以证明。

大多数术后MCS是在术中由于从体外循环（CPB）撤离后出现低心排而实施的。我们发现，EF非常低的患者以及术前接受MCS的患者，在CABG术后需要MCS的风险增加，代表了一个基线风险较高的群体。不幸的是，由于我们系列研究中很少使用非CPB的CABG，我们无法比较使用和不使用CPB的CABG临床结果，尽管这是未来研究的重要课题。与先前的研究类似，我们还发现术后需要MCS的患者比术中实施MCS的患者并发症发生率更高，尽管我们的分析受到样本量小的限制。

本研究的结果表明，CABG术后发病率和死亡率增加与术后需要MCS这一因素相关。这些患者的并发症发生率较高，如卒中、机械通气持续时间延长和肾功能衰竭，以及手术死亡率和长期生存率显著增加。这些发现表明，CABG术后需要MCS的患者是病情更为严重的高危群体。然而，它们也强调了术前和术中优化管理患者以避免术后发生低心排的重要性，特别是在EF值低的患者中。

本项研究作为一个回顾性观察性队列研究，存在一些局限性。首先，MCS的使用率受到了执行机构和外科医生个人偏好的显著影响，这可能限制了研究结果的广泛适用性。其次，由于术后事件的总数较少，对比较结果的统计分析可能存在限制，尤其是在进行风险调整时，因此应谨慎看待这些结果。最后，虽然本研究提供了大量关于MCS使用的数据，但作为单中心研究的样本量，不足以用于我们比较需要与不需要MCS的患者之间手术死亡率或并发症发生率的差异。

围术期选择性使用MCS，可以有效支持缺血性心肌病患者安全地进行CABG。尽管术前需要MCS的患者的疾病严重程度较高，但其短期和长期生存率是可以接受的。CABG术后需要MCS的患者的并发症发生率和死亡率显著增加。

图表标题翻译：

表1：未使用机械循环支持组、术前使用机械循环支持组和术后使用机械循环支持组的基线特征比较

表2：术前和术后使用机械循环支持装置的特点和使用时间比较

表3：多变量逻辑回归分析术后需要使用机械循环支持的独立相关因素

表4：未使用机械循环支持组、术前使用机械循环支持组和术后使用机械循环支持组的术后结局比较

图1：术前和术后机械循环支持的使用例数

图2：围术期机械循环支持的决策流程图

图3：未使用机械循环支持组、术前使用机械循环支持组和术后使用机械循环支持组的3年生存率比较