主席致辞系列丨Eugene Baudet:21世纪的心脏外科:未来已来?(下)

学术   2024-11-22 17:30   上海  

导读:本期为大家分享1997-1998年EACTS主席Dr. Eugene Baudet的年会致辞。Dr. Eugene Baudet(1936-2024)是一位法国心外科医生,1968年Dr.Francis Fontan与Dr.Eugene Baudet共同完成世界首例Fortan手术,并于1971年报道。虽是20多年前的年会致辞,但从今天来看Dr. Eugene Baudet极具远见,不仅回顾了心脏外科发展的历程,也展望了这个领域的未来发展方向,并以巴赫《赋格的艺术》作为优美的比喻结束致辞。本文为下篇。

上篇回顾:主席致辞系列 | Eugene Baudet:21世纪的心脏外科:未来已来?(上)


Eugene Baudet,欧洲心胸外科协会(European Association for Cardio-Thoracic Surgery, EACTS)1997-1998年主席


03


“现在”会是未来吗?



间接心肌血运重建:经心肌激光血运重建(transmyocardial laser revascularization,TMLR)与血管生成治疗

所谓的经心肌激光直接血运重建是新技术应用先于解释的典型例子。这解释了当产业强烈建议将这项技术应用于严重难治性心绞痛且不适合CABG或PTCA的患者时,外科医生的不安感。Vineberg手术确实可以支持这样的假设,即激光诱导的心肌跨壁通道可以实现心肌血运重建。激光确实被证明能够缓解这些患者的难治性心绞痛。但通道的开放性并未得到一致证实,而且似乎不太可能TMR遵循爬行动物心脏模型的心肌灌注机制并重现其效果。那么将这种技术称为LAR或激光心绞痛缓解可能更合适。动物实验表明,临床改善也可能是由于可能的心肌去神经支配,这在心外膜途径比经皮部分跨壁途径更明显。但这可能不是唯一涉及的机制,因为将有症状的缺血改变为无症状的缺血将令人失望。所有这些令人不安的争议导致人们认为人体实验为时过早。最终,新生血管形成可能是对心肌损伤的非特异性反应,刺激炎症,或由于填充未通畅通道的初始血栓中的生长因子所致,这仍是对所声称的血运重建目标的满意回应。波士顿团队最近提出的将TML与血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF-1)基因的直接心肌注射相结合的方法,实际上似乎是最合适的联合方法。

然而,这些研究是在生长因子诱导血管生成研究的临床应用之后进行的。继VEGF给予严重外周血管疾病患者的有希望结果之后,波士顿的Sellke和尤其是富尔达的Schumacher报告了在不适合完全血运重建的冠心病患者中,术中局部给予基因工程产生的人基础生长因子FGF1的血管造影初步结果。由新生毛细血管引起的诱导性新生血管形成显而易见,为缺血性心肌疾病的治疗提供了光明的前景展望,尽管癌症研究者发出警告,他们相反希望通过阻止新血管的生成来使肿瘤“饿死”。

无论采用开胸还是胸腔镜方法,无论是联合激光的基因治疗,还是单独使用生长因子,任何一种或两种方法的未来都将取决于其各自的有效性、无害性、作用持久性、使用便利性,最终还取决于其成本。

一个共同的问题仍未解决:这种诱导性血运重建及其与冠状动脉网络的连接的实际功能价值是什么,因为众所周知,天然冠状动脉侧支循环不遵循与天然冠状动脉相同的血管反应性标准,而且在运动时,血管收缩可能超过所期望和理想的血管扩张。



肥厚型梗阻性心肌病(HOCM):切除还是梗死

在Ross手术中,由于第一隔支损伤导致的间隔梗死通常至少会导致不良预后。但心脏病学家从不缺乏想象力和勇气来寻找心脏手术的替代方案,他们通过选择性冠状动脉内酒精注射诱导局部间隔梗死,以实现HOCM的非手术性间隔减少。该方法的先驱Ulrich Sigwart甚至不惜闭塞不仅是第一主要隔支甚至第二或第三隔支动脉,我们当然应该重新考虑我们关于这些动脉重要性的旧有且可能是错误的概念。这种所谓的经冠状动脉梗死-间隔肥厚消融术(transcoronary ablation of septal hypertrophy,TASH)的短期结果显示并发症少、无死亡率,且左室流出道梗阻(LVOTO)显著减轻。在其他论据中,包括避免体外循环和至少5%的手术死亡率(来自1988年和1989年的两个已经过时的报告)。然而,心脏病学家承认外科切除无疑是一种成功的姑息治疗,能够提供持久的改善。但他们未能提及来自Turina和Schulte的更近期的重要外科贡献。在这些包括60年代手术患者的系列中,围手术期死亡率目前降至2.8%甚至1.7%,而长期随访的精算生存率超过70%。心脏病学家主张他们的技术可以应用于选定患者,但没有定义他们的选择标准,而手术针对的是纽约心脏协会(NYHA)3级或以上的患者。长期随访中消除的左室流出道梓量显然无法与介入系列中3个月随访的残余梓量进行比较。因此,Morrow的间隔肌切除术仍是金标准,应该更早地应用以保护左心室功能。在近期未来,如果与早期报告中相同的低风险和类似于手术结果的长期结果,TASH可能适用于较低程度HOCM患者。手术将在最糟糕的情况下仍然是最终或最后的希望。



微创心脏手术和机器人技术:关于一场革命的思考

“事情应该尽可能简单,但不能过于简单”——爱因斯坦(Albert Einstein)。

微创心脏手术本可以是常规手术的一个合理和理性的演变,其值得称道的目标是优先考虑患者而不是外科医生的舒适度,但不改变安全性和有效性规则。第一步应该是通过限制皮肤和骨骼创伤来最小化进入身体的损伤。但同样真实的是,尽管目前技术不断进步,体外循环仍然是一种非生理状态,可能导致全身和内脏副作用,特别是对于主动脉操作、插管和阻断高风险的患者。

因此,严格来说,微创心脏手术(minimally invasive cardiac surgery,MICS)应该是结合小切口和无体外循环的心脏手术。只有非体外循环冠状动脉旁路移植术以及最近的微创直接冠状动脉旁路移植术(MIDCAB)符合这些标准。然而,这是一项要求更高的技术,尽管具有美容、心理和医疗优势,但提出了三个主要问题。

首先,尽管有药物和/或机械稳定,在搏动心脏上远端吻合的技术准确性,不仅是早期,而且是长期通畅性。第二,几年前还是不可动摇教条的完全血运重建问题需要重新审视;除非将LAD血运重建的MICS与其余冠状动脉的PTCA相结合,否则最佳血运重建可能不是完全血运重建。在避免PTCA后或支架内再狭窄的导管室技术取得最新进展之前,显而易见的背景是回旋支或右冠状动脉的PTCA比LAD有更好的预后。但正如Neal Salomon所指出的:“在多血管病变患者中,对'罪犯'病变的手术方法有任何地位吗?”。

最后,学习曲线的概念需要澄清。对于有经验和熟练的外科医生来说,认为早期吻合结果可能不如已经确立的传统手术的金标准那样准确,这是一个轻率的论点。对于那些具有良好ITA和LAD动脉、预期几乎100%最佳吻合和通畅性的最佳患者,很难接受任何不足之处;学习曲线不应该以患者为代价。此外,没有什么能保证这种所谓的学习曲线新概念不会适用于每个新患者,并且对每个新患者都是相同的。事实上,为了保持一致性,MICS必须将事情推向极端,即完全胸腔镜手术将是唯一真正的微创手术。这些手段将由机器人技术提供,只有机器人技术能够提供稳定的图像、视频深度感知、改进的器械稳定性、计算机直接运动、触觉反馈,由于虚拟静止而允许精确的冠状动脉吻合,甚至远程手术。更进一步是使用自动缝合钉合器、一次性血管吻合装置、激光焊接,或将冠状动脉与动脉导管吻合粘合。因此,将证明Aldous Huxley的《美丽新世界》不仅仅是一个科幻故事。这些技术将需要新的手势或动作训练,与手术的希腊词源意义相去甚远。这种新手术将不是真正由人手直接完成的,这正是“Xeirourgia Axeiropoihtos”的确切含义。

因此,MICS被认为是一场革命,没有其他新技术,甚至体外循环,引起了如此媒体驱动的热情、批评、产业驱动的会议、正反两方的社论、给编辑的信、科学论文以及大众媒体文章,以及来自产业和外科医生的广告。事实上,除了视频辅助心脏手术和机器人技术外,没有什么新东西。每场革命都带来优势但也带来过度。

这种放松在心脏手术的其他领域尤为明显,在这些领域中,“可怕的”体外循环仍然不可避免,而部分或小切口胸骨正中切开证明了外科医生想象力的无限。这些手术入路大多数是可以接受的,就像治疗先天性缺损的小后外侧开胸或剑突下入路一样。当小切口胸骨正中切开允许使用标准牵开器和器械、常规插管和体外循环、接近心脏结构和心肌保护时,这是在美容切口和胸部畸形方面的真正进步,尤其是对儿童而言。然而,在每种情况下,患者对“无切口”手术的压力和改善美容效果的愿望必须与手术的整体安全性进行权衡。对于房间隔缺损修补术而言,1%的死亡率是完全不可接受的。

但是当需要体外循环时,主要关注的是回到因明显的非生理和医源性原因而被放弃的外周插管。谁能认真辩护说用于逆行心脏停搏灌注和肺动脉排气的血管内导管,以及内主动脉夹钳(这无非是一种“烟囱清扫”)不是最大程度的侵入。为了更小的皮肤切口而承受技术的副作用(如空气栓塞,尽管有20年历史的二氧化碳心包腔灌注技术)是不可辩护的。

我们有责任为这项不断发展的技术确定正确的适应症,保持冷静,抵制诱惑和不当压力。“心脏外科医生一直站在运用新技术提高患者护理的伦理应用前沿。”

我们应该希望我们将继续如此。



04


下一步是什么,以及如何实现?



胎儿心脏病变的宫内矫正

理论上,通过胎儿超声在平均孕龄20-24周时发现的某些心脏缺陷的宫内修复,可以预防或改善由此产生的解剖和生理紊乱。

最近在14例严重半月瓣梗阻的人类胎儿中尝试了超声引导下胎儿球囊瓣膜成形术,平均孕龄为30周。只有7例没有瓣膜闭锁的病例在技术上成功。所有胎儿都存活手术,但这项多中心经验的结果非常差,至少77%的早期死亡率。一直保持热情的心脏病学家期待未来导管室技术进步和更谨慎的选择可能改善结局。相比之下,Hanley报告的低体重新生儿或婴儿的手术方法,早期死亡率为9.8%,存活者晚期死亡率为9%,而Griepp最近报告在相同患者群中,医院存活率为83%。

Champsaur、Hanley、Sakata等进行的胎儿循环实验研究导致考虑胎儿手术作为一种可能的未来,但目前在人类中这种手术的主要挑战仍然是子宫切开术后100%发生的早产。由于缺乏有效的宫缩抑制治疗,目前从未成功实现宫缩抑制。

另一个问题是需要胎儿心脏体外循环,这需要目前正在评估的微型化循环和泵。但无论使用何种体外循环,由此产生的胎盘功能障碍都需要使用人工胎盘进行长期完全体外支持。即使这些多重问题得到解决,目前还没有证据表明半月瓣梗阻的解除可以导致左心室肥厚的减轻或微小右心室的扩大,这可能是这些瓣膜缺陷的伴随特征。

最后,从伦理的角度来看,我们应该努力给予人类胎儿与遵守"实验室动物护理原则"的实验相同的关注和人道关怀。因此,到目前为止,最合理的政策是对超声心动图检测到的胎儿心脏缺陷进行新生儿期手术治疗。



新材料和组织工程

新材料

如果没有自然界从未想到的材料的发明,现代技术中的许多成就都不会存在。21世纪将继续受益于所有这些突破,但先进材料科学不会停止。陶瓷、金属陶瓷合金内的碳纳米管、所有轻质且坚韧的材料都需要测试以评估其生物相容性,特别是血液相容性。

然而,最令人兴奋的是,科学家们最终将解开生物材料的秘密,这些材料的性能可能超过人类所能想象的任何材料:蜘蛛丝、鲍鱼壳或几丁质正在被分析以确定其可能的用途。在花费这个世纪改进自然之后,工程师们可能会在接下来的一百年让自然改进技术。


用于创建自体活性导管和心脏瓣膜的组织工程

除了Ross手术外,目前所有可用的右心室到肺动脉导管或瓣膜替代物都存在众所周知的缺点,可能限制其耐久性和寿命,特别是在儿科年龄组。在寻找理想导管或瓣膜替代物的持续过程中,唯一有希望的答案是组织工程,即从其细胞成分构建组织。这个神奇的概念利用一个合成的可生物降解支架,首先接种成纤维细胞,随后接种内皮细胞形成围绕支架的细胞单层涂层。这种活的自体组织工程导管或瓣叶已被证明在动物肺循环中功能良好。三叶瓣的构建仅取决于支架的形状。波士顿的Vacanti和Mayer以及苏黎世的Turina等心血管组织工程领域领先团队报告的早期结果让我们期待,在不久的将来,基于这一概念设计和构建的自体肺动脉导管或瓣膜将在寿命、功能和生长能力方面较目前可用的替代物有显著改善。对于主动脉关闭不全的非手术患者,在降主动脉内的血管内植入可能不被认为是一个乌托邦。但那是另一个,也是已经很久的故事,涉及Gordon Murray。



基因革命与基因治疗:在希望与失望之间

基因研究是本世纪末最伟大的人类探索之一,无疑也是近期未来的一个美好希望。成人和儿科心脏外科医生显然都从科学和实践的角度关注这场革命。

人类基因组计划的目标是到2005年不仅找到大约10万个基因的位置,还要找到其组成化学部分的确切序列。在绘制人类基因组图谱的竞赛中,科学家们以每天发现一个以上的速度发现人类基因。从最近的基因图谱可以清楚地看出,器官或组织越复杂,所需的基因就越多。

第二步是识别那些与各种疾病有关的突变或缺失基因,特别是成人或先天性心脏病。

肥厚型心肌病、马凡综合征以及冠心病危险因素如家族性高胆固醇血症或血管紧张素转换酶异常已被确定为基因疾病。

在先天性心脏缺陷中,除了Noonan或Holt Oram综合征外,圆锥干畸形与22q11染色体区域的微缺失相关,在法洛四联症(TOF)患者中发现5%,在TOF家族性形式中发现60%。

到目前为止,尚未发现负责原发性扩张型心肌病的基因。

筛查这些基因异常的困难在于,在许多疾病中,许多染色体上的许多基因都受到影响。对于囊性纤维化,已经统计了350个突变位点。

这场基因革命的第一个后果是基因咨询和产前诊断。但当涉及基因筛查和流产时,伦理价值观常常与实用性和父母权利发生冲突。

这场革命的基本目标是基因治疗;最直接的方法是找到缺失基因的健康拷贝并将其插入患者受影响的组织或细胞中,并设法让它们表达。用作向囊性纤维化患者肺部传递基因的载体的逆转录病毒或腺病毒具有潜在危险性,应该使其无害化。腺病毒介导的基因转移的其他缺点包括细胞毒性、表达持续时间有限,以及由于免疫反应而无法施用第二剂;但DNA也可以直接注射到细胞中,也可以使用其他载体,如脂质体或人工染色体。

但尽管全世界目前正在进行200多项临床试验,到目前为止,仍然没有明确的证据表明基因治疗已经治愈或甚至帮助过任何一个患者。最常用的囊性纤维化和肌营养不良的基因治疗已经陷入死胡同。另一方面,想象在短期或长期内对先天性心脏缺陷进行基因治疗是不切实际的,因为它们与在胚胎非常早期表达的结构基因相关,受精后30天心脏就已形成但尚未完全。至少可以考虑植入前筛查,这更像是一种选择而不是治疗。

最后,如实验证明,基因治疗可以用于心脏和肺移植,通过修改供体器官细胞表面参与排斥过程的抗原。通过冠状动脉内输注受体HLA基因或通过气道进行腺病毒介导的基因转移,可以减少免疫抑制和排斥频率,并预防心脏移植动脉病变或肺移植中的闭塞性细支气管炎。

但基因治疗最好的实际成就是动物基因工程,允许将转基因器官移植到人类患者体内。这将是本演讲的最后一个议题。



异种移植

由于人类心脏供体的绝对和相对稀缺,心脏同种异体移植的唯一非机械、生物替代方案是异种移植。如果我试图在Verdi DiSesa在《胸外科年鉴》1997年12月号上关于心脏异种移植的精彩综述之外增添任何内容,那将是狂妄自大的。

希望来自基因工程;从解剖学、生理学和可能的伦理观点来看,生产表达多种主要补体抑制因子基因的转基因猪是最适合的动物,这些基因可能减少或限制排斥过程,提供了令人难以置信的前景。

近期将猪心脏移植到人类的失望来自病毒学家的警告,即即使最干净的猪也可能携带细菌或更危险的病毒生物,其中一些将很难识别,因为病毒本身是未知的。其他内源性逆转录病毒包含在猪基因组中。因此,免疫抑制可能潜在地允许人畜共患病毒导致新的人类流行病。供体动物的微生物学筛查和无菌饲养可以提供几乎无菌或无病毒的猪。在我看来,生产一种完美的原始转基因和无菌猪,然后通过克隆而不是自然繁殖来复制,可以帮助心脏异种移植的临床引入。但我们的热情应该适度:1995年,杜克大学的Jeffrey Platt预测他可能在2年内准备好进行人类异种移植。其他科学家乐观地认为异种移植可能在2002年开始,到2010年常规使用。但这个目标究竟有多近?我们不应该忘记猪的基因程序化寿命最佳为15-17年。此外,尽管猪可能发展动脉粥样硬化,猪的主要自然死亡原因是肺部病毒疾病。最后,我们不确切知道在直立生物中,一个在四足动物中工作的器官将如何发挥功能:这一点仍然是生理学上的不确定性。然而,我深信猪是人类的未来,异种移植在20年内将是心脏移植的未来,猪将共同证实Auguste Preault的格言(“每个人心中都有一只沉睡的猪”),并取代狗成为人类最好的朋友。



05


结论:赋格的艺术

我希望以一个寓言来结束这个总体观点。从一开始,我就对巴赫(Johann Sebastian Bach)非常崇敬,他的作品被认为本身就代表了一个音乐的欧洲。因此,我选择这位伟大大师写下的最后一部杰作作为我们的过去、现在和未来的显著象征。《赋格的艺术》,这个迄今无人超越的、独特的和声巧妙产物,在同一主题中包含了各种对位和卡农,具有杰出的音乐、数学、在歌德看来具有形而上学的(“上帝在创世前与自己的对话”),甚至如Yehudi Menuhin所说的“宇宙”维度。

这部巴赫的音乐遗嘱原计划包含24首赋格曲。当他完成第二十一首三声部赋格的四分之三时,一种严重的眼病使他无法完全完成这部作品,并迫使他接受了两次灾难性的白内障手术,这加速了他的死亡。一个根深蒂固但可能错误的传统认为,当巴赫感到死亡临近时,他派人叫来他的女婿,音乐家Altnikol,向他口述这首赋格的结尾。但第21首赋格在一个小节的中间突然中断,正好在第三个主题与其他两个主题结合的地方,这是他作品中第一次用音符B降调、A、C、H(或B natural)拼写出巴赫的名字。因此这首赋格在巴赫呼出最后一口气时就未完成了。

心脏外科的开端可以被视为一部艺术和天才作品的初始主题,直到现在,这部作品以越来越复杂的变奏发展,就像赋格一样。那么我们现在正处在未完成小节的中间。

但巴赫还构想用第二首三声部赋格和另外两首更为宏大的四重赋格来结束他的伟大作品,所有四个部分都将被倒置,从而作为“赋格的艺术”的最杰出的代表作,形成其基石。

没有什么能更好地象征心脏外科仍有许多变奏有待发展,无疑会更复杂和精密,心脏外科的未来从未如此光明。


-END-

原文标题

Cardiac surgery in the 21st century: the future is now?


作者

Eugene Baudet


期刊

European journal of cardio-thoracic surgery 1998

Doi:10.1016/S1010-7940(98)00261-9



编辑:黄琰

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