介入心脏病学马长生 陈灏珠:我国介入心脏病学的百年发展历程
作者:陈灏珠(复旦大学附属中山医院 上海市心血管病研究所)
介入心脏病学缘起于右心导管术用于临床。1929年德国Werner Forssmann医生在X线透视下首先从他自己的肘部静脉成功将导管置入右心房。1941年起,法国André F Cournand和美国Dickson W. Richards等对该技术加以改进并在临床推广。1956年,3人共同获得诺贝尔生理学医学奖。
一、心血管病的介入性诊断
1.右心导管检查和选择性心血管造影
1950至1951年间,原上海第一医学院院长、胸心外科专家石美鑫教授为了在施行心脏直视下手术前明确诊断,开展了右心导管检查。北京黄宛教授1948年在美国进修期间就已掌握了该技术,1950年回国后继续开展,于1957年举办"协和医学院心脏导管观摩班"予以推广。
笔者参加该观摩班,得到北京方圻教授的指导,返沪后接替石美鑫继续开展这方面的工作并大力推广。上述4位被认为是我国右心导管术,即介入性心脏病学的奠基人。
右心导管检查术通过测定右侧各心腔和肺血管腔内的压力及其血液中的氧含量,得以了解其血液动力变化;向导管内加压快速注入对比剂在选定的心血管腔行选择性心血管造影,更可了解其解剖变化。因此它极有助于确诊各种先天性心脏病(先心病)和风湿性瓣膜病,成为当年心脏直视下手术前必需施行的检查,促进了心脏直视下纠治手术的发展,挽救了这些常见心脏病患者的生命,同时也提高了我国心脏病的诊治水平,缩短与国际水平的差距。
2.左心导管检查和选择性心血管造影
在右心导管检查术的基础上,我国学者同时也开展了左心导管检查,并也与选择性造影相结合,诊断左侧各心腔和主动脉等的疾病。左心导管检查方法有多种,其中最为常用的是1960年天津周金台教授开展的切开或穿刺周围动脉置入心导管逆血流送入主动脉,再进入左心室的逆行性动脉左心导管检查术;及上海、北京学者开展的穿刺右大隐静脉,置入套上心导管长达70 cm的Brockenbrough或Ross穿刺针,穿刺心房间隔,再将心导管推入左心房和左心室的穿刺心房间隔左心导管检查。
3.选择性冠状动脉造影、冠状动脉内超声检查和冠状动脉内光学相干断层成像
左心导管检查时施行的选择性心血管造影中,应用最广泛也最重要的是选择性冠状动脉造影。由于"文革"期间医疗、教学和科研都受到影响,使我国选择性冠状动脉造影工作的开展落后于欧美国家10余年。上海陈灏珠和王恒润等经过1年多的离体心脏研究、动物实验及在尸体上操作,于1973年4月成功施行国内首例选择性冠状动脉造影。
这项检查有助于了解冠状动脉病变,特别是发生粥样硬化时其管腔狭窄的情况,促进了心外科冠状动脉旁路移植术和心内科经皮腔内冠状动脉血管成形术等重建冠状动脉血流术的发展,开启了诊治冠心病的新纪元。冠状动脉造影术被誉为诊断冠心病的"金标准"。
然而冠状造影检查难以显示血管壁的病变,而粥样硬化的病变又主要从血管壁开始。为此1988年国外学者开展了血管内超声检查。1992年上海陈灏珠、沈学东、戎卫海等用顶端带超声探头的心导管进行实验研究,取得成功后用于临床,置入冠状动脉内行血管内超声检查获得冠状动脉的横切面超声图像。
它能反映管壁病变的性质和严重程度,发现早期粥样硬化病变及其引起血管重构的规律,识别易损斑块,显示动脉夹层、内膜撕裂和血栓形成,置入支架贴壁和膨胀情况,弥补了冠状动脉造影这些方面的不足。
其时葛均波在德国进修也从事这方面的研究,并提出用以诊断心肌桥的特征"半月现象"。最新显示血管横切面的方法是光学相干断层成像。用近红外光线通过使用干涉仪记录不同深度生物组织的反射光,由计算机构建成能为人眼识别的图像。
哈尔滨于波于2005年和2010年分别引进两代的仪器,认为它可评估冠状动脉微观结构的变化,有助于选择治疗措施和评价介入性治疗的后果,很有发展前景。
4.选择性指示剂稀释曲线测定、心腔内心电图检查和房室束电图检查
右心导管术与一些非介入性的诊断方法结合,可进一步提高其诊断水平。如与指示剂稀释曲线测定相结合的选择性指示剂包括染料、维生素C、氢气、热量等稀释曲线测定(上海陈灏珠、凌宏琛等1963年、山西王加玑等1963年、广东冯建章等1964年报告)提高确诊先心病血液分流的存在和定位,以及判断心排血量的水平。
又如用顶端带心电图探查电极的心导管在心腔内记录心电图(上海陈灏珠、山西王加玑1960年)可判断心导管顶端所在心腔的位置,发现心肌损伤,协助诊断心律失常。
将带心电图探查电极的心导管顶端接触房室束,通过一个前置放大器,放大其电位达8倍以上,接入心电图机可记录到房室束及其束支的除极电位即房室束电图亦称希氏束电图(北京孙瑞龙1973年、上海陈灏珠1975年)。
记录房室束电图有助于深入了解房室传导阻滞患者阻滞确切的部位,鉴别不同类型的预激综合征和研究药物对传导功能影响等,是心脏电生理检查中一个重要的组成成分。
5.心脏电生理检查
心脏电生理检查是用数根带电极的心导管,置入右心房和右心室不同部位,冠状静脉窦内(相当于左心室后壁),以及接触房室束,其中一根置于右心房或右心室作临时起搏之用。同步记录体表、右心房上部和下部、右心室流入道或心尖部或流出道的心电图,以及房室束电图。
然后按不同的程序以电刺激起搏心脏,再作记录。本检查有助于了解窦房结功能、房室传导功能、旁道传导束的定位、室上性和室性心动过速的发病机制和病灶的定位、预测或评价药物或电起搏治疗的疗效。
可为消融或手术切除异常病灶或切断异常折返通道提供参考,成为心律失常患者消融、植入电子装置或外科手术治疗前必须施行的检查。经食管心脏电生理检查是将心脏电生理检查时程序起搏心房或心室的电极,改由经食管置入心房或心室水平处来实施,即将有介入性的起搏转变为非介入性的起搏因而易为患者接受。自1978年苏州蒋文平倡用后在全国得到推广。
6.心腔内心音图检查、漂浮右心导管检查、心内膜心肌活体组织检查和冠状动脉血流储备分数(FFR)测定
用顶端带微型拾音器的心导管,置入心腔内记录心音图(上海陈灏珠1963年),可判断心脏杂音或异常心音的起源部位,有助于诊断先心病和瓣膜病。用顶端带气囊的漂浮右心导管(Swan-Ganz导管)经周围静脉送入腔静脉或右心房后,将气囊充气,充气的气囊将随血流方向自动漂浮到右心室、肺动脉及其分支,可以在床旁操作而无需X线透视(北京阜外医院1975年),有助于在床旁测得患者的血液动力学数据,为治疗危重患者提供参考。
目前临床应用的漂浮导管还在距离顶端4 cm处安置一热敏电阻探头,可同时通过热稀释法测心排血量,数据更为完整。通过心导管置入活体组织检查钳,在心室间隔部位施行心内膜心肌活体组织检查有助于从病理组织学角度诊断心肌病。通过冠状动脉导管置入可测量其管腔内压力的带压力传感器的压力导丝测定FFR,有助于为冠心病患者选择适当的治疗措施作参考(2002年葛均波引进)。
二、心血管病的介入性治疗
1.心脏电起搏、植入式心脏自动复律除颤和心脏再同步治疗
我国用起搏器治疗心律失常由上海霍銮锵(心外科)等于1960年率先开展。其时起搏电极需施行开胸手术缝于心肌表面,其末端经胸壁引出体外连接脉冲发生器(起搏器),后者按设定的频率发放电脉冲起搏心脏,挽救心率缓慢,心脏濒临停搏如完全性房室传导阻滞、病态窦房结综合征等患者的生命。
但它成为介入性治疗手段则是从1958年美国心外科医生Furman首先应用导管电极经静脉送入右心室起搏以治疗缓慢性心律失常开始。1963年,陈灏珠、江圣扬、许柏如等用自制的铂电极导管经右大隐静脉置入右心室,其尾端在体外连接起搏器,实现右心室的临时起搏治疗。
1968年,石美鑫和陈灏珠率先埋置引进的植入式永久性心室按需起搏器治疗完全性房室传导阻滞并获成功。1972年南京黄元铸、马文珠,上海江圣扬、陈灏珠等率先用起搏器治疗室上性和室性心动过速成功。
我国起搏器的生产和治疗的应用正随着世界潮流而不断发展,并在20世纪80至90年代间发展最快。目前植入式起搏器体积小如挂表,其电池长效可用近10年之久,其功能多样能感知心脏的电活动而自动调整参数,可遥测,有频率适应性,可房室顺序或双心室同步起搏等。
大多数综合性医院已可施行起搏治疗,起搏器的作用已从维持患者的生命为目的发展到使患者能处于或接近正常人循环系统的生理状态。治疗的适应证推广到血管迷走性晕厥、梗阻性肥厚型心肌病、心力衰竭等。我国目前植入起搏器每年达5.5万台,但99%为进口产品。国产品的生产自20世纪90年代起迅速下滑,起搏器制造业亟待政策的支持,业者要向世界水平急起直追。
植入式心脏自动复律除颤器(ICD)是在心脏起搏器的基础上发展起来的电子装置,广泛应用于抢救心脏性猝死。国外于1985年应用于临床,其网状电极需开胸缝合于心外膜上,1986年起电极可经皮从静脉置入不需要开胸手术,因而也成为介入性治疗手段。
我国于1992年引进,2013年1年内共植入1 855台。其性能包括感知患者的心律变化后迅速实施除颤、复律、抗心动过速起搏或起搏心动过缓的心脏。主要用于室性快速心律失常,尤其曾发生过猝死而药物治疗未能防止其发作者。
心脏再同步治疗(CRT)是在传统右心房、右心室双腔起搏基础上增加左心室起搏,恢复房室、室间和室内心肌运动的同步性,可以改善伴有QRS时限延长心力衰竭患者的心功能,提高其生活质量,降低病死率。我国于1999年引入,2013年的植入量已超过2 000例。
2.直流电导管消融和射频导管消融术
1982年美国Schienman等以直流电经导管电极消融房室交界区组织根治了室上性心动过速。1983年黄元铸等在国内率先用直流电消融房室束成功治疗1例顽固性室上性心动过速。此后虽然我国有许多电生理学者如上海陈润芬、北京陈湛等对此进行研究,但由于引起的并发症较多且有些还很严重,最终被射频消融术所取代。
射频电优于直流电之处有:(1)致组织损伤的范围小,坏死边缘清晰;(2)对左心室功能影响较小;(3)引起心电图变化较少;(4)室性心律发生率较低;(5)对电极导管损伤较小;(6)施术不需全身麻醉。
射频导管消融术于20世纪90年代引入我国,经胡大一、郭继鸿、黄从新、王方正、吴宁、黄德嘉、李忠诚、曹克将、马长生、孙英贤、吴书林等推广,现已成为室上性心动过速、房性心动过速、心房扑动、心房颤动、特发性室性心动过速等快速心律失常介入治疗的首选治疗措施。
其手术方式多种多样,使用的仪器(包括国产的)不断改进,手术效果不断提高。
3.经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)
PTCA为在瑞士工作的德国医生Gruentzig于1977年率先创立的首个介入治疗冠心病的方法。本法用带球囊的导管置入狭窄的冠状动脉处向球囊注入含对比剂的液体,使球囊扩张撑开狭窄部位而使血流重建。至1992年美国施行此手术的例数已超过外科冠状动脉旁路移植术。
我国苏州熊重廉、蒋文平于1983年,西安郑笑莲等于1985年先后在外国专家协作下成功施行此手术。其后高润霖、朱国英、贾国良、吕樹铮、霍勇、陈明哲等为推广PTCA作出重大贡献,使冠心病的介入治疗得到蓬勃发展。1997年国内PTCA例数已达到8 725例,为此前12年的总和,成功率达到95.9%。
PTCA适应证从单支血管病变引起的稳定性心绞痛发展到治疗多支病变、急性心肌梗死(直接PTCA治疗)和慢性完全闭塞性病变(CTO)。由于PTCA不能有效清除血管内的粥样物质,手术本身足以损伤血管内膜和中膜,再狭窄的发生率较高,尤其术后血管弹性回缩、内膜撕裂引起的急性闭塞,后果严重。为解决这些问题,应用过激光成形术、超声成形术、腔内斑块旋切术、斑块旋磨术、切割球囊术、血栓抽吸术等,但效果仍不尽如人意。
1992年我国引入裸金属支架(BMS)置入术,在PTCA后将支架置入已被扩张的冠状动脉腔狭窄部位,防止血管的回缩和形成夹层,21世纪初BMS的置入率达到80.6%,但因仍有20%~30%的支架内狭窄率,现已被药物洗脱支架(DES)所取代。
2002年我国与国外几乎同步应用雷帕霉素或紫杉醇涂层的DES。这些药物可延迟支架的内皮化,配合术后用双联抗血小板药物至少1年,虽然1年后仍可能有支架内血栓形成,但已使支架内狭窄率降至5%~10%。
近年这种支架得到广泛应用,占到置入支架总数的95%以上,其中国产品占到70%以上。新一代的支架是既有药物涂层又能完全降解的生物可降解支架(BVS)。其国产品现也已开始在临床应用,此种支架在完成机械性支撑血管防止其回缩后,逐渐自行降解而代谢掉,血管内不残留异物,其再狭窄率将会更低,前景令人乐观。
由于冠心病介入治疗早已不单是经皮冠状动脉腔内成形术,故现已被总称为经皮冠状动脉介入治疗(PCI)。21世纪以来,我国冠心病介入治疗例数每年以20%~40%的速度增加,2009年起例数已超过日本和其他欧洲国家,2013年例数已近45万,仅次于美国,居世界第二位。
我国PCI虽然起步较晚,但发展之迅速无任何国家可比,我国培养了大批人才,参与了国际竞争,形成了一些自己的特色如广泛采用桡动脉和尺动脉进入途径等,治疗成功血管再通率高,总体水平在国际上已达较高的地位,足可引以为豪。然而我国冠心病患者在猛增,也提醒我们需要加强预防工作。
4.先天性心血管病和心脏瓣膜病的介入治疗
20世纪50—60年代,由于心导管检查术的应用,先心病和心瓣膜病能够得到准确诊断。低温麻醉、体外循环或两者合并应用,使暂时阻断循环,施行开胸心脏直视下手术成为可能,先心病和心瓣膜病在我国已多数得以手术根治。
然而开胸心脏直视下手术创伤性大,康复期长,顺应世界范围内外科手术趋向于微创化的潮流,20世纪60年代起我国学者也开展先心病的介入治疗。最先开展动脉导管未闭和房间隔缺损封堵术,随后施行室间隔缺损和其他一些单纯性先心病的介入治疗。
在北京戴汝平、上海秦永文、沈阳朱鲜阳、西安张玉顺、重庆宋治远等的推动下,进行了制定治疗指南、规范操作步骤、研发手术器械和封堵材料和装置、加强国内外学术交流和培养人才(包括为外国培养人才)等许多工作。
2013年全国介入治疗先心病达4万余例,应用国产器械和材料施术者占92%,严重并发症为0.14%,手术死亡率为0.02%,达到国际领先水平。现正计划向治疗少见的和复杂的先心病进军。推广与心外科合作的"镶嵌治疗"(介入治疗和外科手术同时进行),使更多患者受益。
狭窄瓣膜的介入治疗是用顶部带球囊的心导管通过经皮穿刺周围血管的技术送到狭窄的瓣膜口,通过连续地充胀球囊,利用其机械力量,达到使瓣膜口扩张的目的。广州陈传荣(1985年)和南昌李华泰(1986年)率先开展狭窄二尖瓣球囊扩张术(PBMV),采用穿刺大隐静脉置入心导管和房间隔穿刺针到达右心房后穿刺房间隔,将球囊送到二尖瓣口处,充胀球囊扩张二尖瓣。
目前我国施行PBMV已超过1.5万例,成功率95.2%~99.
3%,严重并发症在1%以下,5年再狭窄率15%~31%。肺动脉狭窄多为先天性,介入治疗的效果较佳,但患者较少。主动脉瓣膜狭窄既有先天性、也有炎症(风湿性)或老年钙化性,介入治疗效果较差,因而较少施行。
新近开展的瓣膜病介入治疗是经导管主动脉瓣置换术(TAVI)和经导管二尖瓣夹合术(TMVR),它们分别于2010年和2012年由葛均波引入。前者经穿刺股动脉,将带有瓣膜的支架置入钙化狭窄的主动脉瓣部位,术时先行扩张主动脉瓣,继而置入Edwards-Sapien或CoreValve带有瓣膜的支架。
主要用于外科手术危险性高的钙化性主动脉瓣狭窄的患者。后者经穿刺股静脉送导管和穿刺针入右心房,穿刺房间隔,将MitraClip夹合器送到二尖瓣尖,夹合其前、后瓣叶的中部,人为地造成双孔的二尖瓣,从而缩小瓣口面积,减少反流。适用于外科手术危险性高的或不愿意接受外科手术的二尖瓣反流患者。
医学是一门不断创新,不断发展的学科,它以不断地变化作为自己永恒不变的规律。介入性心脏病学从Forssmann把一根导管送到他自己的右心房开始,至今不过85年,已从介入性诊断发展到介入性治疗,形成介入性心脏病学,成为心脏病学的一个重要的分支正说明了这一点。
介入性心脏病学的内容在其发展的过程中越来越丰富,它自己形成的分支学科也越来越多,其中许多心脏病的介入治疗已成为与药物治疗和外科手术治疗鼎足而立的第3种治疗方法。而且由于其操作简便、创伤性少、康复较快、效果良好,因而受到患者的欢迎,后来居上,有取代部分外科手术治疗的趋势。
我国介入性心脏病学起步较晚,但到20世纪60年代中与国际水平的差距已不算太大。然而"文革"期间,科研工作陷于停顿,医疗和教学工作大受影响,介入性心脏病学的发展处于停滞,与国际水平的差距越来越大。改革开放以来通过几代心内科医师的努力,情况已被扭转,我们培养了大量人才,积极参与国际竞争,追赶国际先进水平,也创造出中国自己的特色。
在引入国外先进设备的同时也制造出自己的关键材料和设备,挽救了许多患者的生命,保障了广大人民的健康。我们可引以为豪,但不能放松前进的步伐,还要继续努力赶超国际先进水平。
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