仲肇基，劉盛（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，阜外醫(yī)院心外科，北京 100037）

1 背 景

心臟移植是治療終末期心臟病最有效的方法［1-3］。截至2015年6月底，國際心肺移植協(xié)會(huì)（International Society for Heart and Lung Transplantation，ISHLT）注冊成人心臟移植已達(dá)113 472例［4］。供體缺乏是全球共同面對的問題，而受經(jīng)濟(jì)、法規(guī)、文化傳統(tǒng)等因素影響，這一問題亞太地區(qū)更為顯著［5］。一方面，由于缺少合適的供體心臟，部分潛在受體無法進(jìn)行心臟移植，或需要心室輔助裝置（ventricular assist device，VAD） 作為過渡；另一方面，限于供體年齡、腦死亡后心臟維護(hù)、轉(zhuǎn)運(yùn)條件等因素，只有少數(shù)供心最終得到利用。另外，心臟死亡器官捐獻(xiàn)（donation after cardiac death，DCD）是重要的腎、肝供體來源，但由于心臟缺血損傷，DCD供心的利用也受到限制［6-7］。

由于供心與受體的供求關(guān)系以及傳統(tǒng)低溫停跳保存的不足［8］，機(jī)械灌注保存與轉(zhuǎn)運(yùn)供心得到了廣泛的研究。本文側(cè)重于臨床應(yīng)用方面，對低溫機(jī)械灌注（hypothermic machine perfusion，HMP）與常溫機(jī)械灌注（northermic machine perfusion，NMP）分別進(jìn)行介紹。

2 供心機(jī)械灌注保存的目的

供心機(jī)械灌注保存的主要目的分為兩個(gè)方面：① 對于標(biāo)準(zhǔn)供心，通過機(jī)械灌注延長保存時(shí)間，增加轉(zhuǎn)運(yùn)距離，提高供心質(zhì)量。② 實(shí)現(xiàn)對邊緣供心及DCD供心的安全有效的保存，并提供評(píng)估方法，使既往認(rèn)為無法使用的供心得到利用，增加供心數(shù)量。

供心在保存與轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能受到損傷，并導(dǎo)致早期移植物衰敗，甚至術(shù)后早期死亡［9-10］。供體年齡、缺血時(shí)間、受體年齡等均是供心損傷的危險(xiǎn)因素［11-12］。例如，在傳統(tǒng)低溫停跳保存情況下，供心冷缺血時(shí)間從180分鐘延長到360分鐘，將導(dǎo)致早期移植物衰敗及術(shù)后死亡風(fēng)險(xiǎn)加倍［8］。高齡供體對冷缺血更為不耐受［12-13］。因此，研究人員希望通過供心機(jī)械灌注延長供心安全保存時(shí)間，并提高供心質(zhì)量，改善受體預(yù)后［14］。

為了增加供心數(shù)量，外科醫(yī)師也不斷試圖利用邊緣供心，如高齡供體、腦死亡后出現(xiàn)輕微心功能異常的供體、輕微冠脈病變供體等。DCD供體是重要的腎、肝來源，但DCD心臟供體受到限制。邊緣供心、DCD供心的評(píng)估、選擇與保存仍是目前研究的熱點(diǎn)，供心機(jī)械灌注保存為此提供了可能的突破口［15］。

3 低溫機(jī)械灌注

HMP利用灌注液使心臟處于靜止?fàn)顟B(tài)，并通過持續(xù)灌注向心臟提供氧及營養(yǎng)物質(zhì)，清除代謝產(chǎn)物［16］。HMP在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中已經(jīng)得到了廣泛的研究［17］。目前，最佳灌注液配方、泵條件（平流/搏動(dòng)性、流量、泵壓） 及溫度尚無定論。一些研究中，HMP液是在心臟停跳液（如Wisconsin液或Celsior液）配方基礎(chǔ)上加以修改得到的高鉀液體。而部分研究采用類似血漿電解質(zhì)成分的等鉀灌注液，心肌灌注和功能恢復(fù)更好［16，18-19］。保證供心的均勻灌注以及避免供心水腫是目前HMP值得注意的問題［16， 18］。

DCD供心的熱缺血損傷與熱缺血時(shí)間成正比。熱缺血對供心造成的損害難以預(yù)測［20］，一般認(rèn)為超過20分鐘的熱缺血會(huì)對供心造成不可逆損傷［21］。另外，停止循環(huán)支持后右心室會(huì)可能會(huì)受到額外的擴(kuò)張損傷［22］。研究人員通過改進(jìn)灌注液的成分等途徑來減少熱缺血造成的心肌損傷［21，23-24］。

在犬、豬等DCD動(dòng)物模型中，HMP保存供心優(yōu)于傳統(tǒng)低溫停跳保存［19，25-31］。動(dòng)物模型中，DCD供心在30 分鐘熱缺血后，心功能仍能恢復(fù)［31］。研究發(fā)現(xiàn)在持續(xù)機(jī)械灌注的條件下，中度低溫或淺低溫較5℃深低溫更有利于保護(hù)心功能，因此認(rèn)為應(yīng)避免溫度過低［32］。

HMP的應(yīng)用逐漸延伸到放棄臨床使用的人類DCD供心。Osaki等［33］研究發(fā)現(xiàn)熱缺血時(shí)間低于40 分鐘的供心均成功復(fù)蘇，但DCD供心功能低于DBD供心。Rosenfeldt等［34］也報(bào)道了人DCD供心在經(jīng)過HMP后成功復(fù)蘇。Cobert等［35］發(fā)現(xiàn)人DCD供心中，正向或逆向（經(jīng)冠狀靜脈竇）HMP均優(yōu)于傳統(tǒng)低溫停跳保存。HMP的研究多在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中進(jìn)行［16，18-19，24-32，35］。Osaki等［33］、Rosenfeldt等［34］、Cobert等［35］的研究雖然基于人類心臟，但研究對象仍然是放棄臨床使用的供心，尚未真正意義上進(jìn)入臨床。

4 常溫機(jī)械灌注

NMP的特點(diǎn)是保持心臟的常溫與跳動(dòng)狀態(tài)，通過灌注含血液體滿足心臟代謝需要［36-37］。該方法不但在動(dòng)物模型中得到了深入的研究，而且已經(jīng)投入了臨床應(yīng)用［14，38-40］。目前，唯一投入商業(yè)化生產(chǎn)的NMP設(shè)備是TransmedicsOCS（Organ Care System）。NMP的主要優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)監(jiān)測心功能及代謝［21，23，41］，并添加細(xì)胞保護(hù)及免疫調(diào)節(jié)制劑［42］。NMP的主要缺點(diǎn)是：設(shè)備及操作較為復(fù)雜；需要一定量供體血液作為灌注液組分；設(shè)備和轉(zhuǎn)運(yùn)成本較高。與HMP一樣，NMP的灌注液成分、泵條件尚無標(biāo)準(zhǔn)［37］。

4.1 NMP設(shè)備與技術(shù)：以TransmedicOCS系統(tǒng)為例，在供心獲取過程中，須同時(shí)采集1.2～1.5 L供體血液。供體血濾去白細(xì)胞后，與500 ml含有各種營養(yǎng)物質(zhì)的預(yù)充液混合。獲取供心后，將供心主動(dòng)脈與灌注管連接，將另一插管與肺動(dòng)脈連接。將供心上、下腔靜脈縫閉。自左心房安放左心室引流。血泵自主動(dòng)脈根部泵入含血灌注液，經(jīng)冠狀動(dòng)脈后，自冠狀靜脈竇回流至右房。灌注液進(jìn)入右心室及肺動(dòng)脈，再由肺動(dòng)脈插管引流回儲(chǔ)血器、氧合裝置。心臟處于Langendoff循環(huán)，左室收縮但并不實(shí)際做功。該系統(tǒng)還可提供心外膜起搏及除顫功能。

TransmedicOCS系統(tǒng)通過乳酸濃度監(jiān)測血乳酸濃度評(píng)估心肌活性。乳酸濃度低于5 mmol/L，并且存在心肌乳酸攝取的證據(jù)（動(dòng)靜脈血乳酸差值）提示心臟保存良好［39，43］。該系統(tǒng)還可以監(jiān)測主動(dòng)脈壓力及冠脈血流。TransmedicsOCS系統(tǒng)還允許從主動(dòng)脈插管安放導(dǎo)管，進(jìn)行冠脈造影［44］。

4.2 NMP在標(biāo)準(zhǔn)DBD供體中的應(yīng)用：ProceedⅡ研究是目前關(guān)于NMP的最大規(guī)模的臨床試驗(yàn)（NCT00855712）［39］。該研究是一項(xiàng)多中心前瞻性隨機(jī)非盲非劣性臨床試驗(yàn)。研究入組了130例常規(guī)DBD供體，其中67例采用NMP技術(shù)保存（應(yīng)用TransmedicOCS），63例為傳統(tǒng)低溫停跳保存。NMP組與傳統(tǒng)低溫停跳保存組的術(shù)后30天生存率分別為94%與97%，兩組供心相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生率分別為13%與14%，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在冷缺血時(shí)間小于4小時(shí)的情況下，該研究并未發(fā)現(xiàn)NMP優(yōu)于傳統(tǒng)低溫停跳保存［39］。

Stamp等［45］報(bào)道了一例供心使用NMP保存10小時(shí)的病例。供心功能良好，但轉(zhuǎn)運(yùn)僅飛行時(shí)間就需6～8小時(shí)。常規(guī)情況下該供心不符合使用標(biāo)準(zhǔn)。由于受體需要緊急手術(shù)，該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用TransmedicOCS保存供心，供心經(jīng)611分鐘冷缺血后成功用于移植。術(shù)后患者成功脫離循環(huán)輔助裝置，并于術(shù)后15日順利出院。NMP的臨床研究逐步從標(biāo)準(zhǔn)DBD供體延伸到邊緣DBD供體和DCD供體中。

4.3 NMP在邊緣DBD供體中的應(yīng)用：目前尚無關(guān)于邊緣DBD供心的隨機(jī)對照研究。García等［38］報(bào)道了一項(xiàng)單中心回顧性研究。該研究中包含30例“高?！惫w。高危的定義包括：供心冷缺血時(shí)間＞4 小時(shí)，供心LVEF＜50%，供心左室肥厚或冠脈病變；受體植入VAD，受體肺動(dòng)脈高壓。其中26例供心安裝TransmedicOCS后進(jìn)行評(píng)估，可用于移植。手術(shù)近期效果良好，僅有1例早期死亡。術(shù)后隨訪109～445日，心功能良好者占92%，平均左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricular ejection fractions，LVEF）為64%。

另外，一項(xiàng)關(guān)于NMP在邊緣供心中應(yīng)用的多中心前瞻性臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行之中（EXPANDHeart研究，NCT02323321）。該研究是一項(xiàng)多中心非盲的前瞻性研究，入組不符合常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的供心，利用TransmedicOCS心臟保存系統(tǒng)進(jìn)行保存。研究主要終點(diǎn)是心臟移植術(shù)后24小時(shí)內(nèi)心臟原發(fā)性移植物功能障礙（primary graft dys-function，PGD）與術(shù)后30日死亡。

4.4 NMP在DCD供體中的應(yīng)用：多項(xiàng)動(dòng)物模型中的研究表明，NMP保存DCD供體優(yōu)于傳統(tǒng)低溫停跳保存［21，23-24，31］。另外，NMP 可對 DCD 供心提供實(shí)時(shí)的、可重復(fù)的代謝及功能評(píng)估［23，41］。臨床工作中，實(shí)時(shí)的、可重復(fù)的供心活性評(píng)估對外科醫(yī)師有重要的指導(dǎo)意義。2015年，Dhital等［40］報(bào)道了NMP應(yīng)用于DCD供心的獲取、轉(zhuǎn)運(yùn)、復(fù)蘇、實(shí)時(shí)評(píng)估。2016年，Messer等［46］報(bào)道了13例DCD供心采用NMP獲取，平均熱缺血時(shí)間為24分鐘。獲取后評(píng)估確定其中9例可用于移植，并取得了良好的近期效果。9例患者均順利出院，盡管其中2例術(shù)后使用循環(huán)輔助裝置。其他心臟移植中心也在開展DCD供心用于心臟移植的研究［47］。

5 結(jié) 論

供心機(jī)械灌注保存的優(yōu)勢包括：① 為供心提供氧及營養(yǎng)物質(zhì)，避免心臟缺血損傷，清除代謝產(chǎn)物，避免對心臟的毒性作用；② 可根據(jù)需要加入心臟保護(hù)及免疫調(diào)節(jié)藥物或其他藥物［42］；③ 可實(shí)時(shí)進(jìn)行代謝、心功能監(jiān)測，方便進(jìn)行供心評(píng)估［21，41］；④ 延長供心保存時(shí)間，增加轉(zhuǎn)運(yùn)距離，并給外科醫(yī)師充足的準(zhǔn)備時(shí)間，這對于再次手術(shù)或已安裝VAD 的患者尤為重要［38，45］；⑤ 減少移植物功能異常與早期衰敗，改善患者生存［14］；⑥ 增加潛在供體的數(shù)量，減少左心輔助裝置的使用。

當(dāng)前，供體心臟的機(jī)械灌注保存已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際臨床應(yīng)用階段。HMP與NMP都有廣闊的發(fā)展前景。HMP設(shè)備更簡單，成本更低；而NMP方便供心的實(shí)時(shí)評(píng)估與監(jiān)測。目前研究表明，常規(guī)DBD供體中機(jī)械灌注保存與傳統(tǒng)低溫停跳保存相比并沒有明顯的優(yōu)勢。但在邊緣DBD供體以及DCD供體中，有證據(jù)表明供心機(jī)械灌注保存具有優(yōu)勢。供心機(jī)械灌注保存有著廣泛的發(fā)展前景，有希望同時(shí)提高供心的數(shù)量及質(zhì)量。