主动脉内球囊反搏术的临床意义
一、前言：
（一）、什么是主动脉内球囊反搏术？
主动脉内球囊反博术是指将一个球囊
通过股动脉穿刺，放置到降主动脉左锁骨
下1-2公分处，球囊介于左锁骨下动脉与
肾动脉之间，通过主动脉内球囊反博泵驱
动，在舒张期开始快速充气，增加冠脉灌
注，在舒张末期放气完毕，降低后负荷的
一项手术。
（二）、主动脉内球囊反搏术的历史发展
z1962年Moulopoulos等提出主动脉内球囊反搏的概念。
z1969年Kantrowiz等报告首例用IABP挽救心源性休克获得成功。
z1972年Buckley首先报道心内直视手术后使用IABP停止体外循环。
z1978年麻省总医院747例IABP，其中259例（34.7%）在手术室应用，274例（36.4%）是在心肌梗死病房里应用。
z以后临床应用普及，成为许多心血管中心的必备设备。
z1997年美国市场推出全英文半自动的97e型IABP机器。
z2000年美国、欧洲市场研制出全英文全自动的S98XT型IABP机器。
z2005年，在中国推出全中文更高智能的CS100型IABP机器。其先进的智能技术，表明IABP领域又一次划时代的飞跃。
（三）、主动脉内球囊反搏泵的进展与现状
（1）发展趋势：
准确、快速、智能、安全。
最早的IABP System82型IABP
System97半自动型System98/XT型英文全自动型 CS100全中文高智能型
研发中更智能、更快速的CS300 型IABP
适合救护车/飞机运送病人的新型设计
二、主动脉内球囊反搏术的工作原理
1、基本生理学
心脏收缩时冠状动脉血管被收缩
心肌挤压，此时冠状动脉内的血流
量只有心脏舒张期的7%-45%。所以
冠状动脉血流量大部分在心脏舒张
期时供应。冠状动脉血流量的多少
决定于心脏舒张期的长短、主动脉
根部的压力（舒张压）与右心房压
力差。增加主动脉根部舒张压，降
低右心房压力，延长舒张期时间可
增加冠状动脉血流量。心率可决定
舒张期时间。
心脏氧的需求平衡才能维持正常心跳。
（1） 决定心脏氧需要量的因素 决定心脏氧需量的主要因素有心率、心肌顺应性、
心肌收缩力。
1）心率：心跳加快会增加心排血量，相对增加心肌耗氧量。心率很快时因心脏
舒张时间太短，血液充填心室减少，心排血量反而减少，冠状动脉血流量也
减少，对于有冠状动脉疾病患者，这种心率加快是很危险的。
2）心肌顺应性：突然增加心脏内的压力比突然增加心脏内的血量，耗氧量更高。
3）心肌收缩力：心肌收缩力越强，心肌耗氧量越大，如强心药（多巴胺、肾上
腺素等）的给予会增加心肌收缩力，亦使心肌耗氧量增加。
（2） 减少冠状动脉血流量的原因
1）冠状动脉疾病：冠状动脉狭窄或冠状动脉血循环被阻塞。
2）左心衰竭：肺充血或肺功能受损所致动脉血氧分压过低。
3）心率太快，主动脉瓣狭窄或关闭不全，高血压等引起左心室肥大，心肌相对
供氧减少。
4）肾上腺素分泌增多，造成心脏后负荷增加。
5）体液潴留，肾功能减退等造成心脏前负荷增加。
2、工作原理
主动脉内球囊反搏泵确实是历史最久，已被广泛接受的左心室辅助装置。它通过驱动专用的球囊导管来完成辅助工作。
通过股动脉在（左锁骨下动脉以远1~2cm的）降主动脉处放置一个体积约40ml 的长球囊。舒张期开始，主动脉瓣关闭瞬间，球囊被快速充气，使主动脉舒张压增高，从而使心输出量和舒张期冠脉的灌注大大增加。
在下一个收缩期来临之前球囊被快速抽空，左心室射血阻力降低，心脏做功降低，心脏后负荷降低，心肌耗氧量降低。
三、主动脉内球囊反搏手术的构成
目的：主动脉内球囊反搏治疗的一个主要目的是改善心肌氧消耗和供给之间的平衡。控制系统设计的目标就是：主动脉内球囊反搏泵使反搏球囊在理想的反搏时机准确充气和排气，在反搏球囊的充排气速度上接近理想的反搏状态，使病人获得最理想的反搏效果。
理想的反搏状态：主动脉球囊反搏支持的理想状态是在收缩末期瞬间充气达到最大量，并且在舒张末期随之瞬间完全排气。
理想的反搏效果：舒张期主动脉内压力增高，收缩期峰压降低。
理想的反搏时机：主动脉瓣关闭瞬间球囊充气到最大；下一个收缩期之前瞬间排空球囊内所有残留气体。
构成：主动脉内球囊反搏术主要由反搏球囊导管和驱动控制系统完成。
（一）、主动脉内球囊导管(IABC)
今天的球囊导管被设计成双腔结构，由球囊部分和中心测压腔组成，两部分均为聚氨酯复合材料，囊壁极薄而透明。最先进的结构是球囊部分和中心测压腔做成一体的，没有焊接点，不容易出现连接处断裂。
最重要的一点：因为连续使用时间较长（最长达103天），主动脉内球囊材料的耐磨性能尤为重要。近年来，主动脉内球囊导管生产厂家不断开发出新的膜材料，显著增强了球囊的抗磨损能力。
球囊和中心腔多为共腔设计，过气率高，可使球囊内的气体穿梭速度最快，以最大程度提高辅助效果。
连接导管总长度约120cm，导管直径12Fr, 9Fr,8Fr,7.5Fr,6Fr。随着技术的发展，最新的IABP球囊部分和导管部分可以做到一样粗细，可以做无鞘穿刺，从而有效减少下肢血栓并发症的发生。无鞘穿刺在临床上应用越来越广泛。
球囊膜体渗水度不应太大：第一，水汽进入气路，由于比重远远大于氦气，所以会降低氦气的穿梭速度，从而影响反搏效果。第二，水汽进入机器内部，对机器内部零部件有影响。
球囊规格的选择应随患者的年龄、身高的不同而选用合适的容量。成人导管为20cc-50cc容积范围；小儿为2cc-20cc容积范围。（详见球囊选择部分）一般，球囊扩张的程度以达主动脉直径的75%-80%最为理想，阻塞程度太高会加重全血细胞破坏及可能的主动脉壁损伤，当然这些也与不同厂家、不同时代的反搏球囊产品在设计和材质上的差异有很大关系。
主动脉内球囊导管(IABC) 结构图
（二）设备组成：驱动控制系统原理
驱动控制系统包括触发信号采集装置（ECG，压力等）、高压氦气源、充气马达系统、放气马达系统、显示屏、控制中心（芯片）、安全隔离装置、警报系统、实时帮助软件、维护维修诊断软件等等。
为了达到最大限度的心脏辅助效果，控制系统需要精确的设定球囊充放气时相，需要迅速和充分地完成充放气动作。随着计算机软件和硬件的更新，机械电子技术的不断进步，控制系统变得越来越精确、迅速、安全、可靠，能适应更加
复杂的临床情况。
信息的收集和处理：直接或间接获取心电信号；通过中心腔和压力传感器获
取主动脉内压力信号；通过气路延长管获取球囊内的压力信号。虽然拥有ECG、
压力、内置频率、起搏器多种触发模式，但是绝大部分的情况下（90%以上），
首选ECG触发反搏工作，因为ECG属于电信号传导，比机械信号、液压传导等
信号要快速和准确得多。为了获得优良的心电触发信号，心电图的质量和稳定性
至关重要（第十六章详细介绍关于ECG的干扰抑制问题）。
驱动气体目前多选用高压氦气。氦气的优点是气体的密度小重量轻，具有最
小的层流和很快的扩张性，便于球囊舒张收缩，这对快速性心律失常尤为重要，
是目前最为理想的一种驱动气体。
实现方式：
动力充气泵
高压氦气—电磁阀— ---电磁阀—安全隔离保护装置—反搏球囊—病人体内（降主动脉）负压放气泵
（三）、主动脉内球囊反搏术的临床意义：
反搏治疗用于支持和稳定心脏功能。反搏治疗能有效增加心脏输出，提供更
多的动脉血到心脏的冠状动脉，而且同时减少心脏后负荷和心肌的氧需求。对高
危心脏病人使用主动脉内球囊反搏泵和反搏导管进行反搏治疗，能将病人从缺血性心脏病和心衰带来的痛苦中解脱出来。病人在经历诸如急性心肌梗死，心源性休克和不稳定心绞痛等急性冠状动脉综合症时就需要主动脉内球囊反搏治疗以支持和稳定病人的心脏状态。主动脉内球囊反搏治疗也用于进行高危PCI手术的病人、进行体外循环搭桥手术或进行非体外循环搭桥手术的病人，为病人提供有效血液动力学支持。
1、主动脉内球囊反搏术后血液动力学的变化：
应用主动脉内球囊反搏术治疗能改善心肌功能和血液动力学状态。球囊在收缩期来临之前快速排气，配合主动脉瓣开启动作，会导致心室后负荷下降，主动脉内收缩压随之下降。球囊在舒张期开始瞬间快速充气，直接的结果是舒张压升高，平均动脉压升高。由于心室后负荷的下降，左室舒张末压降低。由于心排量依赖于左心室的负荷，临床显示心排量增加。当时相选择适当时，主动脉内球囊反搏可以获得三个生理学结果：通过增加冠状动脉灌注压来改善心肌氧供给；降低主动脉舒张末压，从而降低心脏做功；进而改善了那些心功能受到损害病人的前向性血流，提高了心排血量。
在使用IABP时的动脉压力波形的改变
2、主动脉内球囊反搏术对代谢的影响：
心肌氧供给几乎完全依赖冠状动脉血流的变化，而冠状动脉血流（灌注）主要发生在舒张期。舒张期冠状动脉血流的灌注依赖于冠状动脉的通畅、侧支血流、舒张期持续时间的长短以及冠状动脉灌注压力阶差（指主动脉根部舒张期压力与左室内舒张期对心室壁压力之差）。在显著低血压和心功能不全的情况下应用主动脉内球囊反搏治疗，冠状动脉血流是持续增加的。
主动脉内球囊反搏治疗的效果使得左心室后负荷显著减轻，而后负荷与左心室心肌氧需求的关系最密切。主动脉内球囊导管在主动快速排气时造成主动脉压力骤然下降，同时产生一个类似负压吸引作用，使得主动脉瓣迅速开启。主动脉压力低的情况下，同时左心室也获得一个比在没有反搏时更低的阻力，最终的生理效果是左心室工作负荷减轻，心肌氧需求减少。
主动脉内球囊反搏治疗在代谢方面的效果表现在多方面。一般而言，因为心肌缺血而应用主动脉内球囊反搏治疗的病人表现为有氧代谢增加。另外，通过研究显示，主动脉内球囊反搏治疗时，由于心排量增加及球囊充气时舒张压增高对脑、肾灌注增加，增加尿量，减轻酸中毒，改善机体内环境，有利于危重及休克患者的功能恢复。
使用IABP后在生理上产生的效果
主动脉压力 心脏 血流 左室压力 左心室 收缩压↓ 后负荷↓ 冠脉血流↑ 收缩压↓ 容积↓ 舒张压↑ 前负荷↓ 心输出↑ 舒张末压↓ 每搏做功↓ 肾脏血流↑ 室壁张力↓ 四、临床应用
五、主动脉内球囊反搏术的适应症：
1、顽固性不稳定心绞痛
2、接近梗塞
3、急性心肌梗塞
4、顽固性心室衰竭
5、急性心肌梗塞（MI）并发症（即急性MR或VSD或乳头肌断裂）
6、心源性休克
7、用于诊断、经皮血管成形和介入手术
8、缺血性顽固性室性心律失常
9、感染性休克
10、手术中搏动性血流形成
11、体外循环脱机
12、用于非心脏手术的心脏支持
13、心脏手术前的预防性措施
14、术后心功能异常/低心排综合征
15、心肌顿挫
16、过渡至其它左室辅助装置
17、纠正心脏解剖缺陷手术后的心脏支持
(根据。。。)
Indications
1. Refractory unstable Angina
Myocardial ischemia and chest pain associated with unstable angina may be effectively treated with IABP therapy. The IAB can be beneficial in maintaining adequate coronary artery perfusion, relieving myocardial ischemia, and decreasing myocardial oxygen demand. If cardiac catheterization and further interventions are indicated, the patient can undergo these procedures in a more hemodynamically stable condition.
2. Impending Infarction
Patients experiencing severe chest pain accompanied by electrocardiogram changes and/or dysrhythmias, who do not obtain relief from drug therapy, are at great risk of developing a myocardial infarction. By improving coronary blood flow and reducing left ventricular work, chest pain and ECG changes associated with the myocardial ischemia can be minimized. If cardiac catheterization and further interventions are indicated, the patient can undergo these procedures in a more hemodynamically stable condition.
3. Acute Myocardial Infarction (AMI)
4. Refractory Ventricular Failure
In the already compromised heart, a decrease in arterial pressure can result in a reduction in myocardial oxygen supply and a loss of functional myocardial tissue. To prevent worsening failure and cardiogenic shock, any signs of hemodynamic instability must be treated promptly. Treatment is aimed at relieving left ventricular workload and restoring the balance between myocardial oxygen supply and demand, allowing the myocardium time to heal and recover maximal function. Intra-aortic balloon counterpulsation assists in this effort by decreasing left ventricular workload and increasing coronary artery perfusion.
5. Mechanical Complications of Acute Myocardial Infarction (i.e. Acute MR or VSD, or
papillary muscle rupture)
Depending on the area of an acute myocardial infarction, mechanical complications can occur. Although these affect a small percentage of acute myocardial infarctions, the resulting hemodynamic compromise can have lethal consequences especially if not treated immediately. Ventricular septal defects, papillary muscle dysfunction or papillary muscle rupture usually require surgical intervention, often emergently. If the patient undergoes cardiac catheterization or surgical intervention in a hemodynamically compromised state, mortality and morbidity can be significantly increased. The IABP is utilized for temporary
support to achieve hemodynamic stability until definitive measures are taken.
6. Cardiogenic Shock
Left ventricular (LV) failure following an acute myocardial infarction may progress to cardiogenic shock. As with LV failure, treatment is aimed at decreasing cardiac work, increasing myocardial oxygen supply, and decreasing myocardial oxygen demands. The combined effects of IABP therapy - increased oxygen supply, decreased afterload, and improved systemic perfusion - allows the heart to rest and halt the subsequent vicious cycle that often occurs with an acute myocardial infarction.
7. Support for diagnostic percutaneous revascularization and interventional procedures
Cardiac Support for High Risk General Surgical Patients and Coronary Angiography/Angioplasty Patients
Patients with existing impaired cardiac function are considered to be high-risk candidates for general surgery. Anesthetic agents and the procedure itself can place increased myocardial oxygen demands on the already impaired heart. Use of IABP provides hemodynamic stability by assisting in balancing myocardial oxygen supply and demand, preoperatively, intraoperatively, and during the critical post operative period when the demands on the heart are particularly high.
Intra-aortic balloon counterpulsation may be used in conjunction with coronary angiography and angioplasty to support and stabilize high risk patients undergoing these procedures. Overall, intra-aortic balloon counterpulsation can provide increased coronary artery perfusion, and a decrease in cardiac work, thus reducing the risk of hemodynamic compromise due to reduced coronary flow during balloon inflation or acute coronary occlusion.
8. Isquemia related intractable ventricular arrhytmias
Ventricular irritability can be a frequent complication of acute MI, and may lead to severe dysrhythmias and further hemodynamic compromise. In most patients, conventional drug therapy and supportive measures are sufficient to reverse the irritability and dysrhythmias. However, patients refractory to conventional medical therapy are at high risk for further myocardial damage and death if this condition is not reversed. IABP therapy has proven effective in stabilizing the hemodynamic condition of these patients by increasing coronary artery perfusion, reducing ischemia and maintaining adequate peripheral perfusion.
9. Septic Shock
Septic shock is caused by an overwhelming infection, affecting all the organ systems, increasing metabolic demands. It is characterized by low blood pressure, impaired neurologic function, decreased cardiac output, and high fever and can lead to cardiogenic shock. For patients unresponsive to maximal supportive therapy, intra-aortic balloon counterpulsation can increase coronary blood flow, reduce left ventricular work load by lowering systolic pressure, and improve tissue perfusion by maintaining adequate mean arterial pressure.
10. Intraoperative pulsatile flow generation
In the past, the IABP has been used in conjunction with cardio-pulmonary bypass to generate pulsatile flow. Currently, the IABP is often used intraoperatively, but the primary objectives are not only pulsatile flow generation, but improving coronary artery perfusion, decreasing cardiac work (afterload) and reestablishing a balance between myocardial oxygen supply and myocardial oxygen demands.
11. Weaning from Cardiopulmonary bypass
Weaning a patient from cardiopulmonary bypass may be difficult in those cases in which aortic cross-clamping is prolonged, surgical revascularization is partially achieved, or pre-existing myocardial dysfunction is present. Termination of cardiopulmonary bypass may be marked by hypotension (low blood pressure) and a low cardiac index, despite administration of vasoactive drugs. The use of IABP in this setting decreases left ventricular resistance, increases cardiac output, and increases coronary artery and systemic perfusion pressures, facilitating the patient’s removal from cardiopulmonary bypass.
12. Cardiac support for non-cardiac surgery
13. Prophylactic Support in preparation for Cardiac Surgery
14. Post surgical myocardial dysfunction/low cardiac output syndrome
Support for Failed Angioplasty and Valvuloplasty
Intra-aortic balloon counterpulsation may be used to support and stabilize patients with severe left ventricular failure due to failed angioplasty. Overall, the IAB may provide increased coronary artery perfusion, and decrease cardiac work, thus reducing the risk of hemodynamic compromise due to reduced coronary flow or acute coronary occlusion.
Unsuccessful valvuloplasty may result in cardiac dysfunction. The IABP may be used to support cardiac function in these patients until valve repair or replacement can be performed.
15. Myocardial contusion
16. Mechanical Bridge to other assist devices
17 Cardiac support following correction of anatomical defects
六、主动脉内球囊反搏术的应用指征：
（一）、国内临床资料里提供如下参考指征
（1）心脏指数（CI）<2.0L/( m2·min)。
（2）平均动脉压(MAP)<6.7kPa(50mmHg)；动脉收缩压<10.7kPa(80mmHg)。
（3）左心房（LAP）>2.4kPa(18mmHg)。
（4）中心静脉压（CVP）>1.47kPa(15cmH2O)。
（5）尿量<1ml/(kg·h)。
（6）组织供氧不足，动脉或静脉血氧饱和度低。
（7）多巴胺用量>15μg/(kg·min)，或两种升压药并用。
（根据。。。。）
（二）、国外的专业文献中提供了“溶栓后心源性休克的预测指南”：以获得的每一个病人的临床数据为基础，累积每一个pts参考值，可以计算出发生心源性休克的危险几率。如下表示：
如果发生心源性休克的危险几率≥30%，应尽早使用IABP保护。
七、主动脉内球囊反搏术的禁忌症：
1、严重主动脉缺陷（如主动脉瓣严重关闭不全）
2、主动脉瘤或腹主动脉瘤或夹层
3、严重骼动脉钙化症或外周血管疾病
4、对于过度肥胖者、腹股沟有疤痕的患者，或有其它经皮穿刺禁忌症的患者，禁止在未使用导引鞘的情况下导入IAB导管。