體外心臟震波治療對缺血性心臟病患者外周血基質細胞衍生因子1表達及內皮祖細胞增殖的影響

張華勝 宋文娟 楊洪文 方東 楊春芳 馬雪娟 劉利萍 谷穎 趙月 孫鉞 張雅文 王鈺

650224 昆明市第一人民醫院暨昆明醫科大學附屬甘美醫院重癥醫學科(張華勝)；650032 昆明醫科大學第一附屬醫院心內科(宋文娟、楊春芳、馬雪娟、劉利萍、谷穎、趙月、孫鉞、張雅文、王鈺)，核醫學科(楊洪文、方東)

缺血性心臟病(ischemic heart disease，IHD)是由于冠狀動脈粥樣硬化等病變引起冠狀動脈循環障礙，心肌氧供/氧需失衡，心肌細胞壞死、凋亡、瘢痕形成，并最終導致心力衰竭的一類疾病[1]。探索IHD及缺血性心力衰竭治療新方法，有效干預心肌缺血、細胞凋亡及心室重構，是目前IHD治療研究的重要方向[2]。體外心臟震波治療(cardiac shock wave therapy，CSWT)可通過作用于心肌的高頻機械振動及其衰減過程中產生的剪切力和空穴效應，引發微氣泡在組織細胞微環境內反復形成和破裂，導致組織細胞超微結構形變，使血管內皮生長因子、一氧化氮等促血管生成因子增加[3-4]。不過，CSWT對缺血心肌的局部刺激是如何引導并加速內皮祖細胞(endothelial progenitor cells，EPCs)增殖并遷移到達受損心肌尚不清楚。本研究基于CSWT的物理機制試圖證實CSWT可誘導IHD患者血液中基質細胞衍生因子1(stromal cell-derived factor 1，SDF-1)生成增加，促進EPCs增殖、轉化和向缺血心肌區域的動員，從而促進局部血管生成，改善IHD患者心功能，提高生活質量。

1 對象和方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2018年4月至2019年12月在昆明醫科大學第一附屬醫院心臟內科或心臟外科診治的IHD患者20例，病程1～20年不等。其中男性18例[經皮冠狀動脈介入術(percutaneous coronary intervention，PCI)14例，冠狀動脈旁路移植術(coronary artery bypass graft，CABG)1例，藥物治療3例]，女性2例(均為PCI術后)；年齡38～75歲，平均(61.5±10.8)歲。本研究內容屬于前瞻性單中心臨床研究，在美國臨床試驗注冊中心網站注冊名CSWT IN CHINA(ClinicalTrials.gov注冊號：NCT01578876)，并經昆明醫科大學第一附屬醫院倫理委員會批準，所有患者簽署知情同意書。

1.2 納入和排除標準[5]

1.2.1 納入標準 經冠狀動脈造影或冠狀動脈CT血管成像提示冠狀動脈中、重度狹窄，行規范藥物(伴或不伴冠狀動脈支架置入或旁路移植，包含不愿或無條件行血運重建者)治療后，仍有胸悶、氣促發作、運動耐力差等頑固性心絞痛表現的IHD患者，同時滿足以下條件：(1)經胸超聲心動圖、單光子發射計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)可定位到確切的心肌缺血區，負荷試驗證實有缺血心肌存在；(2)加拿大心血管學會(Canadian Cardiovascular Society，CCS)心絞痛分級Ⅱ級以上，紐約心臟病協會(New York Heart Association，NYHA)心功能分級Ⅰ～Ⅲ 級；(3)左心室射血分數(left ventricular ejection fraction，LVEF)，30%2次/d或>5次/周)；(6)患者自愿參加并知情同意。

1.2.2 排除標準 (1)急性心肌梗死或CABG術后1周內(患者處于心臟事件急性期，血流動力學不穩定)；(2)心臟移植術后(震波的生物機制或會增加移植心臟的排斥反應)；(3)金屬瓣膜置換術后(干擾震波源聚焦和釋放)；(4)心腔內血栓或腫瘤(雖低能量震波對冠狀動脈內血栓無作用，但尚不確定是否會擊碎心腔內占位引起栓塞)；(5)LVEF<30%的血流動力學不穩定者(不能長時間平臥)；(6)嚴重肺疾病、難以控制的心力衰竭和惡性心律失常；(7)治療區域皮膚破潰、濕疹或感染；(8)假乳植入術后(顯像差干擾定位)；(9)妊娠期婦女；(10)不能積極配合治療或中斷隨訪者。

1.3 研究方法

1.3.1 定位心肌缺血/存活節段 采用單光子發射計算機斷層掃描儀(Symbia T16，SIEMENS，德國)在0月和6月兩個時間點行99Tcm-甲氧基異丁基異腈(99Tcm-MIBI SPECT)心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)識別缺血/存活心肌。獲得左心室水平長軸、垂直長軸和短軸心肌圖像，以及左心室心肌灌注、功能牛眼圖。應用美國核心臟病學學會推薦的心臟左室17節段劃分標準，由本院核醫學科診斷醫師根據斷層圖采用半定量法評分，正常=1分，稀疏=2分，明顯稀疏=3分，缺損=4分。

1.3.2 超聲心動圖檢查 使用EPIQ 7C型彩色多普勒超聲心動圖診斷儀(Philips，荷蘭)在0月、1月和6月三個時間點行超聲心動圖檢查，采集二維、M型和斑點追蹤顯像評價左室舒張末期內徑(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、LVEF及整體縱向應變(global longitudinal strain，GLS)。

1.3.3 血液標本采集和檢測 在0月、1月和6月抽取患者空腹靜脈全血，去除黃色陰影：乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)抗凝劑采血管采集5～6 ml/次，采用酶聯免疫吸附法檢測血液中SDF-1的含量；采用流式細胞技術檢測EPCs的集落數。

1.4 震波治療缺血心肌

1.4.1 設備要求 使用CSWT系統——MODULITH SLC(Storz Medical AG，Kreuzlingen，Switzerland)，對所有患者施行王鈺等創新的“1月密集治療法”，即每周治療3次(周一、周三、周五治療，每次30～40 min/節段)，連續治療3周，共9次治療[6]。

1.4.2 具體操作 依據冠狀動脈造影/冠狀動脈CT血管成像、GLS和MPI結果綜合判斷缺血靶心肌。治療前患者室內休息10～15 min，之后于治療床上平臥，常規心電、血壓、呼吸及氧飽和度監測。用機載超聲探頭(ALOKA SSD-900)尋找并鎖定靶心肌，依據治療節段降低水囊(水囊墊與胸壁接觸緊密且松緊度適宜)，隨后按下觸發按鈕，從小至大調節震波能量(初始能量：0.024 mJ/mm2，每擊發5～10震，可增加1次能量0.015 mJ/mm2)，若患者無特殊不適并能耐受，逐漸增加至最高能量3.0級(即0.09 mJ/mm2)。調節震波儀的上、下兩個微調旋鈕(分為+3、+2、+1、0、-1、-2、-3共6格)對缺血區進行微調治療，上微調每旋轉1格治療角度移動6°，下微調每旋轉1格治療區域移動2.5 mm。每次組合總數均為9點，每點200震，共1 800震。治療過程密切監測并記錄患者生命體征，若出現任何不適，如胸痛、胸悶、心悸、心率加快/減慢、呼吸困難、眩暈等癥狀，需分析原因并酌情對癥處理。

1.5 療效評價與隨訪

采用影像學、臨床狀況和血液生化指標進行綜合評估。分別在治療前(0月)、治療結束1個月及治療后6個月進行，若隨訪過程中出現任何與心血管疾病相關癥狀則給予藥物干預或再住院治療。

1.5.1 影像學評估 0、1和6月，超聲心動圖測定LVEDD、LVEF和GLS。0和6月，使用核素MPI在靜息/負荷狀態下觀察局部心肌收縮功能和血流灌注，4點記分法半定量評價缺血程度。

1.5.2 臨床狀況評估 0、1和6月，NYHA心功能分級、CCS心絞痛分級、西雅圖心絞痛量表(Seattle Angina Questionnaire，SAQ)評分、明尼蘇達心力衰竭生活質量量表(Minnesota living with heart failure questionnaire，MLHFQ)評分、36條簡明健康狀況調查表(36-item short-form health status survey，SF-36)評分、6 min步行距離(6 minute walk distance，6MWD)和硝酸甘油用量進行心功能、生活質量和活動耐力評估。

1.5.3 血液生化指標 0、1和6月，抽取患者外周靜脈血檢測SDF-1含量、EPCs集落數。

1.6 統計學方法

2 結果

2.1 治療完成情況

20例IHD患者共43個缺血節段分別接受了9次震波治療并順利完成隨訪，治療過程中血流動力學穩定，無不良事件發生，患者年齡、性別、病程、合并疾病和用藥情況等見表1。

表1 20例IHD患者的一般資料

隨訪期間，2例患者因特殊原因再次入院(1例因痛風性關節炎；1例為消化道惡性腫瘤)，入院與震波治療無關；1例患者心率波動于30～65次/min之間(平均49次/min)，動態心動圖(Holter)提示竇性心動過緩伴竇性停搏(最長間歇2.95 s)，治療結束后復查Holter提示竇性心律不齊(平均心率80次/min)伴R-R長間歇(最長2.17 s)，未予特殊處理，建議密切觀察，6個月隨訪復查未見竇性停搏發生，考慮竇房結血供及心肌灌注改善，電傳導通路較前恢復；4例患者治療中出現胸壁刺痛感劇烈，降低震波能量后緩解，考慮與心肌缺血后室壁變薄刺激較敏感有關。

2.2 影像學評估

所有患者0、1和6月的LVEDD有減小趨勢，但兩兩比較差異無統計學意義(均為P>0.05)；LVEF無顯著變化(P>0.05)；左室GLS絕對值逐漸增加，且兩兩比較差異均有統計學意義(均為P<0.05)。與0月時比，6月的MPI評分(靜息態和負荷態)均顯示心肌缺血有改善，見表2、圖1和2。

男性患者，59歲，冠心病多支病變，行PCI共置入6枚支架。A：治療前0月，確定治療靶心肌為前壁心尖段(黃色箭頭所示)和下側壁心尖段(白色箭頭所示)，GLS：-12.7%；B：治療后1月，左室GLS明顯改善，GLS：-22.1%；C：治療后6月，左室GLS進一步改善，GLS：-23.8%(GLS負值越大，心肌功能越強)

表2 20例IHD患者震波治療前后的影像學指標變化

2.3 臨床狀況評估

所有患者0、1和6月，NYHA心功能分級、CCS心絞痛分級、SAQ評分、SF-36評分、MLHFQ評分、6MWD和硝酸甘油用量逐漸改善，兩兩比較差異均有統計學意義(均為P<0.05)，見表3。

表3 20例IHD患者震波治療前后的臨床狀況變化

2.4 血液生化評估

所有患者0、1和6月，外周血SDF-1含量和EPCs集落數逐漸增加，兩兩比較差異均有統計學意義(均為P<0.05)，見圖3、表4。

A：治療前0月，靜息態心肌灌注顯像提示下側壁充盈缺損(白色箭頭所示)，選為治療靶點；B：治療后6月，下側壁心尖段灌注增加，提示心肌缺血改善

A：治療前0月，EPCs集落數(11.39%)；B：治療后1月，EPCs集落數(13.52%)；C：治療后6月，EPCs集落數(20.57%)，較治療前和治療后1月顯著增加(P<0.01)

表4 20例IHD患者震波治療前后的血液生化指標變化

2.5 IHD患者震波治療后心功能改善與SDF-1、EPCs的相關性

治療前0月、治療后1和6月三個時間點，外周血SDF-1與EPCs無相關性(r=0.06，P=0.62)。SDF-1與NYHA心功能分級呈負相關(r=-0.56，P=0.00)，與SAQ評分呈正相關(r=0.26，P=0.04)，與GLS無相關性(r=0.24，P=0.06)。EPCs與NYHA心功能分級呈負相關(r=-0.26，P=0.04)，與SAQ評分呈正相關(r=0.39，P=0.00)，與GLS無相關性(r=-0.11，P=0.38)。NYHA心功能分級與SAQ評分呈負相關(r=-0.47，P=0.00)，與GLS無相關性(r=-0.15，P=0.23)。SAQ評分與GLS無相關性(r=0.02，P=0.83)。

3 討論

CSWT作為新型血管再生療法，在國內應用已超10年。多中心研究結果均證實其安全、有效[7-8]，CSWT對IHD患者遠期獲益性高。IHD患者心肌組織缺血/缺氧并產生炎癥反應，激活轉化生長因子β、白細胞介素1等炎癥因子，直接破壞血管內膜完整性，導致血管間隙增大，通透性增強，進而影響EPCs經毛細血管輸送至損傷心肌[9]。而SDF-1可刺激血管內皮細胞釋放基質金屬蛋白酶9、血管內皮生長因子、一氧化氮、白細胞介素8等促血管生成因子，促進EPCs向損傷心肌的招募[10]。本研究通過對IHD患者CSWT前后的臨床表現、影像學和外周血SDF-1和EPCs檢測發現，經CSWT治療后，外周血SDF-1、EPCs含量變化與NYHA心功能分級變化具有相關性，提示隨著外周血SDF-1呈周期性增長，加速了EPCs向缺血心肌的招募和歸巢，誘導EPCs分化為血管內皮細胞，進而形成新生毛細血管，促進缺血心肌側支循環建立。表現為IHD患者局部心肌收縮功能提高和血流灌注增加，心絞痛發作次數減少，運動耐量提高，生活質量改善。

既往CSWT臨床研究對患者的臨床、影像學、血液生化指標評估等，均采取隨訪方式，顯示隨訪期與治療前相比臨床癥狀改善，影像學改變無統計學差異[11-12]。不同研究產生的分歧可能與受試者治療周期、隨訪周期、混雜因素干擾等有關。

本研究發現，經CSWT治療后SDF-1、EPCs含量增加，6個月后較治療前、治療后仍顯著增長，提示CSWT促血管生成存在時間效應，伴隨時間延長，心肌微血管呈持續增長狀態；患者在軀體受限程度、心絞痛發作頻率和治療滿意度等方面均有改善。CSWT產生生物學效應表現在SDF-1與EPCs升高與心功能改善呈正相關，與GLS、MPI無關。雖然GLS的絕對值也在增加，但可能僅隨訪6個月，局部心肌因為血流灌注改善繼而產生的收縮能力提高不足以表現出與SDF-1、EPCs增長相關的幅度，還需延長隨訪時間進一步觀察。另外，本研究樣本量較小，未設置對照組，有待多層次、大樣本、雙盲對照設計的臨床研究獲得更準確的結論。

利益沖突：無