体外心脏震波治疗对缺血性心脏病患者外周血基质细胞衍生因子1表达及内皮祖细胞增殖的影响

张华胜 宋文娟 杨洪文 方东 杨春芳 马雪娟 刘利萍 谷颖 赵月 孙钺 张雅文 王钰

650224 昆明市第一人民医院暨昆明医科大学附属甘美医院重症医学科(张华胜)；650032 昆明医科大学第一附属医院心内科(宋文娟、杨春芳、马雪娟、刘利萍、谷颖、赵月、孙钺、张雅文、王钰)，核医学科(杨洪文、方东)

缺血性心脏病(ischemic heart disease，IHD)是由于冠状动脉粥样硬化等病变引起冠状动脉循环障碍，心肌氧供/氧需失衡，心肌细胞坏死、凋亡、瘢痕形成，并最终导致心力衰竭的一类疾病[1]。探索IHD及缺血性心力衰竭治疗新方法，有效干预心肌缺血、细胞凋亡及心室重构，是目前IHD治疗研究的重要方向[2]。体外心脏震波治疗(cardiac shock wave therapy，CSWT)可通过作用于心肌的高频机械振动及其衰减过程中产生的剪切力和空穴效应，引发微气泡在组织细胞微环境内反复形成和破裂，导致组织细胞超微结构形变，使血管内皮生长因子、一氧化氮等促血管生成因子增加[3-4]。不过，CSWT对缺血心肌的局部刺激是如何引导并加速内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPCs)增殖并迁移到达受损心肌尚不清楚。本研究基于CSWT的物理机制试图证实CSWT可诱导IHD患者血液中基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived factor 1，SDF-1)生成增加，促进EPCs增殖、转化和向缺血心肌区域的动员，从而促进局部血管生成，改善IHD患者心功能，提高生活质量。

1 对象和方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2018年4月至2019年12月在昆明医科大学第一附属医院心脏内科或心脏外科诊治的IHD患者20例，病程1～20年不等。其中男性18例[经皮冠状动脉介入术(percutaneous coronary intervention，PCI)14例，冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass graft，CABG)1例，药物治疗3例]，女性2例(均为PCI术后)；年龄38～75岁，平均(61.5±10.8)岁。本研究内容属于前瞻性单中心临床研究，在美国临床试验注册中心网站注册名CSWT IN CHINA(ClinicalTrials.gov注册号：NCT01578876)，并经昆明医科大学第一附属医院伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。

1.2 纳入和排除标准[5]

1.2.1 纳入标准 经冠状动脉造影或冠状动脉CT血管成像提示冠状动脉中、重度狭窄，行规范药物(伴或不伴冠状动脉支架置入或旁路移植，包含不愿或无条件行血运重建者)治疗后，仍有胸闷、气促发作、运动耐力差等顽固性心绞痛表现的IHD患者，同时满足以下条件：(1)经胸超声心动图、单光子发射计算机断层扫描(single photon emission computed tomography，SPECT)可定位到确切的心肌缺血区，负荷试验证实有缺血心肌存在；(2)加拿大心血管学会(Canadian Cardiovascular Society，CCS)心绞痛分级Ⅱ级以上，纽约心脏病协会(New York Heart Association，NYHA)心功能分级Ⅰ～Ⅲ 级；(3)左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)，30%2次/d或>5次/周)；(6)患者自愿参加并知情同意。

1.2.2 排除标准 (1)急性心肌梗死或CABG术后1周内(患者处于心脏事件急性期，血流动力学不稳定)；(2)心脏移植术后(震波的生物机制或会增加移植心脏的排斥反应)；(3)金属瓣膜置换术后(干扰震波源聚焦和释放)；(4)心腔内血栓或肿瘤(虽低能量震波对冠状动脉内血栓无作用，但尚不确定是否会击碎心腔内占位引起栓塞)；(5)LVEF<30%的血流动力学不稳定者(不能长时间平卧)；(6)严重肺疾病、难以控制的心力衰竭和恶性心律失常；(7)治疗区域皮肤破溃、湿疹或感染；(8)假乳植入术后(显像差干扰定位)；(9)妊娠期妇女；(10)不能积极配合治疗或中断随访者。

1.3 研究方法

1.3.1 定位心肌缺血/存活节段 采用单光子发射计算机断层扫描仪(Symbia T16，SIEMENS，德国)在0月和6月两个时间点行99Tcm-甲氧基异丁基异腈(99Tcm-MIBI SPECT)心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging，MPI)识别缺血/存活心肌。获得左心室水平长轴、垂直长轴和短轴心肌图像，以及左心室心肌灌注、功能牛眼图。应用美国核心脏病学学会推荐的心脏左室17节段划分标准，由本院核医学科诊断医师根据断层图采用半定量法评分，正常=1分，稀疏=2分，明显稀疏=3分，缺损=4分。

1.3.2 超声心动图检查 使用EPIQ 7C型彩色多普勒超声心动图诊断仪(Philips，荷兰)在0月、1月和6月三个时间点行超声心动图检查，采集二维、M型和斑点追踪显像评价左室舒张末期内径(left ventricular end diastolic diameter，LVEDD)、LVEF及整体纵向应变(global longitudinal strain，GLS)。

1.3.3 血液标本采集和检测 在0月、1月和6月抽取患者空腹静脉全血，去除黄色阴影：乙二胺四乙酸二钾(EDTA-K2)抗凝剂采血管采集5～6 ml/次，采用酶联免疫吸附法检测血液中SDF-1的含量；采用流式细胞技术检测EPCs的集落数。

1.4 震波治疗缺血心肌

1.4.1 设备要求 使用CSWT系统——MODULITH SLC(Storz Medical AG，Kreuzlingen，Switzerland)，对所有患者施行王钰等创新的“1月密集治疗法”，即每周治疗3次(周一、周三、周五治疗，每次30～40 min/节段)，连续治疗3周，共9次治疗[6]。

1.4.2 具体操作 依据冠状动脉造影/冠状动脉CT血管成像、GLS和MPI结果综合判断缺血靶心肌。治疗前患者室内休息10～15 min，之后于治疗床上平卧，常规心电、血压、呼吸及氧饱和度监测。用机载超声探头(ALOKA SSD-900)寻找并锁定靶心肌，依据治疗节段降低水囊(水囊垫与胸壁接触紧密且松紧度适宜)，随后按下触发按钮，从小至大调节震波能量(初始能量：0.024 mJ/mm2，每击发5～10震，可增加1次能量0.015 mJ/mm2)，若患者无特殊不适并能耐受，逐渐增加至最高能量3.0级(即0.09 mJ/mm2)。调节震波仪的上、下两个微调旋钮(分为+3、+2、+1、0、-1、-2、-3共6格)对缺血区进行微调治疗，上微调每旋转1格治疗角度移动6°，下微调每旋转1格治疗区域移动2.5 mm。每次组合总数均为9点，每点200震，共1 800震。治疗过程密切监测并记录患者生命体征，若出现任何不适，如胸痛、胸闷、心悸、心率加快/减慢、呼吸困难、眩晕等症状，需分析原因并酌情对症处理。

1.5 疗效评价与随访

采用影像学、临床状况和血液生化指标进行综合评估。分别在治疗前(0月)、治疗结束1个月及治疗后6个月进行，若随访过程中出现任何与心血管疾病相关症状则给予药物干预或再住院治疗。

1.5.1 影像学评估 0、1和6月，超声心动图测定LVEDD、LVEF和GLS。0和6月，使用核素MPI在静息/负荷状态下观察局部心肌收缩功能和血流灌注，4点记分法半定量评价缺血程度。

1.5.2 临床状况评估 0、1和6月，NYHA心功能分级、CCS心绞痛分级、西雅图心绞痛量表(Seattle Angina Questionnaire，SAQ)评分、明尼苏达心力衰竭生活质量量表(Minnesota living with heart failure questionnaire，MLHFQ)评分、36条简明健康状况调查表(36-item short-form health status survey，SF-36)评分、6 min步行距离(6 minute walk distance，6MWD)和硝酸甘油用量进行心功能、生活质量和活动耐力评估。

1.5.3 血液生化指标 0、1和6月，抽取患者外周静脉血检测SDF-1含量、EPCs集落数。

1.6 统计学方法

2 结果

2.1 治疗完成情况

20例IHD患者共43个缺血节段分别接受了9次震波治疗并顺利完成随访，治疗过程中血流动力学稳定，无不良事件发生，患者年龄、性别、病程、合并疾病和用药情况等见表1。

表1 20例IHD患者的一般资料

随访期间，2例患者因特殊原因再次入院(1例因痛风性关节炎；1例为消化道恶性肿瘤)，入院与震波治疗无关；1例患者心率波动于30～65次/min之间(平均49次/min)，动态心动图(Holter)提示窦性心动过缓伴窦性停搏(最长间歇2.95 s)，治疗结束后复查Holter提示窦性心律不齐(平均心率80次/min)伴R-R长间歇(最长2.17 s)，未予特殊处理，建议密切观察，6个月随访复查未见窦性停搏发生，考虑窦房结血供及心肌灌注改善，电传导通路较前恢复；4例患者治疗中出现胸壁刺痛感剧烈，降低震波能量后缓解，考虑与心肌缺血后室壁变薄刺激较敏感有关。

2.2 影像学评估

所有患者0、1和6月的LVEDD有减小趋势，但两两比较差异无统计学意义(均为P>0.05)；LVEF无显著变化(P>0.05)；左室GLS绝对值逐渐增加，且两两比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)。与0月时比，6月的MPI评分(静息态和负荷态)均显示心肌缺血有改善，见表2、图1和2。

男性患者，59岁，冠心病多支病变，行PCI共置入6枚支架。A：治疗前0月，确定治疗靶心肌为前壁心尖段(黄色箭头所示)和下侧壁心尖段(白色箭头所示)，GLS：-12.7%；B：治疗后1月，左室GLS明显改善，GLS：-22.1%；C：治疗后6月，左室GLS进一步改善，GLS：-23.8%(GLS负值越大，心肌功能越强)

表2 20例IHD患者震波治疗前后的影像学指标变化

2.3 临床状况评估

所有患者0、1和6月，NYHA心功能分级、CCS心绞痛分级、SAQ评分、SF-36评分、MLHFQ评分、6MWD和硝酸甘油用量逐渐改善，两两比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)，见表3。

表3 20例IHD患者震波治疗前后的临床状况变化

2.4 血液生化评估

所有患者0、1和6月，外周血SDF-1含量和EPCs集落数逐渐增加，两两比较差异均有统计学意义(均为P<0.05)，见图3、表4。

A：治疗前0月，静息态心肌灌注显像提示下侧壁充盈缺损(白色箭头所示)，选为治疗靶点；B：治疗后6月，下侧壁心尖段灌注增加，提示心肌缺血改善

A：治疗前0月，EPCs集落数(11.39%)；B：治疗后1月，EPCs集落数(13.52%)；C：治疗后6月，EPCs集落数(20.57%)，较治疗前和治疗后1月显著增加(P<0.01)

表4 20例IHD患者震波治疗前后的血液生化指标变化

2.5 IHD患者震波治疗后心功能改善与SDF-1、EPCs的相关性

治疗前0月、治疗后1和6月三个时间点，外周血SDF-1与EPCs无相关性(r=0.06，P=0.62)。SDF-1与NYHA心功能分级呈负相关(r=-0.56，P=0.00)，与SAQ评分呈正相关(r=0.26，P=0.04)，与GLS无相关性(r=0.24，P=0.06)。EPCs与NYHA心功能分级呈负相关(r=-0.26，P=0.04)，与SAQ评分呈正相关(r=0.39，P=0.00)，与GLS无相关性(r=-0.11，P=0.38)。NYHA心功能分级与SAQ评分呈负相关(r=-0.47，P=0.00)，与GLS无相关性(r=-0.15，P=0.23)。SAQ评分与GLS无相关性(r=0.02，P=0.83)。

3 讨论

CSWT作为新型血管再生疗法，在国内应用已超10年。多中心研究结果均证实其安全、有效[7-8]，CSWT对IHD患者远期获益性高。IHD患者心肌组织缺血/缺氧并产生炎症反应，激活转化生长因子β、白细胞介素1等炎症因子，直接破坏血管内膜完整性，导致血管间隙增大，通透性增强，进而影响EPCs经毛细血管输送至损伤心肌[9]。而SDF-1可刺激血管内皮细胞释放基质金属蛋白酶9、血管内皮生长因子、一氧化氮、白细胞介素8等促血管生成因子，促进EPCs向损伤心肌的招募[10]。本研究通过对IHD患者CSWT前后的临床表现、影像学和外周血SDF-1和EPCs检测发现，经CSWT治疗后，外周血SDF-1、EPCs含量变化与NYHA心功能分级变化具有相关性，提示随着外周血SDF-1呈周期性增长，加速了EPCs向缺血心肌的招募和归巢，诱导EPCs分化为血管内皮细胞，进而形成新生毛细血管，促进缺血心肌侧支循环建立。表现为IHD患者局部心肌收缩功能提高和血流灌注增加，心绞痛发作次数减少，运动耐量提高，生活质量改善。

既往CSWT临床研究对患者的临床、影像学、血液生化指标评估等，均采取随访方式，显示随访期与治疗前相比临床症状改善，影像学改变无统计学差异[11-12]。不同研究产生的分歧可能与受试者治疗周期、随访周期、混杂因素干扰等有关。

本研究发现，经CSWT治疗后SDF-1、EPCs含量增加，6个月后较治疗前、治疗后仍显著增长，提示CSWT促血管生成存在时间效应，伴随时间延长，心肌微血管呈持续增长状态；患者在躯体受限程度、心绞痛发作频率和治疗满意度等方面均有改善。CSWT产生生物学效应表现在SDF-1与EPCs升高与心功能改善呈正相关，与GLS、MPI无关。虽然GLS的绝对值也在增加，但可能仅随访6个月，局部心肌因为血流灌注改善继而产生的收缩能力提高不足以表现出与SDF-1、EPCs增长相关的幅度，还需延长随访时间进一步观察。另外，本研究样本量较小，未设置对照组，有待多层次、大样本、双盲对照设计的临床研究获得更准确的结论。

利益冲突：无