增强型体外反搏在心血管疾病康复中的应用与研究进展

2022 年4月 第5 3卷 第4期 新医学 229
-
DOI：10.3969/j.issn.0253 9802.2022.04.001
述评
增强型体外反搏在心血管疾病康复中的
应用与研究进展
梁塑臻? 钱孝贤
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通信作者简介：钱孝贤，教授 / 主任医师、医学博士、博士研究生导师，美国加州大学
圣迭戈分校（UCSD）博士后，中山大学中西医结合研究所所长，中山大学附属第三医院胸
痛中心医疗总监、心血管内科主任。1999 年毕业于中山大学，获内科学医学博士学位。曾
于 2003 年 10 月至 2005 年 1 月在 UCSD 做访问学者 ，2005 年携科研论文参加美国 Society for
Gynecologic Investigation （SGI）会议，并获得 “Wyeth President’ s Presenter ’ s Award” 。从事临
床工作 30 余年，现主要从事循环系统疾病的医疗、教学及科研工作，对循环系统的疑难危重
病例有丰富的诊治经验 ，临床专长是经皮冠状动脉介入治疗 、心血管疾病中西医结合诊疗，研
究领域为内皮细胞氧化应激、动脉粥样硬化、高血压、心功能不全、心脏康复、老年疾病等。
现任中国医师协会中西医结合医师分会高血压血管病专家委员会副主任委员、广东省中西医结
合学会冠心病专业委员会主任委员、广东省中西医结合学会心血管病专业委员会副主任委员 、心力衰竭专业委员会副主任
委员、代谢病专业委员会副主任委员、广东省高血压达标中心联盟第一届副主任委员、广东省医学会心血管病学分会常委
兼基础研究学组组长。目前主持和参加了包括国家自然科学基金 、国家重点基础研究发展计划 “973”分课题等科研课题 10
余项，发表科研论文 100 余篇，主编 《高血压与糖尿病》专著 1 部，参加编写专著 《心血管大规模临床实验》 《心血管疾病
临床指引》 《循证医学纵横谈》 《风湿热与风湿性心脏病》和 《络病理论科学求证》共 5 部。
【摘要】 增强型体外反搏（ EECP）是一种无创辅助循环技术及装置，通过同步心脏收缩 - 舒张运动，改善血流动
力学、血管内皮功能，抗动脉粥样硬化等环节，从而发挥治疗作用。目前被广泛应用于心血管疾病的临床防治工作中，
如慢性心功能不全、缺血性心肌病、难治性心绞痛等。随着我国对心脏康复的逐渐重视和不断推广，EECP 对于心血
管疾病的治疗与康复都发挥着不可忽视的作用，在未来 EECP 将作为一种重要的心脏辅助治疗方法，在基层医疗中让
患者获益。该文就 EECP 在心血管疾病康复中的应用及研究进展进行综述，以期为 EECP 在心血管疾病康复中的临床
应用和发展提供依据。
【关键词】 增强型体外反搏；血流动力学；心血管疾病；心脏康复；心脏辅助治疗
Application and research progress on enhanced external counterpulsation in cardiovascular rehabilitation
Liang Suzhen，
-
Qian Xiaoxian. Department of Cardiology， the Third Affiliated Hospital of Sun Yat sen University & Institute of Integrated Chinese and
Western Medicine， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510630， China
Corresponding author， Qian Xiaoxian， E-mail: [e-mail]
Abstract -
【 】 Enhanced external counterpulsation （EECP） is a non invasive auxiliary circulatory technology and device， which
plays a therapeutic role by synchronizing cardiac systolic and diastolic movement， improving hemodynamics， enhancing vascular
endothelial function， and exerting anti-atherosclerosis effect， etc. Currently， EECP is widely applied in the clinical prevention and
treatment of cardiovascular diseases， such as chronic heart insufficiency， ischemic cardiomyopathy and refractory angina pectoris.
With the gradual attention and continuous promotion of cardiac rehabilitation in China， EECP has played a critical role in the treatment
and rehabilitation of cardiovascular diseases. In the future， EECP will serve as an important cardiac adjuvant therapy and benefit
patients in primary medical treatment. In this article， the application and research progress on EECP in cardiovascular rehabilitation
were reviewed， aiming to provide evidences for the clinical application and development of EECP in cardiovascular rehabilitation.
基金项目：国家自然科学基金（81370447）
作者单位：510630 广州，中山大学附属第三医院心血管内科，中山大学中西医结合研究所
通信作者，钱孝贤，E-mail: [e-mail]230 新医学 2022 年 4 月第 53 卷第 4 期
【Key words】 Enhanced external counterpulsation； Hemodynamics； Cardiovascular disease； Cardiac rehabilitation；
Cardiac adjuvant therapy
机制。当人体血流动力学紊乱时，血管收缩、血
增强型体外反搏 （ EECP）是一种无创辅助循
环技术及装置，目前广泛应用于防治心血管疾病 流湍流形成，震荡剪切指数增加，血流切应力降
中。 作为心脏康复的一个重要心脏辅助治疗手段， 低。当受试者接受 EECP 治疗时，EECP 同步心
动周期充、放气，提高受试者舒张期灌注压，减
EECP 对于心血管疾病的预防、治疗及康复都发
轻心脏后负荷，同时改善血管壁弹性，减少血流
挥着不可忽视的作用。 随着对 EECP 研究的深入，
湍流现象，降低外周血管阻力，同时侧支血流指
如今 EECP 不仅应用于心力衰竭的治疗与康复，
数及血流储备分数增加，器官组织血流量增加，
而且更广泛地应用在多种心血管疾病的治疗、康
从而降低震荡剪切指数，增加动脉血流切应力
复等环节中。本文对 EECP 在心血管疾病康复领
2
~
域中的进展进行综述，并对其在临床的未来运用 30 60 dyne/cm ，从而稳定血流，维持血流动力
［1-3 ］
进行展望。 学稳定，改善器官组织灌注 。笔者既往的研究
也发现 EECP 治疗可增加头臂干及冠状动脉血流
一、EECP 的工作原理 量，改善侧支循环及血流储备，进而改善心肌缺
［4 ］
反搏是通过机械的方式，使主动脉内收缩期 血缺氧状态 。
血压降低、舒张期血压增高，以辅助心脏做功， 2. 改善血管内皮功能
改善血液循环，增加心、脑、肾等重要器官的血 EECP 能明显改善排列紊乱的血管内皮，舒
流灌注的一种辅助循环方法。常用的反搏方法有 张血管内皮，改善血管内皮功能，其作用可能与
血管内皮细胞在不同血流切应力下的反应差异有
主动脉内气囊反搏和体外反搏两种。目前体外反
［5 ］
关 。当血管内皮细胞暴露在高血流切应力下，
搏在国际上被广泛应用的是 EECP 装置，其工作
血管内皮细胞表达促炎症因子及脂质过氧化标
原理是在患者的小腿、大腿及臀部分段包裹特制
-
的气囊套，由电子控制系统检测追踪患者的心电 记物，如内皮素 1、氧自由基等水平明显下降，
［6 ］
图 R 波，通过电子计算机实时推算心脏的收缩期 抑制血管内皮细胞的炎症反应 。同时抑癌基因
和舒张期，气源系统根据指令对各段气囊进行充 p53 的表达水平上调，端粒重复序列结合因子 -2
气、排气，在心脏舒张期各段气囊由远及近地以 水平提高，血管内皮细胞及心肌细胞衰老得以延
［7 ］
大约 50 ms 的时差序贯充气，提高舒张期灌注压 ； 缓 。除此之外，EECP 增加血管中血流切应力，
上调血管内皮生长因子的表达合成，如血管性假
当心脏进入收缩期，电指令全部气囊迅速同步排
血友病因子、血管内皮生长因子、碱性成纤维细
气，下肢减压后动脉舒张，容纳更多来自主动脉
胞生长因子和肝细胞生长因子，促进内源性内皮
的血液，使心脏的后负荷得以减轻。
祖细胞动员、归巢和分化，促进血管的新生和形
［5 ］
二、EECP 对心血管疾病的作用机制 成 。
EECP 作为心脏康复的一种重要手段，在心 3. 抗动脉粥样硬化
血管疾病的预防、治疗和康复中都起着重要的作 血管内皮细胞在不同血流切应力下的反应具
用。EECP 的病理生理机制及其对心血管疾病的 有差异。在低血流切应力状态下，血管内皮细胞
作用机制被普遍认为是 EECP 通过调节血流切应 表达为动脉粥样硬化表型，上调促动脉粥样硬化
力、改善血管内皮功能及抗动脉粥样硬化等机制 因子的表达，在低血流切应力区域形成 “脂质浓
发挥作用，从而起到预防、治疗及康复心血管疾 度极化” 的现象，促进动脉粥样硬化斑块的形成。
病的疗效。 而在高水平血流切应力下，血管内皮细胞表达为
1. 调节血流切应力 具有抗动脉粥样硬化作用的表型，降低炎症因子
研究表明，EECP 可改善血流动力学，提升
表达水平、提高抗氧化应激因子水平，且对现有
［5 ， 8 ］
动脉血流切应力，即血流与血管内皮间产生的平
动脉粥样硬化的血管具有正性重塑的作用 。同
行于管壁的摩擦力，被认为是 EECP 装置的主要 样有研究发现，EECP 可以抑制单核细胞游走、2022 年4月第53卷第4期 新医学 231
吞噬，减少泡沫细胞的产生，从而抑制动脉粥样 个研究 EECP 对缺血性心肌病患者影响的多中心 、
硬化形成。最近研究发现，EECP 通过抑制血管 前瞻性的随机对照试验 ，试验结果显示 ，EECP 治
内皮细胞黏附分子、血小板源性生长因子受体和 疗后患者运动耐量、负荷运动时 ST 段下降 1 mm、
纤溶酶原激活物抑制剂 -1 等促血小板聚集因子的 心绞痛发作频率和硝酸甘油使用频率均有明显改
［16］
表达，抑制血小板聚集，尤其是花生四烯酸诱导 善，70% 的患者症状改善可持续 1 年 。还有研
［8 ］
的血小板聚集，从而抑制动脉粥样硬化形成 。 究显示，缺血性心肌病患者在接受 17 次半疗程
EECP 治疗时也可使主动脉压降低，主动脉收缩
三、EECP 对心血管疾病康复的影响
张力时间指数降低，左心室充盈压降低，心肌耗
1. 慢性心功能不全
氧量下降，改善心肌灌注，左心室后负荷降低，
慢性心功能不全患者接受足疗程 EECP 治
从而降低加拿大心绞痛分级，减少硝酸酯类药物
［17］
疗后，中心动脉压及主动脉脉压降低，心肌供
用量 。而在 EECP 治疗有效的缺血性心肌病患
氧 - 供血平衡改善，左心室耗能指数和心肌耗氧
者中，75% 的患者在 3~5 年内持续获益，64% 的
［18］
量指数降低，冠状动脉灌注压和心内膜下灌注指
患者 5 年内无 MACE 发生 。
数增加，心脏前、后负荷减轻，心功能不全症 3. 难治性心绞痛
［9 ］
状得以改善 。在 PEECH 试验中，前瞻性评估 难治性心绞痛除常规药物治疗外，心脏康复
了 EECP 对慢性心功能不全患者的作用，其结果 治疗对于难治性心绞痛患者而言是值得尝试的
显 示，EECP 改善了慢性心功能不全患者的运动
治疗方式。EECP 治疗后，难治性心绞痛患者负
耐 量，35% 受试者的最大运动耐受时长增加至
荷运动耐受时间由 6.48 min 增加到 9.20 min，最
少 1 min，心功能分级改善持续 6 个月，明尼苏
大运动负荷当量由 4.44 代谢当量增加至 5.65 代
［19］
达生活评分在 EECP 治疗 1 周后明显改善，该结
谢当量，LVEF 由 42.65% 上升至 44.26% 。一
［10-11］
果在 65 岁以上的老年人群中更为明显 。除此
项荟萃分析表明，在接受足疗程 EECP 治疗后，
之外，EECP 可明显增加慢性心力衰竭患者 6 min 72% 的难治性心绞痛患者心绞痛症状缓解，52%
-
步行距离，提高 LVEF，降低血清 N 末端 B 型利 的患者无心绞痛再发作，且 2 年内因心绞痛再
［12］
钠肽原水平，缓解慢性心力衰竭症状 。对因心 住院率及 MACE 发生率降低，2 年内生存率为
力衰竭住院的缺血性心肌病患者在出院 90 d 内接
83%，极大程度改善了难治性心绞痛患者的生活
［20］
受足疗程 EECP 治疗并随访，发现相对于预测的
质量及预后 。对未行 PCI 或冠状动脉旁路移植
34% 再住院率，仅有 6.1% 接受 EECP 治疗的缺
术的难治性心绞痛患者予 EECP 治疗后，调查发
［13］
血性心肌病患者因心力衰竭再住院 。此外，接
现受试者西雅图心绞痛问卷得分明显下降，在治
受 EECP 治疗后缺血性心肌病患者平均步行距离
疗前高 NYHA 心功能分级患者人群中该差异更加
［21-22］
增加 52 m （18.4%） ，杜克活动状态指数增加 9.95 明显，该效果在 EECP 治疗第 5~7 周开始明显 。
点 （ 100%） ，分别有 61% 及 60% 的患者 NYHA 绝大多数难治性心绞痛患者对 EECP 有良好的耐
［13］
心功能分级及加拿大心绞痛分级得到改善 。不 受性，报告的 MACE 相对更少，同时还可以减轻
［23］
管是收缩期抑或舒张期心力衰竭患者，在接受足
患者焦虑的心理状态 。EECP 对于难治性心绞
疗程 EECP 治疗后，患者的 90 d 再住院率降低，
痛患者而言是安全、可靠、有效的无创心脏康复
［14］
且主要心血管不良事件（MACE）发生减少 。
治疗手段，EECP 对于难治性心绞痛的疗效值得
2. 缺血性心肌病
肯定和支持。
对于缺血性心肌病患者而言，改善舒张压 /
4. 扩张型心肌病
收缩压比值能有效改善冠状动脉血流动力学。与
对于扩张型心肌病患者而言，除了坚持药物
正常冠状动脉相比，重度狭窄的冠状动脉（大于
治疗之外，心脏的康复锻炼对其预后也是极其重
75% 面积狭窄）在 EECP 中血流动力学改善更为 要的。临床上发现，扩张型心肌病患者在常规
明显，平均壁面剪切应力风险区表面积比与震荡 药物治疗基础上，加予心脏康复指导及足疗程
剪切指数风险区表面积比下降 （分别由 12.3% 降 EECP 治疗并随访 2 个月，扩张型心肌病患者利
［15］
至 6.7%，6.8% 降至 2.5%） 。MUST-EECP 是第一
钠肽、癌抗原 125 等血清学心功能指标较前降低，232 新医学 2022 年 4 月第 53 卷第 4 期
-
simulation. Med Biol Eng Comput， 2019， 57（11）： 2417
LVEF、心输出量增加，左心室舒张末期内径减
［24］ 2433.
小，6 min 步行试验距离增加 。这对于扩张型
［4］ 陈燕铭， 钱孝贤， 吴伟康， 等 . 体外反搏对心肌缺血犬血流
心肌病患者而言，在坚持药物治疗基础下，接受
动力学的影响及内皮素机制的探讨 . 中国病理生理杂志，
EECP 为主的心脏康复可改善患者心肌功能，进
-
2005， 21（12）： 2350 2353.
［5］ Zhang Y， He X， Chen X， et al. Enhanced external counterpulsation
而改善生活质量及预后。
inhibits intimal hyperplasia by modifying shear stress responsive
5. 心脏 X 综合征
gene expression in hypercholesterolemic pigs. Circulation，
心脏 X 综合征由于其病理生理特殊性，目前
-
2007， 116（5）： 526 534.
国际上对其尚无特异性的治疗方式，常规抗心肌
［6］ 钱孝贤，陈燕铭，吴伟康，等 . 体外反搏对心肌缺血犬 SOD
和 MDA 的影响 . 中山大学学报（医学科学版） ， 2006， （ S2）：
缺血药物及曲美他嗪均可缓解心绞痛症状，但由
-
9 11.
于疗效的个体差异，对于心脏 X 综合征的治疗方
［7］ Zietzer A， Buschmann E E， Janke D， et al. Acute physical
法仍有待进一步挖掘。在常规治疗基础上对心脏
-
exercise and long term individual shear rate therapy increase
X 综合征患者加予足疗程的 EECP 治疗，随访 1
telomerase activity in human peripheral blood mononuclear cells.
-
年后发现，心脏 X 综合征患者心绞痛症状均有所 Acta Physiol （Oxf）， 2017， 220（2）： 251 262.
［25］
［8］ Wang Y， Xu D. The effect of enhanced external counterpulsation
缓 解，87% 的受试者无 MACE 发生 。由此笔者
on platelet aggregation in patients with coronary heart disease.
认为，常规药物治疗基础下加予足疗程的 EECP
Cardiovasc Drugs Ther， 2021， 35（2）： 405.
可以作为治疗心脏 X 综合征的一种有效无创治疗
［9］ Zhou Z F， Wang D J， Li X M， et al. Effects of enhanced external
手段，以减少心绞痛发作频率、降低疼痛程度， counterpulsation on exercise capacity and quality of life in
-
patients with chronic heart failure： a meta analysis. Medicine
从而改善患者的生活质量。
（Baltimore）， 2021， 100（27）： e26536.
［10］ Feldman A M， Silver M A， Francis G S， et al. Enhanced
四、结 语
external counterpulsation improves exercise tolerance in patients
EECP 目前仍主要应用于心绞痛、心力衰竭
with chronic heart failure. J Am Coll Cardiol， 2006， 48（6）：
-
1198 1205.
的患者，通过调节血流切应力、改善血管内皮功
［11］ Lin S， Wang X M， Wu G F. Expert consensus on the clinical
能、抑制炎症及抗动脉粥样硬化等病理生理机制
application of enhanced external counterpulsation in elderly
发挥作用，增加冠状动脉回心血量，改善心肌供
-
people （2019）. Aging Med （Milton）， 2020， 3（1）： 16 24.
氧 - 供血平衡，改善心脏前、后负荷，从而缓解
［12］ Melin M， Montelius A， Rydén L， et al. Effects of enhanced
external counterpulsation on skeletal muscle gene expression in
心绞痛及心力衰竭症状。 但随着研究的不断进展，
patients with severe heart failure. Clin Physiol Funct Imaging，
EECP 开始在更多心血管疾病（如扩张型心肌病、
-
2018， 38（1）： 118 127.
心脏 X 综合征）中得以运用，并为患者取得了客
［13］ Tecson K M， Silver M A， Brune S D， et al. Impact of enhanced
观的益处。作为无创的心脏康复技术，EECP 将
external counterpulsation on heart failure rehospitalization in
patients with ischemic cardiomyopathy. Am J Cardiol， 2016，
在心血管疾病领域的治疗及康复环节中体现它的
-
117（6）： 901 905.
临床价值。
［14］ Zhang C， Liu X， Wang X， et al. Efficacy of enhanced external
counterpulsation in patients with chronic refractory angina
参 考 文 献
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updated meta analysis. Medicine （Baltimore）， 2015， 94（47）：
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（本文编辑：杨江瑜）