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心血管疾病與迷走神經(jīng)刺激

 

原理

 

迷走神經(jīng)調(diào)制目前在心血管疾病中有自主神經(jīng)調(diào)控和抗炎方面發(fā)生效應，廣泛應用于多種心血管疾病。

 

缺血性心臟?。↖HD）

 

-直接自主神經(jīng)效應：迷走神經(jīng)刺激（VNS）可調(diào)節(jié)心臟自主神經(jīng)功能，優(yōu)化心臟電生理特性及機械活動。急性心肌梗死（MI）階段，能有效降低梗死區(qū)域心肌電生理異質(zhì)性，抑制交感神經(jīng)過度興奮引發(fā)的心律失常風險，降低猝死發(fā)生率。

 

- 抗炎效應：通過激活迷走神經(jīng)傳入纖維，啟動神經(jīng)-疫交互通路，抑制炎癥細胞活化與炎癥因子釋放。在 MI 后炎癥反應中，可顯著減輕炎癥細胞對心肌組織的侵蝕，減少心肌細胞凋亡，縮小梗死面積，提升心臟功能恢復潛力，改善患者遠期預后。

 

心力衰竭（HF）

 

-射血分數(shù)降低型心力衰竭（HFrEF）

 

-直接自主神經(jīng)效應：VNS 可提升心臟副交感神經(jīng)張力，拮抗過度激活的交感神經(jīng)系統(tǒng)，改善心臟自主神經(jīng)失衡狀態(tài)。長期作用下，增強心肌收縮協(xié)調(diào)性，提升心臟泵血效率，緩解心肌重塑進程，減輕心室擴張與肥厚，降低心臟負荷，提升患者運動耐力與生活質(zhì)量。

 

-抗炎效應：經(jīng)膽堿能抗炎途徑，抑制心肌及全身炎癥反應，減輕炎癥介導的心肌損傷與纖維化。通過降低炎癥因子水平，減少心肌細胞外基質(zhì)降解，增強心肌細胞存活能力，延緩 HFrEF 病情惡化。

 

- 射血分數(shù)保留型心力衰竭（HFpEF）

 

- 直接自主神經(jīng)效應：經(jīng)皮耳部 VNS（tVNS）可調(diào)節(jié)心臟自主神經(jīng)張力，優(yōu)化心臟舒張功能。在 HFpEF 早期階段，改善心肌順應性，增強心室舒張期充盈，降低心室舒張末壓力，緩解肺淤血與呼吸困難癥狀，提升患者心臟功能儲備與活動耐力。

 

- 抗炎效應：有效抑制心肌組織炎癥反應，減輕炎癥對心肌細胞代謝與功能的干擾。降低炎癥相關的心肌僵硬度增加，改善心肌纖維排列紊亂，提高心臟整體功能，減少 HFpEF 患者因炎癥導致的病情反復與加重風險。

 

心律失常

 

- 房性和室性心律失常

 

- 直接自主神經(jīng)效應：VNS 以刺激強度、頻率與時長差異，雙向調(diào)節(jié)心肌細胞電生理特性。低強度刺激可延長心肌細胞動作電位時程與有效不應期，穩(wěn)定心臟電生理活動；高強度刺激可調(diào)整心臟神經(jīng)傳導速度與不應期離散度，預防心律失常發(fā)生，降低快速性心律失常發(fā)作頻率與持續(xù)時間，提升心臟節(jié)律穩(wěn)定性。

 

- 抗炎效應：抑制心臟神經(jīng)節(jié)及周圍組織炎癥反應，降低炎癥因子對心肌細胞離子通道與電生理特性的不良影響。減少炎癥介導的心肌細胞自律性異常升高與折返環(huán)形成，消除心律失常觸發(fā)與維持因素，在房顫、室性心律失常防治中發(fā)揮關鍵作用，降低患者心血管事件風險。

 

高血壓

 

- 直接自主神經(jīng)效應：VNS 增強心臟副交感神經(jīng)對心臟與血管的調(diào)控作用，降低交感神經(jīng)興奮性，減緩心率，減弱心臟收縮力，降低心輸出量；同時舒張外周血管平滑肌，降低外周血管阻力，協(xié)同降低血壓水平，減輕高血壓對心臟、血管及靶器官損害，預防高血壓并發(fā)癥。

 

- 抗炎效應：抑制血管內(nèi)皮細胞炎癥反應，減少炎癥因子釋放，保護血管內(nèi)皮功能完整性。維持血管舒張因子與收縮因子平衡，改善血管彈性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抑制高血壓引發(fā)的血管重塑與動脈粥樣硬化進程，從血管功能與結(jié)構(gòu)層面防控高血壓心血管風險。

 

直立性障礙（如 POTS）

 

- 直接自主神經(jīng)效應：VNS調(diào)節(jié)自主神經(jīng)功能平衡，改善交感與副交感神經(jīng)協(xié)調(diào)作用。增強下肢血管交感縮血管神經(jīng)調(diào)控，提升直立位時下肢血管阻力，防止血液過度淤積，穩(wěn)定血壓，提升患者日?；顒幽芰εc生活質(zhì)量。

 

- 抗炎效應：減輕全身炎癥反應，降低炎癥對自主神經(jīng)節(jié)及神經(jīng)纖維損傷。改善自主神經(jīng)功能傳導穩(wěn)定性，減少因炎癥引發(fā)的神經(jīng)功能紊亂，增強自主神經(jīng)系統(tǒng)對心血管系統(tǒng)適應性調(diào)節(jié)，有效管理直立性障礙病情進展與癥狀波動。

 

外周動脈疾?。≒AD）

 

- 直接自主神經(jīng)效應：VNS 舒張外周動脈血管平滑肌，擴張血管內(nèi)徑，增加下肢等部位血流灌注。改善肢體缺血缺氧狀態(tài)，促進側(cè)支循環(huán)建立與開放，緩解間歇性跛行等 PAD 典型癥狀，提升肢體運動功能與組織修復能力，延緩 PAD 疾病進程。

 

- 抗炎效應：抑制動脈粥樣硬化斑塊內(nèi)炎癥反應，穩(wěn)定斑塊結(jié)構(gòu)，降低斑塊破裂與血栓形成風險。減少炎癥介導的血管內(nèi)皮損傷與平滑肌細胞增殖遷移，延緩血管狹窄進展，為 PAD 患者保存肢體功能、降低截肢風險提供有力保障。

 

肺動脈高壓（PAH）

 

- 直接自主神經(jīng)效應：VNS 優(yōu)化肺血管自主神經(jīng)調(diào)節(jié)功能，平衡交感與副交感神經(jīng)張力。降低肺血管平滑肌張力，擴張肺血管，降低肺動脈壓力；改善右心室后負荷，增強右心室心肌收縮功能，提升心臟泵血效率，緩解 PAH 患者呼吸困難、乏力等癥狀，改善運動耐力與心肺功能儲備。

 

- 抗炎效應：減輕肺組織及肺血管炎癥反應，抑制炎癥細胞浸潤與炎癥因子釋放。緩解炎癥誘導的肺血管重塑，改善肺血管內(nèi)皮功能與血管重構(gòu)，延緩 PAH 病情進展，降低肺心病等并發(fā)癥發(fā)生率，提升患者長期生存質(zhì)量與預后。

 

器械

 

目前心血管領域的器械在探索階段。

 

VITARIA® 系統(tǒng)通過植入的電極與迷走神經(jīng)相連，向迷走神經(jīng)發(fā)送特定頻率和強度的電刺激信號。這些信號模擬人體自身的神經(jīng)電活動，激活迷走神經(jīng)纖維。通過持續(xù)的迷走神經(jīng)刺激，VITARIA® 系統(tǒng)增加了迷走神經(jīng)的活性，使心臟自主神經(jīng)系統(tǒng)的平衡向副交感神經(jīng)占優(yōu)勢的方向調(diào)整，抑制交感神經(jīng)的過度興奮，減輕心臟的負荷，改善心臟功能。目前的ANTHEM-HFrEF  Pivotal Study在進行中。

CardioFit®迷走神經(jīng)刺激系統(tǒng)：采用特定的三極C形電極，能夠消除其他纖維的干擾，使刺激通過特定的神經(jīng)纖維，實現(xiàn)對迷走神經(jīng)的精確刺激。由神經(jīng)C形電極刺激器、心內(nèi)電描記圖傳感器以及RV 感知 lead等部件構(gòu)成，各部件協(xié)同工作，既能連續(xù)監(jiān)測電描記圖信號，又能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)節(jié)心臟刺激，使患者達到最佳心搏率 ?？梢詫崟r監(jiān)測心臟的電活動信號，如心電描記圖等，并根據(jù)監(jiān)測到的心臟狀態(tài)自動調(diào)整刺激參數(shù)，實現(xiàn)對心臟功能的動態(tài)調(diào)節(jié)。

 

CardioFit®通過對迷走神經(jīng)的刺激，能夠有效調(diào)節(jié)心臟的自主神經(jīng)平衡，降低交感神經(jīng)張力，增加副交感神經(jīng)張力，從而實現(xiàn)精準控制心率，減少心臟的負荷。該系統(tǒng)中的心內(nèi)電極能夠?qū)崟r感知心臟的電活動，如R波等。通過對心臟節(jié)律的準確感知，系統(tǒng)可以在適當?shù)臅r機給予迷走神經(jīng)刺激，避免在心臟不應期或易損期進行刺激，從而確保刺激的安全性和有效性。CardioFit®系統(tǒng)可以自動調(diào)整迷走神經(jīng)刺激的參數(shù)，如刺激頻率、強度和脈沖寬度等。例如，當檢測到心率過快或出現(xiàn)心律失常時，系統(tǒng)會增加刺激強度或頻率，以增強迷走神經(jīng)對心臟的抑制作用，使心率恢復正常，形成有效的反饋機制。

 

臨床應用：

 

VNS 用植入式脈沖發(fā)生器刺激迷走神經(jīng)增副交感活性，CardioFit® 和 NECTAR-HF 系統(tǒng)研究未顯 HF 住院和死亡率差異，LivaNova VITARIA® 研究仍待分析。

 

Parasym

 

- 基本情況：是一種無創(chuàng)經(jīng)皮迷走神經(jīng)刺激技術，由一個智能手機大小的外部脈沖發(fā)生器和一個佩戴的耳機組成，便攜式且可充電，每次治療時可快速佩戴和移除。

 

- 技術特點：通過特定優(yōu)化參數(shù)的靶向低水平電脈沖經(jīng)皮傳輸?shù)矫宰呱窠?jīng)的耳支，以調(diào)節(jié)與心衰有關的關鍵機制。

 

- 臨床應用：在治療心力衰竭、心房顫動和長covid等高影響疾病方面已顯示出顯著的臨床效果。一項針對HFPEF患者的假對照、雙盲、隨機臨床研究結(jié)果顯示，治療三個月后，與假手術組相比，試驗組患者的生活質(zhì)量、整體縱向應變和炎性細胞因子如腫瘤壞死因子-α和IL-8等均有顯著改善。

 

心肺神經(jīng)刺激（CPNS）系統(tǒng)

 

- 基本情況：由Cardionomic開發(fā)的基于導管的研究設備。

 

- 技術特點：由具有16電極錨定鎳鈦諾編織物和2個固態(tài)壓力傳感器的神經(jīng)調(diào)節(jié)刺激導管（CN2導管）、通過CN2導管輸送電流并顯示實時心電圖（ECG）和有創(chuàng)壓力信號的刺激器以及ECG降噪器組成。神經(jīng)刺激導管使用標準右心導管技術和熒光鏡引導通過頸內(nèi)靜脈經(jīng)皮輸送到右肺動脈內(nèi)的目標治療位置，定位后部署在血管壁上進行刺激，并根據(jù)生理反應施加和調(diào)整電流。

 

- 臨床應用：旨在電刺激右肺動脈（RPA）周圍的心臟自主神經(jīng)，有可能改善心臟功能，增加全身灌注。

 

TENS-200A型外配式耳迷走神經(jīng)刺激儀

 

- 基本情況：一種較為常用的經(jīng)皮迷走神經(jīng)刺激儀。

 

- 技術特點：通過耳屏對迷走神經(jīng)進行刺激。

 

- 臨床應用：可用于治療老年難治性高血壓，與降壓藥物聯(lián)合使用，每次40min，2次/d，5d/周，持續(xù)治療12周，對血壓控制有一定的輔助作用 。

 

思考和展望

 

迷走神經(jīng)刺激器械在未來具有廣闊的發(fā)展前景，以下是對其未來發(fā)展的一些思考和展望：

 

技術創(chuàng)新與優(yōu)化

 

- 刺激參數(shù)精準化：未來有望通過更深入的研究，進一步明確不同心血管疾病狀態(tài)下最適宜的刺激參數(shù)，如頻率、強度、脈沖寬度、刺激時間等，實現(xiàn)精準刺激，提高治療效果并減少副作用。

 

- 多模態(tài)刺激技術：結(jié)合多種刺激模式，如電刺激、磁刺激、光刺激等，開發(fā)出多模態(tài)迷走神經(jīng)刺激器械。例如，光遺傳學技術與傳統(tǒng)電刺激相結(jié)合，利用光敏感蛋白特異性地調(diào)控迷走神經(jīng)神經(jīng)元的活動，可能會更精準地調(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞。

 

- 閉環(huán)反饋系統(tǒng)：發(fā)展具有實時生理信號監(jiān)測和自動反饋調(diào)節(jié)功能的閉環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測患者的心血管生理參數(shù)，如心率、血壓、心電活動等，并根據(jù)這些參數(shù)自動調(diào)整刺激參數(shù)，實現(xiàn)個體化、自適應的治療。

 

治療應用拓展

 

- 更廣泛的心血管疾病治療：除了目前探索的心力衰竭、心房顫動、高血壓等疾病，有望在更多心血管疾病的治療中發(fā)揮作用，如心肌梗死、心肌病、心律失常等。通過調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)活性，改善心肌灌注、減輕心肌重構(gòu)、穩(wěn)定心電活動，從而降低心血管事件的發(fā)生率和死亡率。

 

-與其他治療手段協(xié)同應用：聯(lián)合藥物治療、心臟再同步化治療（CRT）、心臟康復等其他心血管治療方法，發(fā)揮協(xié)同作用。例如，與抗心律失常藥物聯(lián)合使用，提高藥物治療的效果并減少藥物劑量；與CRT聯(lián)合，進一步優(yōu)化心臟電機械活動的同步性。

 

器械設計與便攜性

 

- 小型化與可穿戴化：隨著電子技術和材料科學的不斷進步，迷走神經(jīng)刺激器械將朝著小型化、輕量化和可穿戴化的方向發(fā)展。類似于智能手表或耳機等形式的可穿戴設備，方便患者在日常生活中隨時隨地接受治療，提高治療的依從性。

 

- 無創(chuàng)化與舒適化：研發(fā)更加無創(chuàng)、舒適的刺激方式和器械。目前的經(jīng)皮刺激技術可能會在一定程度上引起皮膚不適，未來有望通過改進電極材料、優(yōu)化刺激波形等方式，提高患者使用的舒適度，減少皮膚刺激等不良反應。

 

臨床研究與證據(jù)積累

 

- 大規(guī)模臨床試驗：開展更多大規(guī)模、多中心、隨機對照的臨床試驗，進一步驗證迷走神經(jīng)刺激器械在不同心血管疾病中的長期療效和安全性。通過高質(zhì)量的臨床研究，為其臨床應用提供更充分的證據(jù)支持，促進其在臨床實踐中的廣泛應用。

 

- 個體化治療研究：深入開展個體化治療的研究，探索如何根據(jù)患者的基因背景、疾病特征、神經(jīng)生理狀態(tài)等因素，預測患者對迷走神經(jīng)刺激治療的反應，實現(xiàn)真正的個體化治療方案的制定。

 

遠程醫(yī)療與智能化管理

 

- 遠程監(jiān)測與程控：借助物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和遠程醫(yī)療技術，實現(xiàn)對迷走神經(jīng)刺激器械的遠程監(jiān)測和程控。醫(yī)生可以通過遠程平臺實時查看患者的治療數(shù)據(jù)，調(diào)整刺激參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的問題，提高醫(yī)療資源的利用效率。

 

- 人工智能輔助診斷與治療決策：利用人工智能技術對大量的患者數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，建立疾病預測模型和治療反應評估模型。通過對患者的實時數(shù)據(jù)進行分析，人工智能系統(tǒng)可以輔助醫(yī)生進行更準確的診斷和治療決策，優(yōu)化治療方案。