心血管疾病與迷走神經刺激

 

原理

 

迷走神經調制目前在心血管疾病中有自主神經調控和抗炎方面發生效應，廣泛應用于多種心血管疾病。

 

缺血性心臟病（IHD）

 

-直接自主神經效應：迷走神經刺激（VNS）可調節心臟自主神經功能，優化心臟電生理特性及機械活動。急性心肌梗死（MI）階段，能有效降低梗死區域心肌電生理異質性，抑制交感神經過度興奮引發的心律失常風險，降低猝死發生率。

 

- 抗炎效應：通過激活迷走神經傳入纖維，啟動神經-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）

 

-射血分數降低型心力衰竭（HFrEF）

 

-直接自主神經效應：VNS 可提升心臟副交感神經張力，拮抗過度激活的交感神經系統，改善心臟自主神經失衡狀態。長期作用下，增強心肌收縮協調性，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量。

 

-抗炎效應：經膽堿能抗炎途徑，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降解，增強心肌細胞存活能力，延緩 HFrEF 病情惡化。

 

- 射血分數保留型心力衰竭（HFpEF）

 

- 直接自主神經效應：經皮耳部 VNS（tVNS）可調節心臟自主神經張力，優化心臟舒張功能。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

 

- 直接自主神經效應：VNS 以刺激強度、頻率與時長差異，雙向調節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，穩定心臟電生理活動；高強度刺激可調整心臟神經傳導速度與不應期離散度，預防心律失常發生，降低快速性心律失常發作頻率與持續時間，提升心臟節律穩定性。

 

- 抗炎效應：抑制心臟神經節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形成，消除心律失常觸發與維持因素，在房顫、室性心律失常防治中發揮關鍵作用，降低患者心血管事件風險。

 

高血壓

 

- 直接自主神經效應：VNS 增強心臟副交感神經對心臟與血管的調控作用，降低交感神經興奮性，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，預防高血壓并發癥。

 

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

 

直立性障礙（如 POTS）

 

- 直接自主神經效應：VNS調節自主神經功能平衡，改善交感與副交感神經協調作用。增強下肢血管交感縮血管神經調控，提升直立位時下肢血管阻力，防止血液過度淤積，穩定血壓，提升患者日常活動能力與生活質量。

 

- 抗炎效應：減輕全身炎癥反應，降低炎癥對自主神經節及神經纖維損傷。改善自主神經功能傳導穩定性，減少因炎癥引發的神經功能紊亂，增強自主神經系統對心血管系統適應性調節，有效管理直立性障礙病情進展與癥狀波動。

 

外周動脈疾病（PAD）

 

- 直接自主神經效應：VNS 舒張外周動脈血管平滑肌，擴張血管內徑，增加下肢等部位血流灌注。改善肢體缺血缺氧狀態，促進側支循環建立與開放，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炎癥反應，穩定斑塊結構，降低斑塊破裂與血栓形成風險。減少炎癥介導的血管內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）

 

- 直接自主神經效應：VNS 優化肺血管自主神經調節功能，平衡交感與副交感神經張力。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，改善肺血管內皮功能與血管重構，延緩 PAH 病情進展，降低肺心病等并發癥發生率，提升患者長期生存質量與預后。

 

器械

 

目前心血管領域的器械在探索階段。

 

VITARIA® 系統通過植入的電極與迷走神經相連，向迷走神經發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電活動，激活迷走神經纖維。通過持續的迷走神經刺激，VITARIA® 系統增加了迷走神經的活性，使心臟自主神經系統的平衡向副交感神經占優勢的方向調整，抑制交感神經的過度興奮，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®迷走神經刺激系統：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纖維，實現對迷走神經的精確刺激。由神經C形電極刺激器、心內電描記圖傳感器以及RV 感知 lead等部件構成，各部件協同工作，既能連續監測電描記圖信號，又能根據監測結果調節心臟刺激，使患者達到最佳心搏率 。可以實時監測心臟的電活動信號，如心電描記圖等，并根據監測到的心臟狀態自動調整刺激參數，實現對心臟功能的動態調節。

 

CardioFit®通過對迷走神經的刺激，能夠有效調節心臟的自主神經平衡，降低交感神經張力，增加副交感神經張力，從而實現精準控制心率，減少心臟的負荷。該系統中的心內電極能夠實時感知心臟的電活動，如R波等。通過對心臟節律的準確感知，系統可以在適當的時機給予迷走神經刺激，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®系統可以自動調整迷走神經刺激的參數，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心律失常時，系統會增加刺激強度或頻率，以增強迷走神經對心臟的抑制作用，使心率恢復正常，形成有效的反饋機制。

 

臨床應用：

 

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

 

Parasym

 

- 基本情況：是一種無創經皮迷走神經刺激技術，由一個智能手機大小的外部脈沖發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：通過特定優化參數的靶向低水平電脈沖經皮傳輸到迷走神經的耳支，以調節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。

 

心肺神經刺激（CPNS）系統

 

- 基本情況：由Cardionomic開發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個固態壓力傳感器的神經調節刺激導管（CN2導管）、通過CN2導管輸送電流并顯示實時心電圖（ECG）和有創壓力信號的刺激器以及ECG降噪器組成。神經刺激導管使用標準右心導管技術和熒光鏡引導通過頸內靜脈經皮輸送到右肺動脈內的目標治療位置，定位后部署在血管壁上進行刺激，并根據生理反應施加和調整電流。

 

- 臨床應用：旨在電刺激右肺動脈（RPA）周圍的心臟自主神經，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刺激儀

 

- 基本情況：一種較為常用的經皮迷走神經刺激儀。

 

- 技術特點：通過耳屏對迷走神經進行刺激。

 

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

 

思考和展望

 

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

 

技術創新與優化

 

- 刺激參數精準化：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下最適宜的刺激參數，如頻率、強度、脈沖寬度、刺激時間等，實現精準刺激，提高治療效果并減少副作用。

 

- 多模態刺激技術：結合多種刺激模式，如電刺激、磁刺激、光刺激等，開發出多模態迷走神經刺激器械。例如，光遺傳學技術與傳統電刺激相結合，利用光敏感蛋白特異性地調控迷走神經神經元的活動，可能會更精準地調節神經信號傳遞。

 

- 閉環反饋系統：發展具有實時生理信號監測和自動反饋調節功能的閉環系統。該系統能夠實時監測患者的心血管生理參數，如心率、血壓、心電活動等，并根據這些參數自動調整刺激參數，實現個體化、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揮作用，如心肌梗死、心肌病、心律失常等。通過調節迷走神經活性，改善心肌灌注、減輕心肌重構、穩定心電活動，從而降低心血管事件的發生率和死亡率。

 

-與其他治療手段協同應用：聯合藥物治療、心臟再同步化治療（CRT）、心臟康復等其他心血管治療方法，發揮協同作用。例如，與抗心律失常藥物聯合使用，提高藥物治療的效果并減少藥物劑量；與CRT聯合，進一步優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，迷走神經刺激器械將朝著小型化、輕量化和可穿戴化的方向發展。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。

 

- 無創化與舒適化：研發更加無創、舒適的刺激方式和器械。目前的經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。

 

臨床研究與證據積累

 

- 大規模臨床試驗：開展更多大規模、多中心、隨機對照的臨床試驗，進一步驗證迷走神經刺激器械在不同心血管疾病中的長期療效和安全性。通過高質量的臨床研究，為其臨床應用提供更充分的證據支持，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，探索如何根據患者的基因背景、疾病特征、神經生理狀態等因素，預測患者對迷走神經刺激治療的反應，實現真正的個體化治療方案的制定。

 

遠程醫療與智能化管理

 

- 遠程監測與程控：借助物聯網、移動互聯網和遠程醫療技術，實現對迷走神經刺激器械的遠程監測和程控。醫生可以通過遠程平臺實時查看患者的治療數據，調整刺激參數，及時發現并處理可能出現的問題，提高醫療資源的利用效率。

 

- 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據進行分析和挖掘，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據進行分析，人工智能系統可以輔助醫生進行更準確的診斷和治療決策，優化治療方案。