心血管疾病与迷走神经刺激

 

原理

 

迷走神经调制目前在心血管疾病中有自主神经调控和抗炎方面发生效应，广泛应用于多种心血管疾病。

 

缺血性心脏病（IHD）

 

-直接自主神经效应：迷走神经刺激（VNS）可调节心脏自主神经功能，优化心脏电生理特性及机械活动。急性心肌梗死（MI）阶段，能有效降低梗死区域心肌电生理异质性，抑制交感神经过度兴奋引发的心律失常风险，降低猝死发生率。

 

- 抗炎效应：通过激活迷走神经传入纤维，启动神经-疫交互通路，抑制炎症细胞活化与炎症因子释放。在 MI 后炎症反应中，可显著减轻炎症细胞对心肌组织的侵蚀，减少心肌细胞凋亡，缩小梗死面积，提升心脏功能恢复潜力，改善患者远期预后。

 

心力衰竭（HF）

 

-射血分数降低型心力衰竭（HFrEF）

 

-直接自主神经效应：VNS 可提升心脏副交感神经张力，拮抗过度激活的交感神经系统，改善心脏自主神经失衡状态。长期作用下，增强心肌收缩协调性，提升心脏泵血效率，缓解心肌重塑进程，减轻心室扩张与肥厚，降低心脏负荷，提升患者运动耐力与生活质量。

 

-抗炎效应：经胆碱能抗炎途径，抑制心肌及全身炎症反应，减轻炎症介导的心肌损伤与纤维化。通过降低炎症因子水平，减少心肌细胞外基质降解，增强心肌细胞存活能力，延缓 HFrEF 病情恶化。

 

- 射血分数保留型心力衰竭（HFpEF）

 

- 直接自主神经效应：经皮耳部 VNS（tVNS）可调节心脏自主神经张力，优化心脏舒张功能。在 HFpEF 早期阶段，改善心肌顺应性，增强心室舒张期充盈，降低心室舒张末压力，缓解肺淤血与呼吸困难症状，提升患者心脏功能储备与活动耐力。

 

- 抗炎效应：有效抑制心肌组织炎症反应，减轻炎症对心肌细胞代谢与功能的干扰。降低炎症相关的心肌僵硬度增加，改善心肌纤维排列紊乱，提高心脏整体功能，减少 HFpEF 患者因炎症导致的病情反复与加重风险。

 

心律失常

 

- 房性和室性心律失常

 

- 直接自主神经效应：VNS 以刺激强度、频率与时长差异，双向调节心肌细胞电生理特性。低强度刺激可延长心肌细胞动作电位时程与有效不应期，稳定心脏电生理活动；高强度刺激可调整心脏神经传导速度与不应期离散度，预防心律失常发生，降低快速性心律失常发作频率与持续时间，提升心脏节律稳定性。

 

- 抗炎效应：抑制心脏神经节及周围组织炎症反应，降低炎症因子对心肌细胞离子通道与电生理特性的不良影响。减少炎症介导的心肌细胞自律性异常升高与折返环形成，消除心律失常触发与维持因素，在房颤、室性心律失常防治中发挥关键作用，降低患者心血管事件风险。

 

高血压

 

- 直接自主神经效应：VNS 增强心脏副交感神经对心脏与血管的调控作用，降低交感神经兴奋性，减缓心率，减弱心脏收缩力，降低心输出量；同时舒张外周血管平滑肌，降低外周血管阻力，协同降低血压水平，减轻高血压对心脏、血管及靶器官损害，预防高血压并发症。

 

- 抗炎效应：抑制血管内皮细胞炎症反应，减少炎症因子释放，保护血管内皮功能完整性。维持血管舒张因子与收缩因子平衡，改善血管弹性与结构稳定性，抑制高血压引发的血管重塑与动脉粥样硬化进程，从血管功能与结构层面防控高血压心血管风险。

 

直立性障碍（如 POTS）

 

- 直接自主神经效应：VNS调节自主神经功能平衡，改善交感与副交感神经协调作用。增强下肢血管交感缩血管神经调控，提升直立位时下肢血管阻力，防止血液过度淤积，稳定血压，提升患者日常活动能力与生活质量。

 

- 抗炎效应：减轻全身炎症反应，降低炎症对自主神经节及神经纤维损伤。改善自主神经功能传导稳定性，减少因炎症引发的神经功能紊乱，增强自主神经系统对心血管系统适应性调节，有效管理直立性障碍病情进展与症状波动。

 

外周动脉疾病（PAD）

 

- 直接自主神经效应：VNS 舒张外周动脉血管平滑肌，扩张血管内径，增加下肢等部位血流灌注。改善肢体缺血缺氧状态，促进侧支循环建立与开放，缓解间歇性跛行等 PAD 典型症状，提升肢体运动功能与组织修复能力，延缓 PAD 疾病进程。

 

- 抗炎效应：抑制动脉粥样硬化斑块内炎症反应，稳定斑块结构，降低斑块破裂与血栓形成风险。减少炎症介导的血管内皮损伤与平滑肌细胞增殖迁移，延缓血管狭窄进展，为 PAD 患者保存肢体功能、降低截肢风险提供有力保障。

 

肺动脉高压（PAH）

 

- 直接自主神经效应：VNS 优化肺血管自主神经调节功能，平衡交感与副交感神经张力。降低肺血管平滑肌张力，扩张肺血管，降低肺动脉压力；改善右心室后负荷，增强右心室心肌收缩功能，提升心脏泵血效率，缓解 PAH 患者呼吸困难、乏力等症状，改善运动耐力与心肺功能储备。

 

- 抗炎效应：减轻肺组织及肺血管炎症反应，抑制炎症细胞浸润与炎症因子释放。缓解炎症诱导的肺血管重塑，改善肺血管内皮功能与血管重构，延缓 PAH 病情进展，降低肺心病等并发症发生率，提升患者长期生存质量与预后。

 

器械

 

目前心血管领域的器械在探索阶段。

 

VITARIA® 系统通过植入的电极与迷走神经相连，向迷走神经发送特定频率和强度的电刺激信号。这些信号模拟人体自身的神经电活动，激活迷走神经纤维。通过持续的迷走神经刺激，VITARIA® 系统增加了迷走神经的活性，使心脏自主神经系统的平衡向副交感神经占优势的方向调整，抑制交感神经的过度兴奋，减轻心脏的负荷，改善心脏功能。目前的ANTHEM-HFrEF  Pivotal Study在进行中。

CardioFit®迷走神经刺激系统：采用特定的三极C形电极，能够消除其他纤维的干扰，使刺激通过特定的神经纤维，实现对迷走神经的精确刺激。由神经C形电极刺激器、心内电描记图传感器以及RV 感知 lead等部件构成，各部件协同工作，既能连续监测电描记图信号，又能根据监测结果调节心脏刺激，使患者达到最佳心搏率 。可以实时监测心脏的电活动信号，如心电描记图等，并根据监测到的心脏状态自动调整刺激参数，实现对心脏功能的动态调节。

 

CardioFit®通过对迷走神经的刺激，能够有效调节心脏的自主神经平衡，降低交感神经张力，增加副交感神经张力，从而实现精准控制心率，减少心脏的负荷。该系统中的心内电极能够实时感知心脏的电活动，如R波等。通过对心脏节律的准确感知，系统可以在适当的时机给予迷走神经刺激，避免在心脏不应期或易损期进行刺激，从而确保刺激的安全性和有效性。CardioFit®系统可以自动调整迷走神经刺激的参数，如刺激频率、强度和脉冲宽度等。例如，当检测到心率过快或出现心律失常时，系统会增加刺激强度或频率，以增强迷走神经对心脏的抑制作用，使心率恢复正常，形成有效的反馈机制。

 

临床应用：

 

VNS 用植入式脉冲发生器刺激迷走神经增副交感活性，CardioFit® 和 NECTAR-HF 系统研究未显 HF 住院和死亡率差异，LivaNova VITARIA® 研究仍待分析。

 

Parasym

 

- 基本情况：是一种无创经皮迷走神经刺激技术，由一个智能手机大小的外部脉冲发生器和一个佩戴的耳机组成，便携式且可充电，每次治疗时可快速佩戴和移除。

 

- 技术特点：通过特定优化参数的靶向低水平电脉冲经皮传输到迷走神经的耳支，以调节与心衰有关的关键机制。

 

- 临床应用：在治疗心力衰竭、心房颤动和长covid等高影响疾病方面已显示出显著的临床效果。一项针对HFPEF患者的假对照、双盲、随机临床研究结果显示，治疗三个月后，与假手术组相比，试验组患者的生活质量、整体纵向应变和炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α和IL-8等均有显著改善。

 

心肺神经刺激（CPNS）系统

 

- 基本情况：由Cardionomic开发的基于导管的研究设备。

 

- 技术特点：由具有16电极锚定镍钛诺编织物和2个固态压力传感器的神经调节刺激导管（CN2导管）、通过CN2导管输送电流并显示实时心电图（ECG）和有创压力信号的刺激器以及ECG降噪器组成。神经刺激导管使用标准右心导管技术和荧光镜引导通过颈内静脉经皮输送到右肺动脉内的目标治疗位置，定位后部署在血管壁上进行刺激，并根据生理反应施加和调整电流。

 

- 临床应用：旨在电刺激右肺动脉（RPA）周围的心脏自主神经，有可能改善心脏功能，增加全身灌注。

 

TENS-200A型外配式耳迷走神经刺激仪

 

- 基本情况：一种较为常用的经皮迷走神经刺激仪。

 

- 技术特点：通过耳屏对迷走神经进行刺激。

 

- 临床应用：可用于治疗老年难治性高血压，与降压药物联合使用，每次40min，2次/d，5d/周，持续治疗12周，对血压控制有一定的辅助作用 。

 

思考和展望

 

迷走神经刺激器械在未来具有广阔的发展前景，以下是对其未来发展的一些思考和展望：

 

技术创新与优化

 

- 刺激参数精准化：未来有望通过更深入的研究，进一步明确不同心血管疾病状态下最适宜的刺激参数，如频率、强度、脉冲宽度、刺激时间等，实现精准刺激，提高治疗效果并减少副作用。

 

- 多模态刺激技术：结合多种刺激模式，如电刺激、磁刺激、光刺激等，开发出多模态迷走神经刺激器械。例如，光遗传学技术与传统电刺激相结合，利用光敏感蛋白特异性地调控迷走神经神经元的活动，可能会更精准地调节神经信号传递。

 

- 闭环反馈系统：发展具有实时生理信号监测和自动反馈调节功能的闭环系统。该系统能够实时监测患者的心血管生理参数，如心率、血压、心电活动等，并根据这些参数自动调整刺激参数，实现个体化、自适应的治疗。

 

治疗应用拓展

 

- 更广泛的心血管疾病治疗：除了目前探索的心力衰竭、心房颤动、高血压等疾病，有望在更多心血管疾病的治疗中发挥作用，如心肌梗死、心肌病、心律失常等。通过调节迷走神经活性，改善心肌灌注、减轻心肌重构、稳定心电活动，从而降低心血管事件的发生率和死亡率。

 

-与其他治疗手段协同应用：联合药物治疗、心脏再同步化治疗（CRT）、心脏康复等其他心血管治疗方法，发挥协同作用。例如，与抗心律失常药物联合使用，提高药物治疗的效果并减少药物剂量；与CRT联合，进一步优化心脏电机械活动的同步性。

 

器械设计与便携性

 

- 小型化与可穿戴化：随着电子技术和材料科学的不断进步，迷走神经刺激器械将朝着小型化、轻量化和可穿戴化的方向发展。类似于智能手表或耳机等形式的可穿戴设备，方便患者在日常生活中随时随地接受治疗，提高治疗的依从性。

 

- 无创化与舒适化：研发更加无创、舒适的刺激方式和器械。目前的经皮刺激技术可能会在一定程度上引起皮肤不适，未来有望通过改进电极材料、优化刺激波形等方式，提高患者使用的舒适度，减少皮肤刺激等不良反应。

 

临床研究与证据积累

 

- 大规模临床试验：开展更多大规模、多中心、随机对照的临床试验，进一步验证迷走神经刺激器械在不同心血管疾病中的长期疗效和安全性。通过高质量的临床研究，为其临床应用提供更充分的证据支持，促进其在临床实践中的广泛应用。

 

- 个体化治疗研究：深入开展个体化治疗的研究，探索如何根据患者的基因背景、疾病特征、神经生理状态等因素，预测患者对迷走神经刺激治疗的反应，实现真正的个体化治疗方案的制定。

 

远程医疗与智能化管理

 

- 远程监测与程控：借助物联网、移动互联网和远程医疗技术，实现对迷走神经刺激器械的远程监测和程控。医生可以通过远程平台实时查看患者的治疗数据，调整刺激参数，及时发现并处理可能出现的问题，提高医疗资源的利用效率。

 

- 人工智能辅助诊断与治疗决策：利用人工智能技术对大量的患者数据进行分析和挖掘，建立疾病预测模型和治疗反应评估模型。通过对患者的实时数据进行分析，人工智能系统可以辅助医生进行更准确的诊断和治疗决策，优化治疗方案。