在全球范圍內，心力衰竭始終是導致高發病率和高死亡率的主要疾病之一。盡管臨床指南和各種療法（主要是藥物治療）不斷進步，其疾病負擔仍在持續加重。心力衰竭病理生理學的一個關鍵變化是心臟前負荷和心室負荷的增加，這是由于心室收縮力下降和收縮功能受損所致。當Frank-Starling機制在心室功能降低的情況下失效時，額外的前負荷不僅無法提高心輸出量，反而會導致心肌勞損、心室效率下降，進而引發有害的心室重構以及隨后的肺部和全身充血。鑒于這一病理生理機制，降低前負荷已成為心力衰竭治療策略的關鍵組成部分。

當前使用的藥物，如利尿劑和血管擴張劑，能有效降低前負荷，但在晚期心力衰竭中往往效果不足，且存在腎功能下降、低血壓以及長期使用產生耐受性等多種局限性。各種介入方法也被探索過，包括直接心臟壓縮（DCC）裝置、上腔靜脈（SVC）血管內閉塞以機械減少靜脈回流、使用導管進行下腔靜脈（IVC）血流瞬時調節，以及內臟神經阻滯將血容量重新分布到腹腔。然而，DCC系統通常需要與心臟直接機械接觸，常需開胸或心外支持結構，限制了其臨床應用。SVC和IVC閉塞技術涉及血管內導管術，可能需要抗凝和血管通路管理，從而限制了其長期或門診使用的可行性。而內臟神經消融可能導致不可逆的自主神經效應，包括血壓不穩定。考慮到這些局限性，尤其是在接受最佳藥物治療后仍有癥狀的患者中，需要一種更精確、可逆且解剖靶向的策略來調節前負荷。

為此，研究人員開發了一種基于器械的新方法，通過對SVC施加周期性壓縮來間歇性限制靜脈回流，從而降低心臟前負荷。與持續閉塞不同，周期性壓縮提供了在特定間期內控制性減輕心臟負荷的可能性，同時維持全身血流動力學穩定。相關研究成果發表在《Scientific Reports》上。

為了驗證這一設想，研究團隊開展了一項臨床前可行性研究。他們首先建立了豬的心力衰竭模型，通過冠狀動脈結扎和再灌注造成缺血-再灌注損傷。隨后，他們設計并3D打印了一種SVC壓縮裝置，該裝置可通過開胸手術放置于SVC周圍，并能精確控制壓縮程度（70%、85%、100%）和壓縮/釋放周期（如持續壓縮或20分鐘壓縮/5分鐘釋放的循環模式）。研究的主要技術方法包括：利用大型動物（豬）建立缺血-再灌注心力衰竭模型；通過右心導管術和壓力-容積（PV）環分析系統連續監測心率（HR）、平均動脈壓（MAP）、中心靜脈壓（CVP）、心輸出量（CO）、每搏輸出量（SV）、系統血管阻力（SVR）等血流動力學參數；使用定制化的3D打印外源性SVC壓縮裝置進行干預；并通過動脈血氣分析（ABGA）和腰椎腦脊液壓力測量來評估生理穩定性和安全性。

在最初準備的17個模型中，有5個因在SVC壓縮前死亡而被排除。心力衰竭成功誘導于剩余的12個模型，所有模型均按計劃接受了SVC壓縮方案。最終共有11個模型被納入分析。在心力衰竭誘導后，重新手術進行SVC壓縮的平均時間為14.3±5.7天。血流動力學變量評估顯示，與基線相比，誘導心力衰竭后平均動脈壓（MAP）顯著下降，中心靜脈壓（CVP）顯著升高，系統血管阻力（SVR）顯著降低，心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV）呈下降趨勢。

在第一個模型中，應用70%的連續SVC壓縮后，血流動力學參數出現先改善后下降的雙相趨勢。心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV）在30分鐘內初始上升，但在90分鐘后降至壓縮前水平以下，同時平均動脈壓（MAP）穩步下降，提示持續SVC壓縮導致心臟充盈壓逐漸降低。

隨后模型探索了周期性SVC壓縮方案。在模型2和3中，采用100%壓縮比和20/5分鐘壓縮/釋放周期，心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV）僅有輕微增加。在模型4至7中，應用85%壓縮比和20/5分鐘周期，取得了顯著效果：每搏輸出量（SV）增加19.5%，心輸出量（CO）增加27.3%，系統血管阻力（SVR）下降，平均動脈壓（MAP）保持臨床穩定。代表性的壓力-容積（PV）環顯示向左下移位，表明前負荷減少和左室舒張末壓（LVEDP）降低，收縮末期壓力-容積關系（ESPVR）斜率增加，提示心室收縮力改善。在模型8至11中，70%壓縮比配合20/5分鐘周期導致心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV）僅有數值上的輕微增加。

對完成SVC壓縮方案的8個模型進行動脈血氣分析（ABGA），結果顯示動脈pH、碳酸氫根（HCO₃^-）、二氧化碳分壓（PaCO₂）和電解質水平均在正常生理范圍內，乳酸濃度正常，表明灌注得以維持，血流動力學穩定。在85%壓縮模型的4只動物中，通過腰椎腦脊液壓力估算的顱內壓（ICP）平均為8.5±1.9 mmHg，SVC壓縮期間中心靜脈壓（CVP）為10.0±1.4 mmHg，未觀察到顱內壓（ICP）顯著升高。

本研究證明了通過外源性周期壓縮SVC來調節前負荷這一新策略的可行性和治療潛力。在多種壓縮方案中，85% SVC壓縮模型與持續的組內血流動力學改善相關，且未損害穩定性。該模型在所有七個壓縮/釋放周期中均能改善心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV），這與連續壓縮和100%壓縮模型中觀察到的暫時性增強形成對比。而70%壓縮模型僅顯示心輸出量（CO）和每搏輸出量（SV）的輕微增加，可能原因是下腔靜脈（IVC）在豬模型中主導靜脈回流，單獨壓縮SVC效果有限。在85%壓縮模型中觀察到的系統血管阻力（SVR）適度降低，支持了前負荷減少的血流動力學益處。值得注意的是，盡管前負荷減少，心輸出量（CO）增加的同時系統血管阻力（SVR）卻下降，這偏離了預期的代償性血管收縮反應，暗示了適應性機制的復雜相互作用。雖然心輸出量（CO）增強可能改善了組織灌注并導致局部血管舒張，但對心臟性能產生整體積極影響的一個合理假設是，交感神經激活主要增強了心肌收縮力而非誘導全身血管收縮。這些結果表明周期SVC壓縮幫助心臟達到了更高效的血流動力學狀態。同時，針對SVC壓縮期間中心靜脈壓（CVP）升高可能引起顱內壓（ICP）增加的擔憂，在85%壓縮模型中直接測量顱內壓（ICP）并未發現顯著升高。

研究結果對心力衰竭管理具有重要意義。20/5分鐘的周期選擇基于初步連續壓縮試驗的觀察（顯著的血流動力學改善直到20分鐘才出現）和安全性考慮（借鑒早期研究）。與先前研究相比，20/5分鐘的壓縮/釋放周期能夠維持血流動力學改善且不誘發不穩定，這使其可能成為一種安全有效的輔助手段，用于預防持續壓縮或過長壓縮周期可能導致的血流動力學惡化。該裝置設計用于在鄰近大血管附近安全應用，其關鍵技術特點是能夠基于SVC周長實現精確的壓縮比，這一優勢使其非常適合作為外科手術工具。從轉化角度看，人的SVC在標準胸骨正中切開術中易于接近，使得手術放置可行。該裝置外部、非血液接觸的配置也降低了與血管內裝置相關的血栓形成風險。

研究也存在若干局限性。首先，盡管總樣本量（n=11）對于大動物模型相對充足，但分配給每個壓縮條件的動物數量有限（n=1, n=2, n=4, n=4）。20分鐘壓縮時間并非通過系統優化研究確定，而是基于單個連續壓縮模型的經驗觀察 pragmatically 選擇。其次，研究缺乏假手術對照組，無法明確將觀察到的血流動力學變化完全歸因于SVC壓縮。第三，誘導的心力衰竭狀態的均勻性和量化有限，再手術時間窗較寬（1-3周），且缺乏基線射血分數等客觀量化指標。第四，關鍵安全性結局的評估有限，觀察期較短，顱內壓（ICP）僅在目標亞組（85%壓縮組）中測量。第五，未測量神經激素標志物，限制了對生化水平代償或惡化機制的理解。最后，研究未評估器械生物相容性或長期植入結果。

本研究證明，在豬心力衰竭模型中，周期壓縮SVC可降低左心室充盈壓并提高心輸出量。血流動力學穩定性在整個壓縮周期中得以維持，未測得不良反應。這些發現表明，通過外源性靜脈壓縮進行間歇性前負荷調節可能對心力衰竭背景下的心臟性能產生積極影響。盡管這些發現因研究的初步性質以及亞組樣本量小且不均而具有探索性，但該方法為開發輔助性可植入系統以支持晚期心力衰竭患者（特別是在外科或急癥護理環境中）的前負荷管理奠定了基礎。未來的研究可結合柔性材料、軟體微型驅動傳感技術以及人工智能（AI）驅動系統的進步，開發全植入式、自主運行的SVC壓縮裝置，實現實時、動態的前負荷調節，為嚴重心力衰竭的管理提供有價值的輔助工具。