這顆被稱為“火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內(nèi)原創(chuàng)獨立自主知識產(chǎn)權，充分利用了我國火箭制造的多項技術，是醫(yī)工緊密結合的智慧結晶。

你能想到嗎?一個直徑只有5厘米，重量只有180克，并不起眼的裝置竟能代替心臟，讓終末期心衰患者重獲新生。這顆被稱為“火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內(nèi)原創(chuàng)獨立自主知識產(chǎn)權，充分利用了我國火箭制造的多項技術，是醫(yī)工緊密結合的智慧結晶。

9月15日，這顆純國產(chǎn)人工心臟在泰達國際心血管病醫(yī)院(以下簡稱泰心醫(yī)院)，被成功植入63歲的終末期心衰患者馬先生體內(nèi)，標志著純國產(chǎn)人工心臟正式進入臨床試驗。

可破解心臟供體匱乏難題

“火箭心”項目臨床試驗主研專家、泰心醫(yī)院院長劉曉程教授介紹，目前心衰的發(fā)病率呈快速增長趨勢，是諸多類型心血管疾病殊途同歸的終末期表現(xiàn)。有數(shù)據(jù)顯示，全世界約有8000萬心衰患者，我國心衰患者保守估計也有1600萬人。

終末期心衰傳統(tǒng)治療轉(zhuǎn)歸差(轉(zhuǎn)歸是指病情的轉(zhuǎn)化和發(fā)展)、死亡率高。像此次參與“火箭心”臨床試驗項目治療的馬先生，心衰達10年之久。為了改善心臟功能，防止惡性心律失常，2018年他植入了帶有自動除顫功能的三腔起搏器，但心衰還是反復發(fā)作，最終被診斷為擴張型心肌病、終末期心衰、心律失常、高血壓、腎功能不全、主動脈粥樣硬化等，病情危重。

對上述病患情況，傳統(tǒng)的心臟移植是較好的療法，但劉曉程說，合適的心臟供體嚴重匱乏，中國每年心臟移植數(shù)量僅幾百例，遠遠無法滿足患者需求，大量患者在等待中死亡。

心室輔助裝置是心臟移植外有效治療心衰的手段，歐美發(fā)達國家自20世紀中葉即開展相應的研究，如今已廣泛使用，挽救了大批瀕死患者。

人工心臟是如何在人體內(nèi)工作的呢?劉曉程介紹，簡單地說，就是一個人工制造的血泵，與心臟并聯(lián)，血液泵一頭連著心臟的左心室，一頭連著人的主動脈。被植入人體后，血液從左心室經(jīng)“流入管”進入到血泵內(nèi)，血泵再將血液推出，經(jīng)“流出管”輸送至升主動脈，從而輔助患者血液循環(huán)。它可以起到部分或全部替代心臟做功的作用。

“自2013年起，全球植入心室輔助裝置的數(shù)量已遠超心臟移植數(shù)量，其存活率也已超過心臟移植，患者最長存活時間已超過15年。”劉曉程表示，雖然部分發(fā)達國家已將其納入醫(yī)保，但因加上治療費高達20萬美金的費用，令人們望“泵”興嘆。我國的心室輔助裝置研制起步較晚，尚無物美價廉的產(chǎn)品服務國人。

第三代人工心臟遇上火箭技術

人工心臟，被譽為“醫(yī)療器械皇冠上的寶石”。這不僅說明了它的巨大價值，也說明了其研發(fā)難度之大。人工心臟自誕生以來，在世界上經(jīng)歷了三代技術的發(fā)展，每一次跨越都是一次巨大的科學創(chuàng)新。

“第一代人工心臟使用的是氣動血泵，非常復雜、麻煩，很容易造成感染，目前已基本被淘汰;第二代人工心臟改進為有接觸的旋轉(zhuǎn)泵。簡單說就是血泵有軸，泵有軸就會增加摩擦，從而降低機械效率，還容易引發(fā)凝血。”劉曉程介紹，目前世界各國開始第三代人工心臟的研發(fā)，其共同特點是，轉(zhuǎn)子與軸承沒有接觸，而是懸浮起來。“我們用的方法是磁液雙懸浮的技術。”

磁懸浮轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中，容易破壞血液里的細胞，血液會凝結成血塊，形成血栓。讓血液安全高速通過血泵是解決問題的關鍵。因此第三代人工心臟對原材料的質(zhì)量，激光焊接的光滑程度，齒輪轉(zhuǎn)子、定子的同軸度，電子元器件性能、參數(shù)，產(chǎn)品密閉性的要求都必須更加嚴格。

“為了解決這些問題，我們找到了‘火箭技術’來幫忙。”劉曉程介紹，泰心醫(yī)院自2009年起，與中國運載火箭技術研究院合作，瞄準當時國際最前沿的第三代非接觸懸浮式心室輔助裝置開展研究，因此這顆人工心臟也被稱為“火箭心”。

“火箭心”利用了50年來我國在運載火箭伺服控制方面的技術積累，采用磁液雙懸浮、泵機一體化、電控雙冗余的總體技術方案。

航天泰心科技有限公司的總工程師許劍說：“心臟所處的環(huán)境可比火箭要面臨的環(huán)境好多了，我們是用造火箭伺服控制系統(tǒng)的研發(fā)團隊進行‘火箭心’的合作研發(fā)，在電機、流體、控制、驅(qū)動、材料、精密加工等幾個領域都應用了造火箭伺服控制系統(tǒng)的相關技術。”

以材料和精密加工領域為例，“火箭心”采用的鈦合金材料，也是火箭制造的常用材料，質(zhì)量輕且經(jīng)久耐用。2012年針對生物相容性的問題，“火箭心”又通過專項技術攻關，取得突破進展，溶血指標達到國際先進水平。

未來或?qū)⑷〈�心臟移植

“與心臟移植相比，植入人工心臟后，只需服用抗凝藥，且易于監(jiān)測凝血功能，不用像心臟移植一樣服用抗排異反應的各種藥物。”劉曉程表示，隨著科技的發(fā)展，人工心臟完全能夠取代心臟移植。

“而且第三代人工心臟從理論上講是沒有使用期限的。”劉曉程解釋，因為選用的是磁液懸浮，轉(zhuǎn)子沒有磨損。即使出現(xiàn)了故障，人工心臟也是可以換的。不像心臟移植，一旦被移植的心臟出現(xiàn)問題，處理起來比較麻煩。

目前第三代人工心臟只需一根比筷子還細的導線從肚皮穿出，連接控制器和電池。“和心臟起搏器只需要弱電不一樣，由于人工心臟使用的是血泵，需要電能來產(chǎn)生動力，所以需要在體外連接電池。”劉曉程表示，人工心臟需要兩塊體外電池，每塊電池各使用8小時;同時，像士兵帶著子彈夾一樣，人工心臟還有兩塊備用電池，方便患者交替使用，保證安全。

2019年3月，劉曉程率醫(yī)療團隊以人道主義救助形式，將“火箭心”植入患者李先生和高女士體內(nèi)。目前，李先生和高女士已健康存活超過550天。

“小型化是未來人工心臟的發(fā)展方向。”劉曉程介紹，目前最新研發(fā)的可應用于兒童的“火箭心”只有90克，預計很快就能進行動物實驗。(記者 陳 曦)