火箭技術(shù)造出的這顆“心” 點(diǎn)燃晚期心衰患者新希望

本報(bào)記者 陳 曦

這顆被稱為“火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國(guó)內(nèi)原創(chuàng)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，充分利用了我國(guó)火箭制造的多項(xiàng)技術(shù)，是醫(yī)工緊密結(jié)合的智慧結(jié)晶。

你能想到嗎？一個(gè)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(guó)內(nèi)原創(chuàng)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，充分利用了我國(guó)火箭制造的多項(xiàng)技術(shù)，是醫(yī)工緊密結(jié)合的智慧結(jié)晶。

9月15日，這顆純國(guó)產(chǎn)人工心臟在泰達(dá)國(guó)際心血管病醫(yī)院(以下簡(jiǎn)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(biāo)志著純國(guó)產(chǎn)人工心臟正式進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

可破解心臟供體匱乏難題

“火箭心”項(xiàng)目臨床試驗(yàn)主研專家、泰心醫(yī)院院長(zhǎng)劉曉程教授介紹，目前心衰的發(fā)病率呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，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(wàn)心衰患者，我國(guó)心衰患者保守估計(jì)也有1600萬(wàn)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(yàn)項(xiàng)目治療的馬先生，心衰達(dá)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(dòng)除顫功能的三腔起搏器，但心衰還是反復(fù)發(fā)作，最終被診斷為擴(kuò)張型心肌病、終末期心衰、心律失常、高血壓、腎功能不全、主動(dòng)脈粥樣硬化等，病情危重。

對(duì)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(shuō)，合適的心臟供體嚴(yán)重匱乏，中國(guó)每年心臟移植數(shù)量?jī)H幾百例，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)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(dá)國(guó)家自20世紀(jì)中葉即開(kāi)展相應(yīng)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(jiǎn)單地說(shuō)，就是一個(gè)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(dòng)脈。被植入人體后，血液從左心室經(jīng)“流入管”進(jìn)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(dòng)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(yuǎn)超心臟移植數(shù)量，其存活率也已超過(guò)心臟移植，患者最長(zhǎng)存活時(shí)間已超過(guò)15年?！眲猿瘫硎荆m然部分發(fā)達(dá)國(guó)家已將其納入醫(yī)保，但因加上治療費(fèi)高達(dá)20萬(wàn)美金的費(fèi)用，令人們望“泵”興嘆。我國(guó)的心室輔助裝置研制起步較晚，尚無(wú)物美價(jià)廉的產(chǎn)品服務(wù)國(guó)人。

第三代人工心臟遇上火箭技術(shù)

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

“第一代人工心臟使用的是氣動(dòng)血泵，非常復(fù)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(jìn)為有接觸的旋轉(zhuǎn)泵。簡(jiǎn)單說(shuō)就是血泵有軸，泵有軸就會(huì)增加摩擦，從而降低機(jī)械效率，還容易引發(fā)凝血?！眲猿探榻B，目前世界各國(guó)開(kāi)始第三代人工心臟的研發(fā)，其共同特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子與軸承沒(méi)有接觸，而是懸浮起來(lái)?！拔覀冇玫姆椒ㄊ谴乓弘p懸浮的技術(shù)?！?/p>

磁懸浮轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，容易破壞血液里的細(xì)胞，血液會(huì)凝結(jié)成血塊，形成血栓。讓血液安全高速通過(guò)血泵是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。因此第三代人工心臟對(duì)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(yán)格。

“為了解決這些問(wèn)題，我們找到了‘火箭技術(shù)’來(lái)幫忙?！眲猿探榻B，泰心醫(yī)院自2009年起，與中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院合作，瞄準(zhǔn)當(dāng)時(shí)國(guó)際最前沿的第三代非接觸懸浮式心室輔助裝置開(kāi)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(lái)我國(guó)在運(yùn)載火箭伺服控制方面的技術(shù)積累，采用磁液雙懸浮、泵機(jī)一體化、電控雙冗余的總體技術(shù)方案。

航天泰心科技有限公司的總工程師許劍說(shuō)：“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(tuán)隊(duì)進(jìn)行‘火箭心’的合作研發(fā)，在電機(jī)、流體、控制、驅(qū)動(dòng)、材料、精密加工等幾個(gè)領(lǐng)域都應(yīng)用了造火箭伺服控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)?！?/p>

以材料和精密加工領(lǐng)域?yàn)槔?，“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(duì)生物相容性的問(wèn)題，“火箭心”又通過(guò)專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，取得突破進(jìn)展，溶血指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

未來(lái)或?qū)⑷〈呐K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(cè)凝血功能，不用像心臟移植一樣服用抗排異反應(yīng)的各種藥物?！眲猿瘫硎?，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(méi)有使用期限的?！眲猿探忉?，因?yàn)檫x用的是磁液懸浮，轉(zhuǎn)子沒(méi)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(wèn)題，處理起來(lái)比較麻煩。

目前第三代人工心臟只需一根比筷子還細(xì)的導(dǎo)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(lái)產(chǎn)生動(dòng)力，所以需要在體外連接電池?！眲猿瘫硎?，人工心臟需要兩塊體外電池，每塊電池各使用8小時(shí)；同時(shí)，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(tuán)隊(duì)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(guò)550天。

“小型化是未來(lái)人工心臟的發(fā)展方向?！眲猿探榻B，目前最新研發(fā)的可應(yīng)用于兒童的“火箭心”只有90克，預(yù)計(jì)很快就能進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

[責(zé)任編輯：楊凡、武云泉]

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