亚洲首例永久性植入型人工心脏植入手术完成
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亚洲首例永久性植入型人工心脏植入手术完成
日08:58　 光明网-光明日报
　　记者 谢军　　本报上海12月17日电 16日上海东方医院成功进行了亚洲首例永久性植入型人工心脏植入手术。据了解，永久性植入型人工心脏其泵体采用磁悬浮技术，泵内有血流监测装置，可用于长时间辅助，患者术后只需携带一组电池即可活动自如。这次手术与以往国内人工心脏植入术不同的是，手术后人工心脏不在患者体外，而是植入患者体内心脏下方，并保留患者自身的心脏，由人工心脏代替自身心脏的一些功能，从而挽救病人的生命。稿件来源：光明日报
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人工心脏人工心脏简介
心脏病是人类死亡的第二大杀手。在人体心脏因病损而部分或完全丧失功能而不能维持全身正常循环时，可移植一种用人工材料制造的机械装置以暂时或永久地部分或完全代替心脏功能、推动血液循环，这种装置即人工心脏。
人工心脏分为辅助人工心脏和完全人工心脏。辅助人工心脏有左心室辅助、右心室辅助和双心室辅助，以辅助时间的长短又分为一时性辅助 （二周以内）及永久性辅助（二年）两种。完全人工心脏包括一时性完全人工心脏、以辅助等待心脏移植及永久性完全人工心脏。
要想制成像自然心脏那样精确的组织结构、完全模拟其功能的人工心脏是极不容易的，需要医学、生物物理学、工程学、电子学等多学科的综合应用及相当长时期的研究。
世界上虽已进行了几例完全人工心脏临床应用， 但目前人工心脏仍处于动物试验为主的研究阶段。但已有的临床应用表明， 完全人工心脏能代替自然心脏功能， 用其较长维持循环是可行的， 其前景是乐观的。
人工心脏人工心脏的结构
人工心脏基本上是由血泵、驱动装置、监控系统、能源四个部分构成。
人工心脏血泵：血泵有多种形式，但从原理结构上大体可分膜式血泵、囊型血泵、管型血泵、螺形血泵等五种。目前制成血泵常用以下几种材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯、复合材料等。
人工心脏瓣膜：它是控制人工心脏血流的单向阀，人工心脏功能的好坏与瓣膜构造有密切关系。早期阶段用球瓣，现在常用的为碟瓣以及生物瓣。
人工心脏驱动系统：它是供给人工心脏血泵工作的动能。形式多样，大致可分为，机械、电动、磁力、气压、液压五种形式。
人工心脏监控系统：监控人工心脏工作状态，使之适应实验动物循环生理的需要，是保障人工心脏置入实验动物长期存活的重要条件。监控系统基本上从血泵机能，驱动装置各项指标及血液循环生理参数变化三个方面进行监控。
能源：人工心脏依靠外加能源工作以推动血液循环。既能满足功率要求，并使之微型化做到全置入体内，长期达数年使用的能源，目前尚未完全解决。
人工心脏世界上第一例人工心脏植入
罗伯特·图尔斯，全球第一位全内置式人工心脏移植患者，在移植手术后近5个月于11月30日（美国当地时间）在美国肯塔基州路易斯维尔大学附属的犹太医院去世，享年59岁。
在心脏移植手术之前，图尔斯先生已是心脏病晚期，几乎卧床不起。病后的他与病前相比整整瘦掉了50磅，骨瘦如柴，甚至连抬头的气力也没有。严重的心脏病留下的广泛性疤痕组织使得他的两个心室几近瘫痪，肺部也充满了积水。根据医学上的一个统计公式，像图尔斯这种状况，死于30天之内的概率为80%。
图尔斯8年前做过冠状动脉搭桥手术，还患有严重的肾衰竭、糖尿病以及其他病症，今年7月2日，位于肯塔基州的犹太医院在图尔斯被另一家医疗中心拒绝的情况下对患者实施了心脏移植手术。手术历时七个多小时，进行得很成功，图尔斯由此成为移植“阿比奥科”全内置式人工心脏并存活的世界第一人。3日，患者苏醒过来，反应良好，开始“舒服地休息”。医生们在安装人造心脏后，本来只敢期望延长患者生命30天，没想到图尔斯术后康复状况远远超过他们的预期。他不仅增加了体重，而且肌肉也比术前更结实了。
人工心脏的研究从一开始便面临着许多挑战，尽管目前还不能完全模拟自然心脏的作用和功能，但不同领域的研究人员都在从各自的领域推动着人工心脏的发展。随着人工心脏的机械性能、血流动力学性能、能源、抗血栓性以及测控方法等问题的改进与完善，人工心脏的仿生技术也将进一步得到发展。
人工心脏扩展阅读
1. 李红伟，范友鹏，张云鹏，刘淑琴，关勇。轴流式人工心脏泵混合磁悬浮系统的耦合特性，电机与控制学报，）：105-111
2. 贾磊，朱烷秋，徐亚超。无轴承无刷直流电动机原理、控制及应用综述，微电机，）:62-65
3. 马春生。人工心脏轴流式血泵的研究，北京交通大学 硕士学位论文，2006年
4. 李津荣，翁铭庆。人工心脏研究进展，国外医学生物医学工程分册，）：15-21
5. 李世阳，杨明，蔡萍。人工心脏的测控技术及其研究进展，北京生物医学工程，）：216-219
6. 吴玉厚，吴冰洁，张永忠，朱奇。人工心脏研究进展，生物学通报，）：15-16
7. 徐修萍，杨明。轴流式心室辅助装置的研究进展，中国医疗器械杂志，）：112-115
8. 顾汉卿，徐国风。生物医学材料学，天津：科学技术出版社，3
本词条内容贡献者为
天津医科大学天津市泌尿外科研究所
助理研究员
天津医科大学天津市泌尿外科研究所
中国生物医学工程学会科普中国百科科学词条评审专家委员会
中国生物医学工程学会成...
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　　人类对人工器官的研究似乎永无止境。前段时间，Nature发布了中山大学眼科团队领导的“再生晶状体”的研究，并将其称为“科幻&的研究成果。这令人不得不想到另一个更加难以再造的人工器官――心脏。让我们走进一位患者，来看看“人工心”走过的历程。
　　作者：渝小苏
　　来源：医学界心血管频道
　　Randy Shepherd是美国亚利桑那州Mesa镇的一名心脏病患者。他儿时患有风湿热，17岁不得不接受了心脏手术。39岁的时候，他的心脏功能恶化，他和亚利桑那州大学医学中心的医生做出了大胆的选择――他的心脏被替换成纯机械的人工心脏。
　　人工心脏手术示意图
　　10个多月后，Randy做出了一个更大胆的选择：他背着13.5磅（相当于约6.1kg）重的人工心脏设备，和妻子Tiffany一起参加了为纪念战争英雄Pat Tillman的4.2英里（相当于约6.8km）跑――尽管他花了1个小时40分钟才“跑完”全程。
Randy与妻子参加4.2英里跑
　　5个月后，Randy接受了心脏移植，甩掉了13.5磅的人工心脏，1个月后顺利出院。
　　Randy接受心脏移植后顺利出院
　　Randy的全人工心脏是什么样子的？
　　Randy身上的这个“大家伙”，是由SynCardia公司生产的CardioWest全人工心脏。用来替代心脏的是一个气动的、双心室搏动泵，重160克，与心脏大小相仿，2个心室泵中都有柔韧度很好的合成材料膜将空气和血分开，它的流入道及流出道中有机械瓣膜保证血流向单一方向流动。泵通过两根气动的电缆从胸部穿出后连接到体外的控制器上。射血的时候，气囊内充满空气使得膜凸出，同时流出道瓣膜开放将血射出；不射血的时候，气囊内空气减少使得膜凹陷，同时流入道的瓣膜打开，允许血容纳在“心脏”内。
CardioWest原理示意图
　　2004年，《新英格兰医学杂志》公布了该人工心脏10年的临床研究结果：79%的植入患者在一段时间后能够成功接受心脏移植。也就在同一年，美国FDA批准CardioWest全人工心脏作为移植前的辅助治疗措施，它也是唯一一个经美国FDA以及欧洲CE认证可进行临床应用的全人工心脏。
CardioWest原理动画
　　到目前为止，全世界共有近1400例CardioWest全人工心脏的临床应用，其中最长的成功辅助时间为 1374天（将近4年），三分之一的患者辅助时间超过1年。
　　80年来的“追梦者”
　　人类对人工心脏的研究走过了80年的历史。
　　1937年，Vladimir Demikhov将人工心脏移植到狗体内，历史第一例人工心脏移植手术就此诞生。1969年，美国医生Liotta和Cooley在德克萨斯州医学研究所完成了人类第一个成功的全人工心脏移植：他们将Liotta-Cooley全人工心脏植入到一个行室壁瘤切除后不能脱离体外循环的患者体内，在辅助了64小时后该患者成功地进行了心脏移植。
　　从1969年至今，共有十余种人工心脏装置相继问世。
　　除CardioWest外，另一个被FDA批准的AbioCor人工心脏，是第一个完全植入，没有导线与体外装置连接的全人工心脏。它重2磅（约0.9kg），应用经皮能量传输系统（TET技术）以及射频交流系统进行充电和信号的传递。但是它体积过大，使用寿命只有1-2年，截至目前被移植的次数寥寥可数。
　　AbioCor人工心脏
　　另一种人工心脏――Carmat有两大特点：一、与血液接触的部位全都覆盖着牛心组织，瓣膜由牛心瓣膜制成，以减少抗凝药使用；二、心脏内安装了许多感应器，可以感受心室压力的变化，以满足患者运动或安静时相应心输出量的变化。其电源系统从皮下穿出，外接两个可充电电池，可以自由活动。目前尚处于临床试验初期。2013年12月，这款人工心脏被首次置入人体，患者在75天后死亡。
Carmat人工心脏
　　在梦想和现实中艰难前行
　　尽管目前的研究越来越先进，但人工心脏要想成为心衰患者永久的替代装置，需要解决的问题有很多：除了因生物相容性导致长期抗凝外，体积大、能效低，机械故障无可避免。另外重要的问题就是持续性：人造机械装置不可能长期稳定模拟心脏每天100,000多次的搏动而不磨损，因为它们不具备心脏的自我修复功能。
　　不过也有人正在研制一种无需间断泵血的人工心脏――由磁悬浮作用驱动盘状转子，借助螺旋桨片持续地将血液推向肺部和全身，同时应用传感器感受患者生理变化动态调节输出量。但是现在我们还无法预测它的未来。
　　即使是看起来最为成功的CardioWest，当前也只能作为心脏移植前临时的过渡措施，而无法当成永久的心脏移植装置（但目前已在进行永久应用的相关临床试验）。它的说明书上清楚地写着副作用相关的数据：在81个使用患者中，副反应发生率高达93.8%，其中感染发生率高达71.6%，除外还包括出血（42.0%）、呼吸功能障碍（29.6%）、肝脏功能紊乱（35.8%）、神经系统事件（24.7%）、肾脏功能障碍（25.9%）等等……
　　但是，对人工心脏的渴求是始终存在的：在美国，每天都有约4000人在等待着心脏移植，但近20年来平均每年的心脏移植供体只有2300个。在欧盟国家，以2012年为例，共有3400患者等待心脏移植，但最终只有2004人真正如愿以偿。
　　所以对于绝大多数心衰的患者，只能服用相关的抑制和延缓的心衰的药物，或者应用心脏再同步化治疗（CRT）等。但这毕竟不能解决心衰的全部问题。那么既然活体心脏无法救活，可以换个人工心脏吗？
　　我们幻想着未来某一天，“Randy”能够带着人工心脏真正畅快奔跑。说不定哪天，幻想真的实现了呢？
　　只有时间能揭晓答案。
　　参考资料：
　　https://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_heart
　　www.texasheart.org/Research/Devices/abiocor.cfm
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日 08:00来源：
科技这一年直径像一颗蛋黄那么大，厚度不及两个指节，就像个小电机，还连着两根管子和一根线……如果不是奔着采访目的而来，眼前这个其貌不扬的金属件，无论如何也不能跟心脏联系起来，更无法想像这是目前世界上最小的磁悬浮离心式人工心脏。“我们把这颗最小的人工心脏命名为‘CHVAD’，意思是新式辅助装置的中国心。今年4月我们完成了首批30天动物实验，年底前就要进行第二批90天动物实验了。”即使摘下了行业桂冠，但陈琛博士，这位海外归国的“千人计划”入选者，依然用最平静的表情和最平淡的语气描述着。陈琛创办的同心医疗器械公司，隐匿在工业园区的生物纳米园内。踏入同心公司，看到样机的第一眼，记者心底冒出一个问号：这东西在关键时候真的可以让心脏病人起死回生吗？对于记者的疑问，陈琛说：“人工心脏虽然在国内是空白，但在美国已经有几十年的临床应用，包括美国前副总统切尼都选择植入人工心脏。我们的‘CHVAD’用在羊身上，手术后半个多小时，羊就自己站起来了，术后30多天还活蹦乱跳的呢。”严格意义上说，同心公司研制的人工心脏，被称为心室辅助装置，是一种以血泵为核心部件的机电一体植入式医疗装置，用于弥补或代替心脏完成泵血功能。目前，我国心衰患者多达1600多万，急性心源性休克、慢性心力衰竭患者如果要挽救生命，只有在心脏移植和人工心脏中作出选择。人工心脏也是所有医疗器械中最具挑战性的技术之一，其研发能力从一个侧面代表了一个国家的高端医疗器械科技水平。人工心脏在美国已进入产业化，2012年销售额突破5亿，成为心血管医疗器械产业的一个新的分支，其价格高达每套10万美元。衡量人工心脏先进性的关键指标包括血液相容性和小型化程度。目前最新第三代人工心脏有液力悬浮（包括“磁液双悬浮”）、完全磁悬浮两类，其中完全磁悬浮则被认为是提升血液相容性的最具发展潜力的技术。同心公司自2008年成立以来，独创“微小型完全磁悬浮离心式人工心脏”技术概念，完成了包括基础专利在内的一系列技术创新，并被科技部慧眼识中，先后牵头承担了科技部国际合作与交流专项、“十一五”国家863计划重点项目、“十二五”国家863计划主题项目独立子课题等国家级科技计划项目。目前，该公司已研制成具有从源头创新的自主知识产权、基于完全磁悬浮技术的当今最新一代人工心脏的原型样机。样机在动物试验中表现出的防凝血性能，达到目前国际上各类人工心脏动物试验的最好级别。同时，显著缩小了尺寸，实现了可以植入胸腔的目标。这标志着我国人工心脏技术实现了跨越式发展，迈入了国际先进行列。
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植入我国自主研制人工心脏的试验羊已存活61天
时间： 05:32:22
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　　原标题[植入我国自主研制“人工心脏”的试验羊已存活61天]
　　新华社天津5月13日电（记者张建新、吴刚）由中国运载火箭技术研究院第十八研究所工学团队和泰达国际心血管病医院医学团队合作，成功研制出我国第一个可植入的、第三代心室辅助装置磁液双悬浮血泵。到5月13日，试验羊“天久”已经在泰心医院动物实验中心健康存活61天，创下了国内植入第三代心室辅助装置的最长存活纪录，我国第三代心室辅助装置研制取得重大突破。
　　研究团队开创性地将航天伺服技术领域的磁悬浮和动压轴承技术应用于离心血泵，使转子在血液中悬浮旋转，具有完全自主知识产权，达到了国际先进水平，填补了国内空白，共申请了10项专利。
　　泰达国际心血管病医院院长刘晓程介绍，慢性心力衰竭已日益成为心血管病中最常见、危害最大的疾病之一，是诸多类型心血管疾病殊途同归的终末期表现。目前我国心衰患者有1600多万。对于终末期心衰，传统治疗转归差，中远期死亡率高，除循环辅助和心脏移植外，无其他奏效的疗法。但由于心脏供体匮乏，远远无法满足患者需求，大量心脏病人在等待心脏移植中死亡。终末期心衰的治疗和护理耗费了大量的资源，已成为全球性社会医疗卫生难题。
　　心室辅助装置是全世界公认的各类终末期心衰的最有效治疗方法。从上世界60年代第一代气动血泵、第二代轴流血泵发展到今天的第三代悬浮血泵，经历了几代科学家艰辛的研究历程。
　　我国上世纪80年代初开始进行心室辅助装置的研究，虽经几代人的努力，与国外相比仍有较大差距，至今尚无商品化的国产心脏辅助装置供临床应用。国外虽有商品化的心室辅助装置，但一套装置价格高达50万元－100万元人民币，令国内病人望“泵”兴叹。因此，研制出性能优良、价格低廉的第三代国产心室辅助装置成为当务之急。
　　2009年3月，研发团队确定了磁液双悬浮、泵机一体化、电控双冗余的总体技术方案，研制出体积小、质量轻、温升低、方便植入体内的血泵。
　　针对血泵最难突破的血液相容性和组织相容性问题，研发团队经过艰难攻关，于2012年6月取得突破，在泰心医院动物实验中心的体外溶血测试结果显示，血泵溶血指标达到国内领先、国际先进水平。
　　2012年7月，他们在泰心医院进行动物实验，在半年时间内，经过诸多改进创新，共完成了17次动物实验。研发团队于日为取名“天久”的绵羊植入血泵，成功地进行了第18次实验。“天久”术后各项生理指标均正常，至今已健康存活61天，在国内首次实现携带电池与控制器自由活动，达到了血泵临床植入的模拟状态。
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