
“火箭心”利用了50年來我國在運載火箭伺服控製方麵的技術積累,製定出磁液雙懸浮、泵機一體(ti) 化的、電控雙冗餘(yu) 的總體(ti) 技術方案。受訪者供圖
這顆被稱為(wei) “火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內(nei) 原創獨立自主星空体育官网入口网站產(chan) 權,充分利用了我國火箭製造的多項技術,是醫工緊密結合的智慧結晶。
你能想到嗎?一個(ge) 直徑隻有5厘米,重量隻有180克,並不起眼的裝置竟能代替心髒,讓終末期心衰患者重獲新生。這顆被稱為(wei) “火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內(nei) 原創獨立自主星空体育官网入口网站產(chan) 權,充分利用了我國火箭製造的多項技術,是醫工緊密結合的智慧結晶。
9月15日,這顆純國產(chan) 人工心髒在泰達國際心血管病醫院(以下簡稱泰心醫院),被成功植入63歲的終末期心衰患者馬先生體(ti) 內(nei) ,標誌著純國產(chan) 人工心髒正式進入臨(lin) 床試驗。
可破解心髒供體(ti) 匱乏難題
“火箭心”項目臨(lin) 床試驗主研專(zhuan) 家、泰心醫院院長劉曉程教授介紹,目前心衰的發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。有數據顯示,全世界約有8000萬(wan) 心衰患者,我國心衰患者保守估計也有1600萬(wan) 人。
終末期心衰傳(chuan) 統治療轉歸差(轉歸是指病情的轉化和發展)、死亡率高。像此次參與(yu) “火箭心”臨(lin) 床試驗項目治療的馬先生,心衰達10年之久。為(wei) 了改善心髒功能,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,但心衰還是反複發作,最終被診斷為(wei) 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(chuan) 統的心髒移植是較好的療法,但劉曉程說,合適的心髒供體(ti) 嚴(yan) 重匱乏,中國每年心髒移植數量僅(jin) 幾百例,遠遠無法滿足患者需求,大量患者在等待中死亡。
心室輔助裝置是心髒移植外有效治療心衰的手段,歐美發達國家自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。
人工心髒是如何在人體(ti) 內(nei) 工作的呢?劉曉程介紹,簡單地說,就是一個(ge) 人工製造的血泵,與(yu) 心髒並聯,血液泵一頭連著心髒的左心室,一頭連著人的主動脈。被植入人體(ti) 後,血液從(cong) 左心室經“流入管”進入到血泵內(nei) ,血泵再將血液推出,經“流出管”輸送至升主動脈,從(cong) 而輔助患者血液循環。它可以起到部分或全部替代心髒做功的作用。
“自2013年起,全球植入心室輔助裝置的數量已遠超心髒移植數量,其存活率也已超過心髒移植,患者最長存活時間已超過15年。”劉曉程表示,雖然部分發達國家已將其納入醫保,但因加上治療費高達20萬(wan) 美金的費用,令人們(men) 望“泵”興(xing) 歎。我國的心室輔助裝置研製起步較晚,尚無物美價(jia) 廉的產(chan) 品服務國人。
第三代人工心髒遇上火箭技術
人工心髒,被譽為(wei) “醫療器械皇冠上的寶石”。這不僅(jin) 說明了它的巨大價(jia) 值,也說明了其研發難度之大。人工心髒自誕生以來,在世界上經曆了三代技術的發展,每一次跨越都是一次巨大的科學創新。
“第一代人工心髒使用的是氣動血泵,非常複雜、麻煩,很容易造成感染,目前已基本被淘汰;第二代人工心髒改進為(wei) 有接觸的旋轉泵。簡單說就是血泵有軸,泵有軸就會(hui) 增加摩擦,從(cong) 而降低機械效率,還容易引發凝血。”劉曉程介紹,目前世界各國開始第三代人工心髒的研發,其共同特點是,轉子與(yu) 軸承沒有接觸,而是懸浮起來。“我們(men) 用的方法是磁液雙懸浮的技術。”
磁懸浮轉子在旋轉過程中,容易破壞血液裏的細胞,血液會(hui) 凝結成血塊,形成血栓。讓血液安全高速通過血泵是解決(jue) 問題的關(guan) 鍵。因此第三代人工心髒對原材料的質量,激光焊接的光滑程度,齒輪轉子、定子的同軸度,電子元器件性能、參數,產(chan) 品密閉性的要求都必須更加嚴(yan) 格。
“為(wei) 了解決(jue) 這些問題,我們(men) 找到了‘火箭技術’來幫忙。”劉曉程介紹,泰心醫院自2009年起,與(yu) 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,因此這顆人工心髒也被稱為(wei) “火箭心”。
“火箭心”利用了50年來我國在運載火箭伺服控製方麵的技術積累,采用磁液雙懸浮、泵機一體(ti) 化、電控雙冗餘(yu) 的總體(ti) 技術方案。
航天泰心科技有限公司的總工程師許劍說:“心髒所處的環境可比火箭要麵臨(lin) 的環境好多了,我們(men) 是用造火箭伺服控製係統的研發團隊進行‘火箭心’的合作研發,在電機、流體(ti) 、控製、驅動、材料、精密加工等幾個(ge) 領域都應用了造火箭伺服控製係統的相關(guan) 技術。”
以材料和精密加工領域為(wei) 例,“火箭心”采用的鈦合金材料,也是火箭製造的常用材料,質量輕且經久耐用。2012年針對生物相容性的問題,“火箭心”又通過專(zhuan) 項技術攻關(guan) ,取得突破進展,溶血指標達到國際先進水平。
未來或將取代心髒移植
“與(yu) 心髒移植相比,植入人工心髒後,隻需服用抗凝藥,且易於(yu) 監測凝血功能,不用像心髒移植一樣服用抗排異反應的各種藥物。”劉曉程表示,隨著科技的發展,人工心髒完全能夠取代心髒移植。
“而且第三代人工心髒從(cong) 理論上講是沒有使用期限的。”劉曉程解釋,因為(wei) 選用的是磁液懸浮,轉子沒有磨損。即使出現了故障,人工心髒也是可以換的。不像心髒移植,一旦被移植的心髒出現問題,處理起來比較麻煩。
目前第三代人工心髒隻需一根比筷子還細的導線從(cong) 肚皮穿出,連接控製器和電池。“和心髒起搏器隻需要弱電不一樣,由於(yu) 人工心髒使用的是血泵,需要電能來產(chan) 生動力,所以需要在體(ti) 外連接電池。”劉曉程表示,人工心髒需要兩(liang) 塊體(ti) 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,人工心髒還有兩(liang) 塊備用電池,方便患者交替使用,保證安全。
2019年3月,劉曉程率醫療團隊以人道主義(yi) 救助形式,將“火箭心”植入患者李先生和高女士體(ti) 內(nei) 。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髒的發展方向。”劉曉程介紹,目前最新研發的可應用於(yu) 兒(er) 童的“火箭心”隻有90克,預計很快就能進行動物實驗。(記者 陳 曦)
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