中国有1300万人心脏衰竭，国产“人工心脏”能帮他们续命吗?

2022-10-19 09:34:44

随着医学的进步，多种心血管疾病的发生率大大降低，但作为各种心脏疾病的最终发展阶段，心脏衰竭成为心血管疾病领域唯一呈增长趋势的疾病。而发明人工心脏，是因为它是终末期或重症心脏衰竭患者最有效的治疗手段。

人工心脏分为全人工心脏和心室辅助装置，人们通常所说的人工心脏其实是心室辅助装置，也是医学界设计研发和临床应用的重点。

有“医疗器械皇冠上的宝石”之称的人工心脏，虽是心衰患者的救命神器，但不能让人长命百岁。公众还是要注意自己的心脏健康。

陈海波

国家心血管病中心阜外医院心外科主治医师

最近，一则“国产全磁悬浮人工心脏研发成功”的消息，引发广泛关注。网友在感到欢欣鼓舞的同时，也对人工心脏些不可思议——心脏也能人来造，这样的心脏好使吗？

一、人工心脏是救治重症心脏衰竭患者的最有效手段

目前，全球范围内有2600万心脏衰竭患者，根据中国心血管疾病2020年报告，我国有超过1300万的心衰患者需要干预治疗。

什么是心脏衰竭？打个简单的比方，如果人是一辆每天都在行进的“马车”，那心脏就是拉车的“马”，心脏衰竭就是“马衰老或者受到严重伤害走不动”而产生的综合征。

药物治疗心衰，是激发“这匹老马或伤马”的潜在功能，并不能从根本上解决问题；

而“更换一匹新马”或者“再增添一匹新马”，即植入人工心脏，才是最有效的治疗手段。

二、人们常说的人工心脏，医学上称为心室辅助装置，其发展经过三个阶段，越来越成熟

人工心脏的历史可追朔到上个世纪50年代人工心肺机的设计、发展和制造，由于大多数衰竭的心脏需要几天、几周、几个月甚至几年的机械循环支持，这使得人工心脏对医学生理、材料、加工制造、电子控制、测试系统等领域的技术要求非常高。

目前在大方向上，主要有“全人工心脏”（更换一匹新马）和心室辅助装置（增添一匹新马）。

由于植入手术复杂，且临床应用管理要求高，目前世界范围内的“全人工心脏”每年应用仅有60-70例，在此暂不多做介绍。而心室辅助装置，也就是媒体报道中常说的“人工心脏”，是工程学家和临床医生设计研发、制造测试和临床应用的主要对象。

安装在心脏模型上的心室辅助装置图源：视觉中国

心室辅助装置技术发展经历了3个阶段，从第一代的搏动血流，到第二代的机械轴承，再到第三代的磁悬浮轴承，临床效果越来越好。

第一代心室辅助装置的设计理念是完全模拟自体心脏的搏动血流特点，以直线电机驱动推板或气体带动隔膜，作为血流循环的动力源，并在心脏和主动脉接口处分别加上单向“阀门”以保证效率。

虽然这一代产品成功救治了数千例心脏衰竭患者，但由于植入的装置体积和重量大，对体表面积要求高、手术创伤大且设备故障率高，因此限制了临床应用。到了2010年，在成人心脏衰竭患者中已停止使用。

此后，工程学家从“水力泵”工作原理得到启发，研发了第二代心室辅助装置，它使用直流无刷电机产生磁场驱动叶轮高速旋转，从而产生抽吸力，将衰竭心脏的血液抽出并“泵”到主动脉，以保证重要器官的血液供应。

第二代中的HeartMate II是治疗心脏衰竭患者最多的人工心脏，目前已安装接近3万例，最长可携带该装置生存超过10年。美国前副总统切尼曾因心脏衰竭植入HeartMate II，携带生存2年，并在全身器官功能改善之后，接受了异体心脏移植。

第二代装置主要短板是机械轴承高速旋转磨损后，会形成血栓。因此，科学家也一直在研发更好的技术，于是就有了第三代的无接触轴承磁悬浮叶轮人工心脏。

第三代磁悬浮人工心脏工作示意图，作者供图

磁悬浮人工心脏的优势显著：它通过电磁场控制技术让叶轮在无接触泵体情况下悬浮与旋转，避免了对血细胞的碾压，解决了血栓的困扰，且装置体积更小，性能也更加稳定。此外，在手术植入方式上有了革命性改进——直接将驱动泵体与心脏连接，放置在心包腔内。

最新临床试验结果显示：植入磁悬浮人工心脏后，不仅2年生存率接近同种异体心脏移植，血栓形成、感染和脑血管并发症的不良事件发生率也较前两代显著降低，因此它成为终末期心脏衰竭患者的主要选择。

目前心血管领域各临床指南已推荐：人工心脏是终末期慢性心脏衰竭或急性心源性休克最有效的治疗方式之一。目前，人工心脏每年能挽救上万例患者的生命，患者经过康复锻炼后，可正常生活和参加娱乐活动，甚至有些患者完全回归工作岗位，继续为社会创造贡献。

国内企业生产的第三代人工心脏作者供图

三、中国的人工心脏植入技术也在不断进步

不同于冠脉支架、瓣膜等无源心血管医疗器械，人工心脏属于有源高端精密医疗器械，研发、制造、测试和应用涉及到数值模拟、机械工程、材料学、电子软件、工程制造、临床医学、护理学、感染等多学科领域，常被称作“医疗器械皇冠上的宝石”。

法国公司生产的“全人工心脏” 图源：视觉中国

我国在人工心脏研发设计和制造领域起步较晚，早期主要是探索应用为主。国家心血管病中心阜外医院在胡盛寿院士带领下，自主研发第二代人工心脏“FW-II轴流泵”，并在中国首次应用临床，救治了5例冠心病室间隔穿孔合并心源性休克患者。

此次曝光的国产人工心脏“中国心”，虽然令人感到新奇，并非最新的科研成果。它是2014年心血管疾病国家重点实验室与国内企业研发和测试第三代完全磁悬浮人工心脏，重量仅180克，可产生最大10升/分血流，且可完全放置到心包腔内。

在临床应用上，2017年6月，阜外医院已用第三代磁悬浮人工心脏救治了1例终末期心脏衰竭合并心源性休克患者。目前，在全国范围内已完成35例患者植入术，最长已携带人工心脏装置生存近4年。

在人工心脏方面，中国企业和科研人员虽然取得了一定的成就，但目前仍有不足。人体的心脏每天跳动约10万次，每日泵出7200升血，满足人体全身各个器官如脑、肝、肾、肺及正常工作活动需要，因此需要消耗巨大能量。不考虑个体解剖形态差异，如果制造一个满足人体器官和工作活动需求并可植入人体的人工心脏，就需要考虑流体力学、机械稳定性、材料生物相容性、抗电磁干扰、便携性等多方面因素，是一个涉及到多学科复杂精密医疗器械。

我国在医疗器械的某些环节较强，但在整体上的设计、制造、应用等方面仍有欠缺。在高端复杂精密医疗器械和设备上，国内的研发、生产临床应用目前仍有短板。

介绍了这么多，最后要说的是，人工心脏虽然是心脏衰竭患者的“救命神器”，但也存在一定短板，有特定临床应用范围和场景。公众还是需要对人工心脏要有一定的科学认知，并注重自身的心脏健康。

本文编辑：connerliu

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