救命的人造心

本文格式為Word版，下載可任意編輯——救命的人造心劉海燕

假如心臟“跳〞不動(dòng)了……

心臟陪伴著人度過一生。在心臟的作用下，血液才得以在人全身滾動(dòng)，血液循環(huán)參與物質(zhì)代謝和能量傳輸?shù)裙δ?。一旦心臟功能受損，人的生命安全就會(huì)受到極大的要挾。據(jù)報(bào)道，全球大約有2200萬人罹患心臟衰竭，而且這一人數(shù)仍在快速增長(zhǎng)。心臟衰竭是指心臟動(dòng)力不足，無法泵齪量血液至全身，進(jìn)而導(dǎo)致呼吸困難、過度疲憊和下肢水腫等，嚴(yán)重影響患者的日常生活，甚至危及患者生命。和健康心臟相比，衰竭心臟的泵血量減少了（“箭頭〞表示血流方向和大?。?/p>

心臟衰竭會(huì)嚴(yán)重影響患者的日常生活，甚至危及患者生命。

心臟是如何把血液泵送到全身的？

心臟就像一個(gè)“水泵〞，掌管著“抽水〞和“排水〞，我們可以將心臟想象成兩宣兩廳的兩層小樓房，其中上層是左右心房，下層是左右心室。首先，心室收縮時(shí)，身體的缺氧血會(huì)從靜脈流入右心房，再流入右心室，然后右心室把缺氧血泵入肺部。缺氧血在肺部釋放二氧化碳并吸收氧氣，變?yōu)槌溲跹?，流入左心房，?jīng)過左心室后被泵送至全身，流至全身的血液供細(xì)胞呼吸后又生產(chǎn)二氧化碳和代謝物，又變回缺氧血，再次流回至心臟（右心房）……所以，心臟的跳動(dòng)維持著全身的血液循環(huán)，帶給其他器官氧氣和養(yǎng)分。一顆健康的心臟每天要跳動(dòng)約10萬次，才能保證人體正常運(yùn)轉(zhuǎn)。人體血液循環(huán)示意圖

目前，在心衰患者中，約44%的人正依靠強(qiáng)心藥來維持生命。約23%的人依靠心室輔助裝置來維持心臟功能。同時(shí)等待進(jìn)行心臟移植。然而。與其他移植器官相比，供體心臟的短缺更為嚴(yán)重。為了解決這一難題，科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)移到了研發(fā)人工心臟上。

心室輔助裝置Impella5.5通過泵從左心室抽取血液，并將血液從導(dǎo)管排出至升主動(dòng)脈

什么是人工心臟？

人工心臟是一種可植人體內(nèi)的裝置，分為輔助人工心臟和完全人工心臟兩類，用以代替心臟的部分或全部功能。簡(jiǎn)單來講，人工心臟的作用就是幫助或代替心臟泵血，為心衰患者的全身血液循環(huán)提供源源不斷的動(dòng)力。

目前，人工心臟在臨床上的應(yīng)用主要分為三個(gè)方面：第一，作為等待進(jìn)行心臟移植的過渡期的替代品，為患者爭(zhēng)取更多的時(shí)間，以尋覓到適合的供體;其次，為急性心衰患者提供短期替代支持，待心臟功能恢復(fù)后撤除;第三，為終末期心衰患者提供長(zhǎng)期替代，支持患者攜帶人工心臟長(zhǎng)期生存。

從理論上講，任伺形式的“水泵〞都可以作為機(jī)槭式的人工心臟。但由于人體的特別性，“水泵〞帶動(dòng)血液滾動(dòng)的速度、“水泵〞的便攜性、由“水泵〞引起的免疫反應(yīng)以及“水泵〞的穩(wěn)定性。都是必需考慮的方面。

綜合以上方面，科研人員研發(fā)了另一種全人工心臟——全磁懸浮人工心臟。國(guó)產(chǎn)全磁懸浮人工心臟

全磁懸浮人工心臟的原理并不繁雜，只需要利用磁力使轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分）懸浮在腔體中，并通過操縱電流來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。這和磁懸浮列車的原理大同小異，甚至和磁懸浮玩具沒什么區(qū)別。但作為和患者長(zhǎng)期共存的醫(yī)療器械，全磁懸浮人工心臟的運(yùn)行穩(wěn)定性可達(dá)到極高的要求，同時(shí)其體積大小和生物相容性對(duì)人體的影響也比之前的人工心臟好得多。磁懸浮地球儀

目前。蘇州大學(xué)人工器官研究所研發(fā)的新型全磁懸浮人工心臟處于世界領(lǐng)先水平。其外觀像一只蝸牛，主要材質(zhì)為鈦合金。該裝置的直徑僅為50毫米，厚度僅為26毫米，重量不到180克。該裝置利用電磁鐵、永磁體和轉(zhuǎn)子等構(gòu)成泵體，實(shí)現(xiàn)對(duì)血流的驅(qū)動(dòng)。

全磁懸浮人工心臟泵體中的核心部分是一個(gè)鋸齒狀的轉(zhuǎn)子，其上方和下方分別是電磁鐵和永磁體，二者產(chǎn)生的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子懸浮于泵體中。通過改變電磁鐵的電流大小來改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，產(chǎn)生不斷變化的磁力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。泵體通過兩根導(dǎo)管來分別引入和導(dǎo)出血液。由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的特別性，其在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)對(duì)導(dǎo)管中的血液施加一個(gè)負(fù)壓的吸力，來將血液“吸入〞泵中，同時(shí)又會(huì)對(duì)被“吸入〞泵中的血液施加一個(gè)正壓的推力，使血液從另一只導(dǎo)管泵出，從而模仿血液在心臟中的泵送過程。

與普通轉(zhuǎn)子相比。全磁懸浮人工心臟的轉(zhuǎn)子還具備一定的減震功能，旨在提高裝置隨人體移動(dòng)時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性。在生物相容性方面，由于懸浮的轉(zhuǎn)子不需要血液作為轉(zhuǎn)動(dòng)的潤(rùn)滑劑，而且實(shí)現(xiàn)了比液體動(dòng)壓軸承大得多的懸浮間隙，因此大大減輕了對(duì)血液成分的破壞。電動(dòng)磁懸浮裝置示意圖

如今，這種全磁懸浮人工心臟還處在臨床試驗(yàn)階段。第一位接受移植試驗(yàn)的是一位來自XX省的青年心衰患者。在未接受移植前，該患者常感到身體綿軟無力、呼吸困難，每天基本上只能躺在床上休息。2021年1月，全磁懸浮人工心臟被成功移植到該患者體內(nèi)。據(jù)患者自述，手術(shù)前走二三十米都喘得厲害，現(xiàn)在走1000米都沒問題，而且還可以自己上下樓梯，不需要?jiǎng)e人攙扶。基本實(shí)現(xiàn)了生活完全自理。

不算繁雜的原理結(jié)合高難度的技術(shù)，造就了全磁懸浮人工心臟。相信在不久的將來，全磁懸浮人工心臟將會(huì)為更多的心衰患者帶來全新的“心跳〞。轉(zhuǎn)動(dòng)著的鋸齒狀的轉(zhuǎn)子

人工心臟的發(fā)展歷史

早在20世紀(jì)中葉，科學(xué)家就開啟了對(duì)人工心臟的摸索道路。1953年，全球第一臺(tái)心肺機(jī)為一名接受手術(shù)的心臟病患者實(shí)現(xiàn)了26分鐘的完全呼吸一循環(huán)支持，初步證明了用人工器械模擬心臟功能的可行睦。1957年，第一顆人工心臟問世。醫(yī)生把它植入一只狗體內(nèi)，但這只狗僅繼續(xù)存活了90分鐘。1969年，全球第一例人工心臟植入手術(shù)成功完成，為一名等待接受人體心臟移植的患者爭(zhēng)取了64小時(shí)的寶貴時(shí)間，但該患者在接受人體心臟移植32小時(shí)后死于感染性肺炎。1981年，全球其次例人工心臟移植手術(shù)完成，接受移植的患者在繼續(xù)存活55小時(shí)后接受了人體心臟移植。不幸的是，這名患者在接受人體心臟移植10天后死于感染，腎衰竭和肺部并發(fā)癥。1982年，全人工心臟被首次植入一位61歲患者體內(nèi)，該患者于112天后死亡。2022年，經(jīng)過改進(jìn)的全人工心臟問世。在接受移植的患者中，存活時(shí)間最長(zhǎng)的達(dá)1374天。

到了20世紀(jì)90年代，以搏動(dòng)式血泵為核心的全人工心臟問世，但因其對(duì)血液成分破壞嚴(yán)重，接受者溶血（血紅細(xì)胞不正常分解和死亡）和血栓發(fā)生率高，且體積大、使用壽命短，已基本被淘汰。進(jìn)入21世紀(jì)后，旋轉(zhuǎn)式血泵成為人工心臟領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。其中，第一代（機(jī)械接觸式軸承）和其次代（液體動(dòng)壓軸承）也由于對(duì)血液成分破壞嚴(yán)重，都相繼被市場(chǎng)淘汰。

第三代全人工心臟以全磁懸浮式血泵為核心部件。與前兩代相比，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子易操縱、壽命長(zhǎng)、對(duì)血細(xì)胞破壞小（從而能降低血栓和溶血的發(fā)生概率），體積?。ㄟm用于體內(nèi)移植）以及功耗低。全磁懸浮人