全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

“嗡嗡嗡”,伴隨著不一樣的心跳聲,58歲的儲先生重獲新生。

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

董念國教授團隊為患者儲先生植入全球體積最小、質量最輕、技術領先的“中國心”。

2022年3月14日9時30分,華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院心血管病醫院為儲先生的胸腔裡裝上了一枚完全由中國自主研發製造的磁懸浮離心式人工心臟。兩個半小時後,他重新聽到自己有力的“心跳”。這枚核桃大小、僅90克重的Corheart 6“人工心”,重啟了他的生命。它是目前全球體積最小、質量最輕、技術領先的磁懸浮離心式“人工心臟”,被親切地稱為“中國心”,其核心技術具有完全自主智慧財產權,部件均由中國工程技術人員與中國醫師聯合研發,是地地道道的中國智造。

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

協和醫院超聲醫學科謝明星教授為患者儲先生進行術中超聲探查。

這枚“人工心”目前由中國醫學科學院阜外醫院胡盛壽院士牽頭負責臨床試驗,協和心血管病醫院為國內主要的臨床試驗基地。

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

這枚Corheart 6“中國心”的泵體直徑34毫米、厚度26 毫米,重量僅90克。

手術主刀醫生、協和心血管病醫院心外科主任董念國教授在接受長江日報記者採訪時自豪地說:“經過臨床上的不斷驗證,我國自主研發的人工心臟整體技術已徹底打破國際壟斷,實現了與世界‘並跑’,部分技術甚至實現‘領跑’。”

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

儲先生術後與董念國教授團隊一一握手錶示感謝。

等不到供體,他植入了人工心臟

去年12月,在枝江農村一家養殖場工作的儲先生,搬運重物時突然出現嚴重的胸悶頭暈、呼吸不暢。各項檢查顯示,儲先生的心臟患有重度不可逆心衰合併一系列複雜病變,迫切需要心臟移植。而在同一個病區,就有20多位與他一樣處於無限期等待的病人。等不到移植,安裝人工心臟成了為儲先生這樣的心衰病人爭取更多生命時間的唯一辦法。

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這就是隻有核桃大小的“中國心”的血泵。

人工心臟並不是人體心臟的複製替代品,而是一種透過植入手術,部分或全部替代心室做功,維持血液迴圈,幫助人體心臟正常工作的小型“泵”。它分為體內與體外兩種,均適用於終末期心力衰竭患者的治療,體外人工心臟主要用於為短期內可接受心臟移植手術的病人爭取時間,體內人工心臟主要用於長期替代心臟功能。儲先生植入的人工心臟就屬於後者。

協和心血管病醫院心外科副主任周誠教授長期協助董念國教授,對接受人工心臟手術治療的患者進行圍術期處理。他介紹說,除了需要24小時隨身攜帶電源包,服用抗凝藥物,儲先生將很快回歸正常生活。目前儲先生已經能下床活動,順利進入康復治療階段,即將出院。

每種心血管疾病都是導致心衰的兇手。像儲先生這樣的心衰患者,近70年來在全球不斷增長。在中國,據估算年齡大於35歲的心衰患者達890萬。

在中國,人工心臟應用於臨床前,心臟移植一直是終末期心衰患者最後的希望。這些患者預期生命不到1年,其中絕大多數直至生命盡頭都等待未果。在歐、美、日等發達國家和地區,人工心臟技術已經歷多次迭代,非常成熟,成為終末期心力衰竭患者另一種爭取生命時間的醫療方案。由於價格高等諸多原因,無一款產品進入中國市場。

2011年,中國科技人員自主創新研製我國第一顆全磁懸浮人工心臟,此專案被列為國家科研重點專案。受限於綜合研發能力、材料工程、精密加工等諸多因素影響,我國人工心臟領域發展緩慢。

2018年10月8日,苦等供體3個月未果的小田在協和醫院接受植入手術,成為中國較早植入人工心臟的病人。2019年8月,這款國內首款植入式人工心臟獲准上市,填補了國內空白,其核心技術從日本引進,為中日合資出品。小田手術前,這款人工心臟的主要研發人員山崎健二教授專程從日本趕到醫院,以提供技術支援。順利完成手術後,山崎稱這臺手術為“迄今為止,我所見的病人病情最重、技術難度最高的一臺人工心臟植入手術”。

經歷10年發展,我國自主研發的多種人工心臟投入臨床使用,其整體費用低於國外,極大降低了救治門檻。

輕巧中國心,更適合中國人

“全球人工心臟技術經歷了三代技術路線的演變、創新與發展”,Corheart 6研發工程師介紹,第一代為搏動式,也被稱為容積式泵,其缺點是體積大,不易植入,機械故障率較高,早已退市;第二代是軸流泵,軸承附近的血液受到很高的流場剪應力作用,比較容易形成迴旋“死水區”,破壞血細胞,導致血栓形成、腦中風、消化系統出血等嚴重併發症;第三代採用流體動力軸承或磁懸浮軸承,使得轉子完全懸浮,在不與周圍發生任何機械接觸的情況下旋轉,因此對血細胞破壞性更小,相容性更好,更加不容易形成血栓,從而減少了一系列併發症的發生機率。

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Corheart6超小型磁懸浮離心式人工心臟。

2021年11月,我國上市首款自主研發全磁懸浮式人工心臟,質量為180克。今年進入臨床試驗期的Corheart 6泵體重量僅90克,目前全球體積最小、質量最輕。為什麼中國研發者對人工心臟的體積和質量錙銖必較?協和醫院心外科李平教授解釋說:“相比於歐美人,中國人的個子普遍更小一點,心臟體積也相對較小。人工心卡在‘心尖’上,臨床資料顯示,只有更小更輕,才能卡得更牢,佔位越少,不僅對心臟壓迫少,而且對胸壁損傷輕。”

“行走3萬步登頂黃山,面不改色心照跳。”2021年7月13日,小田回協和醫院複診,談起“重生歲月”,他對自己當初的抉擇無比慶幸。小田接受人工心臟植入手術的第二年,這款國內首款人工心臟才獲批上市。也就是說,小田是國產人工心臟處於臨床試驗階段的最早一批受試者。

據介紹,人工心臟的臨床應用場景主要有三種:第一種為“橋接治療”,為患者爭取數週到數年的寶貴時間等待合適供心;第二種為“永久替代”治療,主要用於無心臟移植可能的患者,比如超過100公斤的嚴重超重者、有強烈排異反應者、高齡終末期心臟病人;第三種是在遇到疑難病症找不到頭緒時,可先植入“人工心”保持人體運轉,給醫生提供決策、思考的時間,董念國教授稱其為“決策治療”。當時,體重106公斤、沒有可配型供體的小田,就屬於第二種情況。安裝人工心臟成為小田唯一生的希望,他和家屬在與醫生充分溝通後,果斷決定接受手術。術後逐漸恢復正常生活甚至可以登山的小田成了國產人工心臟植入術的自願“宣傳員”,積極參與各類研討會“以身說法”,為更多病人建立參與臨床試驗的信心。

我國現有三款“中國心”的研發,協和心血管病醫院都是臨床試驗中心。2018年10月以來,武漢已有12名終末期心臟病患者在協和醫院完成植入手術,案例數位列全國前列。

多年來,作為國內乃至國際上都享有盛譽的外科醫生,董念國教授堅持創新引領,帶動科室全員敢闖、敢做。“臨床試驗是檢驗產品安全性和有效性的最後一關。不敢做手術、不敢闖新路,創新就無法進行。只有醫生敢做,新技術才能更早更快地用於救治生命。相比病人的以命相托,我們所承擔的風險不足為懼。”在手術操作流程中,協和醫院醫療團隊發現用傳統的結紮方式,比現代的“電燒”方式創面出血更少。“人工心的安裝是‘硬’的機械與‘軟’的肉體有機結合,沒有返工可能。”協和醫院醫療團隊在不斷探索人工心臟植入的手術操作指南,這些寶貴的經驗將使全國同行受益。

未來攻關課題:讓“人工心”永久服務

磁懸浮技術為人工心臟帶來革命性變化。

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

全球最輕!“中國心”成功植入患者體內,人工心臟核桃大小僅重90克,為我國自主研發

左心室輔助泵植入示意圖。

心臟是一種複雜的人體結構,“人工心”是作為一種小型機械植入其中。早期人工心的軸承是泡在血液中的,高速運轉時就會對血細胞造成破壞、形成血栓,引發腦中風等併發症的機率偏高。

磁懸浮技術可以透過無形的磁力軸承將人工心的葉輪懸浮起來,從“幕後”帶動人體適應性非常好的鈦合金葉輪旋轉,推動血液流動,大大減少併發症的發生。

每一位“人工心臟”的植入者被比作“揹包客”,這與它的構造不無關係。比如Corheart 6,其由體內和體外兩部分組成。體內是安裝在患者病變心臟“心尖”(心室)處的血泵,體外是控制器和兩組移動電源。體內體外由一根管線相連。接通電源後,體內的血泵就會像一個“小馬達”一樣,高速旋轉,恢復維持生命必需的血液迴圈。患者背上裝著控制器和移動電源的小包,就可以自由活動了。

資料顯示,人工心植入術後2年的效果與心臟移植相當,人工心植入術3年後生存率低於心臟移植,因此目前大多數患者抱著“橋接治療”的目的植入人工心。但隨著人工材料的改進、血液動力學及生物相容性的提升,其遠期效果會更加理想。

“中國心”上市僅兩年多時間,在協和醫院接受植入手術的12例患者康復良好,而遠期效果正在密切跟蹤中。

如何讓人工心更加永久性地服務人類,而不必等待心臟移植?“中國醫師與工程師正在聯手攻關,促使‘中國心’日臻完善。”董念國教授充滿希望地說:

目前磁懸浮人工心臟泵血以平流為主,未來將研究與自身心臟搏動一致、更符合人的生理特點的搏動性血流泵;

繼續最佳化產品效能,提高耐久性,減少出血與血栓併發症;

將有線充電改為無線充電,以減少面板及繼發感染,同時提高使用便利性;

繼續壓縮人工心體積和質量,讓兒童和嬰兒也能用上;

醫療工作者進一步最佳化植入術式,讓手術變得更微創。

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