火箭技術造出的這顆“心” 點燃晚期心衰患者新希望

這顆被稱為“火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內原創獨立自主知識產權，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？一個直徑只有5釐米，重量只有180克，並不起眼的裝置竟能代替心臟，讓終末期心衰患者重獲新生。這顆被稱為“火箭心”的HeartCon心室輔助裝置擁有國內原創獨立自主知識產權，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，這顆純國產人工心臟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內，標誌着純國產人工心臟正式進入臨牀試驗。

可破解心臟供體匱乏難題

“火箭心”項目臨牀試驗主研專家、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8000萬心衰患者，我國心衰患者保守估計也有1600萬人。

終末期心衰傳統治療轉歸差（轉歸是指病情的轉化和發展）、死亡率高。像此次參與“火箭心”臨牀試驗項目治療的馬先生，心衰達10年之久。為了改善心臟功能，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，但心衰還是反覆發作，最終被診斷為擴張型心肌病、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，傳統的心臟移植是較好的療法，但劉曉程説，合適的心臟供體嚴重匱乏，中國每年心臟移植數量僅幾百例，遠遠無法滿足患者需求，大量患者在等待中死亡。

心室輔助裝置是心臟移植外有效治療心衰的手段，歐美髮達國家自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。

人工心臟是如何在人體內工作的呢？劉曉程介紹，簡單地説，就是一個人工製造的血泵，與心臟並聯，血液泵一頭連着心臟的左心室，一頭連着人的主動脈。被植入人體後，血液從左心室經“流入管”進入到血泵內，血泵再將血液推出，經“流出管”輸送至升主動脈，從而輔助患者血液循環。它可以起到部分或全部替代心臟做功的作用。

“自2013年起，全球植入心室輔助裝置的數量已遠超心臟移植數量，其存活率也已超過心臟移植，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20萬美金的費用，令人們望“泵”興嘆。我國的心室輔助裝置研製起步較晚，尚無物美價廉的產品服務國人。

第三代人工心臟遇上火箭技術

人工心臟，被譽為“醫療器械皇冠上的寶石”。這不僅説明了它的巨大價值，也説明了其研發難度之大。人工心臟自誕生以來，在世界上經歷了三代技術的發展，每一次跨越都是一次巨大的科學創新。

“第一代人工心臟使用的是氣動血泵，非常複雜、麻煩，很容易造成感染，目前已基本被淘汰；第二代人工心臟改進為有接觸的旋轉泵。簡單説就是血泵有軸，泵有軸就會增加摩擦，從而降低機械效率，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臟的研發，其共同特點是，轉子與軸承沒有接觸，而是懸浮起來。“我們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，血液會凝結成血塊，形成血栓。讓血液安全高速通過血泵是解決問題的關鍵。因此第三代人工心臟對原材料的質量，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，產品密閉性的要求都必須更加嚴格。

“為了解決這些問題，我們找到了‘火箭技術’來幫忙。”劉曉程介紹，泰心醫院自2009年起，與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，因此這顆人工心臟也被稱為“火箭心”。

“火箭心”利用了50年來我國在運載火箭伺服控制方面的技術積累，採用磁液雙懸浮、泵機一體化、電控雙冗餘的總體技術方案。

航天泰心科技有限公司的總工程師許劍説：“心臟所處的環境可比火箭要面臨的環境好多了，我們是用造火箭伺服控制系統的研發團隊進行‘火箭心’的合作研發，在電機、流體、控制、驅動、材料、精密加工等幾個領域都應用了造火箭伺服控制系統的相關技術。”

以材料和精密加工領域為例，“火箭心”採用的鈦合金材料，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”又通過專項技術攻關，取得突破進展，溶血指標達到國際先進水平。

未來或將取代心臟移植

“與心臟移植相比，植入人工心臟後，只需服用抗凝藥，且易於監測凝血功能，不用像心臟移植一樣服用抗排異反應的各種藥物。”劉曉程表示，隨着科技的發展，人工心臟完全能夠取代心臟移植。

“而且第三代人工心臟從理論上講是沒有使用期限的。”劉曉程解釋，因為選用的是磁液懸浮，轉子沒有磨損。即使出現了故障，人工心臟也是可以換的。不像心臟移植，一旦被移植的心臟出現問題，處理起來比較麻煩。

目前第三代人工心臟只需一根比筷子還細的導線從肚皮穿出，連接控制器和電池。“和心臟起搏器只需要弱電不一樣，由於人工心臟使用的是血泵，需要電能來產生動力，所以需要在體外連接電池。”劉曉程表示，人工心臟需要兩塊體外電池，每塊電池各使用8小時；同時，像士兵帶着子彈夾一樣，人工心臟還有兩塊備用電池，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救助形式，將“火箭心”植入患者李先生和高女士體內。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臟的發展方向。”劉曉程介紹，目前最新研發的可應用於兒童的“火箭心”只有90克，預計很快就能進行動物實驗。