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全球首创,集成化双心室辅助装置在汉应用临床 植入“人工心”,心衰患者获新生 2024年07月12日

协和医院心脏大血管外科主任董念国教授(右一)、夏家红教授(左一)带领团队手术中。

植入患者心室的单个泵头重量仅90克。 (本文图片均由湖北日报通讯员 刘坤维 摄)

湖北日报全媒记者 龙华 通讯员 聂文闻 彭锦弦

当负责心脏“泵血”的左右心室同时衰竭,生命岌岌可危,而短时间内匹配到合适的心脏移植供体又异常艰难时,怎么办?近日,来自河南的五旬患者马女士就遭遇了这场“危机”。

幸运的是,7月4日华中科技大学同济医学院附属协和医院心脏大血管外科团队,为她植入了一枚特殊的“人工心脏”,仅一套集成动力辅助装置,连接两个泵头,分别为左右心室供能,相当于加装了两台“发动机”。目前,马女士生命体征稳定,心功能正在恢复中。

7月11日,协和医院宣布,该院心脏大血管外科主任董念国教授和夏家红教授带领团队,通过医工融合,打破了“两泵两控制器”的常规,自主研发了单一控制系统双心室辅助装置的“人工心脏”。董念国教授表示,该辅助装置的临床应用系全球首例,标志着我国在人工心脏辅助技术上的重大突破,是临床医学转化的生动实践。

化繁为简 为临床患者寻找救治方案

心脏是人体的“总发动机”,通过持续泵血来输送能量和氧气,维持身体各个器官正常运转。而当泵血功能失常,心脏不能满足全身的基础代谢需要时,就会发生心脏衰竭。

我国约有1000万名心力衰竭患者,其中约7%至8%为终末期心衰。约30%的终末期心衰患者会出现双心室衰竭,即左、右心室均出现射血能力不足,需要全心支持。

对他们而言,最佳解决办法是心脏移植或全人工心脏,但由于供心紧缺、匹配困难,且全人工心脏技术不成熟,部分患者可选用双心室人工心脏辅助,以提供全面的血流动力学支持。

目前,全球的双心室辅助装置研究尚处于起步阶段。国外虽有已投入使用的辅助装备,但设备实为各自独立的两套人工心装备与系统,术后左右心循环辅助难以调节,且有两条线路分别从腹腔的左右两侧延伸至体外,链接控制器。这使得患者不仅携带压力大,且感染风险高。

“简化,集成!”2022年4月,心脏大血管外科董念国主任从临床实践角度,提出“化繁为简”的理念,联合深圳核心医疗,开始研发“单一控制系统双心室辅助装置”。

历时两年 突破多重技术难关

这套系统究竟该如何做?董念国主任团队和深圳核心医疗团队一直在反复思考实践。

首先是泵的选择。泵的体积要适合同时植入左右心室,同时也要兼具低功耗,高操控性的特点。在比对了多种辅助泵之后,团队最终决定使用全磁悬浮人工心脏泵,并独创全磁悬浮模块化双心设计。这一突破,不仅拓宽了适用人群,更小的泵体更灵活的双心辅助配置,也迈出研发的关键一步。

泵的植入方法也颇有讲究,尤其是泵的固定方式是影响手术成败的关键因素。如果固定不当,泵可能在植入后发生偏移,影响功能发挥。此外,人体右心房的组织较软,容易形成吸壁现象,导致泵的流量降低,甚至可能引发血栓问题。不仅如此,因右心房肌肉薄,缝合时也需要特别注意,以避免出血和漏血。经过反复的动物实验,团队逐步完善植入的体位选择、泵固定方式以及缝合方式等,确保泵体能够精密植入。

解决体内动能问题后,该如何集成控制调节动能呢?从辅助效果上来看,血流传感器要能同时实时调节泵的转速和输出功率。基于安全性考虑,连接泵与调节装置的皮线缆必须是具有生物相容性的,从而减少患者感染风险和血栓形成。不仅如此,要轻便便携,以保证患者有质量的生活。最终,经过两年攻关研发,一款外部设备重量仅0.8千克,线缆直径不超过5毫米的“全球首创”单一控制系统诞生。

董念国介绍,对于患者来说,这是超轻量级的“人工心脏”,单个泵头重量仅90克。

临床应用 解决治疗领域“卡脖子”难题

7月4日,57岁的马女士在协和医院成功接受“单一控制系统双心室辅助装置”植入术,成为这一新技术的首位临床获益患者。

2018年8月,马女士因胸闷憋喘、乏力不适、无法平卧,前往当地医院就医。心脏超声提示左心扩大,左室壁节段性运动异常,心功能不全。随后,她开始了长期规律的内科治疗。

2024年1月起,马女士遭受着日益加剧的呼吸困难折磨,其间还伴有频繁的咳嗽及显著的食欲减退。面对病情的恶化,她与家人决定到武汉协和医院寻求帮助。一系列详尽的检查显示,马女士患有严重的扩张型心肌病,且已进展至双心室衰竭。

同时,马女士的HLA-Ⅰ类及HLA-Ⅱ类PRA抗体检测均显示强阳性反应,这意味着想要寻找到与之匹配的心脏移植供体异常艰难。

董念国团队经过反复讨论,并征求患者及家属同意后,最终决定为马女士植入“单一控制系统双心室辅助装置”。

7月4日,董念国、夏家红教授带领团队耗时4小时,成功实施了这台手术。术后1天,马女士拔除了气管插管,恢复自主呼吸。3天后,转入普通病房。

“始终以临床需求为导向,不断深化研究与应用。”董念国表示,团队将继续坚持思患者所需,积极做“心”研究,勇于开展“心”创新,努力用科研与转化给患者“心”未来。

协和医院副院长、心脏大血管外科夏家红教授表示,医院一直以科技创新为抓手,着力解决医疗领域的“卡脖子”难题,攻关众多“要不来、买不来、讨不来”的核心技术,取得多项突破性进展。未来,该院也将继续坚持自主创新、交叉融合、科研转化。