人工心脏的现状与发展

        一、人工心脏 
        人类死因以心脏病居首位。在人体心脏因病损而部分或完全丧失功能而不能维持 全身正常循环时，可移植一种川人工材料制造的机械装髓以杆时或地部分或完伞代替心脏功能、推动血液衙环，这种装置即人工心脏。部分替代人体心脏功能的义称为心室辅助装咒( VAD)，胩部替代人体心脏功能的可称为仝人工心脏(TAH)。自1957年开始研究以来，虽已取得重大进步，心室辅助装置V已成为0自球救治重症心脏炳的有力手段，全人工心脏也已在临床试用。但至今尚存在许多问题有待解决，欲达完善地步还需付出巨大的努力。 
        自l9世纪Legallois提出暂时或性辅助衰竭的心脏及循环的概念以来，人们就开始了用机械泵推动血液循环的尝试。真正企图用人工心脏代替人体心脏的研究，是 荷兰籍美国学者Kolff和Akutsu等人于1957年开创的。除美国、H本以外，原苏联、 澳大利亚、瑞士、意大利、阿根廷、法国、中国等国家都在从事人工心脏的研究。在人工心脏的研究工作上，美国领先于其他国家。美国De Bakey于1963年首先取得成功，采用心室辅助装置后，有一部分危薅病人能存活，迩使一部分重症病人获得手术治疗机会。ABIOMED BVS5000体外脉动流心室辅助装置完成n临床试验并于1993年获得美国FDA批准上市，目前已用于600多例患者，包括心肌梗死、心脏术后及作为心 脏移植的过渡。1969年美国Cooleg DA首先给人做了全人工心脏移值。1982年美国De-Vries W将Jarvick -7型双心室气动式全人工心脏茸趺应用于临床。1985年瑞典Semb用 美国Jarvik -7型TAH植入人体莸得成功．Jarvik -7型TAH在20世纪80年代通过FDA认可后，共有231倒患者临床应用。1991年Cardiowest(前身为Janik/Symbio Heart)改 进型电动式全人工心脏再次获得FDA认可。至1992年临床应用Janik -7及Jarvik -7 -700型全人工心脏的病例达249例。
        日本也有数个研究机构进行仝人工心脏研究，其中 潞美和彦的动物实验存活时问达334天，但由于立法及其他方面的影响，日本仅进行 r有限数目病例的临床应用。据美固人工器官学会的统计，至1994年全世界人工心脏临床应用病例达1863例（包括作为心脏移植前过渡使用的全人r心脏和心脏术后重症 心功能不全、心脏辅助替代）。1995 - 2000年发展较慢，进入21肚纪，特别是近年由 于离心泵的应用，有力地推动了心脏辅助替代的发展。人工心脏及心室辅助装置构造均较复杂，体积较大，此类患者离JF医院并恢复有功能和有价值的生活是几乎不可能的。
        因此英国同立卫生 研究院心肺血研究所(NHLBI)正确：研制由计算机 控制电磁驱动的小型町植入式全人]二心脏。Nova一cor于1993年开发出一种带有町携带控制部分和能源的Navacor心室辅助装置，使用后忠者可以作有 限的移动，目前已应用于临床约150例。图9-1为美国成功实施的首例无线人心脏。

        人工心脏（包括全人工心脏和心室辅助装置）基本上是由血泵、驱动装置、监控系统、能源叫
个部分构成。

        (1)人工心脏血泵。血泵有多种形式，但从原理结构上大体可分膜式血泵、囊型 血泵、管型血泵、螺形血泵等五种。后三种血泵因血液动力学效果不好，现已很少使用。膜式和囊型血泵的基本构造由各自分离的血液流人道、血液流出道，人工心脏瓣膜，血泵外壳，弹性驱动膜或高分子材料制成的弹性内囊组成。
        由气动、波动、电磁 式机械力驱动工作。血泵内囊驱动膜的取材要具柏良好的血液相容性投组织相容性，即抗凝血性好、防止血栓形成、不引起溶血、不致癌、不致敏、不致畸变、不引起机 体不良反应，而且要有良好的耐挠曲性和机械强度：目前制成血泵常用以下几种材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氢酯、聚氯乙烯、复合材料等。 为了提高材料的抗凝血性质，人们采用了表面肝索化、表面负电荷，表面修饰的高新技术，嵌段接枝，离子束修饰，生物材料衬里以及改进血泵设计，使其符合流体力学的要求，减少涡流、湍流的形成。

        (2)人工心脏瓣膜。它是控'铷人工心脏血流的单向阀，人工心脏功能的好坏与瓣膜构造有密切关系。早期阶段用球瓣，现在常用的为碟瓣以及生物瓣。

        (3)人工心脏驱动系统。它是供给人工心脏血泵工作的动能形式多样，大致可分为机械、电动、磁力、气压、液压五种形式。气压式驱动装性义可分闭锁式或开放 式两种。前者利用活塞泵在闭锁同路中，定时定量的产生压山变光驱动泵体工作；后者利用压缩空气，通过电磁阀或射流元件调节驱动气体产生正负压力以驱动泵件工作。 近年来在人工心脏动物长期存括的实验中，多数采用电控气动驱动裴置来驱动血泵工作。它是通过调节正、负压力及变换驱动频率，达到调节心率、心搏出量、血压波形 等生理指标，使之适合于人工心脏寅验动物机体生理的需要。由于气动驱动系统体秘 庞大很难满足全植入型人工心脏的要求。电动驱动人工心脏血泵越来越被重视。

        (4)人工心脏监控系统。监控人工心脏工作状态，使之适应实验动物循环生理的 需要，是保障人工心脏置入实验动物长期存活的重要条件。监控系统基本上从血泵机能，驱动装置各项指标及血液循环生理参数变化三个方面进行监控。这些都是直接影响人工心脏的排血量、压力波形、动静脉血压、全身循环血量的分布以及脏器血液灌流的重要因素。控制调节人工心脏。按Starling定律工作，控制人工心脏流人道回血量 与流出道动脉搏出血量相平衡，使人工心脏尽可能达到与人体心脏功能相近似的程度。 实现人工心脏自动控制有多种方案，基本上是从提取生物信息，通过换能装置， 再经电子计算机信息处理，实现生物反馈，控制人工心脏工作。生物信息的提取，可从三方面实现：

        ①根据Starling定律，通过测定静脉回流血量提出静脉压力信息达到控制人工心脏排出量；

        ②根据交感神经，迷走神经、颈动脉蜜的神经信息控制人工心 脏；

        ③根据激素水平（去甲肾上腺素等）及血内CO2分压和O2分压值控制人工心脏 的排血量。、第三方案观察指标较多，第二方案实现技术比较困难。

        (5)能源。人工心脏依靠外加能源工作以推动m液循环。考虑到能量传递损失剐素，人工心脏耗功约在20 - 25W左右。能满足这种功率的条什，并使之微型化做到全置人体内，长期达数年使用的能源，目前尚未完全解决。

        体外常用的能源有：

        ①交流电源，体外使用或经传输线或用皮肤变压错与体内人 工心脏偶合；

        ②电池，包括Ni - Cd电池，Ag - En电池、Ag - Cd电池、销酸电池等；

        ③放射性同位素能源，如γ射线体能源、8射线体能源，其中以23SPu原子能电池有 希望；

        ④生物能源，有利用食物、肌力或生物电等能源推动人工心脏的设想，但功率 相差太远，目前尚无实用价值。 当前，全人工心脏及心事辅助装置的研究方向为高效率，小型化达到全植体山或 随人体活动保持较长时间的正常运转。

        技术发展主要集中于：

        ①全人工心脏微机化生 物信息反馈控制，使其的功能更加近似于自然心脏；

        ②进行驱动泵血室的血液动力学研究，按生物流体力学的原理没计制作血室，使其在搏动时消耗低的能量并不造成对血液的破坏；

        ③改进制作血室的材料，提高血液相容性、组织棚容性和抗疲劳的性 能；④驱动机构微型化（包括电机、电磁、机械结构）；

        ⑤能源的微型化；

        ⑥建立植入的手术疗法以及移植后存活期间的护理及全人工心脏装置维护的方法。而临床更迫切希望有一种心脏病急救或短期内使用的VAD，要求操作简便、可以迅速作用，对心脏 创伤小．此种新型VAD也可暂时作为TAH使用。