“中國造”全磁懸浮人工心臟輕至180克:商用落地時間暫不確
央視二套《經濟半小時》專題報導了我國自主創新研發的全磁懸浮人工心臟,這是目前世界上最為先進的人工心臟,被稱之為“中國心”。數據顯示,我國至少有1000萬心力衰竭患者,居世界前列。對於心衰患者的治療方法通常只有兩種,一是心臟移植,二是人工心臟。
央視報導“中國造”全磁懸浮人工心臟,重量輕至180克
我國每年可以提供移植的心臟僅有300顆左右,這對於龐大的心衰患者群而言聊勝於無。因此,人工心臟便成為心衰患者最大的希望。
“中國心”的臨床成功案例
來自河北省唐山市的何鑫,今年29歲,是一名心力衰竭患者。由於心臟問題,何鑫常感到身體綿軟無力,呼吸困難,只能躺在床上休息。兩個多月前,他在阜外醫院接受手術治療,安裝了一顆全磁懸浮人工心臟,這為他的生活帶來巨變。據他自述,以往走個二三十米都會喘的厲害,現在走個千八百米都沒問題,還可以自己上樓梯,不需要別人攙扶。
他是該項目的臨床試驗第一例患者。何鑫的心臟安裝手術主刀者,是中國工程院院士、中國醫學科學院阜外醫院院長胡盛壽。他介紹道,何鑫身體裡這顆新的心臟,就是我國自主創新的全磁懸浮人工心臟,各項指標均超越國際水平,它的問世恰好填補了國內人工心臟領域的空白。
目前,我國已採用“中國心”成功完成臨床試驗手術4例、人道主義救援手術3例,總共7例。美國馬里蘭大學曾發表報告,相比世界上使用數量最多的人工心臟產品,“中國心”各項主要數據均佔優。
30年鑽研,贏得世界領先
蘇州大學機電工程學院生物製造中心人工心臟研究所所長陳琛教授是“中國心”項目的領頭人,鑽研人工心臟近三十年。2011年,陳琛團隊自主創新研製出我國第一顆全磁懸浮人工心臟,該項目被國家科技部列入國家科研重點項目。
血泵是全磁懸浮人工心臟最核心的部分。如何保證血泵高效率運轉,同時縮小血泵體積,是研發全磁懸浮人工心臟的主要難點。陳琛團隊聯合心血管疾病國家重點實驗室等多個單位,對全磁懸浮人工心臟做進一步改進,創造性利用永磁鐵和電磁鐵的不同特性,通過特殊調製方法使電磁鐵體積和功耗降低,減小齒輪直徑,從而縮小整個血泵的體積。
另外,陳琛團隊還克服了血液相容性的問題。產品採用密封性超高的材質,阻斷空氣的穿透,同時使血液能夠快速通過血泵,避免血液識別及血栓形成。經歷千百次反复實驗、調試、檢測,終於在2015年研製出新一代“中國心”。陳琛稱,這款我國自主創新研發的全磁懸浮人工心臟,厚度只有26毫米,直徑50毫米,重量不到180克,是目前世界上最受關注的人工心臟。
人工心臟技術研究始於上世紀50年代。90年代上市的搏動式血泵,因對血液成分破壞嚴重,溶血和血栓發生率高,且體積大、耐久差,目前基本退出市場,本世紀上市的旋轉式血泵則成為主流。
旋轉式血泵也經歷了三輪變革,以轉子的支承方式為標誌:
初代為機械接觸式軸承,其浸沒在血液中,通過機械接觸向葉輪轉子傳遞支承力。由於軸承部分會破壞血液成分,泵內血栓發生率高,一出問題就得置換新泵,頻繁高強度手術對患者身體耗損很大,因此這种血泵被棄用。
二代為液體動壓軸承,通過葉輪轉子和泵殼上佈置特定的表面(軸承副),當葉輪旋轉到達一定轉速後,薄薄一層血液被帶入軸承副的間隙中,形成動壓潤滑機制,使得轉子與泵殼脫離機械接觸。相比初代雖有改進,但充當潤滑的血液受到遠超正常生理值的剪應力作用,血液仍然受到巨大破壞,導致患者常發腦中風,因此該法也遭到淘汰。
三代即全磁懸浮式血泵。在轉子和泵殼內佈置一系列磁鐵和通電線圈,通過它們之間的磁力作用,使得轉子穩定懸浮。這種支承方式不用把血液當做潤滑劑,而且實現了比液體動壓軸承大得多的懸浮間隙,大大降低了血液承受的剪應力水平。不過,全磁懸浮式血泵涉及復雜的多學科技術,設計優化難度很大,特別是在小型化方面面臨很大挑戰,雖為主流,但仍未普遍應用。
雅培旗下Thoratec全磁懸浮式人工心臟HeartMate 3是全磁懸浮技術的創造性產品,於2018年在美國上市。相比於採用機械接觸式軸承的HeartMate II,以及美敦力旗下HeartWare公司的採用液體動壓軸承的HVAD,HeartMate 3臨床優勢明顯,成為難治性終末期心衰治療新利器。
與雅培並駕齊驅的,是同心醫療,“中國心”CH-VAD的研製開發使我國在全磁懸浮人工心臟研究方面不落下風。血液相容性、手術侵犯性、經皮電纜的防感染性能、裝置可靠性等方面是評估人工心臟先進性的主要體現。“中國心”CH-VAD與HeartMate 3相比,血泵體積更小,因此手術侵犯性更低;經皮電纜包含的導線更少、電纜更細,因此造成的感染風險更小。另外,CH-VAD的磁懸浮剛度更高,血液流動的流場品質更高(剪應力低、流動沖刷充分),體外測試得到的血液相容性更好,這些都預示著CH-VAD可能具有更好的血液相容性。2016年,“CH-VAD”產品進入國家創新醫療器械特別審批“綠色通道”,美國FDA註冊也在同步推進中。“CH-VAD”於2018年底獲得國家藥監局的臨床試驗許可。
國產人工心臟研發成功!涉多領域溝通對話商用落地時間暫不確切
【國產人工心臟研發成功!涉多領域溝通對話,商用落地時間暫不確切】重症心力衰竭被稱為“心髒病裡的癌症”,唯一有效的救治方法就是心臟移植。我國大約有一千五百萬心衰患者,有一百三十萬到一百五十萬的終末期心衰患者。2015年,蘇州一家企業經過10餘年的努力,自主研製出了世界上最小的第三代全磁懸浮式人工心臟,人工心臟重量不到180克,大小和乒乓球差不多,重量與手機相當,這個“鐵疙瘩”被醫學界親切地稱為“中國心”。全磁懸浮人工心臟不但填補了國內人工心臟領域的空白,在技術上不輸世界頂級人工心臟,更為晚期心力衰竭患者帶來了生命的希望。
目前全磁懸浮人工心臟在北京阜外醫院、武漢協和醫院,已完成臨床試驗25例。但是5 年時間過去了,這款產品只能通過臨床試驗以及人道主義豁免形式,在少量病人身上獲得了應用。生產企業負責人告訴記者,人工心臟是極為複雜的植入式醫療器械,涉及大量跨學科、跨行業、跨機構的對話和溝通,由於學科和視角的多元化,企業、醫學界和監管機構都會有不同的理解。不同領域的專家有著不同的觀點,對於最終商用落地的時間,目前還沒有確切時間。