人工心脏出现的意义(人工心脏简史)

终末期心力衰竭曾是一种令人绝望的不治之症,

好在科学家们从未停止过拯救心脏的长征。经过半个多世纪的探索,人工再造“半颗心”[LVAD或左心室辅助系统(LVAS)]或“整颗心”(全人工心脏,TAH)正在从梦想变为现实。从1969年到2014年9月5日,13种不同设计的1413颗人工心脏被置入人体。

1953年

1953年5月,美国外科医生吉本(John Gibbon)用自己设计的全球第一台心肺机为一名心脏手术患者实现26分钟的完全呼吸-循环支持,初步证实了用人工器械模拟心脏功能的可行性。

1957年第一颗人工心脏

1957年,荷兰医生科尔夫(Willem Johan Kolff)与同事阿库苏(Tetsuzo Akutsu)将一颗水压式聚氯乙烯人工心脏置入狗体内,使之生存了近90分钟,首次将“人工心脏”概念带入现实。

1964年,美国国立卫生研究院(NIH)成立人工心脏项目;国家心、肺和血液研究所(NHLBI)提出“到1970年设计出TAH”的目标。

1969年第一例临床TAH置入术

1969年,美国医生库利(Cooley)首次为一例47岁男性成功置入一颗以设计者名字命名的Liotta-Cooley TAH,作为移植前过渡治疗。患者靠这颗气动的双心室辅助泵生存64小时后接受了心脏移植,移植后32小时死于假单胞菌性肺炎。

Cooley医生在1981年完成了全球第2例TAH移植,将Akutsu-Ⅲ置入一例冠状动脉旁路移植术患者体内,55小时后,患者接受心脏移植,其后10天死于感染、肾衰竭及肺部并发症。这两种TAH未再被用于临床。

1978年第一颗永久性TAH

1978年,美国科学家亚尔维克(Jarvik)建立人工心脏的“Jarvik模型”,他也是第一颗永久性TAH——Jarvik 7的发明者。Jarvik 7由两个气动的球形聚氨酯泵模拟双心室功能,以涤纶毡片与患者心房相连,以两根聚氨酯电缆穿出胸壁连接外部控制器。

1982年

1982年12月2日,Jarvik 7被首次置入一例61岁患者克拉克(Barney Clark)体内。手术由犹他大学医学中心德里夫(DeVries)和乔伊斯(Joyce)医生实施。Clark“并不指望术后能存活数天、只愿医生经此获得的经验将来可能用于拯救他人”,事实上他活了112天。

在首例永久性TAH置换术成功后3年间,另外4例患者接受Jarvik 7作为永久替代治疗(destination therapy),其中第2例患者生存期最长(620天),其他患者分别生存了2周、10个月和14个月。此后,Jarvik 7被用于心脏移植前过渡治疗。尽管几易其主,数次更名和改良(Symbion TAH、CardioWest TAH、SynCardia temporary CardioWest TAH),但其核心设计并未改变。

2004年8月,一项历时10年的里程碑式研究在《新英格兰医学杂志》发表 [N Engl J Med 2004,351(9):860],结果表明CardioWest TAH组患者有79%生存到心脏移植,对照组仅有46%(P<0.001)。同年10月,CardioWest成为第一颗获美国食品与药物管理局(FDA)批准上市的TAH,使用指征为双心室衰竭患者移植前过渡治疗。2012年3月,美国FDA以“人道主义使用器械(HUD)”批准其作为终点治疗。

2014年6月,美国FDA批准Freedom便携式电源用于临床稳定的SynCardia CardioWest TAH患者,使其摆脱笨重的控制器和全程住院的命运,可背着重6 kg的电源回家过上接近正常的生活。

2001年第一颗全内置TAH

AbioCor是全球第一颗完全内置式TAH,其组成包括电动泵系统(有2个人工心室和4个瓣膜)、控制系统(监测和控制泵速和左右心室平衡等)、电池(内置应急电源)及经皮能量传输系统(TET)线圈。内置电池充电和信号传递经由TET和射频交流系统实现,因去除了穿胸壁的管线,感染风险大大降低,患者生活质量显著提高。但AbioCor体积很大,重达900g,只能用于胸腔容积较大的患者。

2001年7月,在美国肯塔基州路易斯维尔犹太医院,AbioCor被首次置入人体。2006年9月,美国FDA批准AbioCor适用人道主义器械豁免(HDE)条款,可以商品化。但目前其制造商已经暂停生产和商业推广。

2013年更新型TAH

2013年12月,被称为“全球第一颗永久性生物合成人工心脏”的法国Carmat公司TAH被首次置入人体,Carmat心脏临床可行性研究纳入的第一例患者在术后75天死亡,第二例患者于2014年9月8日接受置入。Carmat TAH由法国杰出的心脏外科医生卡彭铁尔(Alain Carpentier)发明,也是通过电动装置驱动双心室完成射血功能,但其形态和生理学对自然心脏的模拟度更高。它使用牛心包等生物材料,降低了血栓栓塞并发症和排斥反应风险;内置诸多传感器以感受心室压力变化,根据患者运动或安静状态调整相应心输出量。该器械预期使用寿命为5年,大小与自然心脏相当,但重量超过900g。BiVACOR是澳大利亚生物医学工程师蒂姆斯(Timms)在2001年开始研发的一种新型TAH。2012年,Timms来到美国休斯敦,与得州心脏研究所的心脏外科专家合作进行器械改良和测试。BiVACOR设计独特,有一个高速旋转的磁盘驱动其两侧的碟形“桨片”。右侧小桨片将血液从右心腔推入肺,左侧大桨片将血液从左心腔推向全身。转子靠磁场悬浮和旋转,避免了机械泵常见的磨损。还可根据患者活动需求动态调节转速产生不同的输出量。这种极简设计带来的特殊优势包括:① 微型,“可放入8岁儿童胸腔”; ② 只有一个运动部件,最大程度降低故障风险;③ 磁力学和流体力学悬浮式离心推进器,最大限度减少机械磨损,持久耐用。BiVACOR可为双心室提供支持(BV Assist)或完全替代心脏功能(BV Replace)。

2022年7月13日

2022年7月13日由泰达国际心血管病医院刘晓程院长团队12年如一日地研发的“人工心脏”批准上市。此人工心脏完全具有自主知识产权,将造福千百万晚期心衰患者!

人工心脏出现的意义(人工心脏简史)(1)

人工心脏出现的意义(人工心脏简史)(2)

人工心脏出现的意义(人工心脏简史)(3)

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