人工心臟的現(xiàn)狀與發(fā)展

        一、人工心臟 
        人類死因以心臟病居首位。在人體心臟因病損而部分或完全喪失功能而不能維持 全身正常循環(huán)時(shí)，可移植一種川人工材料制造的機(jī)械裝髓以桿時(shí)或地部分或完傘代替心臟功能、推動(dòng)血液衙環(huán)，這種裝置即人工心臟。部分替代人體心臟功能的義稱為心室輔助裝咒( VAD)，胩部替代人體心臟功能的可稱為仝人工心臟(TAH)。自1957年開始研究以來，雖已取得重大進(jìn)步，心室輔助裝置V已成為0自球救治重癥心臟炳的有力手段，全人工心臟也已在臨床試用。但至今尚存在許多問題有待解決，欲達(dá)完善地步還需付出巨大的努力。 
        自l9世紀(jì)Legallois提出暫時(shí)或性輔助衰竭的心臟及循環(huán)的概念以來，人們就開始了用機(jī)械泵推動(dòng)血液循環(huán)的嘗試。真正企圖用人工心臟代替人體心臟的研究，是 荷蘭籍美國學(xué)者Kolff和Akutsu等人于1957年開創(chuàng)的。除美國、H本以外，原蘇聯(lián)、 澳大利亞、瑞士、意大利、阿根廷、法國、中國等國家都在從事人工心臟的研究。在人工心臟的研究工作上，美國領(lǐng)先于其他國家。美國De Bakey于1963年首先取得成功，采用心室輔助裝置后，有一部分危薅病人能存活，邇使一部分重癥病人獲得手術(shù)治療機(jī)會(huì)。ABIOMED BVS5000體外脈動(dòng)流心室輔助裝置完成n臨床試驗(yàn)并于1993年獲得美國FDA批準(zhǔn)上市，目前已用于600多例患者，包括心肌梗死、心臟術(shù)后及作為心 臟移植的過渡。1969年美國Cooleg DA首先給人做了全人工心臟移值。1982年美國De-Vries W將Jarvick -7型雙心室氣動(dòng)式全人工心臟茸趺應(yīng)用于臨床。1985年瑞典Semb用 美國Jarvik -7型TAH植入人體蕕得成功．Jarvik -7型TAH在20世紀(jì)80年代通過FDA認(rèn)可后，共有231倒患者臨床應(yīng)用。1991年Cardiowest(前身為Janik/Symbio Heart)改 進(jìn)型電動(dòng)式全人工心臟再次獲得FDA認(rèn)可。至1992年臨床應(yīng)用Janik -7及Jarvik -7 -700型全人工心臟的病例達(dá)249例。
        日本也有數(shù)個(gè)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行仝人工心臟研究，其中 潞美和彥的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)存活時(shí)問達(dá)334天，但由于立法及其他方面的影響，日本僅進(jìn)行 r有限數(shù)目病例的臨床應(yīng)用。據(jù)美固人工器官學(xué)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，至1994年全世界人工心臟臨床應(yīng)用病例達(dá)1863例（包括作為心臟移植前過渡使用的全人r心臟和心臟術(shù)后重癥 心功能不全、心臟輔助替代）。1995 - 2000年發(fā)展較慢，進(jìn)入21肚紀(jì)，特別是近年由 于離心泵的應(yīng)用，有力地推動(dòng)了心臟輔助替代的發(fā)展。人工心臟及心室輔助裝置構(gòu)造均較復(fù)雜，體積較大，此類患者離JF醫(yī)院并恢復(fù)有功能和有價(jià)值的生活是幾乎不可能的。
        因此英國同立衛(wèi)生 研究院心肺血研究所(NHLBI)正確：研制由計(jì)算機(jī) 控制電磁驅(qū)動(dòng)的小型町植入式全人]二心臟。Nova一cor于1993年開發(fā)出一種帶有町?dāng)y帶控制部分和能源的Navacor心室輔助裝置，使用后忠者可以作有 限的移動(dòng)，目前已應(yīng)用于臨床約150例。圖9-1為美國成功實(shí)施的首例無線人心臟。

        人工心臟（包括全人工心臟和心室輔助裝置）基本上是由血泵、驅(qū)動(dòng)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、能源叫
個(gè)部分構(gòu)成。

        (1)人工心臟血泵。血泵有多種形式，但從原理結(jié)構(gòu)上大體可分膜式血泵、囊型 血泵、管型血泵、螺形血泵等五種。后三種血泵因血液動(dòng)力學(xué)效果不好，現(xiàn)已很少使用。膜式和囊型血泵的基本構(gòu)造由各自分離的血液流人道、血液流出道，人工心臟瓣膜，血泵外殼，彈性驅(qū)動(dòng)膜或高分子材料制成的彈性內(nèi)囊組成。
        由氣動(dòng)、波動(dòng)、電磁 式機(jī)械力驅(qū)動(dòng)工作。血泵內(nèi)囊驅(qū)動(dòng)膜的取材要具柏良好的血液相容性投組織相容性，即抗凝血性好、防止血栓形成、不引起溶血、不致癌、不致敏、不致畸變、不引起機(jī) 體不良反應(yīng)，而且要有良好的耐撓曲性和機(jī)械強(qiáng)度：目前制成血泵常用以下幾種材料：硅橡膠、甲基硅橡膠、嵌段硅橡膠、聚氫酯、聚氯乙烯、復(fù)合材料等。 為了提高材料的抗凝血性質(zhì)，人們采用了表面肝索化、表面負(fù)電荷，表面修飾的高新技術(shù)，嵌段接枝，離子束修飾，生物材料襯里以及改進(jìn)血泵設(shè)計(jì)，使其符合流體力學(xué)的要求，減少渦流、湍流的形成。

        (2)人工心臟瓣膜。它是控'銣人工心臟血流的單向閥，人工心臟功能的好壞與瓣膜構(gòu)造有密切關(guān)系。早期階段用球瓣，現(xiàn)在常用的為碟瓣以及生物瓣。

        (3)人工心臟驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它是供給人工心臟血泵工作的動(dòng)能形式多樣，大致可分為機(jī)械、電動(dòng)、磁力、氣壓、液壓五種形式。氣壓式驅(qū)動(dòng)裝性義可分閉鎖式或開放 式兩種。前者利用活塞泵在閉鎖同路中，定時(shí)定量的產(chǎn)生壓山變光驅(qū)動(dòng)泵體工作；后者利用壓縮空氣，通過電磁閥或射流元件調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)氣體產(chǎn)生正負(fù)壓力以驅(qū)動(dòng)泵件工作。 近年來在人工心臟動(dòng)物長期存括的實(shí)驗(yàn)中，多數(shù)采用電控氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裴置來驅(qū)動(dòng)血泵工作。它是通過調(diào)節(jié)正、負(fù)壓力及變換驅(qū)動(dòng)頻率，達(dá)到調(diào)節(jié)心率、心搏出量、血壓波形 等生理指標(biāo)，使之適合于人工心臟寅驗(yàn)動(dòng)物機(jī)體生理的需要。由于氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)體秘 龐大很難滿足全植入型人工心臟的要求。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)人工心臟血泵越來越被重視。

        (4)人工心臟監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控人工心臟工作狀態(tài)，使之適應(yīng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物循環(huán)生理的 需要，是保障人工心臟置入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物長期存活的重要條件。監(jiān)控系統(tǒng)基本上從血泵機(jī)能，驅(qū)動(dòng)裝置各項(xiàng)指標(biāo)及血液循環(huán)生理參數(shù)變化三個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控。這些都是直接影響人工心臟的排血量、壓力波形、動(dòng)靜脈血壓、全身循環(huán)血量的分布以及臟器血液灌流的重要因素?？刂普{(diào)節(jié)人工心臟。按Starling定律工作，控制人工心臟流人道回血量 與流出道動(dòng)脈搏出血量相平衡，使人工心臟盡可能達(dá)到與人體心臟功能相近似的程度。 實(shí)現(xiàn)人工心臟自動(dòng)控制有多種方案，基本上是從提取生物信息，通過換能裝置， 再經(jīng)電子計(jì)算機(jī)信息處理，實(shí)現(xiàn)生物反饋，控制人工心臟工作。生物信息的提取，可從三方面實(shí)現(xiàn)：

        ①根據(jù)Starling定律，通過測(cè)定靜脈回流血量提出靜脈壓力信息達(dá)到控制人工心臟排出量；

        ②根據(jù)交感神經(jīng)，迷走神經(jīng)、頸動(dòng)脈蜜的神經(jīng)信息控制人工心 臟；

        ③根據(jù)激素水平（去甲腎上腺素等）及血內(nèi)CO2分壓和O2分壓值控制人工心臟 的排血量。、第三方案觀察指標(biāo)較多，第二方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較困難。

        (5)能源。人工心臟依靠外加能源工作以推動(dòng)m液循環(huán)。考慮到能量傳遞損失剮素，人工心臟耗功約在20 - 25W左右。能滿足這種功率的條什，并使之微型化做到全置人體內(nèi)，長期達(dá)數(shù)年使用的能源，目前尚未完全解決。

        體外常用的能源有：

        ①交流電源，體外使用或經(jīng)傳輸線或用皮膚變壓錯(cuò)與體內(nèi)人 工心臟偶合；

        ②電池，包括Ni - Cd電池，Ag - En電池、Ag - Cd電池、銷酸電池等；

        ③放射性同位素能源，如γ射線體能源、8射線體能源，其中以23SPu原子能電池有 希望；

        ④生物能源，有利用食物、肌力或生物電等能源推動(dòng)人工心臟的設(shè)想，但功率 相差太遠(yuǎn)，目前尚無實(shí)用價(jià)值。 當(dāng)前，全人工心臟及心事輔助裝置的研究方向?yàn)楦咝?，小型化達(dá)到全植體山或 隨人體活動(dòng)保持較長時(shí)間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        技術(shù)發(fā)展主要集中于：

        ①全人工心臟微機(jī)化生 物信息反饋控制，使其的功能更加近似于自然心臟；

        ②進(jìn)行驅(qū)動(dòng)泵血室的血液動(dòng)力學(xué)研究，按生物流體力學(xué)的原理沒計(jì)制作血室，使其在搏動(dòng)時(shí)消耗低的能量并不造成對(duì)血液的破壞；

        ③改進(jìn)制作血室的材料，提高血液相容性、組織棚容性和抗疲勞的性 能；④驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)微型化（包括電機(jī)、電磁、機(jī)械結(jié)構(gòu)）；

        ⑤能源的微型化；

        ⑥建立植入的手術(shù)療法以及移植后存活期間的護(hù)理及全人工心臟裝置維護(hù)的方法。而臨床更迫切希望有一種心臟病急救或短期內(nèi)使用的VAD，要求操作簡便、可以迅速作用，對(duì)心臟 創(chuàng)傷?。朔N新型VAD也可暫時(shí)作為TAH使用。