人工心脏，让心衰患者重获“心”生

人工心脏，让心衰患者重获“心”生

杨小燕

广汉市人民医院心血管内科，四川 广汉 618300

心衰也就是我们常说的心力衰竭，是指由于心脏的收缩功能或舒张功能发生障碍，不能将静脉回心血量充分排出心脏，导致静脉系统血液淤积、动脉系统血液灌注不足，从而引起心脏循环障碍。据《中国心血管健康与疾病》报告，我国心血管疾病患病人数约为3.3亿，其中心力衰竭患者约为890万人，而此人数还在随着社会发展和人口老龄化的加剧在持续增加。此外，患有冠心病、高血压、心脏瓣膜病、心肌病等心脏疾病的患者，也容易诱发心力衰竭。

心脏移植是治疗心衰的有效手段，但供体心脏缺乏，且患者能否接受心脏移植要受到年龄、体重、免疫能力、并发症等诸多因素的影响。在多重因素下，使得能够接受心脏移植的患者数量很少。近年来，药物治疗领域已经获得长足进展，然而终末期心衰药物治疗效果依然有限，我国仍有大量终末期心衰患者急需更好的救治。

在外科医生眼中，心脏是一台设计精密的“血液泵”，简单来说，如果把人的循环系统比作一个密闭供水系统，那么心脏就是驱动循环的水泵。心衰就像是水泵动力不足，供水系统里其他器件也就无法工作了，而人工心脏就是一个人工制造的血泵，它可以部分或全部替代心脏做功，辅助维持全身的血液循环。人工心脏被植入人体后，与心脏并联，一头连接心脏的左心室，一头连着人的主动脉，血液从左心室经“流入管”进入人工心脏内，人工心脏再将血液推出，经“流出管”输送至主动脉，从而辅助患者血液循环。最初的人工心脏是用来短暂代替心脏，为患者争取到一定的生存时间，尽可能等到供体心脏移植。但是随着技术的不断发展，人工心脏质量的提高，一部分患者可以长期携带人工心脏，不用做心脏移植了。人工心脏的出现，解决了终末期心衰患者移植供体来源不够的问题。

在初步了解人工心脏的工作模式后，我们从器械设计及动力工程方面深入剖析下人工心脏。人工心脏是由血泵、驱动装置、监控系统、能源四部分组成：①人工心脏血泵是一种用来替代心脏工作的变速、变容量的小型泵，主要辅助维持全身血液循环。按照血泵的工作原理可分为两类，容积式（脉动式）和叶片式（旋转式）。容积式血泵由一个血袋、控制血流方向的瓣及动力部分组成。而叶片式血泵又被称为旋转式血泵，依靠叶轮在泵内的旋转运动产生的动力将流经泵内的血液输送到全身各个器官。②人工心脏的驱动系统是用来控制血泵工作的动力装置，需要提供稳定、持续、足够的动力来保证血泵的正常运转。此外，根据血泵的工作方式，人工心脏的驱动系统可以分为脉动式和非脉动式两种，脉动式 驱动的血泵可以模拟心脏的收缩和舒张驱动，产生与自然心脏相似的脉动血流；而非脉动式驱动的血泵则是以恒定的速度工作，产生连续的血流。在选择人工心脏驱动系统时，需要考虑患者的具体病情、手术情况和人工心脏的性能及安全性等因素。③人工心脏监控系统是用来监控人工心脏工作状态的系统，能够确保人工心脏适应实验动物循环生理的需要，从而保证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方面进行监控。通过监控这些参数，可以及时发现人工心脏的工作异常，并采取相应的措施进行调整或维修，以保证人工心脏的正常运转。④人工心脏能源是驱动器正常运转的关键因素之一，根据人工心脏的工作原理和驱动方式，能源的种类和形式也会有所不同。目前人工心脏的能源主要包括机械能、电能、液压能和磁能等。其中机械能是通过机械传动将动力传递到血泵，驱动血泵工作；电能是常用的能源，通过电机驱动血泵运转；液压能是通过液压系统将动力传递到血泵，驱动血泵工作；磁能则是利用磁力驱动血泵运转。此外，为了延长人工心脏的使用寿命和避免因电池耗尽而更换电池带来的风险和不便，一些新型的人工心脏采用了无限能量传输技术，通过磁场或电磁场传输，实现了更为安全和高效的能源供给。

一般来说，当心衰患者出现以下症状时，且无法通过药物、器械等手段有效控制时，可能会考虑人工心脏的植入。①心功能严重受损：患者心功能已经无法满足基本的生理需求，如患者在进行轻微活动时（走路、上楼梯等）感到胸闷、气喘和乏力。在休息时可能会感到呼吸急促，需要用力呼吸才能获得足够的氧气等情况，且无法通过心脏再同步治疗（CRT）等手段改善。②无法进行心脏移植：患者无法找到合适的心脏供体，或者由于年龄、健康状况等原因不适合进行心脏移植手术。

对一个正常人来说，心脏每分钟搏动60次，泵出5升血液，换算下来，每小时搏动3600次，每天86400次，总共泵出7200升血。而置入人工心脏后，每分钟能泵血1-10升，用听诊器在置入人工心脏患者的胸前，能听到柔和的“嗡嗡”声，这是血液在人工心脏内转动发出的微弱而持续的声音，它代替了自体心脏泵血的怦怦声。这个转动的人工心脏与患者体内那颗艰难跳动的心脏一起，每天24小时，全面无休，维持着心衰患者的生命。人工心脏的研究和应用一直以来都面临诸多挑战，尽管目前的技术还不能完全模拟自然心脏的所有作用和功能，但是来自不同领域的研究人员都在努力推动人工心脏技术的进步。随着人工心脏在机械性能、血流动力学特性、能源利用、抗血栓形成以及监测控制等方面的持续改进和完善，人工心脏的仿生技术也将得到进一步发展，为更多患者带去“心”的希望。