淺談人工心臟的應(yīng)用現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

何世鵬

（湖南省長沙市第一中學(xué) 410005）

淺談人工心臟的應(yīng)用現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

何世鵬

（湖南省長沙市第一中學(xué) 410005）

人工心臟是應(yīng)用機械法將血液輸送到人體全身各個器官中，人工心臟的類型多樣，無論是在移植過渡還是治療方面，人工心臟都取得了顯著的進(jìn)步，有效改善了患者的生活質(zhì)量。本文主要針對人工心臟發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

人工心臟；應(yīng)用現(xiàn)狀；關(guān)鍵技術(shù)

近年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，心臟的移植和心臟移植的過程中采用人工心臟都已取得了很大的進(jìn)步。在21世紀(jì)以來，出現(xiàn)了不同種類的人工心臟產(chǎn)品，產(chǎn)品已進(jìn)入了商業(yè)化；部分心臟泵產(chǎn)品有了很大的改進(jìn)，很多的因心臟衰竭的病人在臨床應(yīng)用后，明顯的癥狀有所改善。但也會出現(xiàn)一系列的并發(fā)癥而且發(fā)生率很高，如：不同器官功能衰竭、術(shù)后出血、多器官感染等，嚴(yán)重增加了病者的死亡率。因此，上述問題都是當(dāng)前人工心臟的關(guān)鍵技術(shù)所需要解決的問題，嚴(yán)重阻礙了人工心臟的向前發(fā)展。

1 人工心臟的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

最先出現(xiàn)人工心臟概念和產(chǎn)品的研制在國外。1812年一名法國的外科醫(yī)生就指出，在人工泵的幫助下就可能維持心臟方面功能的說法。人類歷史上首次將研制的心臟泵安裝在了狗身上，并且取得了成功，這是一個空氣驅(qū)動的人工心臟。以氣體驅(qū)動的容積式泵是第一代心臟泵主要形式，代表性的是本東洋紡研制的心臟泵，所屬脈動式。柔韌性材料圍成的腔囊是容積式心臟泵的核心部分。在人的心臟方面人體的自然生理特征是人工心臟按照固定的頻率泵送血液，并且對血液基本不會產(chǎn)生破壞。但也有不足之處，其體積大，部分地方容易出現(xiàn)疲勞機能，因此效率不高，使用的時間不長等。

人工心臟還有另一種形式那就是連續(xù)流式心臟泵，可分為葉片式泵、滾子式泵等形式。從設(shè)計原理上來說，葉片式泵還可以分軸流式泵、斜流式泵等。無論是什么形式，連續(xù)流式心臟泵都不需要控制血流方向的單向閥門，因為其都是采用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪驅(qū)動血液單向流動。體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作壽命短、能耗高等缺點一一都被連續(xù)流式泵克服了。容積泵，這種人工心臟更適用于永久性在人體的安裝使用。續(xù)流式心臟泵的人工心臟不斷的更新，到目前已經(jīng)過了好幾次的產(chǎn)品更新。

由于人工心臟是一種全新領(lǐng)域的新生產(chǎn)物，其在臨床上還不能完全的控制其效果和術(shù)后反應(yīng)。所以在人工心臟的各個具體上的問題，更要多方面，高強度的進(jìn)行研究，這是一項對當(dāng)前來說非常迫切的工作。

2 當(dāng)前人工心臟研究中面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題

2.1 生理相容性

在人體植入的人工心臟對血液中的紅細(xì)胞和凝血系統(tǒng)的損害程度就是生理相容性，就是說人工以及的抗血栓性和抗血溶性。人工心臟泵血液流動時，就會不同程度的破壞紅細(xì)胞，還會發(fā)生血紅蛋白的溶血性；心臟泵的血液管道里出現(xiàn)流動停止那么就會造成血小板凝聚而形成血栓。

2.2 流量的精確控制

在實際的臨床應(yīng)用中，也需要大量研究的主要方面是人工心臟的流量精確控制。在人類長時間使用連續(xù)流式人工心臟將對病者造成負(fù)面效果，嚴(yán)重影響病者的術(shù)后健康情況。所以必需要全方面的明白人體的需求，確認(rèn)人體的基本生理方面的需求，針對不同人工心臟的植入情況對以及泵血液的流量進(jìn)行精確控制。

2.3 穩(wěn)定性及耐久性

密封性能和電機壽命是對人工心臟泵的使用壽命主要影響。密封性能是最主要的。其是兩個方面構(gòu)成即：電機密封和軸承密封。人工心臟的有效散熱、能源供應(yīng)等問題和人工心臟的運行穩(wěn)定性有直接聯(lián)系。心臟泵產(chǎn)熱有兩方面組成：液運動的摩擦熱和電機發(fā)熱。

3 改善人工心臟性能的幾個重點研究方向

流體動力學(xué)設(shè)計是說在不出現(xiàn)或是減少不規(guī)則的血流模式，減少人工心臟的溶血性和血栓性。心臟內(nèi)部的心臟泵長期置于在心室，對材料及其各方面要求非常高。在外部電源方面，為了不使病人受到外部電源的束縛，提高病人的社會參與性，不斷的改善在生活方面的質(zhì)量，要不斷的研究在皮膚傳送電源上進(jìn)行研究。目前臨床中常用的人工心臟有氣動式CardioWest TAH與電動式AbioCor TAH。前者采用氣體驅(qū)動法，由剛性泵外罩組成，其中有兩個球性聚氨甲酸乙醋室腔，操縱控制系統(tǒng)監(jiān)測泵的運行狀況與壓力變化，最大的不足就是不方便攜帶，且需要進(jìn)行抗凝。對于雙心室衰竭患者，可以采用這一裝置作為心臟移植過渡橋梁，但是需要滿足基本標(biāo)準(zhǔn)。AbioCor TAH是一種獨立式可植入永久性人工心臟，由體外與體內(nèi)兩個部分構(gòu)成，體內(nèi)為胸部裝置，內(nèi)置有馬達(dá)，不需要經(jīng)皮穿出驅(qū)動線管，有效降低了感染的發(fā)生率。它不依賴體外的機器工作，且與人類心臟一樣，它在人體活動量增加時血流加快，在休息時血流減少。這一成功的手術(shù)受到了醫(yī)學(xué)界的高度評價，標(biāo)志著人工心臟的研究向前邁進(jìn)了一大步。

4 結(jié)束語

在長期國內(nèi)外的大量研究和臨床應(yīng)用實踐中得到結(jié)論，心臟病人出現(xiàn)嚴(yán)重心衰時進(jìn)行人工心臟泵手術(shù)后心肌功能可以恢復(fù)。心衰病人如果在經(jīng)過長期人工心臟泵支持后可以恢復(fù)心肌功能，那么等待心臟移植的病人就會大幅度減少。這幾年來，人工心臟方面的醫(yī)療技術(shù)的快速提升，在臨床中挽救了很多嚴(yán)重的心力衰竭病人的生命。這也為心臟病人帶來了光明。這也就是說人們已經(jīng)全面的認(rèn)可心臟泵會治療心衰病人，心臟移植將會被人工心臟所代替。以后通過心臟方面的專家要不斷的努力下，為人們研制出小型化、高功能、并發(fā)癥不易發(fā)生的人工心臟，竭盡全力為病人提供高品質(zhì)生活。

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[2]李世陽，楊明，蔡萍.人工心臟的測控技術(shù)及其研究進(jìn)展[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程，2007（02）.

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R318.1

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1004-7344（2016）35-0334-01

2016-11-24