人工心臟，續寫“生命的律動”
——訪南京市第一醫院副院長陳鑫、心胸血管外科行政副主任邱志兵

車 翀

▎人工心臟？不，其實是左心輔助

說起人工心臟，在許多人腦海中或許是一顆高精尖材料制成、長得和心臟并無二樣、放進胸腔后直接替換心臟讓人“滿血復活”的奇妙裝置。但目前，人們心中的人工心臟仍停留在科幻作品和跨越千年的神話中。歐美科研人員倒是對全人工心臟進行了嘗試，受試患者大多沒有能夠撐過3 個月，還有大量的技術難關需要攻克，遠未達到臨床應用要求。

“其實，雖然現在總是將其稱為人工心臟，但它還遠未能真正‘替代’心臟，‘人工心臟’對其來說算是‘美譽’了，它真正的名字是‘左心輔助裝置（后簡稱LVAD）’。”南京市第一醫院心胸血管外科邱志兵主任介紹，以左心輔助為名，它的特點和功能一下子變得清晰明了——裝在左心室、輔助左心的工作。

人體心臟分為左心（左心房、左心室）和右心（右心房、右心室）。簡單來說，左心上接肺臟，承接經過肺補充過氧氣的動脈血，下連主動脈，把有氧分的血送到全身。這些血液在全身繞了一圈，被“吃干抹凈”后，回流進入右心，再泵入肺中補充氧分，然后重新進入左心，循環往復。

當發生了左心衰竭，左心無法完成工作，生命就進入了倒計時。一般如果身體出現問題，我們的第一反應是休養，但是對于心臟來說幾無可能。邱主任介紹，“心臟是一個根本停不下來的泵，只要泵一停，生命也就消逝了，所以不存在讓心臟停兩天休息一下，看看能不能好一點的選項。”至少，在LVAD 出現前是這樣。

左心其實可以看作一個血泵，而這個泵出現了問題，可以安裝一個“泵中泵”來“搭把手”，一方面彌補左心出力的不足，另一方面也能減輕左心的工作負擔。醫生們會將LVAD 安裝在心尖——一個相對血管、神經較少的區域，術中會精準地在心尖部位打個孔，將泵植入心室內。泵的另一端有一根管道，醫生會將其通過手術接入升主動脈——原本左心室血液的出口。

于是，左心血液流動過程由原本的肺（肺靜脈）—左心房—左心室—主動脈，變成了肺（肺靜脈）—左心房—LVAD—主動脈。這樣，在左心不能有效運作的情況下，人體也能維持正常的血流，有些已經無法下床的終末期患者，手術成功并度過危險期后，還可能恢復到每天走5 千米的程度。同時，心臟也能得到休息，“有些患者配合藥物治療，一段時間后發現左心功能慢慢地恢復了一些，讓人驚喜。”

▎鋼鐵俠？不，其實得外置電源

LVAD 植入后，有一個繞不過去的問題——動力來源。人體心臟持續跳動的能力來源是高效的生物能量的轉化，可堪稱是生物進化的奇跡。每分鐘幾十下的跳動背后是3 根分支的冠狀動脈為心肌供應大量能量、時刻運走大量代謝廢物，以及心臟竇房結附近神奇的自律性細胞——可以自己產生電信號刺激心臟收縮。

而人工心臟作為工程學上的“奇觀”，再精巧的設計也無法掩飾目前人類能源領域缺乏質的發展而導致的薄弱——它只能“燒電”。超級英雄電影中的“鋼鐵俠”，在胸口戴了一個巴掌大小的聚變反應堆，從人類現有物理學、工程學角度看，根本不是科幻而是神話了。LVAD 的能源解決方案是一個無奈的方法——拉電線、接電池。

“目前是通過一根纖細的電線穿過胸部皮膚，與外部的一個電池連接。”邱主任告訴我們，南京第一醫院所使用的“人工心”自帶4 塊電池，2 大2 小，得益于我國世界領先的鋰電池產業，國產電池相較于國外的同類型產品體積更小、功率更大。“電池一次充電大約能用30 小時，一般2 天更換1 次即可，外出時身上備著1—2 塊比較穩妥。”雖然基本解決了“續航焦慮”，讓患者有條件如常生活，但電源線貫通人體內外，感染風險可控但仍然存在。“感染也是我們主要防范的問題，我們在住院期間、出院隨訪期間，都會反復強調、教會患者局部護理、換藥等方法。現在電線也經過升級，大多使用有藥物涂層的纜線，本身也能夠預防感染的發生。”邱主任告訴們，只要保持傷口干燥、衛生，避免牽扯電線，絕大多數人不會有感染的情況。

不過，現在的電源線方案只能說是對能源技術條件的無奈妥協，科學家和醫生們其實都不滿足。美國科學家曾經嘗試過用核能電池——一種續航可以達到數年的電池來為LVAD 提供能源，但因無法解決電池會慢慢發熱的問題而走進了死胡同。“目前，比較可行的是無線充電技術，手機等設備已實現了無線充電。”邱主任期待地說道，如果無線充電技術能夠真正代替電源線，LVAD 將有質的飛躍。

▎只用來等待心源？不，長期支持、部分逆轉都可能

目前，絕大多數接受LVAD 治療的患者，都是在等待心源無望時才下定決心。“植入LVAD的大多是終末期心力衰竭的患者。這些患者通過常規治療和手術都無法解決。過去，首選是做心臟移植，但是限于供體有限，絕大多數人無法等到一顆救命的心臟。”邱主任告訴我們，我國每年需要心臟移植的患者接近50 萬，每年最終開展的心臟移植手術只有500—600 臺。很遺憾，生命并不是總能遇到奇跡，而LVAD 能夠在這個時期延續患者的生命。

這其實便是LVAD 發明的初衷——橋接治療。“本來患者可能只有數天的壽命，我們通過LVAD，能夠讓他有數個月甚至數年的時間去等心源。”采訪的前一天，邱主任剛剛為一位患者進行了心臟移植手術。這位患者8 個月前急診搶救時已經病危，血壓很低、四肢冰涼，生死一線。“我們為他安裝了LVAD，患者轉危為安后，健康地活了8 個多月，如今等到了一顆心臟，于是選擇拆除LVAD 進行了心臟移植手術。”這是目前全國第2 例（江蘇第1 例）通過LVAD 等到心源的患者，以后這樣的患者肯定會更多。

當然，LVAD 的應用并不僅僅是一個等待心源期間的“權宜之計”。邱主任告訴我們，它的應用目的還有“恢復心肌”和“長期支持”。

·恢復心肌

應用LVAD 后，左心的負荷和出力都會減少，左心室心肌獲得了喘息的機會。如果此時配合藥物開展綜合干預，部分患者的心肌功能可能得到恢復。“有一些患者的指標尚可，這時用上LVAD 能部分恢復心肌功能，這是我們最期待也最樂于看到的情況。”日前，陳鑫教授團隊已為8 位終末期重度心力衰竭患者植入LVAD，其中2 位在接受了LVAD 植入后，不僅狀態充分恢復、可以正常工作、生活，評估心功能后還發現指標出現了逆轉。

LVAD 還有極端的應用場景，便是使用LVAD 治療爆發性心肌炎。爆發性心肌炎常見于年輕的患者，一旦發病心臟很快就會進入“超負荷—持續運轉—進一步超負荷”的惡性循環狀態。一般會使用體外膜肺氧合（ECMO）短期支持治療，來讓心肌得到休息。“大部分到這一步的患者通過ECMO 輔助1—3 周能夠拆機”，但通常ECMO 無法長期使用，或是出現了左心功能很差（ECMO 主要針對右心）等不適宜ECMO治療的情況，此時手術植入LVAD，在更長的周期中治療心肌炎、改善心功能，對心肌恢復非常有幫助。

·長期支持

如果不做心臟移植，可否長期使用LVAD實現正常的生活呢？邱主任告訴我們，這樣的案例已經存在于現實中。“國外報道有LVAD 已經使用超過15 年的，就是長期帶著，每天背個小挎包，完全如正常人一般去生活。我們手術的患者中也有幾位放棄等待心源，計劃依靠LVAD來一直生活，目前狀況都很好。”國外對LVAD的研究已經有三四十年了，針對3 代LVAD 產品的一些大樣本隨訪研究中，植入LVAD 的患者5 年生存率與接受人體心臟移植者是一樣的。“這給了我們很大的信心，我們國家已經有3 種產品上市了，未來設備更進一步后，可能患者就不需要做移植手術了，靠LVAD 就可以維持生命。”邱主任坦言，這便是一種“理想狀態”了。

▎裝了就萬事大吉？不，術后管理極重要

決定患者預后的，除了醫生治療的科學、技術的精湛，患者的依從性也很重要。如果手術順利、術后恢復好，患者的生存狀態往往改善巨大，原本難以下地行走的患者，很快就能恢復到正常生活狀態。“但這種改變有時候會讓人‘放松警惕’，以前傷害心臟的壞習慣可能又會出現：抽煙、飲酒、熬夜，等等。”邱主任告訴我們，患者癥狀消失并不代表“恢復如初”，他仍是一位剛剛從生死線上被拉回來的危重患者，能否長期維持良好狀態，醫患之間的配合其實非常重要。

首先需要注意的是預防感染，穿過胸壁的電線出院后需要仔細的護理，這需要患者跟著護士好好學習，同時生活中盡量避免牽扯電纜線。“創口長好以后可以洗澡，也不怕淋雨，但游泳肯定是不行了。”

另一方面則是需要接受抗凝治療。LVAD 省去了心臟移植后長期服用抗排異藥物的困擾，但與之相應的是必須服用抗凝藥物。“目前，機械泵非常精巧，而且是磁懸浮的，對血液影響很小，但畢竟是機械金屬物品在體內，這會有凝血、出現血栓的風險，雖然對比前幾代產品，形成血栓的風險已經大幅度降低，但仍需要小心。”同時，LVAD 中的血液流速、流向都只能近似于生理狀態，血流動力學的差異也會導致血栓發生，這就需要通過長期服用抗凝藥物來避免。“藥物都不貴，但需要定期復查來調整用藥。”

還有一個需要小心的問題則是保持流量與流速的平衡。患者和醫生需要小心調控LVAD 的流速與流量，使其達到一個平衡狀態，既能滿足組織器官的需要，又不至于增加右心的負擔，否則長期不合適的流量與流速可能傷害右心、導致右心衰竭。“這需要動態監測，也需要患者長期的適應和摸索。”邱主任團隊專門為每一個做了LVAD 植入的患者建立了獨有的隨訪群，每個隨訪群里有不同專業的多位醫生，專門幫助這位患者監測指標、分析情況。患者將每天的流量流速、血壓等生命體征都發到群中供醫生評估，出現相關問題也會有醫生及時給出處置意見，指導患者調節設備參數。“我們做了8 個患者就有8 個群，每天在病房里查完房，還要在線上為這8 名患者‘查房’。雖然工作量是大了，但是最終提高了患者的管理水平，讓患者更為安全、安心。”

▎機械還是生物？未來心臟移植路在何方

心力衰竭，好像身邊鮮見，但其實是一個困擾全球的重大醫學問題。有數據顯示，全世界約有8000 萬心力衰竭患者，我國心力衰竭患者保守估計也有800 萬—1600 萬人。其中5%左右是重癥心力衰竭患者需要心臟移植，供體的缺乏讓人們不可避免的向異種移植去尋求答案。

LVAD 起步于20 世紀60 年代，從僅存活2 個月的實驗案例，到如今最長應用超過15 年（國外病例），盡管全人工心臟還沒有看到曙光，但LVAD 這條技術線路已經有了質的飛躍。

通過基因技術用上異種動物心臟也是不斷發展的技術路線。2022 年1 月，美國科學家通過基因工程培育了一顆移植后不會引起排異反應的豬心，并完成了世界首例豬心移植手術。患者最終存活了2 個多月，可能的死因是豬DNA 中隱藏的逆轉錄病毒，這極大的刷新了異種動物心臟移植的存活記錄，這條技術路線也前進了一大步。

邱主任表示，“很難說這兩條道路哪條更有希望，只能說目前都不完美。”生物路線最終的形態，是用動物大量培育能夠替代人體的器官，然后通過外科手術移植。“手術本身沒有難點，心臟移植本身已經是很成熟的手術了，但移植用的動物心臟，到底能不能徹底解決逆轉錄病毒等風險，能不能長期無排異，還是個未知數。而且倫理的爭議也一直沒停過。”雖說21 世紀是生物學的世紀，但我們對生物基因的奧秘還是知之甚少，我們是否最終能夠打開基因寶庫的大門，真正的讓其為我們所用，邱主任坦言仍需要長久的發展。

“機械路線好在可控，從一開始就不存在抗排異、倫理的問題，生產的難度目前遠小于基因工程定制的特殊動物。但是受到材料學、工程學和基礎物理學的制約。”邱主任說道：“機械路線的發展是非常迅速的，2009 年我去美國進修時，初代的人工心臟宛如一個巨大柜子，患者得連著導管使用。現在15 年不到，已經將裝置縮小到可以裝入心臟了，電源線的問題也有希望解決。”

在現有技術條件下，人工心臟的道路可能更加明晰，也更加可控。相信隨著人工心臟產品的不斷迭代，能源、材料的問題進一步解決后，廣泛應用將成為可能。“量上去了，成本也會變得可控，可使海量的患者受益，說不定有朝一日LVAD 也變成白菜價呢。我們心臟科醫生其實不怕辛苦，恨不得能天天手術。只要移植一個，可能就能挽救一個生命。隨著技術的不斷進步，生命總會遇到奇跡。”