概述
人工a/<��胿�> "0-6967202-6356191#6967202=dis?lmth.6356191">解剖学、生理学上代替人体因重症丧失功能不可修复的自然心髒的一种人工髒器。人工心髒起搏器实际上是人工製成的一种精密仪器。它能按一定形式的人工脉沖电流刺激心髒，使心髒产生有节律地收缩，不断泵出血液以供应人体的需要。
简介
人工心髒，即用生物机械手段部分或完全替代心髒的泵血机能，维持全身的血液迴圈。按功能划分包括心室辅助血泵（VAD）和全人工心髒（TAH）。人工心髒移植为一种治疗心衰的手段，是心髒移植术有效的替代方案。
起源发展
起源
1958年日本及前联邦德国均设立了专门研究中心。1964年KOlff利用人工心髒使小牛生存24小时。1966年人工心髒（AbioCor IRH）DcBakey将人工a/<��胿�> "0-6967202-6356191#6967202=dis?lmth.6356191">瓣膜置换病例，辅助数小时。1968年开始临床研究，1969年动物实验生存记录为40天。同年Cooley进行了第一个临床病例植入一时性完全人工心髒后因合并症死亡。1970年Nose等的动物实验生存100天。1973年以后，动物实验成活率迅速上升：1976年Kolff试验牛成活 89天、122天；1980年度美和彦试验山羊生存232天、242天、288天；1982年12月1日美国盐湖城犹他大学医学中心人工心髒研究小组为一患者植入完全人工心髒使其存活为112天；日本Terumo还开发出了通过磁石使输送血液的泵的叶轮以悬浮状态旋转的技术。由于叶轮不接触任何地方，因此不会出现此前人工心髒所具有的最大缺点--产生血栓。在1997年以羊为试验对象的试验中，创下了人工心髒存活864天的全球最高纪录，这一技术堪称是世界最高水準。
从广义及泵功能这一角度考虑、人工心髒研究可以回溯到体外迴圈的动脉泵开始，即1953年Gibbons将体外迴圈套用于临床。心肺机利用滚筒泵挤压泵管将血泵出，犹如自然的搏血功能进行体外迴圈。而人工心髒这个血液泵恰是受此啓发而开始研究的。1957年美国KOlff和Akutsn将聚乙烯基盐製成的人工心髒植于人体内生存一个半小时，以此为开端展开了世界性人工心髒研究。
随着对人体生理的认识以及a/<��潃�> "0-6329291-3514281#6329291=dis?lmth.3514281">美国已经成功用于人体，但仅刚开始。
发展
从血流效果上来看分为搏动性血流和非搏动性血流两种。理论上讲搏动性血流更适于人体生理特点，但是它必须有活瓣、弹性隔膜以及巨大的心室容量。而非搏动性人工心髒需要高效的能源与轴承密封或电磁轴承以减少血栓形成，维持正常器官功能，它需要更高的血管内压，并能造成器官血流和生化特点的变化，从全人工心髒的永久性套用来看进一步发展非搏动性泵更有利于人工心髒解决血栓和全置入人体的问题。从泵血的方式来看，传统的气动泵正由可携带性、可置入性、可压缩性好的电动泵代替。
1 容积式血泵（全人工心髒即第一代人工心髒）
人工心髒
容积式（脉动式）血泵 在早期开发的全人工心髒和辅助迴圈装置中的血泵，由于主要模拟人的自然心髒，故这个时期的血泵主要是容积式血泵。容积式血泵是由一个血袋、控製血流方向的瓣及动力部分组成。单向瓣允许血液从进口端流入和从出口端流出，当动力部分挤压血袋时，血袋的容积减少，从而把血液挤压出去，类似于心髒的收缩过程；当血袋的压力减少时外部的血液就会流入血袋，类似于心髒的舒张过程。按血泵的血袋结构可将泵分为两类：
(1)袋的一部分是由易弯曲的膜组成，其余的部分由硬壳组成，称为膜式泵，如Toru Masuzawa开发的血泵、Utah-100全人工心髒中的血泵、Millner等製造的全人工心髒。
(2)袋的全部是由易弯曲的膜组成，称为囊式泵，如宾西法尼亚州立大学和3M康复中心联合製造的人工心髒中的血泵、Erik等製造的全人工心髒。囊式泵有三种：①气动血泵，靠气体驱动；泵体积比较大，通常动力源置于体外，有比较粗的管路经过皮肤。②靠液体驱动的电液泵；③直接靠直流无刷电动机驱动的电动泵。
总之，容积式泵缺点是体积大，不易植入；由于有庞大的附属机构，要有通路和线使得内外连通，故易感染；瓣和膜是这类血泵关键部件，它们易损坏，且是血栓易形成的部位；另外，由于与血液的接触面积大，溶血也比较严重。其优点是这类泵类似于自然的心髒，都是搏动的，与人的正常生理结构相适应，有利于各主要髒器的血液微迴圈灌注。
套用及并发症
全人工心髒的临床套用和并发症
1、套用选择及治疗学基础 短期心室支持主要用于辅助心髒渡过其急性期病变的可逆性心髒疾病称为Bridge－to－Recovery和部分短期内可以等到供心的心髒移植患者。前者见于急性心肌炎、心室部分切除、骨髂肌心肌成形、心髒人工瓣膜置换术后等，例如TheLD－PACEⅡ。辅助迴圈可逆性心髒病的机製有许多研究对免疫学、病理学、分子生物学得以深入研究，为其进一步套用提供了依据。人工心髒长期套用主要用于等待同种心髒移植或永久携带全人工心髒患者，见于终末期心髒病患者，可称为Bridge－to－Transplantation。
2、全人工心髒的管理 人工心髒的管理包括人工心髒的机械管理和人工心髒携带者并发症的管理。前者的突破在于人工心髒与电脑程式化控製结合和机械工艺的改进。携带者的管理主要针对其并发症出血、栓塞、感染、右心功能衰竭，到目前为止以上并发症仍然是人工心髒套用的主要瓶颈。研究集中在改进人工心髒的材料结构及工艺，总的来看没有突破性进展。有报道将肝素、华法林製定出固定方案有利于抗凝的安全性，但缺乏大规模病人研究。
全人工心髒的发展方向
随着人工心髒向小型化、耐用性强及低阻力的发展有可能将来像人工心髒起搏器一样得以广泛套用。人工心髒的发展需要进一步解决四个问题：
1、小型而具有高射血效能；
2、安全可靠的控製系统和能源供应模型；
3、经久耐用的带瓣血室；
4、大量的研究经费。
2 左心室辅助装置（第二代人工心髒）
叶片式血泵
叶片式血泵 由于各种容积式血泵存在上述的缺点严重製约其进一步的广泛套用，于是人们开始研究体积小、可植入 式的叶片泵。由于叶片泵是平流泵，与人的搏动血流不一样。故在研究叶片泵的同时人们一直广泛地探讨平流对人体生理状态的影响，有的学者认为：在急性左心衰的早期治疗过程中，搏动式辅助迴圈对肾髒、外周器官及细胞的新陈代谢将产生优越的血流，另一方面，非搏动流对维持体迴圈无效，若连续辅助时间超过三个小时，将会对一些主要器官产生不可逆转的损坏。但Hindman 等在1995年报道了，虽然在低温条件下，搏动的心髒转流对脑的血液迴圈和代谢比非搏动的心肺转流要优越得多；而在37℃时对兔子的左心转流过程中，发现其脑血流量和脑代谢耗氧量搏动流和平流差别不大。1977年，Nose等发现：如果使用平流泵泵出的血流量比所需搏动血泵流量大20%时，将不会发生异常的生理迴圈。
叶片式血泵的优点是：结构比较简单，体积小，易于植入；与血液接触面积小，抗血栓性能好；因可植入，感染问题也可得到较好解决；耐久性好；低功耗；易于操作；价格也较低等。研究较多的叶片血泵主要包括离心泵和轴流泵，下面分别叙述之：
（1）离心血泵
离心血泵是将叶片装在轴上，当轴高速旋转时，这些叶片将引导血液并将其抛至外沿，叶片对血液的动力作用将形成动脉压，显然，压力的大小取决于叶轮的转速，一般情况下，转速越高则所形成的动脉压也越高。属于这种类型的血泵有：Biomedicus(Minneapolis,MN)离心泵、钱坤喜等研製的血泵、Delphin离心泵、Sarns离心泵等。Biomedicus(Minneapolis,MN)离心泵、Sarns离心泵已套用于临床。其它的还在研究中，而Nojiri等研製的微型悬浮式磁力耦合离心泵，叶片靠磁力悬浮在泵内，无需支撑，从而解决了密封问题，减少了血栓的发生。这种离心泵在体动物实验已超过了1年。
由于离心泵工作时，叶片要高速旋转，由此对红细胞所引起的机械破坏引起了人们的重视，Schima报道了离心泵对红细胞所引起的机械破坏与红细胞的弹性无关。
（2）轴流血泵
轴流式（螺旋式）血泵的原理来自古老的阿基米德螺旋泵 ，轴流泵的叶片也是装在轴上，当轴旋转时，血液是沿着倾斜的方向抛出 (沿螺旋线方向运动)，经过导叶导流后，血液基本上是沿轴流方向运动，故称为轴流泵。它能提供较大的流量。这类泵有：Hemopump泵、Nimbus Axipump泵、Javik2000轴流泵。
已套用于临床的只有Hemopump,其它的还在研究阶段。
这类泵的最大优点是体积小、流量大、效率高，如：Hemopump泵的直径仅为7mm，可通过周围动脉(股动脉)沿主动脉放入左室，将左室的血液泵入主动脉。其转速可达到25000rpm/s，流量可达到3.5L/min。德州心髒研究所研製的Jarvik 2000微型轴流泵、Baylor大学和美国国家宇航局一同研製的Baylor/NASA微型轴流泵均在动物实验阶段、Kennjl等研製的轴流泵其长为10cm，直径为14cm，压差为90mmHg时，其流量可达8L/min。
3 其它类型式泵
除了容积式血泵和叶片式血泵外，也有人在研究其它类型的血泵，如Takesh等报道了由生物人工心室组成的迴圈辅助设备，该人工心室由骨骼肌组成，其上排列着生物人工心髒内膜。其优点是血栓较少；但若作为长期使用，血栓形成仍是一个大问题。Monties等研製的血泵原理类似于推板式，内有一个椭圆形的转子，转子与定子之间只有一个接触点，是一个没有瓣膜、低转速、半搏动流的旋转泵。也有关于其它种类血泵的报道，在此不作介绍了。
分类
人工心髒分为辅助人工心髒和完全人工心髒。辅助人工心髒有左心室辅助、右心室辅助和双心室辅助，以辅助时间的长短又分为一时性辅助 （二周以内）及永久性辅助（二年）两种。完全人工心髒包括一时性完全人工心髒、以辅助等待心髒移植及永久性完全人工心髒。
要想製成像自然心髒那样精确的组织结构、完全模拟其功能的人工正髒是极不容易的，需要医学、生物物理学、工程学、电子学等多学科的综合套用及相当长时期的研究。
相关报道
世界首例人工心髒移植手术在法国顺利完成
中国网2013年12月22日讯 据法国《费加罗报》网站12月21日报道，法国完成了世界第一例人工心髒移植手术。据悉，这例手术由位于巴黎的蓬皮杜欧洲医院(HEGP)执行，患者于手术后两天恢复意识、呼吸平稳。
一直以来，心髒病科专家们的梦想就是能够找到合适的材料製造人造假体心髒，通过移植手术，让患者恢复各项机能。当地时间12月21日，法国医疗设备製造商Carmat对外宣称，已于周三（12月18日）向一名患者进行首次人工心髒移植手术成功，该名患者现已苏醒并恢复意识可以与家人进行沟通交流。
Carmat企业创始人菲利普·普乐提表示：“手术进行地非常顺利，但今后的工作我们还要谨慎对待，毕竟这是首例人工心髒移植手术，任何意外都有可能在不经意间发生。”据悉，此次世界範围内首例人工心髒移植手术是在法国巴黎的蓬皮杜欧洲医院内进行，主刀医师为克裏斯蒂安·拉德雷姆利尔博士及丹尼尔·杜福博士。
世界首个完整人工心髒移植手术成功
2001-07-04 这具人工心髒是由钛金属和塑胶製造，称为AbioCor，2001年1月才获得有关当局批準使用。研发这个人工心髒的麻省Abiomed公司表示，人工心髒可以将病人的生命延长60天至5年。公司希望这个由电池操作的仪器每年能为10万名美国人带来新生。这种新的人工心髒同以往在80年代研发的人工心髒比较，优点是它降低了感染的危险性。不过，这种人工心髒只批準在“末期”的心髒病病人身上使用，这些病人一般上只剩下30天的寿命。美国医生为病人植入世界第一个完整的人工心髒，为医学界再创新突破。这是首个不需要通过管线与外部电源连线的人工心髒。这起世界首例的手术星期一在美国肯塔基州路易斯市的犹太医院进行，医院发布的声明没有说明病人的身份。这起手术历时7个小时，医生为病人植入人工心髒后，病人正"舒适地休息"。
据外媒报道，世界上第一个没有心髒、仅靠“人工心髒”生活的37岁捷克男子雅各布·哈力克(Jakub Halik)去世。他靠人工心髒活了6个月，不久因肝肾功能衰竭去世。
美国科学家发明无心跳人工心髒 已完成试验
叶片式血泵据美国媒体2011年6月16报道，美国科学家发明了一种没有心跳的人工心髒。德克萨斯心髒研究所的医生已经对其进行了测试。这种新型人工心髒利用旋转涡轮机使血液保持流动，而不需要再模仿心髒的跳动来向身体提供连续的血液。
发明者Billy Cohn和Bud Frazier称，这种人工心髒已经在动物身上进行测试并完成了一个成功的试验，没有出现不良影响。研究所动物研究实验室裏一头8个月大的小牛是首批接受该心髒移植的受体之一。两位发明者第三代人工心髒说：“如果你用听诊器听它的胸部，不会听到心跳；如果你检查它的动脉，也不会有脉搏；你给它做心电图的话，只会看见一条平线。”
中国第三代“人工心髒”获重大突破
2013年05月13日 由中国运载火箭技术研究院第十八研究所工学团队和泰达国际心血管病医院医学团队合作，成功研製出中国第一个可植入的、第三代心室辅助装置——磁液双悬浮血泵。到5月13日，试验羊“天久”已经在泰心医院动物实验中心健康存活61天，创下了国内植入第三代心室辅助装置的最长存活纪录，中国第三代心室辅助装置研製取得重大突破。
研究团队开创性地将航天伺服技术领域的磁悬浮和动压轴承技术套用于离心血泵，使转子在血液中悬浮旋转，具有完全自主智慧产权，达到了国际先进水準，填补了国内空白，共申请了10项专利。
泰达国际心血管病医院院长刘晓程介绍，慢性心力衰竭已日益成为心血管病中最常见、危害最大的疾病之一，是诸多类型心血管疾病殊途同归的终末期表现。中国截止2013年心衰患者有1600多万。对于终末期心衰，传统治疗转归差，中远期死亡率高，除迴圈辅助和心髒移植外，无其他奏效的疗法。但由于心髒供体匮乏，远远无法满足患者需求，大量心髒病人在等待心髒移植中死亡。终末期心衰的治疗和护理耗费了大量的资源，已成为全球性社会医疗卫生难题。
心室辅助装置是全世界公认的各类终末期心衰的最有效治疗方法。从上世界60年代第一代气动血泵、第二代轴流血泵发展到今天的第三代悬浮血泵，经历了几代科学家艰辛的研究历程。
中国上世纪80年代初开始进行心室辅助装置的研究，虽经几代人的努力，与国外相比仍有较大差距，至今尚无商品化的国产心髒辅助装置供临床套用。国外虽有商品化的心室辅助装置，但一套装置价格高达50万元－100万元人民币，令国内病人望“泵”兴叹。因此，研製出性能优良、价格低廉的第三代国产心室辅助装置成为当务之急。
2009年3月，研发团队确定了磁液双悬浮、泵机一体化、电控双冗余的整体技术方案，研製出体积小、质量轻、温升低、方便植入体内的血泵。
针对血泵最难突破的血液相容性和组织相容性问题，研发团队经过艰难攻关，于2012年6月取得突破，在泰心医院动物实验中心的体外溶血测试结果显示，血泵溶血指标达到国内领先、国际先进水準。
2012年7月，他们在泰心医院进行动物实验，在半年时间内，经过诸多改进创新，共完成了17次动物实验。研发团队于2013年3月14日为取名“天久”的绵羊植入血泵，成功地进行了第18次实验。“天久”术后各项生理指标均正常，至今已健康存活61天，在国内首次实现携带电池与控製器自由活动，达到了血泵临床植入的模拟状态。
同心第三代“人工心髒”
同心同心“人工心髒”羊实验第三代“人工心髒”直径像一颗蛋黄那麽大，厚度不及两个指节，就像个小电机，还连着两根管子和一根线……这个其貌不扬的金属件，无论如何也不能跟心髒联系起来，更无法想像这是目前世界上最小的磁悬浮离心式人工心髒。 “我们把这颗最小的人工心髒命名为‘CHVAD’，意思是新式辅助装置的中国心。2013年4月我们完成了首批30天动物实验，2013年底前就要进行第二批90天动物实验了。”即使摘下了行业桂冠，但陈琛博士，这位海外归国的“千人计画”入选者，依然用最平静的表情和最平淡的语气描述着。
对此，陈琛说：“人工心髒虽然在中国国内是空白，但在美国已经有几十年的临床套用，包括美国前副总统切尼都选择植入人工心髒。我们的‘CHVAD’用在羊身上，手术后半个多小时，羊就自己站起来了，术后30多天还活蹦乱跳的呢。”
同心公司自2008年成立以来，独创“微小型完全磁悬浮离心式人工心髒”技术概念，完成了包括基础专利在内的一系列技术创新，并被科技部慧眼识中，先后牵头承担了科技部国际合作与交流专项、“十一五”国家863计画重点项目、“十二五”国家863计画主题项目独立子课题等国家级科技计画项目。
同心公司已研製成具有从源头创新的自主智慧产权、基于完全磁悬浮技术的当今最新一代人工心髒的原型样机。样机在动物试验中表现出的防凝血性能，达到目前国际上各类人工心髒动物试验的最好级别。同时，显着缩小了尺寸，实现了可以植入胸腔的目标。
