治心衰有了中國“火箭心”

國產(chǎn)人工心臟“火箭心”（ 毛振華/ 攝）

前不久，患有心衰的小余接受了國產(chǎn)人工心臟“火箭心”——HeartCon心室輔助裝置植入。隨著孱弱的心臟重現(xiàn)活力，13歲的小余成為目前國內(nèi)接受“火箭心”植入手術(shù)年齡最小的兒童患者。

心力衰竭困擾著眾多患者，直接威脅到他們的生命安全。由于藥物治療的局限和供體的缺乏，耐久可靠的機(jī)械性心臟輔助裝置已成為等待心臟移植患者的新選擇。依托航天科學(xué)技術(shù)和超級計算機(jī)算法的雙重加持，中國“火箭心”應(yīng)運(yùn)而生，為患者們提供了新生希望。

“在校內(nèi)運(yùn)動會上，長短跑都能取得名次”“成績一直穩(wěn)定在中上游，學(xué)習(xí)不用家長操心”“性格開朗，身邊有很多好朋友”……這是周圍人對小余的評價。然而，就是這樣一個陽光向上的男孩，在一場“感冒”過后，毫無征兆地陷入了病痛的漩渦。

2022年2月，小余發(fā)起了低燒。本以為是感冒著涼，可沒想到從那以后，小余的身體亮起了“紅燈”。當(dāng)?shù)蒯t(yī)院檢查后得出結(jié)論：心肌受損，建議住院治療。經(jīng)過半年多治療，小余病情不見好轉(zhuǎn)，甚至從一開始的精神不濟(jì)發(fā)展到無法正常飲食，從胸口憋氣到不能平躺。他已記不清有多少個夜晚只能坐在床頭打盹，也不記得有多久沒好好吃上一頓飯了。

“ 心臟所處的環(huán)境比火箭的環(huán)境好多了，我們用造火箭伺服控制系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊進(jìn)行‘ 火箭心’的合作研發(fā)，在電機(jī)、流體、控制、驅(qū)動、材料和精密加工等領(lǐng)域都應(yīng)用了造火箭伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)?！?/p>

醫(yī)生告訴小余的父親，孩子的問題可能需要心臟移植才能解決。父親一時難以接受，“以前可健康了，怎么就忽然病得要換心臟？”更殘酷的現(xiàn)實(shí)是，就算愿意接受心臟移植，我國兒童心臟供體非常緊缺，短期內(nèi)也難以等到。轉(zhuǎn)機(jī)來自于到位于天津開發(fā)區(qū)的泰達(dá)國際心血管病醫(yī)院（《以下簡稱泰心醫(yī)院》）治療，隨著“火箭心”的植入，小余身體多項指標(biāo)逐步恢復(fù)正常，這給了全家新的希望。

心力衰竭是各種心血管事件和各種心臟異常所導(dǎo)致的心臟泵功能下降的結(jié)果，表現(xiàn)復(fù)雜多樣，典型臨床癥狀包括休息或活動時呼吸困難、胸悶氣喘、踝部水腫和靜脈壓升高等。其中，氣喘、水腫和明顯的疲乏是心力衰竭較為常見的癥狀。

全世界約有8000萬心衰患者。2019年，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院高潤霖院士、王增武教授等在《歐洲心力衰竭雜志》上發(fā)表了關(guān)于我國心衰流行病學(xué)調(diào)查的結(jié)果顯示，在我國年齡大于等于35歲的居民中，約有1370萬例心衰患者。我國心衰的患病率在過去15年間提高了44%，心衰患者增加了900多萬例，防治形勢十分嚴(yán)峻。

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院心力衰竭中心主任張健說，心衰可由多種病因?qū)е拢浒l(fā)生往往要經(jīng)歷一個過程，一旦發(fā)生則治療逆轉(zhuǎn)的難度很大，因此尤其要留意“苗頭性”的危險信號。能使心臟負(fù)荷過重、造成心肌損傷的因素都可導(dǎo)致心衰，有高血壓、冠心病、糖尿病、肺心病、心肌炎等基礎(chǔ)疾病的人群是心衰的高危人群。年輕人因為壓力大、過度勞累甚至感冒等，也可能發(fā)生心衰。

“對于終末期心衰，傳統(tǒng)治療轉(zhuǎn)歸差、中遠(yuǎn)期病亡率高，心臟移植雖然是較好的療法，但由于心臟供體嚴(yán)重匱乏，無法滿足患者需求。終末期心衰的治療和護(hù)理耗費(fèi)了大量的資源，是全球性社會醫(yī)療衛(wèi)生難題?！碧┬尼t(yī)院黨委書記、院長劉曉程說。因此，加快人工心臟研發(fā)迫在眉睫。對很多患者而言，這意味著同死神賽跑。

1米85的小伙子李遠(yuǎn)明，終末期心衰患者，最瘦時體重只有39公斤，瘦骨嶙峋的樣子令人既心痛又惋惜。被家人送到泰心醫(yī)院治療時，外科總護(hù)士長李民感慨，從業(yè)30年來，她還是第一次見到身體狀況如此糟糕的年輕人。

隨著一顆國產(chǎn)“火箭心”植入李遠(yuǎn)明的胸膛，活力再次眷顧這個年輕人。臉上有了血色，能夠重新站立行走……“希望完全恢復(fù)正常人的生活，擁有一份穩(wěn)定的工作”，經(jīng)過在泰心醫(yī)院的治療，李遠(yuǎn)明對未來生活也有了期待。

人工心臟在歐美國家廣泛使用，挽救了大批瀕死患者。“自2012年起，全球植入心室輔助裝置的數(shù)量遠(yuǎn)超心臟移植數(shù)量，患者最長存活時間可達(dá)十余年。”劉曉程表示，雖然部分國家已將其納入醫(yī)保，但因費(fèi)用高昂，不少患者還是難以企及?！盎鸺摹钡纳鲜袆t有望改變這一狀況。

人工心臟是最復(fù)雜、最精密的醫(yī)療器械之一，因制造精度和技術(shù)難度非常高，素有“醫(yī)療器械皇冠上的寶石”之稱。 自2009年起，泰心醫(yī)院就與中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院合作，加強(qiáng)攻關(guān)，將航天科技與醫(yī)學(xué)前沿結(jié)合在一起。

秉承“研發(fā)出中國自己、老百姓能用得起的人工心臟”的初心，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院下屬北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所、天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)國有資產(chǎn)經(jīng)營公司和長征火箭工業(yè)有限公司聯(lián)合出資，成立航天泰心科技有限公司，專門從事心室輔助裝置研發(fā)攻關(guān)。

航天泰心科技有限公司總經(jīng)理韓志富表示：“心臟所處的環(huán)境比火箭的環(huán)境好多了，我們用造火箭伺服控制系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊進(jìn)行‘火箭心’的合作研發(fā)，在電機(jī)、流體、控制、驅(qū)動、材料和精密加工等領(lǐng)域都應(yīng)用了造火箭伺服系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)?！?/p>

以材料和精密加工領(lǐng)域為例，“火箭心”采用的鈦合金材料，也是火箭制造的常用材料，質(zhì)量輕且生物相容性好。

2013年5月13日，植入我國自主研制的第三代“人工心臟”試驗羊“天久”在進(jìn)食（張超群/ 攝）

國家超級計算天津中心在“火箭心”的研制中也發(fā)揮了重要作用。由于“火箭心”流體設(shè)計復(fù)雜度大、周期長、耗資大，通過數(shù)值模擬技術(shù)對滿足臨床要求的技術(shù)方案進(jìn)行選型尤為重要。

該中心與泰心醫(yī)院合作，構(gòu)建心血管耦合系統(tǒng)血流動力學(xué)模型，利用“天河數(shù)字仿真云平臺”對心室輔助裝置進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計與多工況實(shí)驗校核，極大提升了血泵性能。同時，該平臺還加速了新產(chǎn)品的研發(fā)迭代與生產(chǎn)落地，使新產(chǎn)品開發(fā)周期縮短30%。

“火箭心”誕生只是起點(diǎn)，如何讓科技造福人類才是關(guān)鍵。

2013年，植入HeartCon磁液懸浮血泵的試驗羊“天久”在泰心醫(yī)院動物實(shí)驗中心健康存活120天，創(chuàng)下國內(nèi)最長存活紀(jì)錄等五項第一。2017年開展的批量實(shí)驗顯示，6只實(shí)驗動物全部健康存活超過90天，最長存活180天，臟器良好，說明生物相容性及血流動力指標(biāo)均已達(dá)到臨床應(yīng)用水平。

動物實(shí)驗的成功給“火箭心”造福人類奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。2018年6月，國家藥監(jiān)局批準(zhǔn)進(jìn)入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序。2020年9月，這款由國內(nèi)研制的人工心臟正式進(jìn)入臨床試驗，開始了幫助終末期心衰患者重獲新生的使命。

每當(dāng)回想起自己的求醫(yī)經(jīng)歷，馬明都不禁眼眶濕潤。在泰心醫(yī)院，他通過植入國產(chǎn)的鈦合金人工心臟，獲得了“第二次生命”。馬明說，他患有擴(kuò)張型心肌病，終末期心衰，心功能極差，“難受到胸悶、憋氣，夜里呼吸困難，甚至無法平臥”。是劉曉程操刀，將“火箭心”植入其體內(nèi)，使他的心衰癥狀得到明顯改善，“感覺重新活過來了”。

在江蘇省人民醫(yī)院，心臟大血管外科主任醫(yī)師邵永豐介紹，該院曾成功為一名體重112公斤的患者植入“火箭心”，術(shù)后狀態(tài)大為改觀?！斑@印證了‘火箭心’在不同體質(zhì)心衰患者治療中的優(yōu)勢，給我們提供了一個終末期心衰患者治療的有效手段”。

目前，“火箭心”在超過50例心衰患者胸腔中有力“跳動”起來，成為目前國內(nèi)植入數(shù)量最多的純國產(chǎn)人工心臟。航天泰心科技有限公司董事長唐國宏表示，沿著醫(yī)工結(jié)合道路，他和團(tuán)隊有信心推動更多治療心衰的機(jī)械輔助循環(huán)產(chǎn)品加快研發(fā)。

“磁液懸浮的設(shè)計沒有機(jī)械磨損，理論上可使用幾十年?！眲猿瘫硎?，大量手術(shù)的成功及術(shù)后血泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)證明，我國心室輔助裝置的研發(fā)技術(shù)和性能已經(jīng)達(dá)到國際同類水平。

科技創(chuàng)新沒有終點(diǎn)。最新的好消息是，更新一代的“火箭心”已完成研發(fā)和制造，將于近期進(jìn)入動物實(shí)驗階段。

“我們希望能夠在這個領(lǐng)域領(lǐng)跑世界，通過可及的價格和一流的技術(shù)，讓更多心衰患者使用中國產(chǎn)的‘火箭心’得到新生?！眲猿虧M懷信心地說。

（文中患者姓名為化名）