人工心脏

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人工心脏是在解剖学、生理学上代替人体因重症丧失功能不可修复的自然心脏的一种人工脏器。可分为辅助人工心脏和完全人工心脏。人工心脏基本上是由血泵、驱动装置、监控系统及能源四个部分构成。

构成 

血泵、驱动装置、监控系统、能源四个部分

分类   

辅助人工心脏，完全人工心脏

从广义及泵功能的角度考虑，人工心脏研究可以回溯到体外循环的动脉泵开始，即1953年Gibbons将体外循环应用于临床。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循环。而人工心脏这个血液泵恰是受此启发而开始研究的。1957年美国KOlff和Akutsn将聚乙烯基盐制成的人工心脏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脏研究。

1958年日本及前联邦德国均设立了专门研究中心。1964年KOlff利用人工心脏使小牛生存24小时。1966年DcBakey将人工心脏用于瓣膜置换病例，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脏后因合并症死亡。

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脏研究小组为一患者植入完全人工心脏使其存活卫112天。

随着对人体生理的认识以及能源与材料技术的发展，全人工心脏（TAH）和长时间心室辅助循环（VADS）得到进一步发展，具体表现在外置气动泵向超压缩电动泵发展，辅助循环向可携带全人工心脏发展，以及由永久性全人工心脏代替同种心脏移植，2001年7月美国已经成功用于人体，但仅刚开始。

2019年8月26日，“重庆造”植入式左心室辅助系统EVAHEART I（以下简称“永仁心”人工心脏）已获国家药监局批复上市。这是中国第一个正式上市的植入式心室辅助产品，将有效填补国内产业空白，推动中国高端医疗器械领域的进步。

分类

人工心脏

人工心脏分为辅助人工心脏和完全人工心脏。辅助人工心脏有左心室辅助、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。完全人工心脏包括一时性完全人工心脏、以辅助等待心脏移植及永久性完全人工心脏。

按应用分类

可分为短期泵、间断性泵、长期泵和永久性泵。短期泵、间断性泵主要为左、右室辅助循环，用以短期辅助自身心脏恢复供血功能；长期泵和永久性泵主要指双室辅助循环、全人工心脏，用以终末期心脏疾病等待心脏移植或永久性全人工心脏移植。在实际运用中并没有形成绝对的选择标准，根据实际情况选用。

按用途分类

有左心室辅助循环、右心室辅助循环及双心室辅助循环和全人工心脏。左或右心室辅助应用的比较早，已经积累了许多临床经验，对其应用指征的选择和辅助循环中的管理已经有了较为详细的临床资料。但是实践中发现它有许多不足之处，尤其是左心辅助循环可以造成静脉淤血而导致多器官衰竭（MOF），双心室辅助循环可以改善这一缺憾，它为自身心脏功能恢复也提供了机会，并且可以延长辅助循环的时间。其优势甚至优于全人工心脏，遗憾的是还没有可植入性双心室辅助循环，离心血泵的出现有可能使之成为可能。全人工心脏对可置入性、持续能源、组织相溶性提出了很高的要求，它以完全替代心脏功能允许患者带泵恢复日常生活为最终目的。

结构

泵

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。而非搏动性人工心脏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，从全人工心脏的永久性应用来看进一步发展非搏动性泵更有利于人工心脏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。

能源

从应用的功能设置来看可分为外置型与内置型和固定型与可移动型，从实用性来看显然可移动内置电源最为理想。想实现这一目标只有在能源技术上进一步研究。主要有三个研究方向：高能电池、高效储电瓶、经皮充电。高能电池最有代表性的设想应属核能电池，但与实际应用还有较大的距离；高效储电瓶的代表产品为锂电的应用，已有多个实验室运用成功的经验；经皮充电是研究最热的技术，也是最有希望的技术之一。

材料

高分子材料一直是人工循环的主要应用材料。针对人工心脏的特点聚脂类有较好的应用前途，例如研究较多的聚乌拉坦就具有耐用、弹性好、抗老化、顺应性好、组织相溶性好的特点。除此之外还有人将其分子辅基改变、合成进硅和维生素E等进一步改善其特性以更有利于人工器官的应用，今后还有可能利用人工材料的特点体外塑行以微创手术将人工心脏置入人体，或者将人工材料做成人体可降解材料，使其在一定时期后功能完成后自然降解，以免除二次手术。

另外，人工合金对人工心脏也做出了较大的贡献，如镍－钛合金曾经作为人工心脏瓣膜、心室，其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于人工心脏。镍－钛－锆合金其优越性更为突出。

临床应用和管理

1、应用选择及治疗学基础。短期心室支持主要用于辅助心脏渡过其急性期病变的可逆性心脏疾病称为Bridge－to－Recovery和部分短期内可以等到供心的心脏移植患者。前者见于急性心肌炎、心室部分切除、骨髂肌心肌成形、心脏人工瓣膜置换术后等，例如TheLD－PACEⅡ。辅助循环可逆性心脏病的机制有许多研究对免疫学、病理学、分子生物学得以深入研究，为其进一步应用提供了依据。人工心脏长期应用主要用于等待同种心脏移植或永久携带全人工心脏患者，见于终末期心脏病患者，可称为Bridge－to－Transplantation。

2、人工心脏的管理。人工心脏的管理包括人工心脏的机械管理和人工心脏携带者并发症的管理。前者的突破在于人工心脏与电脑程序化控制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，输血相关性移植物抗宿主病以上并发症仍然是人工心脏应用的主要瓶颈。

随着人工心脏向小型化、耐用性强及低阻力的发展有可能将来像人工心脏起搏器一样得以广泛应用。人工心脏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、安全可靠的控制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。

人工心脏的可调节性是其又一突出进展。将人工心脏与集成电路芯片结合起来根据自体适时需要控制人工心脏的做功。如LD－PACEⅡ左室辅助循环可以根据病人的心电图按1：1到1：8调节心脏做功。预计将来可以结合生物传感器根据更多血流动力学指征进行自身调节。

相关研究

2012年10月19日，世界上第一个没有心脏、仅靠“人工心脏”生活的37岁捷克男子雅各布•哈力克(Jakub Halik)去世。他靠人工心脏活了6个月，最终因肝肾功能衰竭去世。

2013年5月14日，据《人民日报》报道，天津泰达国际心血管病医院（简称泰心医院）试验羊“天久”安装了由中国运载火箭技术研究院第十八研究所和泰心医院合作成功研制的我国首个可植入第三代心室辅助装置——磁液双悬浮血泵。截至5月13日，“天久”已健康存活61天，创下了国内植入第三代心室辅助装置最长存活纪录，同时在国内首次实现携带电池与控制器自由活动，达到了血泵临床植入的模拟状态，标志我国第三代心室辅助装置研制获得了重大突破。

2013年12月20日，一位75岁的男子在巴黎蓬皮杜欧洲医院(HEGP)被成功移植入一颗永久性的人工心脏。参与手术的是一个由16名医护人员组成的团队。目前病人还不能够走路，但是医护人员将试着让他坐起来，然后很快的站立起来。之后，法国总统奥朗德向医疗团队发去了贺信，表示法国可以为这一有助于人类进步的不同寻常的行动感到骄傲。