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人工心髒的研究方法

職場 更新时间:2025-01-08 01:17:20

來源:交彙點新聞客戶端

交彙點訊 在心髒手術後,要讓停跳的心髒再次運作起來,會造成心髒極大損傷,導緻很多病人出現心髒術後的心功能不全。而心室輔助裝置——也就是俗稱的“人工心髒”,能讓心髒得到充分的休息,使心功能得到較好的恢複。

南京醫科大學第二臨床醫學院2020級心胸外科博士研究生管翔,也是南京醫科大學第二附屬醫院(以下簡稱“南醫大二附院”)心血管中心的一名外科醫生,同時還是一名科研工作者,他通過科研參與制作了“人工心髒”,還改進了體外膜氧合(ECMO)股動靜脈VA-ECMO插管的方式。他用自己的專業知識為更多患者“以心護心”。

人工心髒的研究方法(優化人工心髒科研工作者如何)1

優化“人工心髒”,救助心力衰竭、心功能不全的患者

為了讓手術後病人心髒良好運作,傳統方法會使用大劑量強心藥物。但這種藥物的使用并不能從根本上降低心髒負荷,反而會造成嚴重的心力衰竭。

而心室輔助裝置——也就是俗稱的“人工心髒”,相較于現有的強心藥,對終末期心衰或者嚴重的心髒術後心功能不全是一種很好的治療方式,它能替代心髒工作一段時間,有效地降低心髒負荷,讓心髒得到充分的休息,使心功能得到較好的恢複。

但是目前國内發展心室輔助裝置仍比較欠缺,且進口設備價格高昂,對于患者而言是一筆沉重的經濟負擔。于是在導師李慶國的帶動下,2017年起,管翔開始接手心室輔助裝置的研究項目,和團隊成員一起展開研發。

“設備該如何工作?如何避免在設備運轉過程可能導緻的并發症?”解決這些問題都需要一定的臨床經驗,為此,管翔參與制定了全流程的設備定義、設備需求、設計規劃、結構優化,以及後期的實驗驗證方案等等。

然而研究過程并不一帆風順,大大小小的問題層出不窮,其中紅細胞的溶血問題就是一個很大的難題。如同電風扇轉動時扇葉與外殼間容易跑入灰塵,葉輪泵作為一種機械軸承離心泵,一直存在紅細胞容易從機械泵的轉軸與外殼的縫隙處鑽入的問題。軸承間隙剪切力造成血小闆表面受體和VWF的破壞會導出出血,軸承間隙的死區會造成凝血成分的沉積,進而血小闆異常激活導緻血栓形成。

人工心髒的研究方法(優化人工心髒科研工作者如何)2

為了解決這個問題,管翔所在團隊提出,在電機内打入生理鹽水以形成一個正壓,從而防止紅細胞的進入。經曆了反複試驗,多次叠代設備,更換軸承密封材料,結構設計整改,曆時兩年,最終該設備的溶血指标達到國際上對心室輔助泵溶血的要求,并且在實驗中沒有發現血栓和對實驗動物終末髒器的嚴重損傷。

目前,該項目已經順利完成動物實驗。而他所在的團隊已經開始研究磁懸浮的新式泵,改進原本機械軸承存在磨損的問題。

管翔所在團隊也憑借這項基于葉輪泵的經皮心室輔助裝置的研究獲得“挑戰杯”比賽校級特等獎、江蘇賽區特等獎、全國特别一等獎等衆多榮譽,刷新學校的曆史最好成績。

改良插管方式,降低患者心髒的後負荷

體外膜氧合(ECMO)從心肺轉流技術中發展而來,能夠輔助心肺功能。它在挽救危重患者生命中有重要作用,是挽救常規治療無效的心肺功能衰竭的新型方法。

ECMO一般分為兩種模式:一種是靜脈·靜脈ECMO(VV-ECMO),即從體内引出靜脈血在體外氧合和二氧化碳移除後血液回歸靜脈循環;另一種是靜脈-動脈ECMO(VA-ECMO),即從體内引出靜脈血液在體外氧合,移除二氧化碳後回歸動脈循環。

對于股動靜脈的VA-ECMO,它的插管方式是通過股動脈插入,也就是說,它的血液流動方向是從腿部自下而上的,而正常的心髒射血是通過主動脈自上而下的,二者逆向流動,就增加了患者心髒的後負荷,即心髒收縮以後遇到的阻力。

通過對這一問題的思考,管翔所在團隊探索出了一系列更好的插管路徑——自鎖骨下動脈的灌注或引流。由于不同的插管路徑的血管直徑和曲屈程度不一樣,所以管道的設計也不一樣。現有的插管并不适合進行鎖骨下動脈灌注。他們團隊設計了一系列新式的插管,管翔也參與了對管道的材質、壁厚、角度、長度和一些介入血管的結構的改進。目前該項目正在臨床申報的階段。

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上面這張照片裡的小姑娘,是“心佑工程”陝西白水站的患兒,從陝西千裡迢迢來到南京進行手術,路途遙遠,勞累緊張。于是“心佑工程”團隊暖心地為患兒及家屬準備了花束,身為其中一員的管翔,親手将花遞給了這個可愛的小姑娘。

每一次有患兒抵達南京,“心佑工程”團隊都會安排醫生準備鮮花,并前往接站,也預祝他們在南京的手術安全順利。

地區發展不平衡導緻新疆等地一些地方的醫院缺少心髒超聲診斷所需條件,加上對先心病認識不夠,導緻很多患兒錯過了先心病的最佳治療時期。管翔覺得,“對這些年輕心髒病患者的救治,是很有意義的。一個20歲不到的孩子,錯過了最佳治療時期是很可惜的”。

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2014年,管翔所在的南醫大二附院心血管中心展開了一項對先心病患兒進行免費救助的項目——心佑工程。7年來,團隊長途跋涉,穿越西藏、青海、新疆、貴州、陝西等多個省(區),行程20多萬公裡,免費篩查了數萬名兒童,救治了數百名困難家庭先心病患兒。

管翔從讀研時起就在南醫大二附院心血管中心,因此接觸到了心佑工程,并積極參與其中。他先後去過沭陽、泗陽、泗洪等蘇北數十個鄉鎮,接診過的患兒來自西藏、青海、新疆、貴州、陝西等多個地區。

在蘇北,一位父親自己患了胃癌,但兩個孩子都患有先天性心髒病,為給兩個孩子治病他不顧自己的病情,但也隻能籌夠一個孩子治病的錢。管翔所在的團隊得知此事後免費為他的兩個小孩進行了先心病手術,并在醫院支持下為這位父親也進行了一些免費的治療。雖然這位父親遺憾離開了人世,但是他救治兩個孩子的心願在“心佑工程”團隊的幫助下終得以完成。

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這些令人動容的故事讓管翔更加堅定,他要用自己所學去盡可能地救治患者,在救助心病患者的路上“以心護心”。

新華日報·交彙點記者 蔣明睿

編輯: 謝詩涵

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