人工心脏，续写“生命的律动”
——访南京市第一医院副院长陈鑫、心胸血管外科行政副主任邱志兵

车 翀

▎人工心脏？不，其实是左心辅助

说起人工心脏，在许多人脑海中或许是一颗高精尖材料制成、长得和心脏并无二样、放进胸腔后直接替换心脏让人“满血复活”的奇妙装置。但目前，人们心中的人工心脏仍停留在科幻作品和跨越千年的神话中。欧美科研人员倒是对全人工心脏进行了尝试，受试患者大多没有能够撑过3 个月，还有大量的技术难关需要攻克，远未达到临床应用要求。

“其实，虽然现在总是将其称为人工心脏，但它还远未能真正‘替代’心脏，‘人工心脏’对其来说算是‘美誉’了，它真正的名字是‘左心辅助装置（后简称LVAD）’。”南京市第一医院心胸血管外科邱志兵主任介绍，以左心辅助为名，它的特点和功能一下子变得清晰明了——装在左心室、辅助左心的工作。

人体心脏分为左心（左心房、左心室）和右心（右心房、右心室）。简单来说，左心上接肺脏，承接经过肺补充过氧气的动脉血，下连主动脉，把有氧分的血送到全身。这些血液在全身绕了一圈，被“吃干抹净”后，回流进入右心，再泵入肺中补充氧分，然后重新进入左心，循环往复。

当发生了左心衰竭，左心无法完成工作，生命就进入了倒计时。一般如果身体出现问题，我们的第一反应是休养，但是对于心脏来说几无可能。邱主任介绍，“心脏是一个根本停不下来的泵，只要泵一停，生命也就消逝了，所以不存在让心脏停两天休息一下，看看能不能好一点的选项。”至少，在LVAD 出现前是这样。

左心其实可以看作一个血泵，而这个泵出现了问题，可以安装一个“泵中泵”来“搭把手”，一方面弥补左心出力的不足，另一方面也能减轻左心的工作负担。医生们会将LVAD 安装在心尖——一个相对血管、神经较少的区域，术中会精准地在心尖部位打个孔，将泵植入心室内。泵的另一端有一根管道，医生会将其通过手术接入升主动脉——原本左心室血液的出口。

于是，左心血液流动过程由原本的肺（肺静脉）—左心房—左心室—主动脉，变成了肺（肺静脉）—左心房—LVAD—主动脉。这样，在左心不能有效运作的情况下，人体也能维持正常的血流，有些已经无法下床的终末期患者，手术成功并度过危险期后，还可能恢复到每天走5 千米的程度。同时，心脏也能得到休息，“有些患者配合药物治疗，一段时间后发现左心功能慢慢地恢复了一些，让人惊喜。”

▎钢铁侠？不，其实得外置电源

LVAD 植入后，有一个绕不过去的问题——动力来源。人体心脏持续跳动的能力来源是高效的生物能量的转化，可堪称是生物进化的奇迹。每分钟几十下的跳动背后是3 根分支的冠状动脉为心肌供应大量能量、时刻运走大量代谢废物，以及心脏窦房结附近神奇的自律性细胞——可以自己产生电信号刺激心脏收缩。

而人工心脏作为工程学上的“奇观”，再精巧的设计也无法掩饰目前人类能源领域缺乏质的发展而导致的薄弱——它只能“烧电”。超级英雄电影中的“钢铁侠”，在胸口戴了一个巴掌大小的聚变反应堆，从人类现有物理学、工程学角度看，根本不是科幻而是神话了。LVAD 的能源解决方案是一个无奈的方法——拉电线、接电池。

“目前是通过一根纤细的电线穿过胸部皮肤，与外部的一个电池连接。”邱主任告诉我们，南京第一医院所使用的“人工心”自带4 块电池，2 大2 小，得益于我国世界领先的锂电池产业，国产电池相较于国外的同类型产品体积更小、功率更大。“电池一次充电大约能用30 小时，一般2 天更换1 次即可，外出时身上备着1—2 块比较稳妥。”虽然基本解决了“续航焦虑”，让患者有条件如常生活，但电源线贯通人体内外，感染风险可控但仍然存在。“感染也是我们主要防范的问题，我们在住院期间、出院随访期间，都会反复强调、教会患者局部护理、换药等方法。现在电线也经过升级，大多使用有药物涂层的缆线，本身也能够预防感染的发生。”邱主任告诉们，只要保持伤口干燥、卫生，避免牵扯电线，绝大多数人不会有感染的情况。

不过，现在的电源线方案只能说是对能源技术条件的无奈妥协，科学家和医生们其实都不满足。美国科学家曾经尝试过用核能电池——一种续航可以达到数年的电池来为LVAD 提供能源，但因无法解决电池会慢慢发热的问题而走进了死胡同。“目前，比较可行的是无线充电技术，手机等设备已实现了无线充电。”邱主任期待地说道，如果无线充电技术能够真正代替电源线，LVAD 将有质的飞跃。

▎只用来等待心源？不，长期支持、部分逆转都可能

目前，绝大多数接受LVAD 治疗的患者，都是在等待心源无望时才下定决心。“植入LVAD的大多是终末期心力衰竭的患者。这些患者通过常规治疗和手术都无法解决。过去，首选是做心脏移植，但是限于供体有限，绝大多数人无法等到一颗救命的心脏。”邱主任告诉我们，我国每年需要心脏移植的患者接近50 万，每年最终开展的心脏移植手术只有500—600 台。很遗憾，生命并不是总能遇到奇迹，而LVAD 能够在这个时期延续患者的生命。

这其实便是LVAD 发明的初衷——桥接治疗。“本来患者可能只有数天的寿命，我们通过LVAD，能够让他有数个月甚至数年的时间去等心源。”采访的前一天，邱主任刚刚为一位患者进行了心脏移植手术。这位患者8 个月前急诊抢救时已经病危，血压很低、四肢冰凉，生死一线。“我们为他安装了LVAD，患者转危为安后，健康地活了8 个多月，如今等到了一颗心脏，于是选择拆除LVAD 进行了心脏移植手术。”这是目前全国第2 例（江苏第1 例）通过LVAD 等到心源的患者，以后这样的患者肯定会更多。

当然，LVAD 的应用并不仅仅是一个等待心源期间的“权宜之计”。邱主任告诉我们，它的应用目的还有“恢复心肌”和“长期支持”。

·恢复心肌

应用LVAD 后，左心的负荷和出力都会减少，左心室心肌获得了喘息的机会。如果此时配合药物开展综合干预，部分患者的心肌功能可能得到恢复。“有一些患者的指标尚可，这时用上LVAD 能部分恢复心肌功能，这是我们最期待也最乐于看到的情况。”日前，陈鑫教授团队已为8 位终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，不仅状态充分恢复、可以正常工作、生活，评估心功能后还发现指标出现了逆转。

LVAD 还有极端的应用场景，便是使用LVAD 治疗爆发性心肌炎。爆发性心肌炎常见于年轻的患者，一旦发病心脏很快就会进入“超负荷—持续运转—进一步超负荷”的恶性循环状态。一般会使用体外膜肺氧合（ECMO）短期支持治疗，来让心肌得到休息。“大部分到这一步的患者通过ECMO 辅助1—3 周能够拆机”，但通常ECMO 无法长期使用，或是出现了左心功能很差（ECMO 主要针对右心）等不适宜ECMO治疗的情况，此时手术植入LVAD，在更长的周期中治疗心肌炎、改善心功能，对心肌恢复非常有帮助。

·长期支持

如果不做心脏移植，可否长期使用LVAD实现正常的生活呢？邱主任告诉我们，这样的案例已经存在于现实中。“国外报道有LVAD 已经使用超过15 年的，就是长期带着，每天背个小挎包，完全如正常人一般去生活。我们手术的患者中也有几位放弃等待心源，计划依靠LVAD来一直生活，目前状况都很好。”国外对LVAD的研究已经有三四十年了，针对3 代LVAD 产品的一些大样本随访研究中，植入LVAD 的患者5 年生存率与接受人体心脏移植者是一样的。“这给了我们很大的信心，我们国家已经有3 种产品上市了，未来设备更进一步后，可能患者就不需要做移植手术了，靠LVAD 就可以维持生命。”邱主任坦言，这便是一种“理想状态”了。

▎装了就万事大吉？不，术后管理极重要

决定患者预后的，除了医生治疗的科学、技术的精湛，患者的依从性也很重要。如果手术顺利、术后恢复好，患者的生存状态往往改善巨大，原本难以下地行走的患者，很快就能恢复到正常生活状态。“但这种改变有时候会让人‘放松警惕’，以前伤害心脏的坏习惯可能又会出现：抽烟、饮酒、熬夜，等等。”邱主任告诉我们，患者症状消失并不代表“恢复如初”，他仍是一位刚刚从生死线上被拉回来的危重患者，能否长期维持良好状态，医患之间的配合其实非常重要。

首先需要注意的是预防感染，穿过胸壁的电线出院后需要仔细的护理，这需要患者跟着护士好好学习，同时生活中尽量避免牵扯电缆线。“创口长好以后可以洗澡，也不怕淋雨，但游泳肯定是不行了。”

另一方面则是需要接受抗凝治疗。LVAD 省去了心脏移植后长期服用抗排异药物的困扰，但与之相应的是必须服用抗凝药物。“目前，机械泵非常精巧，而且是磁悬浮的，对血液影响很小，但毕竟是机械金属物品在体内，这会有凝血、出现血栓的风险，虽然对比前几代产品，形成血栓的风险已经大幅度降低，但仍需要小心。”同时，LVAD 中的血液流速、流向都只能近似于生理状态，血流动力学的差异也会导致血栓发生，这就需要通过长期服用抗凝药物来避免。“药物都不贵，但需要定期复查来调整用药。”

还有一个需要小心的问题则是保持流量与流速的平衡。患者和医生需要小心调控LVAD 的流速与流量，使其达到一个平衡状态，既能满足组织器官的需要，又不至于增加右心的负担，否则长期不合适的流量与流速可能伤害右心、导致右心衰竭。“这需要动态监测，也需要患者长期的适应和摸索。”邱主任团队专门为每一个做了LVAD 植入的患者建立了独有的随访群，每个随访群里有不同专业的多位医生，专门帮助这位患者监测指标、分析情况。患者将每天的流量流速、血压等生命体征都发到群中供医生评估，出现相关问题也会有医生及时给出处置意见，指导患者调节设备参数。“我们做了8 个患者就有8 个群，每天在病房里查完房，还要在线上为这8 名患者‘查房’。虽然工作量是大了，但是最终提高了患者的管理水平，让患者更为安全、安心。”

▎机械还是生物？未来心脏移植路在何方

心力衰竭，好像身边鲜见，但其实是一个困扰全球的重大医学问题。有数据显示，全世界约有8000 万心力衰竭患者，我国心力衰竭患者保守估计也有800 万—1600 万人。其中5%左右是重症心力衰竭患者需要心脏移植，供体的缺乏让人们不可避免的向异种移植去寻求答案。

LVAD 起步于20 世纪60 年代，从仅存活2 个月的实验案例，到如今最长应用超过15 年（国外病例），尽管全人工心脏还没有看到曙光，但LVAD 这条技术线路已经有了质的飞跃。

通过基因技术用上异种动物心脏也是不断发展的技术路线。2022 年1 月，美国科学家通过基因工程培育了一颗移植后不会引起排异反应的猪心，并完成了世界首例猪心移植手术。患者最终存活了2 个多月，可能的死因是猪DNA 中隐藏的逆转录病毒，这极大的刷新了异种动物心脏移植的存活记录，这条技术路线也前进了一大步。

邱主任表示，“很难说这两条道路哪条更有希望，只能说目前都不完美。”生物路线最终的形态，是用动物大量培育能够替代人体的器官，然后通过外科手术移植。“手术本身没有难点，心脏移植本身已经是很成熟的手术了，但移植用的动物心脏，到底能不能彻底解决逆转录病毒等风险，能不能长期无排异，还是个未知数。而且伦理的争议也一直没停过。”虽说21 世纪是生物学的世纪，但我们对生物基因的奥秘还是知之甚少，我们是否最终能够打开基因宝库的大门，真正的让其为我们所用，邱主任坦言仍需要长久的发展。

“机械路线好在可控，从一开始就不存在抗排异、伦理的问题，生产的难度目前远小于基因工程定制的特殊动物。但是受到材料学、工程学和基础物理学的制约。”邱主任说道：“机械路线的发展是非常迅速的，2009 年我去美国进修时，初代的人工心脏宛如一个巨大柜子，患者得连着导管使用。现在15 年不到，已经将装置缩小到可以装入心脏了，电源线的问题也有希望解决。”

在现有技术条件下，人工心脏的道路可能更加明晰，也更加可控。相信随着人工心脏产品的不断迭代，能源、材料的问题进一步解决后，广泛应用将成为可能。“量上去了，成本也会变得可控，可使海量的患者受益，说不定有朝一日LVAD 也变成白菜价呢。我们心脏科医生其实不怕辛苦，恨不得能天天手术。只要移植一个，可能就能挽救一个生命。随着技术的不断进步，生命总会遇到奇迹。”