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两则看似绝不相关的新闻，却配合让人工心脏走到聚光灯下，享受着生长数十年里难遇的高光时刻。

脱口秀演员王十七，因扩张型心肌病曾被下过四次殒命通知书，命悬一线。现在依附不到200g的人工心脏，生涯如常，每两天骑行15公里。一时间人工心脏家喻户晓，“他没有心跳，却能像正凡人一样生涯”一度成为微博热搜*。

在这场脱口秀视频播出数天后，11月初，强生宣布豪掷百亿美金收购心脏装备制造商Abiomed。后者拥有全球*获得FDA认证的介入式人工心脏——Impella，这也是天下上最小的人工心脏。

热度、资金强势涌入这一领域，据不完全统计，2021年中国人工心脏赛道更是融资数十亿元。“心脏既然能长出来，就一定能被造出来”，荷兰医生威廉·约翰·科尔夫曾云云断言，从医学界的自我逾越到民众知晓度极高的医疗器械，人工心脏用了六十余年。

1957年美国医生将聚乙烯基盐制成的人工心脏植于人体内生计1.5小时，以此为肇始，拉开了人工心脏的研究。今后数十年的时光，实验工具从狗、牛至羊，人们不停破解心脏的跳动密码。

时光回溯至1982年12月，天下各国心脏专家将眼光聚焦于美国：一位61岁心脏衰竭的老人使用人工心脏“贾维克7型”后，情形竟出乎意料好转，生命延伸了112天，人们大叫这是现代医学的胜利。

不外彼时人工心脏尚需要如电视机一样巨细的空气泵来驱动，医生透露噪音从街劈面都能闻声。

现在履历多代手艺更迭，体积更小、重量更轻的悬浮式人工心脏渐成主流，但可及性、并发症仍让诸多患者惴惴不安，我们离“*心脏”事实有多远？

为什么要死磕人工心脏？

“虽然他的右心室已经损失功效，左心室的辅助装置却让他维持生计。”全球着名心脏医生斯蒂芬·韦斯塔比在书中回忆人工心脏手术时云云说道。

心脏主要心理功效和一台水泵完全一样，若心脏的“泵”血能力不足，不能知足各组织、脏器代谢水平的需要，则称为心衰；心脏一旦停搏，只需几分钟，脑组织将泛起不能逆性殒命，意味着生命的终结。

终末期心衰患者成为人工心脏的主要适用人群，《中国心血管康健与疾病讲述2020》统计，中国当前约有890万人患有心衰。另据相关文献透露，在心衰患者中，每年有约莫5%会希望为终末期心衰。以此盘算，中国至少拥有44.5万的终末期心衰患者。

对于重大的终末期心衰患者群体而言，已有药物和心率控制器械难以扭转事态，逆转病程，器官移植一直是患者治疗的金尺度。然而器官移植存在伟大的供需缺口，由于供心有限，多数患者只能在遥遥无期的守候中逝去。

植入式医疗器械——人工心脏成为心衰患者延永生命更现实的选择，对于因过性损害而导致重度心衰的患者，人工心脏短暂的“接班”，还能让心脏休息之后功效恢复如常。

数据或许更能让人直观感受到人工心脏的功效性：在全球局限内有跨越185个国家的2万名心衰患者举行了人工心脏植入术，3年生计率80%，和心脏移植持平，接受手术的人群中有部学生计期跨越8年。

图源：中华医学会胸心分会

一样平常而言，人工心脏主要分为全人工心脏（TAH）和辅助人工心脏（VAD）两大类，前者替换心脏所有功效，后者主要替换心室部门功效。

全球主要的两款全人工心脏划分是美国公司的SynCardia TAH和法国Carmat公司的Aeson系统。

1982年惊艳全天下的人工心脏“贾维克7型”便出自Syncardia公司，经由不停改善，全人工心脏的暮年迈TAH-t就此降生，相继获得欧盟、美国、加拿大市场的入场券，作为不能逆的双心室衰竭患者心脏移植前的辅助治疗手段。成就也出乎意料——全球共有1700多个移植患者，每年约为600名患者提供心脏置换支持。

法国Carmat公司蛰伏多年，一脱手便在2013年圣诞前夕的巴黎乔治·蓬皮杜欧洲医院完成了天下*例*性人工心脏移植手术临床试验。在那时的新闻稿中，生物顺应性被放肆张扬。

据领会Aeson系统由生物质料研发而成，不需要移植者服用免疫抑制药物，其内部有一个庞大的传感器和微处置器系统，可以检测病人身体内部的转变，并凭证病人身体性能需要，改变血流。经由漫长的临床研究，该产物于2020年12月获得欧盟批准，作为晚期心力衰竭患者心脏移植前的过渡治疗手段。

事实上，全人工心脏的手艺壁垒与风险重重的临床试验也让不少企业差点折了腰。强生大手笔收购的Abiomed，2004年就曾因全人工心脏临床试验失败而股价大跌，险些到了歇业边缘。

除却手艺因素，摘除自体心脏照样令不少患者畏惧，给心脏装上“插件”的辅助人工心脏则更受青睐。辅助人工心脏又细分为左心室辅助（左心室辅助）、右心室辅助（RVAD）、双心室辅助（BiVAD）三种。

其中，左心室辅助装置从问世之初便成为医生的“偏心”。从心理结构而言，人体心脏类似一个“四居室”，上方为左右心房，下方为左右心室。心室部位心肌厚，肩负着“泵血”功效，以左心室为甚，其吸收来自左心房的含氧血，通过自动脉将含氧血液送入全身各器官。

“血液从左心室出发，最先旅行。”美国进化进化生物学家罗布·邓恩曾云云形容左心室的功效。

左心室辅助进化史

作为心脏主要的“劳工”，左心室极易泛起问题，重症心脏衰竭患者大多由于左心室功效不良。

引起热议的王十七，所佩带的就是左心室辅助装置。其在左心室心尖部位卡个血泵，将左心房和左心室的血流引入辅助泵中，通过泵中的叶轮旋转，再将血流泵入自动脉，让过劳的左心室得以喘息。

左心室辅助装置由体内和体外两部门组件组成，一样平常包罗血泵、驱动系统、能源、控制系统，其中血泵作为动力源泉，在整个系统中至关主要。

20世纪80年月，研究血泵的先行者以为，为了模拟人体的血液循环，血泵必须制造出搏动。因此早期的人工心脏接纳一个橡胶囊模拟心脏的缩短、舒张动作。

1986年，由Thoratec（后被雅培收购）公司研发的使用搏动式隔膜泵的*代左心室辅助——Heartmate I首次被植入人体。整个行业为之振奋，但它需要毗邻一个洗衣机巨细的外界机械，运转时声音伟大，把患者吵得惴惴不安。

即便患者愿意忍受噪声，Heartmate I仍有其局限性：组织过于拙粗笨大，只能放在空间更大的腹腔里。更危险的是，产物损坏率极高，患者术后1年生计率仅为52%。病人们从恢复生气到被种种并发症困扰，最终痛苦撒手人寰。饱受失败折磨的医生们发现，带有风箱和瓣的搏动装置极易造成血栓，引起灾难性的并发症——中风。

无论是医生照样企业，都不情愿止步于此。时任美国匹兹堡阿勒格尼总医院的外科主任乔治·麦戈文以为血泵搏动并没有需要，理由是血液到达毛细血管之前，搏动就在小动脉中消逝了，这为轴流泵人工心脏的研发打开了新思绪。

思绪打开，企业们也开启了研发之旅，自1991年，Thoratec便与匹兹堡大学及Nimbus公司相助，研发新一代心室辅助装置。

这一脱手，便作育了左心室辅助装置中的当红炸子鸡——Heartmate II。该产物在2000年7月举行了首例移植，次年最先临床试验。临床优势让业内难以忽视：血泵体积异常小，重量仅约为290 g，可以植入更多患者胸腔。同时可靠性与便携性均有了质的提升，患者只需在体外背个包就能自由流动。

它的泛起，不仅让Thoratec成为人工心脏的*，也让更多企业自动卷入了第二代心室辅助装置的研发。2001年，JarvikHeart公司提出了Jarvik 2000；2002年，Berlin Heart公司推出INCOR系统。

随着2008年、2010年获FDA批准用于移植前过渡治疗及终末治疗方案，Heartmate II占有了美国市场60%的份额。HeartWare（后被美敦力收购）则紧随厥后，成为第二大厂商。

然而产物普遍应用之后，血栓、溶血等致命瑕玷逐渐浮出水面。2014年，基于第三代离心泵手艺的Heartmate III横空出世，惊动了医疗界和资源市场。它进一步解决了第二代缺陷，延伸了血泵使用时间。

履历过几十年的手艺蹊径迭代，血泵从搏动泵——轴流泵——离心泵演变，血栓、熏染等并发症逐渐削减。新一代离心血泵通过差其余手艺来制止血液和轴承举行接触，包罗磁液悬浮、磁悬浮、纯水悬浮等手艺，以此只管规避血栓形成。

难点在哪？

正如罗布·邓恩所言，心脏学的历史上充满了循环的狂妄、外面的成就，以及无数次的，甚至通盘的失败。

人工心脏涉及医学、机电一体化、电子电路手艺、生物力学等多种学科，研发庞漂亮与周详度毋庸赘言。血液相容性、植入侵略性（血泵的小型化水平）、防熏染、可靠性、便携性等要害问题，组成了人工心脏的能手艺壁垒。

全人工心脏的生长险些是站在殉道者的肩膀之上，熏染、故障、多器官功效衰竭等并发症困扰着行业。全人工心脏研究数年，但机械可靠性、泵送效率、低血液相容性、钙化和对熏染的敏感性严重影响全人工心脏的乐成。

从原理而言，全人工心脏取代了原生心室和所有四个原生瓣膜，它们像心脏自身的瓣膜一样事情以治理血液流动。这些瓣膜将全人工心脏毗邻到心脏的上腔室（称为心房）以及大动脉、肺动脉和自动脉，但机械心脏瓣膜与溶血、血小板活化和因凝块形成及其随后的星散引起的血栓栓塞事宜有关。生物性心脏瓣膜抗血栓性能虽好，但极易发生钙化和撕裂，远期需要再次干预。

平安可靠的控制和供能方式，也是研究者们一直探索的偏向。生物质料和血液之间的相互作用曾被研究者们视为“灾难”，植入式血泵生物外面涂层若何与血液兼容，才气不溶血、不激活血小板、不用耗血液细胞身分和血浆凝血因子、不激活凝血通路，介入免疫反映等问题至今悬而未决。

非完全植入式设计，让全人工心脏的风险大大增强。其有两条皮肤下隧道化的管路，用于向植入的移动隔膜运送和抽取驱动压缩空气。然而，管出口部位却成了细菌进入人体的大门，增添下场部和全身熏染的风险。

而占有人工心脏市场近80%份额的左心室辅助，现在需着重解决的难点主要有三点，一是血液损坏，二是能源问题，三是小型化。

出血是左心室辅助最常见的并发症，据果然报道，从1989至1999年的228例举行心脏移植前过渡应专心室辅助装置的患者中，近50%有出血并发症。

究其缘故原由，血泵中叶轮旋转、二代泵物理轴承旋转等均对血液有较大的损坏作用，引发溶血、出血的风险。即便手艺更迭至第三代离心泵，高速旋转叶片对红细胞引起的机械性损坏已被科研界、产业界所关注。

美敦力退出心室辅助市场，或也能佐证手艺之难。

2016年美敦力以11亿美元收购心室辅助第二大厂商HeartWare，不外HeartWare HVAD系统2015年就曾因静电排放引致水泵泛起故障。为了抢夺市场，美敦力那时或许忽略了这一点。效果并欠悦目。来自FDA数据显示，停止2021年上半年，美敦力HeartWare HVAD系统造成91人受伤，15人殒命。无奈，2021年6月，美敦力洒泪告辞心室辅助装置历史舞台，将市场拱手让人。

从血泵手艺来看，HeartWare HVAD是一种夹杂磁悬浮和液力悬浮的小型离心泵，运转历程中的剪切力易对血液发生损坏。

尚有学者发现，装置左心辅助后，纤维卵白消融系统增强，凝血系统也增强，两个系统的不平衡，就有可能导致出血或血栓形成。此外，长时间应用抗凝药物诸如肝素等引起凝血障碍。

出血、熏染、血栓等并发症成为患者穿梭在生与死之间狭窄地带的阻碍，一旦术后无法准确实时照顾护士、治疗，患者或将迎来凄凉而恐怖的终点——殒命。

若是出血、血栓是患者们可能泛起的风险，那电源问题则是每个患者都必须直面的棘手难题。现在血泵多由一根泵缆穿过体内“隧道”对其举行供电，因其昼夜一直运转，对能源的需求量很大，对延续供电能力依赖度较高。体内植入不能知足要求，一样平常接纳体外携带，且需要每8—10小时弥补电量。

“事实上，我的生命周期就只有8小时。”英国一位20岁的大学生吉姆曾在社交媒体上吐露左心室辅助术后的遭遇引起普遍共情。

作为一个年轻人，他失去了睡懒觉的资格，一旦睡眠跨越8小时，没有实时替换电池和充电，就会晤临生命危险，生命的长度被电池电量所讯断。另据媒体报道，一位患者外出探望同伙，却遗忘带备用电池，最终因电量耗尽，生命消逝在回家的路途中。

电量将患者们的生计时间切割成每小时，焦虑犹如他们佩带的背包一样如影而行，全植入、可体内植入体外充电的新手艺成为解决患者限制性的希望，Calon Cardio-Technology公司和Leviticus Cardio正在团结研发无线充电产物。

小型化则是血泵的一大趋势，因它要植入患者病变心脏上，体积小、操作利便、以便能迅速植入的血泵是产物演变的必经之路。在保证平安性、稳固运转的条件下，医学家、工程学家正在起劲让它向小型化、耐用性强及低阻力生长。

就现状而言，左心室辅助距离*心脏仍有诸多手艺难关待攻破，患者也只能妥协于诸多未便之中。“无法趴着睡觉，不能靠近电磁炉，不能吃暖锅，不能过安检门，体内的血泵时常嗡嗡作响……”王十七对媒体的讲述不难让人感受到，人工心脏于患者而言，或许是爱恨交加的存在。然则有一点毫无争议，它让更多人有活下来的可能。

若何让它惠及更普遍的人群，仍需守候产业界的探索。

参考资料：

1. 左心辅助装置中血泵的生长现状

2. 斯蒂芬·韦斯塔比《打开一颗心》

3. EXCLUSIVE: Student with mechanical heart only has nine-hour life expectancy if he forgets to charge himself up each night

4. Molina, Ezequiel J et al. “The Society of Thoracic Surgeons Intermacs 2020 Annual Report.” The Annals of thoracic surgery vol. 111,3 (2021): 778-792. doi:10.1016/j.athoracsur.2020.12.038

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