“第一代人工心脏使用的是气动血泵 ， 非常复杂、麻烦 ， 很容易造成感染 ， 目前已基本被淘汰；第二代人工心脏改进为有接触的旋转泵 。 简单说就是血泵有轴 ， 泵有轴就会增加摩擦 ， 从而降低机械效率 ， 还容易引发凝血 。 ”刘晓程介绍 ， 目前世界各国开始第三代人工心脏的研发 ， 其共同特点是 ， 转子与轴承没有接触 ， 而是悬浮起来 。 “我们用的方法是磁液双悬浮的技术 。 ”
磁悬浮转子在旋转过程中 ， 容易破坏血液里的细胞 ， 血液会凝结成血块 ， 形成血栓 。 让血液安全高速通过血泵是解决问题的关键 。 因此第三代人工心脏对原材料的质量 ， 激光焊接的光滑程度 ， 齿轮转子、定子的同轴度 ， 电子元器件性能、参数 ， 产品密闭性的要求都必须更加严格 。
“为了解决这些问题 ， 我们找到了‘火箭技术’来帮忙 。 ”刘晓程介绍 ， 泰心医院自2009年起 ， 与中国运载火箭技术研究院合作 ， 瞄准当时国际最前沿的第三代非接触悬浮式心室辅助装置开展研究 ， 因此这颗人工心脏也被称为“火箭心” 。
“火箭心”利用了50年来我国在运载火箭伺服控制方面的技术积累 ， 采用磁液双悬浮、泵机一体化、电控双冗余的总体技术方案 。
航天泰心科技有限公司的总工程师许剑说：“心脏所处的环境可比火箭要面临的环境好多了 ， 我们是用造火箭伺服控制系统的研发团队进行‘火箭心’的合作研发 ， 在电机、流体、控制、驱动、材料、精密加工等几个领域都应用了造火箭伺服控制系统的相关技术 。 ”
以材料和精密加工领域为例 ， “火箭心”采用的钛合金材料 ， 也是火箭制造的常用材料 ， 质量轻且经久耐用 。 2012年针对生物相容性的问题 ， “火箭心”又通过专项技术攻关 ， 取得突破进展 ， 溶血指标达到国际先进水平 。
未来或将取代心脏移植
“与心脏移植相比 ， 植入人工心脏后 ， 只需服用抗凝药 ， 且易于监测凝血功能 ， 不用像心脏移植一样服用抗排异反应的各种药物 。 ”刘晓程表示 ， 随着科技的发展 ， 人工心脏完全能够取代心脏移植 。
“而且第三代人工心脏从理论上讲是没有使用期限的 。 ”刘晓程解释 ， 因为选用的是磁液悬浮 ， 转子没有磨损 。 即使出现了故障 ， 人工心脏也是可以换的 。 不像心脏移植 ， 一旦被移植的心脏出现问题 ， 处理起来比较麻烦 。
目前第三代人工心脏只需一根比筷子还细的导线从肚皮穿出 ， 连接控制器和电池 。 “和心脏起搏器只需要弱电不一样 ， 由于人工心脏使用的是血泵 ， 需要电能来产生动力 ， 所以需要在体外连接电池 。 ”刘晓程表示 ， 人工心脏需要两块体外电池 ， 每块电池各使用8小时；同时 ， 像士兵带着子弹夹一样 ， 人工心脏还有两块备用电池 ， 方便患者交替使用 ， 保证安全 。
2019年3月 ， 刘晓程率医疗团队以人道主义救助形式 ， 将“火箭心”植入患者李先生和高女士体内 。 目前 ， 李先生和高女士已健康存活超过550天 。
“小型化是未来人工心脏的发展方向 。 ”刘晓程介绍 ， 目前最新研发的可应用于儿童的“火箭心”只有90克 ， 预计很快就能进行动物实验 。 （采访人员 陈 曦）
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