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全人工生物心脏首次用于临床 研究者披露治疗细节

发布于:2015-08-04 14:25    

 扑通,扑通,扑通……2013年12月18日,一枚全人工心脏开始在人体内"跳动"。

  在过去的两年间,法国乔治-蓬皮杜欧洲医院开始在双心室心脏衰竭、且不适合接受心脏移植的生命垂危患者中,验证人工心脏(CARMAT TAH)的可行性和安全性。近日,他们对两位患者的诊疗细节和经验教训进行了分享,在线发表在7月29日《柳叶刀》(Lancet)杂志。两位患者在术后12小时内拔管,自主呼吸和循环功能得以快速恢复。

  病例1

  一位76岁双心室衰竭男性患者,左室射血分数为20%,同时合并房颤、血脂异常、2型糖尿病、慢性支气管炎及肾功能障碍。

  患者于2013年12月18日接受了人工心脏置入治疗,心肺转流时间为170分钟。术后第23天,患者发生了心包填塞,再次接受了介入治疗,术后因出血而停用抗凝治疗。人工心脏运作良好,心输出量为4.8-5.8升/分钟。

  术后74天,患者在与家人愉快谈话时猝死,事前一般状况良好(图1)。专家进行了尸检,认为死亡原因为人工心脏发生了一起可以避免的电容故障。在第二次术后的50天期间,患者并未接受抗凝治疗,但生物假体无任何血栓形成(图2)。

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  图1 患者住院第74天猝死前的动脉血样饱和度及指动脉脉搏波

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  图2 尸检中所示人工心脏的左室腔及组织学表现


  病例2

  另一位68岁男性患者患有扩张性心肌病,发展至终末期双心室衰竭,左室射血分数为15%,同时合并高血压病、血脂异常及外周动脉疾病。

  患者于2014年8月5日被置入人工心脏(图3),心肺转流时间为157分钟。他经历了短暂的肾功能衰竭,并曾出现心包积液而接受了引流。术后第150天,患者携带可穿戴式辅助系统平安出院。

  4个月后,患者突发心排出量下降,被紧急送入医院,被诊断为设备电子故障。入院后,医生替换掉CARMAT人工心脏,改为体外生命支持。12小时后,患者死于大出血及多器官衰竭。此时,距离患者被置入人工心脏那一天,正是第270天。

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  图3 CT显示置入后的人工心脏


  CARMAT人工心脏工作原理

  CARMAT人工心脏是一个植入式电液驱动脉冲双心室泵,采用爱德华生命科学(Edwards Lifesciences)的Edwards瓣膜系统,研发历时25年(图4)。

  除外电池,所有部件都内置于整个心脏仿体中,绝大部分采用了生物材料,以减少血栓形成。人工心脏由左右两个心室腔组成,由生物膜分隔,一个容纳血液,一个容纳硅油作为传动液。在两台微型电动泵的液压驱动下,传动液冲开生物膜,以再现人体心脏收缩室壁运动。该人工心脏可根据患者的生理需求自行调节心脏搏动节率与泵血量。调节范围为心率35次/分钟~150次/分钟,每搏输出量30 ml~65 ml。(图5)

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  图4 CARMAT研发实验室

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  图5 CARMAT人工心脏(左:大体观,右:内部结构)


  人工心脏发展史

  1969年,美国医生Cooley首次为一例47岁男性成功置入一枚人工心脏,作为心脏移植前的过渡治疗。术后39小时后,患者死亡。

  1981年,Cooley医生为一位患者成功置入Akutsu-Ⅲ人工心脏。术后55小时,患者接受了心脏移植,10天后死于感染、肾衰竭及肺部并发症。

  1986年,美国亚利桑那大学分别为一位25岁患者成功置入了Jarvik 7人工心脏,作为心脏移植前的辅助支持治疗。9天后,心脏移植手术成功,患者痊愈并恢复了全日制工作。

  1982年,一位61岁患者接受了Jarvik 7人工心脏置入治疗,术后患者生存了112天。

  2001年,在美国肯塔基州路易斯维尔犹太医院,AbioCor人工心脏被首次置入一位59岁患者体内。同年,美国《时代》周刊(TIME)将AbioCor人工心脏评为年度最佳发明之一。

  2004年,一项里程碑式研究发表于8月26日的《新英格兰医学杂志》。结果表明,接受CardioWest人工心脏治疗患者的1年生存率为70%,而对照组仅为31%。同年10月,CardioWest成为首个被美国食品与药物管理局(FDA)批准上市的人工心脏,使用指征为针对双心室衰竭患者在心脏移植术前的过渡治疗。

  2013年,CARMAT人工心脏在法国被首次置入人体,现已获得欧洲四国批准进行临床研究。

  人工心脏的希望

  机械辅助循环治疗对终末期心力衰竭的治疗至关重要。2013年美国心脏病学会基金会(ACCF)/美国心脏学会(AHA)心力衰竭管理指南,以及2014年《中国心力衰竭诊断和治疗指南》均将机械辅助循环作为IIa类推荐。此类治疗措施包括主动脉内球囊反搏、体外膜式人工肺氧合、左心辅助装置及全人工心脏。

  目前应用较多的人工心脏包括Abiomed公司研发的AbioCo人工心脏,CARMAT公司研发的CARMAT人工心脏,以及SynCardia Systems公司研发的CardioWest人工心脏等。

  血栓形成、能源长期延续性及组织相容性问题,是人工心脏应用面临的极大挑战之一。在法国乔治-蓬皮杜欧洲医院对人工心脏的临床应用初步探索中,显示出CARMAT人工心脏较高的组织相容性。然而,任何一类人工心脏,都无法代替人体心脏的心泵功能贮备。无论是电子或机械故障,一旦发生,即有致命危险。这是人工心脏应用面临的另一项极大挑战。人工心脏的希望,在于解决这些技术难题、优化设备参数,并得以更多临床应用经验获证。

  后记

  在这篇文章发表之际,第3例患者在法国乔治-蓬皮杜欧洲医院接受了CARMAT人工心脏置入治疗,现已出院,恢复生活,距离置入之日--104天。



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