生物材料 第10章 人工心脏.ppt

LOGO人工心脏人工心脏Company LogoContents简介1心室辅助装置2全人工心脏3总结4Company Logo简介简介v人工心脏是利用机械的方人工心脏是利用机械的方法把血液输送到全身各器法把血液输送到全身各器官以代替心脏的功能的装官以代替心脏的功能的装置置§制成像自然心脏那样精确的组织结构、完全模拟其功能的人工正脏是极不容易的，需要医学、生物物理学、工程学、电子学等多学科的综合应用及相当长时期的研究 Company Logo历史历史v1982年年 ，，JARVIK-7是是世界上第一个试图永久性植世界上第一个试图永久性植入人体的完全人工心脏此入人体的完全人工心脏此种人工心脏外部有驱动装置，种人工心脏外部有驱动装置，患者借助管子与机器相连接，患者借助管子与机器相连接，可长期使用，这种人工心脏可长期使用，这种人工心脏的最大缺点是需要由体外装的最大缺点是需要由体外装置提供动力的能源置提供动力的能源Company Logo历史历史v1998年，首个轻便式的心脏年，首个轻便式的心脏“辅助器辅助器”投放英美市场投放英美市场2000年，年，给病人植入首个给病人植入首个Jarvik-2000型人工心脏，重约型人工心脏，重约90克，附在心脏的克，附在心脏的左心室上。

左心室上v2001年年7月月2日，世界上第一例日，世界上第一例全植入式全植入式人工心脏植入手术在美国获人工心脏植入手术在美国获得成功名为得成功名为AbioCor§重约两磅，呈柚子状，材料是塑料和钛151天身亡§ 完全代替心室功能并能完整植入体内的人工心脏，不依赖体外的机器工作，能给病人更多活动能力§由4部分构成：金属钛的心脏本体、一微型锂电池、一计算机控制系统以及外接电池组人造心脏本体取代患者心脏的左右心室，微型锂电池和控制系统将植入患者的腹腔，外接电池组不植入人体，而是通过安装在腹部表皮下的插座向植入的微型锂电池充电有两个替代左右心室的腔室，4个接口，分别连接左右心房、主动脉、肺动脉两个腔室中间是电动机和泵，在心脏与血管的接口部分装有活塞，以代替心脏瓣膜的功能§锂电池能量耗尽的时候由外挂电池组充电Company Logo起搏器原理起搏器原理v外壳由金属钛铸造而成的精密外壳由金属钛铸造而成的精密仪器 由一个慢脉冲发生器和与之相连由一个慢脉冲发生器和与之相连的金属导线组成的金属导线组成 v安装心脏起搏器时，医生在患安装心脏起搏器时，医生在患者的上胸部切一条者的上胸部切一条4-6厘米的厘米的切口，将心脏起搏器埋入皮下。

切口，将心脏起搏器埋入皮下起搏器连接一金属导线，医生起搏器连接一金属导线，医生会选定一条静脉血管（常选取会选定一条静脉血管（常选取的静脉有头静脉、锁骨下静脉、的静脉有头静脉、锁骨下静脉、颈外静脉或颈内静脉），通过颈外静脉或颈内静脉），通过静脉血管将金属导线插入患者静脉血管将金属导线插入患者的心脏这样，当心脏停止跳的心脏这样，当心脏停止跳动或跳动太慢时，起搏器就肝动或跳动太慢时，起搏器就肝发放电冲动使心脏跳动发放电冲动使心脏跳动 Company Logo组成组成v人工心脏：血泵、驱动装置、监控系统、能源人工心脏：血泵、驱动装置、监控系统、能源v血泵：血泵：膜式血泵、囊型血泵、管型血泵及螺形血泵等四种膜式血泵、囊型血泵、管型血泵及螺形血泵等四种 材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和复合材料等和复合材料等 瓣膜：瓣膜：它是控制人工心脏血流的单向阀，人工心脏功能的好坏它是控制人工心脏血流的单向阀，人工心脏功能的好坏与瓣膜构造有密切关系早期阶段用球瓣，现在常用的为碟瓣与瓣膜构造有密切关系早期阶段用球瓣，现在常用的为碟瓣以及生物瓣。

以及生物瓣v驱动系统：驱动系统：它是供给人工心脏血泵工作的动能形式多样，大它是供给人工心脏血泵工作的动能形式多样，大致可分为，机械、电动、磁力、气压、液压五种形式致可分为，机械、电动、磁力、气压、液压五种形式v监控系统：监控系统：监控人工心脏工作状态基本上从监控人工心脏工作状态基本上从血泵机能血泵机能，，驱动驱动装置各项指标装置各项指标及及血液循环生理参数血液循环生理参数变化三个方面进行监控变化三个方面进行监控v能源：能源：依靠外加能源工作以推动血液循环既能满足功率要求，依靠外加能源工作以推动血液循环既能满足功率要求，并使之微型化做到全置入体内，长期达数年使用的能源，目前并使之微型化做到全置入体内，长期达数年使用的能源，目前尚未完全解决尚未完全解决Company Logo选用材料选用材料　　§高分子材料高分子材料一直是人工循环的主要应用材料一直是人工循环的主要应用材料针对人工心脏的特点聚脂类有较好的应用前针对人工心脏的特点聚脂类有较好的应用前途，如聚乌拉坦今后还有可能利用人工材途，如聚乌拉坦今后还有可能利用人工材料的特点体外塑行以微创手术将人工心脏置料的特点体外塑行以微创手术将人工心脏置入人体，或者将人工材料做成人体可降解材入人体，或者将人工材料做成人体可降解材料，使其在一定时期后功能完成后自然降解，料，使其在一定时期后功能完成后自然降解，以免除二次手术。

以免除二次手术§人工合金人工合金对人工心脏也做对人工心脏也做 出了较大的贡献，出了较大的贡献，如镍－钛合金曾经作为人工心脏瓣膜、心室，如镍－钛合金曾经作为人工心脏瓣膜、心室，其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于人工其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于人工心脏近来有人做成镍－钛－锆合金其优越心脏近来有人做成镍－钛－锆合金其优越性更为突出性更为突出Company Logo能源能源v从应用的功能设置来看可分为外置型与内置型和固定型与从应用的功能设置来看可分为外置型与内置型和固定型与可移动型，从实用性来看，可移动内置电源最为理想主可移动型，从实用性来看，可移动内置电源最为理想主要有三个研究方向：高能电池（核能电池）、高效储电瓶要有三个研究方向：高能电池（核能电池）、高效储电瓶（代表产品为锂电）、经皮充电（研究最热、最有希望的（代表产品为锂电）、经皮充电（研究最热、最有希望的技术之一）技术之一）Company Logo分类分类人工心脏辅助人工心脏完全人工心脏左心室辅助右心室辅助双心室辅助一时性完全人工心脏以辅助等待心脏移植永久性完全人工心脏Company Logo心室辅助装置（心室辅助装置（VAD））右心辅助：血泵的流入管插入右心房,流出管与肺动脉端侧吻合 左心辅助：血泵的流入管可与左心房或左心室相连 ,流出管均与主动脉相连 双心室辅助：血泵与自然心脏并联 ,即血泵流入管与自然心脏左右心房或心室相连 ,血泵流出道管与自然心脏主动脉和肺动脉相连Company Logo心室辅助装置心室辅助装置隔膜泵：隔膜泵：模仿自然心脏而设计模仿自然心脏而设计,它的核心结构是一它的核心结构是一个由柔韧性材料围成的腔囊。

囊腔与自然心脏的个由柔韧性材料围成的腔囊囊腔与自然心脏的心腔一样心腔一样 ,用于容纳血液用于容纳血液,腔两端连接进、出口导腔两端连接进、出口导管管,并在两接口处分别放置单向阀门瓣膜以保证血并在两接口处分别放置单向阀门瓣膜以保证血液单向流动液单向流动对囊腔壁施以外力时腔内容积被迫变化对囊腔壁施以外力时腔内容积被迫变化,容积减小容积减小时血液由出口流出时血液由出口流出,增加时则接纳从体内流入的血增加时则接纳从体内流入的血液如此周而复始液如此周而复始 ,完成泵血功能完成泵血功能,与自然心脏的与自然心脏的工作极为相似工作极为相似临床应用：隔膜泵临床应用：隔膜泵 、叶轮泵、叶轮泵叶轮泵：叶轮泵：非仿生性的血泵非仿生性的血泵 （离心泵、（离心泵、轴流泵及混流泵）均采用高速旋转的轴流泵及混流泵）均采用高速旋转的叶轮驱动血液单向流动叶轮驱动血液单向流动,不需要单向阀不需要单向阀门控制血流方向门控制血流方向,克服隔膜泵体积大、克服隔膜泵体积大、结构复杂、工作寿命短、能耗高等缺结构复杂、工作寿命短、能耗高等缺点点,尤其适用于永久性植人体内时采用尤其适用于永久性植人体内时采用进行动进行动物实验物实验的人工的人工心脏的心脏的血液泵血液泵Company Logo全人工心脏（全人工心脏（TAH））vTAH完全取代自然心脏的功能完全取代自然心脏的功能,维护全维护全身的血液循环状况身的血液循环状况v目目 前前 临临 床床 应应 用用 : 气气 动动 式式Cardio West TAH和电动式和电动式 AbioCor TAHvCardio West:由气体驱动并植入到心脏由气体驱动并植入到心脏原位。

原位 刚性泵外罩组成刚性泵外罩组成 ,含两个球形的聚氨甲酸乙含两个球形的聚氨甲酸乙醋室腔两个室腔吻合到心房袖口醋室腔两个室腔吻合到心房袖口,流出导流出导管与大血管相吻合两根气体驱动线管经皮管与大血管相吻合两根气体驱动线管经皮穿出并与一外置的操纵控制系统相连穿出并与一外置的操纵控制系统相连,后者后者监测泵的压力和运行监测泵的压力和运行 不足不足:控制装置不便携带、需抗凝控制装置不便携带、需抗凝AbioCor TAH：：第一个完全独立可植第一个完全独立可植入永久性入永久性TAH 体内：胸部装置体内：胸部装置 、一可充电电池和一、一可充电电池和一微型电子箱微型电子箱体外：一个电池盒体外：一个电池盒胸部装置（胸部装置（1Kg）） 装一内置马达装一内置马达 ,使血使血液流经肺和身体其他部位经皮能量传液流经肺和身体其他部位经皮能量传送技术送技术 消除了经皮穿出的驱动线管消除了经皮穿出的驱动线管, 减减少感染发生率少感染发生率Company Logo瓣膜瓣膜v心室辅助和人心脏血泵上的瓣膜是控心室辅助和人心脏血泵上的瓣膜是控制血泵血流的定向阀制血泵血流的定向阀v心室辅助和人工心脏功能的好坏与瓣膜的心室辅助和人工心脏功能的好坏与瓣膜的构造有密切关系构造有密切关系, 常用属于常用属于机械瓣机械瓣的倾斜的倾斜蝶瓣和双叶瓣蝶瓣和双叶瓣, 及及生物瓣生物瓣的牛心包瓣的牛心包瓣v生物瓣：用生物组织制作而成，或直接取生物瓣：用生物组织制作而成，或直接取材同种或异种心脏瓣膜。

生物瓣血栓栓塞材同种或异种心脏瓣膜生物瓣血栓栓塞率低，不需终身抗凝，当然也免除了抗凝率低，不需终身抗凝，当然也免除了抗凝所致的出血等并发症，但其耐久性较机械所致的出血等并发症，但其耐久性较机械瓣差，平均工作寿命在瓣差，平均工作寿命在10年左右不过年左右不过生物瓣生物瓣“失功失功”后可再次换瓣（考）后可再次换瓣（考）v机械瓣：机械瓣：金属跟高级复合材料制作而成，金属跟高级复合材料制作而成，耐久性强，但需终身接受抗凝治疗每日耐久性强，但需终身接受抗凝治疗每日需服用抗凝药，定期化验抗凝不当可发需服用抗凝药，定期化验抗凝不当可发生栓塞或出血等危险机械瓣一旦失灵或生栓塞或出血等危险机械瓣一旦失灵或卡瓣，病情常较危急卡瓣，病情常较危急Company Logo总结总结近年,国外在人工心脏的研究与临床运用进展迅速,许多产品已商业化性能良好 ,在临床运用中抢救了许多重症心力衰竭病人的生命,但是诸如术后出血、血栓栓塞、感染、肾功能衰竭、多器官功能衰竭等并发症发生率仍较高,严重影响患者的生存率研制小型化、高功能、少并发症、为病人提供高生活质量的完全植入式人工心脏成为人工心脏领域的发展方向国外VAD价格昂贵,研制价格适宜的国产VAD是我国急需课题。

但在我国目前社区医疗水平较低及经济不发达的条件下 ,可植入式VAD的推广应用肯定有许多困难发展需进一步解决的问题：发展需进一步解决的问题：1.小型而具有高射血效能小型而具有高射血效能2.安全可靠的控制系统和能源供应模型安全可靠的控制系统和能源供应模型3.经久耐用的带瓣血室经久耐用的带瓣血室LOGO。