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心脏这个强健而精密的器官，是维持人体正常生理功能的“引擎”。然而，全球每年仍有1790万人因心血管疾病而失去生命，终末期心衰患者五年生存率不足35%。对于心衰患者来说，传统的治疗方法如药物治疗、心脏移植，往往难以满足全部需求。近年来，人工心脏技术正以革命性的发展为“心”生开辟全新路径。作为一名心脏疾病守护者，笔者亲眼见证人工心脏如何改变患者的命运，带给心脏病患者“心”的希望。
人工心脏的发展历程
人工心脏的研发可以追溯到20世纪50年代末期。1957年，美国得克萨斯州贝勒大学医学院的迈克尔·E·迪巴凯医生首次提出“人造心脏”的概念。经过数十年的探索与实践，1969年，迪巴凯医生团队成功将世界上第一颗人工心脏植入一位患者体内。尽管患者只存活64小时，但这一壮举为后续的研究奠定基础。1982年，美国犹他大学医生布莱德利·克伦普和威廉·德维将一颗名为“Jarvik-7”的完全植入式人工心脏植入患者巴特·克拉克的体内，标志着人工心脏真正进入临床应用的阶段。如今，人工心脏已经从早期的体积庞大、需要外部连接的机器发展成为体积小巧、全植入式的装置。同时，人工心脏不仅能够作为心脏移植前的过渡设备，还能够成为终身替代的解决方案，极大提高终末期心脏病患者的生活质量。
人工心脏的工作原理
人工心脏的设计原理主要基于对心脏功能的模拟和优化，旨在替代或辅助心脏的泵血功能。根据功能不同，人工心脏可以分为心脏辅助装置（VAD）和完全替代心脏的人工心脏两大类。
其中，VAD主要用于帮助心室泵血，减轻心脏负担，为等待心脏移植的患者争取时间。VAD通过植入体内的泵与管道，连接到心脏的左心室或右心室，泵将血液从心室泵出，送往主动脉或肺动脉，从而增强心脏的血液循环能力。VAD有以下主要组成部分：泵，主要用于推动血液流动，多采用离心泵或轴流泵设计，具有体积小、磨损低、工作寿命长等优点；驱动系统，为泵提供动力，通常包括控制器、驱动器和电源，现代VAD驱动系统多为无线充电，避免了体外电源线带来的感染风险；监测与控制系统，实时监测泵的工作状态，如流量、压力等参数，确保泵的稳定运行，同时能够根据患者活动量自动调整泵速，维持血流动力学平衡。
完全替代心脏的人工心脏则更加复杂，需要同时替代左心室和右心室的功能，接管心脏的泵血任务。完全替代心脏的人工心脏包括两个泵，分别模拟心脏的左心室和右心室，以及与心脏辅助装置相似的驱动和控制系统。此外，还需要与身体的其他器官和系统进行良好的兼容，以避免免疫排斥反应和血栓形成等并发症的发生。
人工心脏与传统心脏移植的区别
人工心脏与传统心脏移植在手术过程、术后管理、患者恢复以及适应人群等方面有所区别。
其中，二者的手术过程在植入部位、手术复杂度、术中风险等方面存在不同。植入部位方面，传统心脏移植手术涉及完全摘除患者心脏，并将供体心脏植入原心脏的位置。而人工心脏手术则是在患者心脏原位植入人工泵，替代或辅助心脏的部分功能，不需要摘除患者器官。
手术复杂度上，传统心脏移植手术需要精确匹配供体与受体的心脏，手术过程复杂，涉及血管重建和神经连接等多个步骤。人工心脏手术虽然技术要求同样高，但由于人工泵的设计越来越小巧，手术创伤相对较小，操作也更为灵活。
术中风险上，传统心脏移植手术因涉及大量血管和神经的重新连接，术中出血、血管损伤和神经损伤的风险较高。人工心脏手术则主要集中在心脏的局部区域，术中风险相对较低。
二者的术后管理区别则在以下两个方面表现出来：一是免疫排斥，由于供体心脏来自另一生物体，传统心脏移植患者需终身服用免疫抑制药物以防止排斥反应；而人工心脏则不存在免疫排斥问题，但患者需要长期进行抗凝治疗，以防止血栓形成。二是感染风险，传统心脏移植患者可因免疫抑制药物的使用而增加感染风险；人工心脏患者则需防止手术切口、装置接口的感染。
二者的患者恢复主要指康复时间的区别。传统心脏移植患者术后恢复时间较长，需要数月到一年的康复期。人工心脏患者恢复时间相对较短，尤其是在VAD手术后，患者可以较快恢复日常生活。
适应人群上，人工心脏的适应人群有以下三类：第一类是终末期心脏病患者。对于不适应传统治疗手段，如药物治疗、介入治疗，且不适合心脏移植的终末期心脏病患者，人工心脏提供一种可行的长期解决方案。第二类是心脏移植等待期患者。对于需要等待合适心脏供体的患者，VAD可以用作过渡设备，维持其生命体征。第三类是心脏功能恢复期患者。部分患者在经历重大心脏手术后，心脏功能暂时减弱，人工心脏可以作为辅助设备，帮助心脏恢复功能，直至恢复正常。
生物心脏的适应人群则包括适应期心脏衰竭患者和免疫匹配良好的患者。其中，患有严重心脏衰竭的患者包括缺血性心肌病、扩张型心肌病等患者，且除心脏外其他器官功能正常。同时，心脏移植需要供体与受体在免疫学上匹配度较高，以减少排斥反应的风险。
人工心脏的未来趋势
人工心脏的未来趋势将着重在技术可靠性与耐用性、抗凝血治疗与防感染、生活质量以及个性化治疗等方面提高。例如，开发新的生物相容性材料，设计更优化的血流动力学路径，研发更加小巧、轻便的人工心脏，为不同患者提供个性化定制的人工心脏，以提高治疗效果等。
人工心脏是心外科领域的重大突破，不仅为终末期心脏病患者带来生的希望，还极大改善患者的生活质量。面对未来无限可能，我们将继续致力于人工心脏的研究与应用，为更多患者带来健康和幸福。 ■
（作者单位：上海市复旦大学附属中山医院心血管特需科）
