一个乒乓球大小的金属泵,连接着电源与仿生材料导管。泵的中央,一个金属叶轮稳稳地悬浮,无声地高速转动。
这就是中国自主研发的全磁悬浮人工心脏。自诞生以来,它已连续运转并模拟心跳数十亿次。它每旋转一圈,就能让晚期心衰患者的生命轨迹延长一分。依托“分立式电机与磁悬浮单元”设计,该人工心脏实现更小体积、更大转子外径、更低转速,为提升血液相容性、降低并发症风险奠定了工程学基础。
王十七,脱口秀舞台上活力四射的专业演员。谁曾想,他曾在死亡边缘徘徊17年。“17年心衰,生不如死。”他回忆,那时的他,平躺会窒息、吃饭怕腹胀、睡觉只能半坐着。医生断言:除了心脏移植,别无生路。同样在苦苦挣扎的,还有全球数千万心衰患者。在中国,35岁以上心衰患者达1370万人,终末期患者超100万人,而每年全国心脏移植手术仅千余例。他们都在等一个答案:当心脏彻底“罢工”,谁来重燃生命?
人工心脏,被称为“医疗器械皇冠上的明珠”,是大规模救治心衰患者的唯一现实手段。但半个多世纪以来,技术探索之路坎坷不平。彼时液力悬浮是全球热门的人工心脏技术路线,我国开展的相关研究,也已在国际上崭露头角。浙江大学研究团队基于在液力轴承领域的深厚积累,创新了螺旋槽设计,展示了用于人工心脏的可行性。陈琛虽已构思了全磁悬浮人工心脏的一套颠覆性方案,但要完成如此复杂的多学科技术开发,千头万绪,他深感势单力薄。
科学家们决定跳过液力悬浮,直接攻坚颠覆性的全磁悬浮技术。液力悬浮人工心脏脱离液体无法支撑,间隙窄、流动性不佳,易破坏血液。患者术后引发中风的风险增加了,这是一个致命的缺陷。时任“十一五”863计划先进制造技术领域专家、苏州大学机电工程学院院长孙立宁说,全磁悬浮人工心脏尽管面临设计难题,但它靠电磁力控制,间隙更宽,可从根源降低血液损伤。只要创新,研发出体积更小的,对广大心衰患者来说就是最大的福音。
2017年6月26日,中国工程院院士胡盛寿为一名极度危重的心衰患者植入了同心医疗的人工心脏,实现了从技术创新到临床应用的完整闭环。2019年,王十七抱着最后的一丝希望,被推进了手术室。当人工心脏启动,血液重新顺畅循环。他至今记得,醒来时听到医生的第一句话:“你可以呼吸一下新鲜的空气了。”他一愣:“原来,呼吸会有那么舒服。” “全磁悬浮与液力悬浮在技术难度上不是一个档次,要开发全磁悬浮人工心脏,需要更多的技术创新、更大的投资,但这是未来技术发展的方向。”最终,我们研制的人工心脏,血泵厚度减小了约25%;叶轮直径加大约70%的同时,血泵外径还有所减小;更重要的是,磁悬浮刚度提高了足足一个量级以上。(改编自科技日报)
教案生成:https://a.uamgo.com/