本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體地涉及一種人工心臟。

背景技術(shù)：

心力衰竭(以下簡(jiǎn)稱心衰)是大多數(shù)心血管疾病的最終歸宿，是常見的、高醫(yī)療支出且可能致命的疾病。中國(guó)2011年的心血管病報(bào)告指出，我國(guó)目前有心衰患者約420萬例；在發(fā)達(dá)國(guó)家，約2％的成年人經(jīng)受著心衰的折磨，而年齡高于65歲者則增加至6-10％。而且隨著全球人口老齡化的增加，這個(gè)數(shù)字還在不斷增加。在過去30年中，盡管心衰的診治取得了許多進(jìn)展，但心衰死亡率仍然居高不下。心衰確診后第一年的死亡風(fēng)險(xiǎn)為35％，往后每年則降低至10％。即使使用最好的治療，心衰的年死亡率仍然高達(dá)10％。因此，擺在醫(yī)務(wù)工作者面前的心衰防治工作無疑是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有技術(shù)中通常有兩種方式用于解決心衰的問題：一是藥物治療，二是心室輔助裝置。但是從目前已取得的成果來看，盡管各種新型藥物相關(guān)研究結(jié)果不斷發(fā)展，但是藥物效果極其有限。因而，目前心衰的根本好轉(zhuǎn)有賴于心臟輔助裝置的研發(fā)進(jìn)展。

與藥物治療相比，心室輔助裝置效果更顯著?，F(xiàn)有最先進(jìn)的左心輔助裝置的原理是：將左心室血流引入輔助泵體，經(jīng)泵體驅(qū)動(dòng)血流進(jìn)入主動(dòng)脈，部分替代左心泵血功能。但是左心輔助裝置依舊存在較大局限性。首先，該裝置只能部分改善心衰心臟的功能，會(huì)對(duì)心肌和心臟瓣膜造成不可逆的損傷。其次，這種方法具有一系列禁忌、工藝復(fù)雜因而實(shí)際應(yīng)用范圍十分有限。第三，這種方法只能暫時(shí)替代左心泵血，使用壽命有限。最后，目前的心室輔助裝置需要與血液直接接觸，不可避免地會(huì)出現(xiàn)出血、血栓、溶血、感染、免疫反應(yīng)等一系列致命的并發(fā)癥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種人工心臟，可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞再生，恢復(fù)心肌結(jié)構(gòu)；可操作性強(qiáng)，應(yīng)用范圍更廣；可以作為心臟的永久性輔助裝置；還能夠避免出血、血栓、溶血、感染、免疫反應(yīng)等并發(fā)癥。

本發(fā)明公開了一種人工心臟，包括全心球囊正搏系統(tǒng)和心肌再生誘導(dǎo)系統(tǒng)，其中全心球囊正搏系統(tǒng)包括心室外套、球囊、氣體導(dǎo)管和動(dòng)力系統(tǒng)，心室外套包裹在所述心室的外部；氣體導(dǎo)管用于連接球囊和動(dòng)力系統(tǒng)，使得當(dāng)心臟收縮時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)為球囊充氣，當(dāng)心臟舒張時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)為所述球囊放氣；心肌再生誘導(dǎo)系統(tǒng)包括激光光纖及激光器，激光光纖的一端連接于所述激光器，另一端的端頭定位在心室外表面；激光器按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)發(fā)射激光，激光通過所述激光光纖從激光光纖的端頭射出照射心室的外表面，誘導(dǎo)心肌細(xì)胞再生；激光器和動(dòng)力系統(tǒng)位于體外。

可選地，激光器為低能激光器；低能激光器輸出功率在30～60mW之間；低能激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)在4000～6000nm之間；與低能激光器連接的激光光纖的直徑在0.15～0.25mm之間。

其中低能激光器發(fā)射的激光，通過激光光纖照射在心室的外表面，所述激光與所述心室的受損心肌細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)的DNA雙鏈間的氫鍵共振，將DNA雙鏈解鏈成單鏈，再由單鏈復(fù)制成雙鏈，再使細(xì)胞分裂形成子細(xì)胞，從而獲得再生的心肌細(xì)胞。

可選地，心室外套無彈性，用于為所述球囊充氣時(shí)提供支撐，使所述球囊向心室方向膨脹，擠壓心室；球囊具有彈性；所述氣體導(dǎo)管及激光光纖穿過所述心室外套并伸出體外；動(dòng)力系統(tǒng)由心電信號(hào)控制。

可選地，心室外套為具有開口的空心套，并在手術(shù)前于體外預(yù)先制備；球囊放置在空心套內(nèi)，且球囊與空心套內(nèi)壁貼合的一側(cè)用生物膠粘固在空心套的內(nèi)表面；激光光纖定位在心室外表面的一端沿著空心套內(nèi)壁分布。

可選地，球囊包括置于左心室前壁的第一球囊、置于左心室前外側(cè)壁的第二球囊、置于左心室下壁的第三球囊及置于右心室前壁的第四球囊。

可選地，其中激光光纖包括第一激光光纖和第二激光光纖，其中第一激光光纖置于心室外表面的端頭位于所述第一球囊與第二球囊之間的間隙；第二激光光纖置于心室外表面的端頭位于所述第二球囊和第三球囊之間的間隙。

可選地，預(yù)先設(shè)定的參數(shù)包括發(fā)射間隔為12小時(shí)，每次發(fā)射的持續(xù)時(shí)間為30分鐘。

可選地，所述激光光纖遠(yuǎn)離心室外表面的一端與所述氣體導(dǎo)管結(jié)為一束總管，所述總管伸出心室外套且在手術(shù)中從心尖部的胸壁引出體外。

優(yōu)選地，所述動(dòng)力系統(tǒng)為球囊正搏泵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)：

在本發(fā)明實(shí)施例提出的人工心臟中，在外接動(dòng)力系統(tǒng)的作用下，心臟收縮時(shí)，球囊充氣，在心室外套的支撐下，球囊向心室方向膨脹，擠壓心臟，使心臟收縮充分；心臟舒張時(shí)，球囊放氣提供負(fù)壓，促進(jìn)心臟充分舒張；從而部分替代心衰心臟的功能，提高心臟泵血能力。球囊擠壓心臟的同時(shí)，激光器可以發(fā)射激光通過激光光纖照射在心室外表面，從而使得心肌細(xì)胞再生，部分恢復(fù)心肌結(jié)構(gòu)。

此外，本發(fā)明提供的人工心臟結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)科學(xué)，符合人體生理學(xué)要求，具有較強(qiáng)可操作性，應(yīng)用范圍更廣。同時(shí)，由于避免了出血、血栓、溶血、感染、免疫反應(yīng)等并發(fā)癥，提高了手術(shù)成功率，降低了后期輔助治療成本。另外，由于人工心臟本身使用的材料具有較強(qiáng)的生物相容性，可以作為永久性心臟輔助裝置。使用本發(fā)明提供的人工心臟，大部分患者不必再進(jìn)行心臟移植，避免心臟移植供體少、配型難、易產(chǎn)生排異等的缺陷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的示意圖；

圖3是本發(fā)明圖1實(shí)施例的A-A向剖面圖。

具體實(shí)施方式

下文描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，該實(shí)施方式為示意性的，旨在揭示本發(fā)明的具體工作過程，不能理解為對(duì)權(quán)利要求的保護(hù)范圍的進(jìn)一步限定。

實(shí)施例一

參照?qǐng)D1所示的整體結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明提供的人工心臟包括：全心球囊正搏系統(tǒng)與心肌再生誘導(dǎo)系統(tǒng)，其中：全心球囊正搏系統(tǒng)包括心室外套1、球囊2、氣體導(dǎo)管3和動(dòng)力系統(tǒng)4；所述心肌再生誘導(dǎo)系統(tǒng)包括激光光纖6及激光器5。其中氣體導(dǎo)管3用于連接球囊2和動(dòng)力系統(tǒng)4，激光光纖6連接激光器5，而且動(dòng)力系統(tǒng)4和激光器5均置于體外。

參照?qǐng)D2本發(fā)明實(shí)施例一的示意圖，心室外套1包裹在左心室7和右心室8的外部；球囊2置于左心室7、右心室8和心室外套1之間，球囊2包括置于左心室7前壁的第一球囊201、置于左心室7前外側(cè)壁的第二球囊202、置于左心室7下壁的第三球囊203及置于右心室8前壁的第四球囊204；激光光纖6包括第一激光光纖601和第二激光光纖602，第一激光光纖601置于左心室7外表面的端頭6010位于第一球囊201與第二球囊202之間的間隙；第二激光光纖602置于左心室7外表面的端頭6020位于所述第二球囊202和第三球囊203之間的間隙。值得注意的是，此處激光光纖6包括兩根，僅為舉例之用，實(shí)際根據(jù)病人心衰程度等具體情況，激光光纖6可以采用多根，而激光光纖6的布置也不限于所述方式。上述球囊201、202及203用于包裹左心室7，204用于包裹右心室8，這種設(shè)置方式與左心室7外僅設(shè)置一個(gè)球囊相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)：可以確保對(duì)左心室7四周均勻受力，從而確保左心室7實(shí)現(xiàn)向心性收縮；可以避免左心室7局部受到壓力過大，將左心室7壓向右心室8，影響右心室8的舒張功能；還可以避免右心室8外的球囊擠壓不足使得心臟向右側(cè)移位，抵消左心室7外的球囊所做的功。

激光器5為低能激光器；低能激光器的輸出功率在30～60mW之間；低能激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)在4000～6000nm之間；與低能激光器連接的激光光纖5的直徑在0.15～0.25mm之間。低能激光器發(fā)射的激光，通過激光光纖5照射心室的外表面，激光與外表面的受損心肌細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)的DNA雙鏈間的氫鍵共振，將DNA雙鏈解鏈成單鏈，再由單鏈復(fù)制成雙鏈，使細(xì)胞分裂形成子細(xì)胞，從而獲得再生的心肌細(xì)胞。值得注意的是，上述低能激光器、及激光的相關(guān)參數(shù)僅是舉例之用，實(shí)際使用并不以此為限，可以選用具有不同參數(shù)的低能激光器。相比于現(xiàn)有技術(shù)中僅采用心臟輔助裝置，本發(fā)明實(shí)施例在球囊2輔助心臟充分收縮、舒張的同時(shí)，采用激光照射心室外表面并通過上述原理誘導(dǎo)心肌再生，可以部分恢復(fù)心肌結(jié)構(gòu)，提高心臟自身功能。

心室外套1無彈性，用于為球囊2充氣時(shí)提供支撐，使得球囊2向心室方向膨脹，擠壓心室。心室外套1可以采用滌綸布、塑料甚至金屬等，任意不會(huì)影響人體器官功能的剛性材料。球囊2具有彈性，充放氣時(shí)體積會(huì)隨之膨脹或收縮。球囊2可以采用橡膠制成。氣體導(dǎo)管3用于連接球囊2和動(dòng)力系統(tǒng)4。動(dòng)力系統(tǒng)4由心電信號(hào)控制，使得當(dāng)心臟收縮時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)4為球囊2充氣，當(dāng)心臟舒張時(shí)，為所述球囊2放氣。為使球囊2、氣體導(dǎo)管3與動(dòng)力系統(tǒng)4協(xié)調(diào)作用，三者連接的部分可以采用相同材質(zhì)。值得注意的是，上述心室外套1、球囊2、氣體導(dǎo)管3及動(dòng)力系統(tǒng)4采用的材料僅是舉例之用，實(shí)際使用并不以此為限，可以選用其他的材料。

球囊2與導(dǎo)管3的連接現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以采用現(xiàn)有技術(shù)方案，此處不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的人工心臟在實(shí)際手術(shù)中的使用方式如下：首先，在手術(shù)前確認(rèn)病人的心臟包括左心室7及右心室8的尺寸；然后根據(jù)測(cè)得的心臟尺寸于體外采用選用的材料預(yù)先制備具有開口的空心套作為心室外套1，制備四個(gè)分別連接有各自氣體導(dǎo)管3的球囊2，包括球囊201、202、203及204；第三步，參照?qǐng)D2所示將球囊2布置在空心套內(nèi)，球囊2之間具有間隙，且將球囊2與空心套內(nèi)壁貼合的一側(cè)用生物膠粘固在空心套的內(nèi)表面；兩根激光光纖的端頭6010及6020分別置于球囊2之間的間隙，激光光纖6定位在心室外表面的一端沿著空心套內(nèi)壁分布，同樣，也可以采用生物膠將激光光纖6粘固在空心套的內(nèi)表面，用以避免球囊2充放氣時(shí)帶動(dòng)激光光纖6的位置發(fā)生改變；第四步，參照?qǐng)D3所示，將兩根激光光纖601及602遠(yuǎn)離心室外表面的一端與四根氣體導(dǎo)管301、302、303及304結(jié)為一束總管9且伸出心室外套1；最后，手術(shù)時(shí)將上述粘結(jié)有球囊2、激光光纖6的心室外套1套在心臟外表面，并將心室外套1頂端縫于心包以固定，然后將上述總管9從心尖部的胸壁引出體外并分別與激光器5和動(dòng)力系統(tǒng)4連接。

采用上述預(yù)先將各個(gè)部件于體外制備完善并組裝固定在一起，手術(shù)時(shí)僅需將粘結(jié)有球囊2、激光光纖6的心室外套1套在心臟外表面的方法，不僅可以保證部件的可靠連接，手術(shù)前充分檢查，確保設(shè)備質(zhì)量；還可以大大縮短手術(shù)時(shí)間，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率。

值得注意的是，上述使用方式僅是舉例之用，實(shí)際使用并不以此為限。球囊2及激光光纖3的固定不限于所述生物膠的粘接，也可采用其他方式固定。同樣地，所述心室外套1縫于心包的固定方式也僅是舉例只用，實(shí)際固定方式不限于此。另外，上述將激光光纖6及氣體導(dǎo)管3結(jié)為一體的具體方式不限，而且此種方式不是唯一方式，而激光光纖6及氣體導(dǎo)管3引出體外的方式同樣不限于上述方式。本發(fā)明實(shí)施例采用的動(dòng)力系統(tǒng)4為球囊正搏泵。因此，凡是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所提及目的的任意方式都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

另外，上述低能激光器的預(yù)先設(shè)置的參數(shù)可以包括：發(fā)射間隔為12小時(shí)，每次發(fā)射的持續(xù)時(shí)間為30分鐘。值得注意的是，上述參數(shù)但僅是舉例之用，實(shí)際使用并不以此為限。具體參數(shù)可根據(jù)不同病人的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明包括以下優(yōu)點(diǎn)：

在動(dòng)力系統(tǒng)的作用下，心臟收縮時(shí)，球囊充氣，在心室外套的支撐下，球囊向心室方向膨脹，擠壓心臟，使心臟收縮充分；心臟舒張時(shí)，球囊放氣提供負(fù)壓，促進(jìn)心臟充分舒張；從而提高心臟泵血功能。球囊擠壓心臟的同時(shí)，激光器可以發(fā)射激光通過激光光纖從端頭射出照射心室外表面，從而使得受損的心肌細(xì)胞再生，部分恢復(fù)心肌結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實(shí)施例采用的球囊包括四個(gè)，三個(gè)置于左心室外表面，另外一個(gè)置于右心室外表面，與左心室外僅設(shè)置一個(gè)球囊相比，可以確保對(duì)左心室四周均勻受力，從而確保左心室實(shí)現(xiàn)向心性收縮；可以避免左心室局部受到壓力過大，將左心室壓向右心室，影響右心室的舒張功能；還可以避免右心室外的球囊擠壓不足使得心臟向右側(cè)移位，抵消左心室外的球囊所做的功。

本發(fā)明實(shí)施例提供的人工心臟在實(shí)際手術(shù)中的使用方式，預(yù)先將各個(gè)部件于體外制備完善并組裝固定在一起，手術(shù)時(shí)僅需將粘結(jié)有球囊、激光光纖的心室外套套在心臟外表面，不僅可以保證部件的可靠連接，手術(shù)前通過反復(fù)檢查，確保產(chǎn)品質(zhì)量；還可以大大縮短手術(shù)時(shí)間，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，提高手術(shù)成功率。

相較于現(xiàn)有技術(shù)中僅采用心臟輔助裝置，本發(fā)明實(shí)施例在球囊輔助心臟充分收縮、舒張的同時(shí)，采用激光照射心室外表面并通過上述原理誘導(dǎo)受損心肌細(xì)胞再生，可在較大程度上恢復(fù)心肌結(jié)構(gòu)，提高心臟自身功能?，F(xiàn)有理論研究和公知常識(shí)普遍認(rèn)為心肌細(xì)胞不可再生或很難再生，而本發(fā)明不僅通過前期實(shí)驗(yàn)證實(shí)了心肌細(xì)胞的再生性，解釋了心肌細(xì)胞再生的科學(xué)原理，還提供了具體實(shí)施方法，實(shí)現(xiàn)了心肌細(xì)胞再生，對(duì)于心衰治療提供了更先進(jìn)的科技手段，具有極高科學(xué)價(jià)值。

此外，本發(fā)明提供的人工心臟結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)科學(xué)，符合人體生理學(xué)要求，具有較強(qiáng)可操作性，可應(yīng)用范圍更廣。同時(shí)，由于避免了出血、血栓、溶血、感染、免疫反應(yīng)等并發(fā)癥，提高了手術(shù)成功率，降低了后期輔助治療成本。另外，由于人工心臟本身使用的材料均為可持續(xù)性材料，手術(shù)之后可以作為心臟的永久性輔助裝置，使用壽命大大增加，減輕了進(jìn)行多次手術(shù)給患者帶來的生理痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。使用本發(fā)明提供的人工心臟，患者不必再進(jìn)行心臟移植，避免心臟移植供體少、配型難、易產(chǎn)生排異等的缺陷。

需要說明的是，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“內(nèi)”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的順序、方位或者位置關(guān)系為人為定義的順序或基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明或使描述更加清晰有條理，而不是指示或者暗示所指的結(jié)構(gòu)或部件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“連通”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以直接相連，也可以通過中間媒介簡(jiǎn)介相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。

類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。可以把實(shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設(shè)備的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。