全肌性人工心臟的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及人造器官，尤其是一種人工心臟。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)有2000萬的心力衰竭患者，我國(guó)約有500萬，每年新增50萬，且每年導(dǎo)致30萬患者死亡。隨著壽命的延長(zhǎng)，心衰的救治已經(jīng)成為各國(guó)重要的公共衛(wèi)生問題。而心衰患者等待期6個(gè)月和12個(gè)月的死亡率分別為21%和47%。心室輔助裝置VAD和全人工心臟TAH，對(duì)挽救其生命有重要意義。心臟移植是治療終末期心衰的最有效手段，但供體來源有限。美國(guó)每年心臟移植數(shù)量在2200例左右，每年等待移植的患者超過5萬例。
[0003]從1960年肯尼迪等提出全人工心臟(TAH)概念，該領(lǐng)域進(jìn)展不斷。根據(jù)工作原理，目前的TAH分為氣動(dòng)栗和電動(dòng)栗。Syncardia是應(yīng)用最多的氣動(dòng)栗，重160g，占用空間400ml，可提供70ml的最大每搏輸出量和9.5L/min的最大心輸出量。目前已被置入到1100例患者，最長(zhǎng)生存時(shí)間3.75年。Ab1cor是首個(gè)完全置入式電動(dòng)栗，重900g，可提供60mm的最大每搏輸出量和8L/min的最大心輸出量。
[0004]BivACOR是2012年澳大利亞生物醫(yī)學(xué)工程師Timms與得州心臟研究所的心臟外科專家合作進(jìn)行器械改良和測(cè)試。BIVAC0R設(shè)計(jì)獨(dú)特，有一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的磁懸浮磁盤驅(qū)動(dòng)其兩側(cè)的蝶形“楽片”，避免了機(jī)械栗常見的磨損。BIvacor可以為雙心室提供支持(BV assist),也可完全替代自然心臟功能(BV replace)。
[0005]而2013年12月，由法國(guó)心臟外科醫(yī)生Alain carpentier發(fā)明、法國(guó)Carmate公司推出的TAH被首次置入人體。其被稱為“全球第一顆永久性生物合成人工心臟”，也是通過電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)雙心室完成射血功能，但其形態(tài)和生理學(xué)對(duì)自然心臟的模擬度更高，但重量超過900g。由于使用經(jīng)皮能量傳送技術(shù)，消除了經(jīng)皮穿出的驅(qū)動(dòng)線管，因此，感染率降低?；颊咦铋L(zhǎng)生存3年。Carmat仍為電動(dòng)栗，特點(diǎn)與ab1cor類似。
[0006]人工心臟在美國(guó)已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化，2012年銷售額突破5億美元，成為心血管醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的分支，其價(jià)格高達(dá)每套10萬美元。
[0007]隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步，和既往的人造肌肉以氣動(dòng)方式為主不同，目前的人造肌肉從形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)上，已經(jīng)和人和動(dòng)物的肌肉形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能逐漸趨于一致，而且，在力量、靈活性和牢固性等方面，更是成倍超過了自然肌肉。如，電活性聚合物和電致伸縮聚合物，能夠在電流或者外加電場(chǎng)下，通過材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變而伸縮、彎曲、束緊或膨脹，和生物肌肉十分相似，尤其是以小而強(qiáng)的碳納米管為原料的人造肌肉最為典型，比同等的天然肌肉強(qiáng)200倍，這相當(dāng)于一個(gè)75公斤的人曲臂撐住1280公斤的重量。而且，人造肌纖維反應(yīng)快速，可以在25毫秒內(nèi)完成一次收縮和舒張，換言之收縮舒張一次只要25個(gè)千分之一秒。最重要的是新一代人造肌肉不僅制作簡(jiǎn)單，而且制作材料很便宜，改進(jìn)了的人造肌肉可以應(yīng)用在下一代機(jī)械臂上、飛機(jī)副翼上、醫(yī)療器械上，基本上所有無生命的運(yùn)動(dòng)部件都可以應(yīng)用。在醫(yī)療上、軍事和環(huán)保等一些領(lǐng)域正逐步取代一些以電機(jī)為主的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
[0008]在人工心臟方面，迄今為止，所有的心室輔助裝置VAD或者全人工心臟TAH，一是多為硬質(zhì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，比如由氣缸，電動(dòng)機(jī)，磁盤等等組成。二是操作性和安全性及控制性無法盡可能完善。三是動(dòng)力組成缺乏可持續(xù)性和方便性。第四是比較容易造成其他附加損傷和并發(fā)癥，如血栓形成，腦血管不良事件等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種操作性更好、安全性更高的全肌性人工心臟。
[0010]本實(shí)用新型公開的全肌性人工心臟，包括控制器、供能系統(tǒng)和由人造肌肉纖維編織而成的心臟本體，所述控制器和供能系統(tǒng)均與心臟本體相連接，所述心臟本體內(nèi)設(shè)置有左心房、左心室、右心房和右心室，所述右心房連接有上腔靜脈管和下腔靜脈管，所述右心房通過防血液倒流結(jié)構(gòu)與右心室相連接，所述右心室通過防血液倒流結(jié)構(gòu)與肺動(dòng)脈管連接，所述左心房連接有肺靜脈管，所述左心房通過防血液倒流結(jié)構(gòu)與左心室連接，所述左心室通過防血液倒流結(jié)構(gòu)與主動(dòng)脈管連接。
[0011]優(yōu)選地，所述上腔靜脈管、下腔靜脈管、肺動(dòng)脈管、肺靜脈管和主動(dòng)脈管均由人造肌肉纖維與心臟本體一體編制而成。
[0012]優(yōu)選地，所述防血液倒流結(jié)構(gòu)為人造括約肌組織。
[0013]優(yōu)選地，所述心臟本體內(nèi)安設(shè)有數(shù)據(jù)采集傳感器，所述數(shù)據(jù)采集傳感器與控制器相連接。
[0014]優(yōu)選地，所述人造肌肉纖維為碳納米管纖維。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型不同于傳統(tǒng)部件繁多的硬質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的人工心臟，其由人造肌肉纖維模仿天然心臟編織而成，通過人造肌肉收縮實(shí)現(xiàn)血液輸送，制造和操控較容易，后期的更換更新難度也相對(duì)較低，且血流動(dòng)力學(xué)效應(yīng)好，可有效避免傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)于血細(xì)胞的破壞。通過人造肌肉，在制造全肌性全人工心臟的同時(shí)，不僅可以一次實(shí)現(xiàn)肌性一體全人工心臟，也能夠?qū)崿F(xiàn)左右心分體式獨(dú)立工作等，便于適應(yīng)不同的病人需求。該類肌性人工心臟，可以外置或者內(nèi)置于身體都可，適用范圍廣，不分性別及年齡等，使用壽命長(zhǎng)，可以大大延長(zhǎng)患者壽命。隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，其制造成本和制造難度，都會(huì)越來越低，也就越來越容易推廣，挽救更多患者的生命。
【附圖說明】
[ΟΟ??]圖1是本實(shí)用新型的不意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的控制框圖。
[0018]圖1中箭頭便是血液流動(dòng)方向，圖2中箭頭表示信息和能量輸送方向。
[0019]附圖標(biāo)記:1-心臟本體，11-右心房，12-右心室，13-左心房，14-左心室，2-上腔靜脈管，3-下腔靜脈管，4-肺動(dòng)脈管，5-肺靜脈管，6-主動(dòng)脈管，7-防血液倒流結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)