你的心脏“保镖”

2024-07-03张静华

百科知识 2024年12期

张静华

84岁的王大爷精神矍铄，除了大风天或下雨天，总能看到他在小区里遛狗或散步，有时候他还会和孙子一起打乒乓球。王大爷说，他年过八旬依然行动自如、心情愉快，多亏了心脏里的两个“保镖”。 8年前，王大爷被确诊为冠心病，植入了心脏支架；两年前，又由于窦房结功能障碍，植入了心脏起搏器，这两个医疗器械就是守护王大爷的心脏“保镖”。

心脏是人体循环系统的重要器官，相当于人体的发动机，它通过有节律的收缩和舒张维持有效的血液循环，向各个脏器供血，保证机体的正常运转。心脏位于胸腔内，外观呈椭圆形，约拳头大小，由纤维性支架、心壁、血管、神经、心间隔、瓣膜、传导系统构成。心脏内部被分隔成4个心腔，即左心房、右心房、左心室、右心室。

如果把心脏比作一栋房子，4个心腔就是房子内部的房间，分别容纳回心的动脉血和静脉血；心腔有节律的收缩则可以把回心的循环血“打”出去。心壁、心间隔是房间的墙壁，心脏瓣膜则是墙壁上的4扇门，其有节律的“开和关”使循环血规律地单向流动。心脏的传导系统是房子里的电路，负责把窦房结的电信号扩布至所有心肌，进而启动心脏的机械收缩。心脏的冠状血管相当于房子里的水管，主要作用是为心肌供血、供氧。在这栋房子里，任何系统出现故障都会影响心脏的正常功能，严重时甚至会造成患者死亡。

随着现代医学技术的不断进步，针对不同的心脏疾病，科研人员开发了各种守护心脏的新技术，它们就像保镖一样守护着我们的心脏。功能各异的心脏“保镖”不仅日益增多，它们的本领也越来越强。

电路“保镖”—心脏起搏器

心脏起搏器是心脏这栋房子的电路“保镖”，当发生窦房结功能障碍或房室阻滞、室内阻滞等心脏“电路故障”引起的心动过缓（出现头晕、心悸、乏力、黑矇、晕厥等症状）且药物治疗无效时，心脏起搏器便会肩负起重启“电路”的重任。

1958年，埋藏式心脏起搏器首先应用于临床，它由脉冲发生器和起搏电极导线两部分构成。由电池和电路组成的脉冲发生器呈扁圆形，体积小巧，像一块扁平的怀表，重量约20克。外科医生会将脉冲发生器埋藏在患者锁骨下方的皮肤下，并使电极导线通过锁骨下静脉或者腋静脉进入心室和心房。当心脏出现自律性下降或传导异常时，脉冲发生器会有规律地发射脉冲电流，并通过起搏电极导线传输到心房肌或心室肌，使局部的心肌细胞受到刺激而“兴奋”，这种“兴奋”会通过细胞间的传导扩散，引起整个心房和心室“兴奋”并产生机械收缩。

近年来，只有药物胶囊大小的无导线起搏器问世，医生可以将它直接植入到心脏内，使患者体表没有皮肤隆起和疤痕，也避免了起搏器囊袋破溃导致感染以及电极导线磨损和断裂的风险。

现在广泛使用的心脏起搏器除了可根治缓慢心律失常外，还可以治疗快速室性心律失常及心力衰竭等心脏疾病，具备这两种功能的起搏器分别被称为埋藏式心脏复律除颤器（ICD）和心脏再同步化治疗（CRT）起搏器。

ICD的外观和植入方式与普通的心脏起搏器类似，但其导线是一种带有除颤线圈的特殊电极导线。ICD与普通起搏器最大的区别是它具有抗心动过速功能以及转复和除颤功能。当心脏病患者出现心动过速、室颤等症状且有猝死风险时，可以植入ICD。一旦患者再次出现症状，ICD可以及时识别并通过放电终止这类恶性心律失常，挽救患者的生命。

CRT起搏器一般为三腔起搏器，主要用来治疗严重的心力衰竭。许多心脏疾病及其他系统性疾病都可能引起心力衰竭，严重的心力衰竭往往会导致左右心室收缩不同步。三腔起搏器是将电极分别植入到右心房和左右心室内，可按程序向左右心室发送电脉冲信号，使左右心室同时被“激动”（指具有兴奋性的心肌细胞受到电刺激后产生电活动），恢复左右心室的同步收缩，增加射血量，从而达到治疗心力衰竭的目的。

水管“保镖”—心脏支架

当心脏这栋房子里的水管系统—冠状动脉出现粥样硬化导致管腔狭窄或阻塞时，会使血流速度下降，从而造成心肌缺血、缺氧或坏死，而因此引发的心脏病被称为冠心病。一旦冠状动脉出现问题，水管“保镖”—心脏支架就要大显身手了。

心脏支架又称冠状动脉支架，是心脏介入手术中常用的医疗器械，具有疏通动脉血管的功能。心脏支架主要由不锈钢、镍钛合金或钴铬合金制成。当冠心病患者的冠状动脉重度狭窄或者闭塞时，医生会穿刺患者的股动脉（腹股沟处）或者桡动脉（手腕内侧），通过特殊的传输系统将心脏支架送至出现问题的冠状动脉，撑起狭窄或闭塞部位，从而修复冠状动脉的血供功能，拯救缺血心肌，维持心脏的正常运转。

植入心脏支架后，患者还面临由支架导致的血管再次变得狭窄或形成血栓的风险。为了减少这类风险，心脏支架经历了从裸金属支架、药物涂层支架（金属材质）到生物可吸收支架的研制历程。目前，国内外的科研人员仍致力于研发各种新型生物可吸收支架。生物可吸收支架所使用的可降解材料包括可降解聚合物、可降解金属。这种心脏支架到达患处后会逐渐溶解在血管内，最终被人体吸收。生物可吸收支架既具有传统心脏支架的支撑作用，又避免了其他金属材质支架容易形成血栓、阻碍血运重建、影响多层CT造影检查等的缺点。

心门“保镖”—人工心脏瓣膜

当心脏瓣膜病变使心脏这栋房子的门无法正常开关且瓣膜分离手术也无能为力时，人工心脏瓣膜便派上了用场。人工心脏瓣膜的试制开始于20世纪40年代后期，于1960年首次应用于临床。现在，植入人工心脏瓣膜的方式更加多样，除了可以采用外科开胸手术外，还可以选择微创介入治疗。

人工心脏瓣膜主要分为生物瓣膜与机械瓣膜两大类。

生物瓣膜一般由生物薄膜、人或动物的瓣膜制成并镶在特制的瓣架上。其结构和功能与心脏的“原装门”很接近：瓣口中心无任何活动体阻挡，血流最接近生理流型；与血液的组织相容性良好，不会破坏血液中的有形成分；与血液的接触面不易形成血栓，与瓣膜相关的并发症（如血栓形成、血栓栓塞）的发生率也较低。生物瓣膜的瓣口面积相对较小，使用寿命较短，一般术后10～15年，生物瓣膜开始出现退行性变，影响瓣膜功能，常常需要再次置换瓣膜。

机械瓣膜是按机械原理设计、加工成的具有单向阀血流功能，可替代原有人体心脏瓣膜功能的器件。钛合金和热解碳是制作机械瓣膜的主要材料，可以说，它是替换“原装门”的合金门。制作机械瓣膜的材料可分为三类：用于制作支架的坚硬材料、用于制作阻塞体的弹性材料以及用于制作瓣环的织品类材料。机械瓣膜瓣口面积较大，耐磨性强，使用寿命长。不过，由于机械瓣膜是人造材料制成的，对于身体来说它是一种异物。因此，机械瓣膜会刺激血液外源性凝血反应，容易形成血栓及血栓栓塞，植入机械瓣膜的患者需要终身采取抗凝治疗。

生物瓣膜和机械瓣膜各有优缺点，患者选用哪种瓣膜还需根据自身年龄、病情及经济情况等进行多方面考虑。现在，关于人工心脏瓣膜的研究都以提高耐久性、减少合并症和改善瓣膜机能为目标。

墙壁“保镖”—心脏封堵器

一些常见的先天性心脏病（如房间隔缺损、室间隔缺损）带来的问题，相当于心脏这栋房子的墙壁出现破损。治疗这类疾病的传统方法是外科开胸手术，手术时，需要建立体外循环，切开心脏，根据缺损大小选择直接缝合或选用补片材料修复。由于手术创伤大，术后可能会导致传导阻滞等并发症，并且会在体表留下永久性瘢痕，可能会影响患者的职业选择和心理健康。随着介入心脏病学的发展，现在已有部分患者可以接受微创介入治疗，心脏封堵器就是治疗该类疾病的微创介入“杀手锏”，因此，它也成了心脏这栋房子的墙壁“保镖”。

传统的心脏封堵器是由超弹性镍钛合金丝编织而成，由支架和封堵隔膜材料两部分组成。手术时，医生通过外周血管将其释放于心脏缺损部位后，隔膜材料会自行膨胀成双伞结构，起到阻挡血液和供组织攀附生长的作用。

心脏封堵器应用于临床已经超过20年，这种医疗器械也经历了由金属材料逐步向可降解材料发展的历程。与传统封堵器相比，完全可降解封堵器被植入人体后可逐渐被自身组织替代，在治疗缺损的同时，实现了体内无异物残留，杜绝了远期并发症。另外，随着人口老龄化，房颤的发生率与日俱增。近10年来，国内外针对房颤患者研发的左心耳封堵器，可以通过封堵左心耳预防房颤时左心耳内血栓脱落，从而降低房颤患者由血栓栓塞引发长期致残或死亡的风险。

重建房子—人工心脏

当心脏因重症而丧失功能且不可修复时，仅仅依靠各种心脏“保镖”已经无法守护心脏健康。心脏移植是较成熟的对抗心脏重症的治疗方案。目前，同种移植（即人到人）仍是心脏移植的首选，但心脏移植面临供体不足、边缘供心（不适合于作为常规标准供心的心脏）、供心保存、排斥反应和术后并发症等诸多挑战。为了应对心脏移植带来的挑战，医学领域的研究者开辟了另一条对抗心脏重症的道路—设计制造人工心脏。

人工心脏是一种人造精密仪器，它能够在生理学上代替心脏泵血功能，维持血液循环，是有效的心脏移植术替代方案。典型的人工心脏系统由血泵、驱动装置、监控系统、能源4个部分构成，其中血泵是整个系统中最关键的部件。根据血泵原理不同，血泵又从第一代搏动泵发展至第二代轴流泵以及第三代离心泵。现在，临床上应用的离心泵转速较低，效率高，耐久性好，对血液成分破坏较少。

自2013年世界首例人工心脏移植手术在法国顺利完成以来，人工心脏技术一直在迭代更新。根据部分或全部替代自然心脏的功能，人工心脏可分为全人工心脏和心室辅助装置两类。目前，我国医学界使用的人工心脏产品主要是左心室辅助装置，该装置可达到的效果与心脏移植较为接近。按照人工心脏主体所在位置，人工心脏又分为植入式和体外式两种：植入式主要针对终末期慢性心衰患者，用于长期的心脏功能替代或支持；体外式主要针对各种原因导致的严重急性心衰患者、心源性休克患者的中短期心脏功能支持。

随着科技的进步，与人工心脏相关的技术未来仍有巨大的发展空间，如无线充电技术、模拟生理状态的脉动性血流装置、介入型血泵的研发以及由生物材料制成的与人类心脏最相近的人工心脏。

随着现代生物医学工程技术的不断发展，在各类先进的心脏“保镖”的保护下，这栋关乎生命安全的“房子”会越来越坚固，或许在未来的某一天，“我心永恒”的梦想也将照进现实。

【责任编辑】张小萌