2021年1月，在國家心血管病中心心血管在體實(shí)驗(yàn)及評價中心發(fā)生了一件影響中國人工心臟行業(yè)的盛事：中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院胡盛壽院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功實(shí)施了國內(nèi)自主研發(fā)的經(jīng)皮置入心室輔助裝置（pVAD，又稱介入式人工心臟）的動物實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，術(shù)后動物恢復(fù)良好，各項(xiàng)生理指征正常。此次動物實(shí)驗(yàn)是國內(nèi)公開報(bào)道的自主研發(fā)pVAD的首次成功實(shí)施，不僅打破了海外技術(shù)壟斷的局面，彌補(bǔ)了我國在這一領(lǐng)域的技術(shù)空白，還為我國自主研發(fā)心血管高端醫(yī)療器械注入了活力。

（胡盛壽院士）

據(jù)介紹，本次用于動物實(shí)驗(yàn)的pVAD產(chǎn)品是由胡盛壽院士牽頭主導(dǎo)，聯(lián)合浙江大學(xué)航空航天學(xué)院流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任高琪博士及浙江迪遠(yuǎn)醫(yī)療器械有限公司（簡稱迪遠(yuǎn)醫(yī)療）CTO魏潤杰博士共同研發(fā)。

資料顯示，pVAD技術(shù)是將小型血泵經(jīng)皮以介入方式置入心室，通過血泵的作用引流血液進(jìn)入動脈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)部分或全部替代心臟泵血功能，起到維持人體血液循環(huán)的作用。該技術(shù)可應(yīng)用于急性心肌梗死救治、高危PCI手術(shù)防護(hù)、新冠肺炎重癥搶救等臨床應(yīng)用場景，有助于提高相關(guān)適應(yīng)癥的搶救存活率。

權(quán)威發(fā)布的《中國心血管病健康和疾病報(bào)告2019》顯示：中國心血管疾病處于持續(xù)上升階段，推算心血管疾病人數(shù)達(dá)3．3億人，其中心力衰竭患者達(dá)890萬，較2018年增長近一倍。針對心衰患者，常用的治療方案是外科手術(shù)干預(yù)方式，但是該解決方案風(fēng)險(xiǎn)高、對患者創(chuàng)傷大且醫(yī)療成本高。介入式人工心臟技術(shù)的出現(xiàn)打破了這一困境，pVAD產(chǎn)品操作安全簡易，不易引發(fā)栓塞、出血等對下游器官造成不利影響的并發(fā)癥，是一項(xiàng)先進(jìn)的微創(chuàng)心室輔助技術(shù)。

pVAD治療心衰患者有諸多優(yōu)勢，研發(fā)出pVAD產(chǎn)品對于國內(nèi)890萬心衰患者和國內(nèi)心血管高端醫(yī)療器械行業(yè)均有重大意義。但是在國外技術(shù)壟斷情況下，國內(nèi)企業(yè)研發(fā)pVAD產(chǎn)品困難重重，荊棘滿布。那么，本次動物實(shí)驗(yàn)使用的pVAD產(chǎn)品是如何研發(fā)出的？在研發(fā)時遇到了哪些難題？頂級醫(yī)院、知名高校、創(chuàng)新企業(yè)三者如何優(yōu)勢互補(bǔ)？為了解更詳細(xì)的情況，動脈網(wǎng)專訪了魏潤杰博士。

合作模式創(chuàng)新，頂級人才加盟

與經(jīng)胸植入式心室輔助裝置相比，pVAD產(chǎn)品體積更小、系統(tǒng)集成度更高、血流動力學(xué)優(yōu)化以獲取優(yōu)異生物相容性的難度更大，實(shí)現(xiàn)生理指標(biāo)監(jiān)測相對困難。另外，pVAD產(chǎn)品可靠性要求極高，屬于醫(yī)療器械注冊中產(chǎn)品安全性、有效性系統(tǒng)評價最嚴(yán)格、難度最大的三類醫(yī)療器械。

目前，國內(nèi)尚無認(rèn)證批準(zhǔn)的pVAD產(chǎn)品，而國外技術(shù)處于壟斷狀態(tài)。魏潤杰博士介紹：“pVAD技術(shù)研發(fā)需要集成多學(xué)科技術(shù)，涉及臨床醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、流體力學(xué)、機(jī)械、電子、控制和材料等多個領(lǐng)域，對相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)研發(fā)具有極高的要求�！�

因此，為攻克技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出pVAD產(chǎn)品，頂級醫(yī)學(xué)專家阜外醫(yī)院胡盛壽院士牽頭主導(dǎo)，聯(lián)合了流體力學(xué)專家浙江大學(xué)高琪博士、迪遠(yuǎn)醫(yī)療魏潤杰博士共同參與。其中，阜外醫(yī)院承擔(dān)開展臨床驗(yàn)證和應(yīng)用研究；浙江大學(xué)負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研究及體外模型仿真、實(shí)驗(yàn)；迪遠(yuǎn)醫(yī)療負(fù)責(zé)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化過程中的生產(chǎn)工藝、生物相容性實(shí)驗(yàn)和可靠性研究等內(nèi)容。

如此一來，三者合作創(chuàng)立了“醫(yī)工結(jié)合＋產(chǎn)學(xué)研合作”模式，并為醫(yī)療器械創(chuàng)新及“醫(yī)工結(jié)合＋產(chǎn)學(xué)研合作”模式打造了樣板。

另一方面，pVAD產(chǎn)品存在極高的技術(shù)壁壘，國內(nèi)尚無相關(guān)數(shù)據(jù)，國外則實(shí)施了技術(shù)封鎖。因此，pVAD研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要有破釜沉舟的魄力及卓越的科研實(shí)力。

從科研實(shí)力來看，阜外醫(yī)院作為國內(nèi)心血管�？祁I(lǐng)域的權(quán)威，在臨床醫(yī)學(xué)技術(shù)研究方面優(yōu)勢明顯；胡盛壽院士是國內(nèi)外人工心臟領(lǐng)域的先行者和領(lǐng)軍人物，曾多次指導(dǎo)國內(nèi)心臟泵研發(fā)及注冊工作。

高琪博士是行業(yè)里知名的實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)專家，長期從事實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)技術(shù)研究和流體力學(xué)基礎(chǔ)研究，其研究領(lǐng)域涉及航空航天和生物流體力學(xué)，曾研發(fā)出國內(nèi)首套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的層析粒子圖像測速系統(tǒng)（國際上最前沿的三維流場測量技術(shù)）。

魏潤杰博士也擁有超過20年的流體力學(xué)研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，曾研制出中國首套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的粒子圖像測速（PIV）系統(tǒng)，其技術(shù)服務(wù)客戶遍及全球五大洲，應(yīng)用涵蓋生物醫(yī)學(xué)、航空航天、石油化工、艦船軌道交通等領(lǐng)域，創(chuàng)造數(shù)個國內(nèi)外第一。值得一提的是，魏潤杰博士與高琪博士由于在流體力學(xué)方面的突出貢獻(xiàn)，曾獲2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

“醫(yī)工結(jié)合＋產(chǎn)學(xué)研合作”模式加上頂級科研人才，效果十分顯著。僅一年時間，阜外醫(yī)院、浙江大學(xué)、迪遠(yuǎn)醫(yī)療便將多年的技術(shù)積累轉(zhuǎn)變成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的pVAD產(chǎn)品。在此期間，浙江海寧市政府對該產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的落地給予了全方位的支持，尤其是配套資金、產(chǎn)業(yè)用地、人才引進(jìn)、研發(fā)獎勵等方面提供了強(qiáng)有力的政策保障。

動物實(shí)驗(yàn)困難重重，充足技術(shù)儲備保駕護(hù)航

作為國內(nèi)報(bào)道的首例自主進(jìn)行的pVAD動物實(shí)驗(yàn)，難度是不言而喻的。尤其是2020年還處于疫情陰影之下，人員、研發(fā)、采購、實(shí)驗(yàn)、臨床等多方面均受到影響。

另外作為首例pVAD動物實(shí)驗(yàn)，充滿了諸多不確定性因素，需要臨床醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷探索和嘗試。臨床醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)提出明確的臨床需求是產(chǎn)品順利研發(fā)的首要前提，同時通過臨床對產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)證也是整個產(chǎn)品研發(fā)的重要保障。在技術(shù)研發(fā)中，高校在攻克諸如高速水動力學(xué)氣蝕以及血流動力學(xué)溶血／凝血等跨學(xué)科基礎(chǔ)科學(xué)難題中做出了突出貢獻(xiàn)。而創(chuàng)新企業(yè)在解決產(chǎn)品材料、控制、系統(tǒng)集成以及工藝流程方面的問題起到至關(guān)重要的作用。

尤其值得一提的是，高琪博士和魏潤杰博士基于航空航天背景，實(shí)現(xiàn)航空航天技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程和臨床醫(yī)學(xué)方面的跨學(xué)科應(yīng)用，通過大量的數(shù)值仿真和體外實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬保證了研發(fā)的質(zhì)量和效率，同時將航空航天領(lǐng)域可靠性分析的方法和技術(shù)引入到產(chǎn)品研發(fā)中來，使得本次動物實(shí)驗(yàn)的體外血流動力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)與可靠性研究達(dá)到世界頂尖水平。

關(guān)于技術(shù)研發(fā)中面臨的問題和挑戰(zhàn)，魏潤杰博士分享了很多有意思的細(xì)節(jié)。例如，國內(nèi)暫無pVAD溶血實(shí)驗(yàn)報(bào)道，需要團(tuán)隊(duì)查閱國內(nèi)外參考文獻(xiàn)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)材料及SOP流程。

在動物實(shí)驗(yàn)方面，動物的選擇及準(zhǔn)備、手術(shù)方案制定、現(xiàn)場手術(shù)方案優(yōu)化、術(shù)后看護(hù)方案、術(shù)后意外應(yīng)對、數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容均是從無到有，需要流體、軟件、機(jī)械、實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域?qū)�業(yè)人才及臨床醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)解決。

為更順利地完成本次動物實(shí)驗(yàn)，參與者均做了充足的準(zhǔn)備。例如，國家心血管病研究中心動物實(shí)驗(yàn)中心無論是從動物到手術(shù)病房、看護(hù)等各方面均提供了專業(yè)的技術(shù)保障；浙大航空航天學(xué)院進(jìn)行了全面的流體仿真及流體驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；迪遠(yuǎn)醫(yī)療在產(chǎn)品研發(fā)前期進(jìn)行了多次溶血／凝血實(shí)驗(yàn)，使產(chǎn)品的性能和實(shí)驗(yàn)指標(biāo)終于達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

體外流體實(shí)驗(yàn)是指在動物實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行的體外模擬。例如，溶血實(shí)驗(yàn)中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將動物血液導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)裝置后把pVAD放入實(shí)驗(yàn)裝置，以此模擬動物心臟的運(yùn)行過程及運(yùn)行環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)可利用多種體外儀器和設(shè)備檢測血壓、血流、血液指標(biāo)等信息，并依據(jù)此數(shù)據(jù)評估、測算pVAD將在動物實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際負(fù)荷、意外情況及極限工況。通過以上測算，即可評估pVAD的功能性及安全可靠性是否被允許置入動物或人體內(nèi)。

另外，國內(nèi)外已有多項(xiàng)行業(yè)共識的關(guān)鍵指標(biāo)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)可根據(jù)體外流體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量化評估pVAD產(chǎn)品是否滿足進(jìn)入動物或人體的要求。浙大團(tuán)隊(duì)及迪遠(yuǎn)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次體外流體實(shí)驗(yàn)，使pVAD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到世界頂尖水平，為后續(xù)動物實(shí)驗(yàn)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工況下，在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的可能性�？煽啃匝芯渴侵竿ㄟ^科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)設(shè)計(jì)出符合各項(xiàng)指標(biāo)的產(chǎn)品，并根據(jù)可靠性研究和實(shí)驗(yàn)體系進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，從而推動產(chǎn)品的研發(fā)升級。浙大團(tuán)隊(duì)及迪遠(yuǎn)醫(yī)療團(tuán)隊(duì)將航空航天領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究，深度挖掘可靠性研究，使pVAD產(chǎn)品的可靠性技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

總而言之，在阜外醫(yī)院、浙大航空航天學(xué)院、迪遠(yuǎn)醫(yī)療三方經(jīng)過充足的技術(shù)準(zhǔn)備，本次動物實(shí)驗(yàn)順利實(shí)施。魏潤杰博士表示：“本次動物實(shí)驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，得到了國�?nèi)第一批與pVAD有關(guān)的全面的動物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的深入研究提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。2021年，迪遠(yuǎn)醫(yī)療將開展全面的動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品注冊的安全性、可靠性、有效性的充分驗(yàn)證。認(rèn)真打造國人自己的高端醫(yī)療器械，用技術(shù)守護(hù)生命！”

作者：張靖