2021年1月，在國家心血管病中心心血管在體實驗及評價中心發(fā)生了一件影響中國人工心臟行業(yè)的盛事：中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院胡盛壽院士帶領(lǐng)團隊成功實施了國內(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）的動物實驗。實驗數(shù)據(jù)顯示，術(shù)后動物恢復良好，各項生理指征正常。此次動物實驗是國內(nèi)公開報道的自主研發(fā)pVAD的首次成功實施，不僅打破了海外技術(shù)壟斷的局面，彌補了我國在這一領(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，本次用于動物實驗的pVAD產(chǎn)品是由胡盛壽院士牽頭主導，聯(lián)合浙江大學航空航天學院流體力學實驗室主任高琪博士及浙江迪遠醫(yī)療器械有限公司（簡稱迪遠醫(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入動脈系統(tǒng)，實現(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、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3．3億人，其中心力衰竭患者達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，但是該解決方案風險高、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，是一項先進的微創(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，本次動物實驗使用的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？為了解更詳細的情況，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、血流動力學優(yōu)化以獲取優(yōu)異生物相容性的難度更大，實現(xiàn)生理指標監(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)評價最嚴格、難度最大的三類醫(yī)療器械。

目前，國內(nèi)尚無認證批準的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)需要集成多學科技術(shù)，涉及臨床醫(yī)學、基礎(chǔ)醫(yī)學、生物學、流體力學、機械、電子、控制和材料等多個領(lǐng)域，對相關(guān)技術(shù)細節(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)學專家阜外醫(yī)院胡盛壽院士牽頭主導，聯(lián)合了流體力學專家浙江大學高琪博士、迪遠醫(yī)療魏潤杰博士共同參與。其中，阜外醫(yī)院承擔開展臨床驗證和應(yīng)用研究；浙江大學負責產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研究及體外模型仿真、實驗；迪遠醫(yī)療負責產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化過程中的生產(chǎn)工藝、生物相容性實驗和可靠性研究等內(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)，國外則實施了技術(shù)封鎖。因此，pVAD研發(fā)團隊需要有破釜沉舟的魄力及卓越的科研實力。

從科研實力來看，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)里知名的實驗流體力學專家，長期從事實驗流體力學技術(shù)研究和流體力學基礎(chǔ)研究，其研究領(lǐng)域涉及航空航天和生物流體力學，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年的流體力學研究和應(yīng)用經(jīng)驗，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、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方面的突出貢獻，曾獲2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

“醫(yī)工結(jié)合＋產(chǎn)學研合作”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、迪遠醫(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、研發(fā)獎勵等方面提供了強有力的政策保障。

動物實驗困難重重，充足技術(shù)儲備保駕護航

作為國內(nèi)報道的首例自主進行的pVAD動物實驗，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、實驗、臨床等多方面均受到影響。

另外作為首例pVAD動物實驗，充滿了諸多不確定性因素，需要臨床醫(yī)學團隊和產(chǎn)品研發(fā)團隊不斷探索和嘗試。臨床醫(yī)學團隊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)品進行驗證也是整個產(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氣蝕以及血流動力學溶血／凝血等跨學科基礎(chǔ)科學難題中做出了突出貢獻。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，實現(xiàn)航空航天技術(shù)在生物醫(yī)學工程和臨床醫(yī)學方面的跨學科應(yīng)用，通過大量的數(shù)值仿真和體外實驗?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，使得本次動物實驗的體外血流動力學模擬實驗與可靠性研究達到世界頂尖水平。

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節(jié)。例如，國內(nèi)暫無pVAD溶血實驗報道，需要團隊查閱國內(nèi)外參考文獻，自主設(shè)計實驗裝置、實驗材料及SOP流程。

在動物實驗方面，動物的選擇及準備、手術(shù)方案制定、現(xiàn)場手術(shù)方案優(yōu)化、術(shù)后看護方案、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、機械、實驗等領(lǐng)域?qū)�業(yè)人才及臨床醫(yī)學團隊協(xié)調(diào)解決。

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

體外流體實驗是指在動物實驗之前進行的體外模擬。例如，溶血實驗中，研發(fā)團隊將動物血液導入實驗裝置后把pVAD放入實驗裝置，以此模擬動物心臟的運行過程及運行環(huán)境。在實驗中，研發(fā)團隊可利用多種體外儀器和設(shè)備檢測血壓、血流、血液指標等信息，并依據(jù)此數(shù)據(jù)評估、測算pVAD將在動物實驗中遇到的實際負荷、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)外已有多項行業(yè)共識的關(guān)鍵指標，研發(fā)團隊可根據(jù)體外流體實驗數(shù)據(jù)定量化評估pVAD產(chǎn)品是否滿足進入動物或人體的要求。浙大團隊及迪遠醫(yī)療團隊經(jīng)過多次體外流體實驗，使pVAD實驗數(shù)據(jù)達到世界頂尖水平，為后續(xù)動物實驗提供了堅實的基礎(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^科學理論和實驗技術(shù)設(shè)計出符合各項指標的產(chǎn)品，并根據(jù)可靠性研究和實驗體系進一步驗證產(chǎn)品的可靠性，從而推動產(chǎn)品的研發(fā)升級。浙大團隊及迪遠醫(yī)療團隊將航空航天領(lǐng)域的先進技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學研究，深度挖掘可靠性研究，使pVAD產(chǎn)品的可靠性技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。

總而言之，在阜外醫(yī)院、浙大航空航天學院、迪遠醫(yī)療三方經(jīng)過充足的技術(shù)準備，本次動物實驗順利實施。魏潤杰博士表示：“本次動物實驗達到了預(yù)期的實驗?zāi)康�，得到了國�?nèi)第一批與pVAD有關(guān)的全面的動物實驗數(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，迪遠醫(yī)療將開展全面的動物實驗和臨床試驗，實現(xiàn)對產(chǎn)品注冊的安全性、可靠性、有效性的充分驗證。認真打造國人自己的高端醫(yī)療器械，用技術(shù)守護生命！”

作者：張靖