人工心脏 (1)
人工心脏瓣膜研究与应用
人工心脏瓣膜研究与应用人工心脏瓣膜的研究主要集中在两个方面：材料的研发和结构的优化。
人工心脏瓣膜的材料一般包括金属、陶瓷和生物材料。
金属材料一般应用于机械瓣膜，具有较好的耐久性和可靠性，但存在血栓形成的风险；陶瓷材料具有良好的生物相容性和耐久性，但较脆易碎；生物材料包括动物组织和人工合成材料，具有较好的生物相容性和功能恢复，但存在耐久性差的问题。
因此，当前的研究大多侧重于生物材料的研发，通过改进材料的制备工艺和表面处理技术，提高人工心脏瓣膜的生物相容性和耐久性。
除了材料的研发，人工心脏瓣膜的结构优化也是研究的重点。
人工心脏瓣膜的结构形式一般分为机械瓣膜和生物瓣膜两种。
机械瓣膜由金属或陶瓷材料制成，具有较好的耐久性和可靠性，但需要长期抗凝治疗，并存在血栓形成的风险。
生物瓣膜则采用动物组织或人工合成材料制成，具有较好的生物相容性和功能恢复，但存在耐久性差的问题。
当前的研究主要集中在改进机械瓣膜和生物瓣膜的结构，提高其生物力学性能和生物相容性。
人工心脏瓣膜的应用主要包括心脏瓣膜置换术和心脏瓣膜修复术。
心脏瓣膜置换术是一种常见的治疗心脏瓣膜疾病的手术方法，通过将病变的心脏瓣膜替换为人工心脏瓣膜，恢复心脏的正常功能。
心脏瓣膜修复术则是通过修复病变的心脏瓣膜，使其恢复正常功能。
人工心脏瓣膜在这两种手术中都起到了至关重要的作用。
在心脏瓣膜置换术中，人工心脏瓣膜可以根据患者的具体情况选择机械瓣膜或生物瓣膜。
机械瓣膜具有较好的耐久性和可靠性，适用于年轻且需要长期生命支持的患者。
生物瓣膜具有较好的生物相容性和功能恢复，适用于年龄较大、身体状况较差的患者。
随着人工心脏瓣膜的不断改进和完善，置换手术的安全性和效果也得到了显著提高。
在心脏瓣膜修复术中，人工心脏瓣膜通常用于辅助修复病变的心脏瓣膜。
通过植入人工心脏瓣膜，可以改善病变的瓣膜开合功能，恢复心脏的正常血液流动。
人工心脏瓣膜的应用使心脏瓣膜修复术变得更加安全和可行，同时也提高了手术的成功率和患者的生存率。
人工心脏临床动物急性实验
人工心脏临床动物急性实验
基础解释
急性动物实验是在动物麻醉条件下对其某一功能系统或器官进行的实验，以此研究该系统或器官的功能或其对某种外加因素的反应和反应机制。
急性动物实验是在短时间内对动物生理活动或对外界反应进行实验，实验通常是破坏性的、不可逆的，可能会造成实验动物的死亡。
人工心脏临床动物急性实验是指在动物麻醉条件下，将其原心脏摘除，替换成人工心脏进行的实验，对动物生理活动或对外界反应进行实验，以此研究该人工心脏的功能或其对某种外加因素的反应和反应机制。
北京工业大学人工心脏项目组致力于心力衰竭的相关研究，其研究方向主要包括引起心衰的血流动力学因素、不同心衰治疗方式的血流动力学机理和人工心脏辅助装置的相关研究。
在人工心室辅助装置（人工心脏血泵）等方面，项目组研发了BJUT-II系列的人工心脏辅助装置、针对心衰患者不同生理的需求的人工心脏控制系统、建立了心衰病人的生理模型等。
其中所研发的人工心脏控制系统已经应用于临床治疗中。
组织工程学视角下的人工心脏研究
组织工程学视角下的人工心脏研究一、介绍人工心脏作为一种可替代人体心脏的技术，一直是医学界和工程界关注的热点。
随着组织工程学的发展，人工心脏的研究不再局限于传统机械式心脏辅助装置，更加注重结合生物材料和细胞工程等技术，以期实现更好的生物相容性和生物功能。
本文将以组织工程学这一视角，探讨人工心脏的研究进展以及未来的发展方向。
二、传统人工心脏传统的人工心脏主要基于机械式心脏辅助装置，通过机电装置来模拟人体心脏的功能，以帮助心脏病患者维持正常的血液循环。
这种人工心脏由于其简便性和稳定性得到了广泛的应用，但由于其非生物材料的特性，容易诱发血栓形成和感染等副作用。
因此，进一步提高人工心脏的生物相容性成为研究的关键问题。
三、生物材料在人工心脏中的应用生物材料的应用是组织工程学视角下人工心脏研究的重要方向之一。
研究者开始将纤维蛋白、胶原蛋白和蛋白多肽等天然生物材料纳入人工心脏的设计中，以期提高其组织相容性和生物活性。
同时，合成生物降解材料如聚合物、聚己内酯等也被广泛应用于人工心脏的制备中。
这些材料不仅能够提供较好的机械性能，还能被机体逐渐降解和吸收，减少对机体的刺激和损伤。
四、细胞工程在人工心脏中的应用细胞工程是指将特定的细胞种植到支架材料上，然后培养出具有心脏功能的组织工程构建物。
这种技术主要应用于心肌细胞和内皮细胞的培养和种植。
研究者通过改变细胞培养条件和细胞外基质的组成，以促进细胞生长、分化和组织化等过程，从而最大程度地模拟人体心脏的组织结构和功能。
此外，基因工程的引入也为人工心脏的研究提供了新的思路和技术手段。
五、人工心脏的动力学和控制系统除了结构和材料的改进，人工心脏的动力学和控制系统也是组织工程学视角下的研究重点之一。
通过对血流动力学和心脏的电生理特性的深入研究，研究者可以更好地理解和模拟人体心脏的工作原理。
此外，设计合理的控制系统能够实时监测和调节人工心脏的工作状态，实现更精确的心脏辅助功能，为心脏病患者提供更好的治疗效果。
四川进行中国第一例正式上市人工心脏植入手术治疗
四川进行中国第一例正式上市人工心脏植入手术治疗中国新闻网成都市11月12日电(王鹏)新闻记者12日从四川省老百姓医院获知，该医院此前成功为一名终末期心力衰竭患者执行全国首例正式上市人工心脏(左心室輔助系统软件)植入手术治疗，手术后患者生命体征稳定。
据四川省老百姓医院心脏外科中心负责人黄克力详细介绍，第一例接纳植入患者为42岁男士，临床医学诊断为扩张型心肌病，标准用药治疗很多年失效，心功能不断恶变，性命濒危。
经细心评定，该患者已处在终末期心力衰竭，预期寿命不上一年。
黄克力表明，末期心力衰竭患者生活品质差，死亡率高，心脏移植是最后处理方式。
“可是现阶段在我国供体欠缺，患者通常丧失心血管器官移植拯救机遇，而心室輔助技术性是现阶段国际性上心脏移植的合理衔接适用方式。
”图为人工心脏(左心室輔助系统软件)。
四川省老百姓医院供图当天，由四川省老百姓医院黄克力和于涛俩位主刀，北京市阜外心血管疾病医院专家指导，不断6个钟头的手术治疗完成了开胸、体外循环创建、心尖打孔、左室血夜泵嵌入、进出毛细血管连接、血夜泵打开旋转和泵览联接固定不动等难度很大手术治疗內容。
手术后血流动力学检测显示信息，患者心脏功能和血流动力学指标值慢慢修复稳定。
据统计，人工心脏是持续终末期心力衰竭患者性命和改变现状品质的关键和合理对策，可以协助患者修复心脏功能或是衔接到心脏移植环节。
现阶段全世界人工心脏植入量超出14000例。
近些年我国的心脑血管疾病科学研究和临床医学水准早已做到全球前端，但人工心脏和心脏移植层面才不久发展。
现阶段，全国各地仅有几个心脑血管病水龙头医院参加进行了左室輔助系统软件植入技术性的临床医学早期实验。
新闻记者掌握到，二零一三年至今，四川省老百姓医院与英国犹他大学医药学中心进行协作，起动左室輔助系统软件新项目的准备工作。
该医院依次派遣心血管中心护理精英团队前去国外学习培训此项优秀技术性，另外数次邀约海外权威专家到院具体指导，历经七年，摆脱重重的技术性困难，为人工心脏新项目在中国顺利进行奠定夯实基础。
人工心脏发展中的关键技术
目前, 使用人工心脏是对任何急性、 慢性晚期心 衰 , 在保守治疗无效时唯一的外科治疗手段。主要 被用于 : 心脏功能恢复的过渡, 如急性心肌炎、 心 脏手术后严重低心排、 急性广泛性心肌梗死、 顽固性 恶性心律失常、 心脏移植后供体心衰竭等所致的心 衰 , 以及各类药物治疗无效者。 心脏移植的过渡, 如患者由于供心的短缺, 或者患者本身有急性感染, 多器官衰竭等, 以及需等待心脏移植等情况。 永 久性治疗, 即以人工心脏完全替代人的心脏。目前主 要用于不适合心脏移植的终末心衰。如果人工心脏 泵能够维持患者的生命达几十年, 那么全世界每年将 [ 1] 有 1 660 万人不再死于和心脏有关的疾病 。
第 27 卷 第 1 期 2008 年 2 月
北京生物医学工程 Be ijing B iomed ica l Eng ineering
V o.l 27 N o. 1 F ebrua ry 2008
人工心脏发展中的关键技术
李莹
摘 要
1
段婉茹
2
罗先武
1
刘树红
1
张明奎
2
许洪元
1
ห้องสมุดไป่ตู้
随着近年工程科学与技术的快速发展 , 人工心脏无论作为人体心脏的替代还是作为 心脏移植的 过渡
随着近年来工程科学的迅速发展 , 人工心脏无 论作为治疗措施还是作为心脏移植的过渡支持都己 取得了长足的进步
人工心脏瓣膜的最新研究进展
人工心脏瓣膜的最新研究进展引言:心脏瓣膜疾病已成为世界范围内心血管疾病的主要原因之一。
随着人口老龄化和寿命延长，心脏瓣膜替换手术的需求不断增加。
然而，传统的金属机械性或生物学性心脏瓣膜存在一系列限制，因此，新型人工心脏瓣膜的研究和开发势在必行。
一、可降解材料在人工心脏瓣膜上的应用可降解材料作为一种新兴材料，在医学领域中得到了广泛关注和应用。
近年来，科学家们开始将其引入到人工心脏瓣膜的设计中。
这些可降解材料可以逐渐被人体吸收代谢，并减少了患者长期使用其他类型人工心脏瓣膜可能面临的并发症风险。
目前，利用聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸(PGA)、聚己内酯(PCL)等可降解材料制备人工心脏瓣膜已取得了一些突破性进展。
这些材料具有良好的生物相容性，且在体内逐渐降解、吸收，不再需要第二次手术进行瓣膜替换。
同时，不会对患者产生额外的心理和生理负担。
二、纳米技术在人工心脏瓣膜中的运用纳米技术是近年来发展迅速的一个领域，在医学应用中也呈现出广阔的前景。
纳米技术可以通过精密控制和调控材料微观结构，改善人工心脏瓣膜的力学性能和表面特性。
通过利用纳米材料或纳米涂层，科学家们成功地增强了人工心脏瓣膜的抗菌性、抗血栓性以及耐久性。
例如，采用纳米碳管增强机械性心脏瓣膜，在实验室测试中表现出优异的耐久性和抗淋巴细胞性侵袭能力。
三、干细胞技术在人工心脏瓣膜的应用前景干细胞技术是近年来备受关注的一种新兴生物医学技术，对疾病治疗和再生医学领域具有巨大潜力。
其在人工心脏瓣膜的修复和再生中也显示出巨大应用前景。
利用干细胞技术制备人工心脏瓣膜有助于提高植入后的生物相容性、功能与修复能力。
通过将干细胞导向分化为心脏瓣膜相关细胞，并与多种支架材料结合，已经成功地开发出了类似自然心脏瓣膜特性的人工心脏瓣膜。
这一技术对于改善传统人工心脏瓣膜使用寿命和避免并发症有重要意义。
四、仿生设计为人工心脏瓣膜带来全新突破仿生设计是一种借鉴自然界的原理和结构来设计新型器械或材料的方法。
2024-2025学年八年级生物上学期第一次月考模拟卷(含解析)苏科版八年级上册
2024-2025学年八年级上学期第一次月考模拟生物试卷注意事项：1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
写在本试卷上无效。
3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。
写在本试卷上无效。
4．测试范围：苏科版八上第15章、第16章。
5．难度系数：0．86．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共35个小题，每小题2分，共70分。
每小题只有一个选项符合题目要求。
1．如图是人体心脏结构示意图。
下列说法正确的是（ ）A．①是左心房，与①相连的⑦是肺动脉B．④是右心室，与④相连的⑥是肺静脉C．与②相连的⑤是主动脉，且②的心壁比④的心壁厚D．与③相连的⑧是上、下腔静脉，③通过瓣膜与①相通2．生病时，医生通过静脉注射药物治疗疾病，药物最先流经患者心脏的哪个结构？（ ）A．右心房B．右心室C．左心房D．左心室3．从人体手臂的两根不同血管甲和乙中抽取血液，测定其中的氧气（O2）的相对含量如图所示，以下叙述正确的是（ ）A．甲是动脉血B．乙呈鲜红色C．甲是从静脉中抽取的D．乙是从动脉中抽取的4．张华的父亲因感到身体不适到医院就诊，经医生检查，心率为90次/分，血压为16/10．7kPa，血常规化验结果如下。
根据测量和化验的结果，推断该人测定值不正常的项目及可能患有的疾病分别是（）A．血压、高血压B．白细胞总数、急性炎症C．红细胞计数、贫血D．血红蛋白、贫血5．新鲜的血液加入抗凝剂静置一段时间后，出现了分层现象，如（如图）。
下列关于该实验的叙述，正确的是（）A．分布在①层的物质只有水B．聚集在②层的细胞能运输氨基酸C．聚集在③层的细胞是血小板D．该实验说明血液包括血浆和血细胞6．血液是反映人体健康状况的“晴雨表”。
全磁悬浮人工心脏原理
全磁悬浮人工心脏原理
全磁悬浮人工心脏是一种最新的心脏辅助装置，它能实现机械辅助心脏的功能。
该装置的主要组成部分包括助循环泵、电磁轴承和外部供电系统。
全磁悬浮人工心脏的原理是利用电磁力来悬浮和驱动助循环泵。
助循环泵通过外部供电系统获取能量，将血液从左心室抽吸进入泵中，然后将血液推送到主动脉。
在此过程中，助循环泵的运转由电磁轴承支持和控制。
电磁轴承由多个电磁体组成，这些电磁体通过电流激发，产生磁场来改变转子的位置和角度。
这种设计使得转子能够在空气悬浮的状态下运转，消除了任何摩擦和磨损。
同时，电磁轴承还可以根据转子的位置和角度进行精确控制，以确保泵的正常运转和血流稳定。
由于全磁悬浮人工心脏没有机械接触部件，因此具有以下优势：减少摩擦和磨损，延长使用寿命；降低植入手术对心脏和周围组织的损伤；提高心脏辅助装置的运转效率和准确性。
总之，全磁悬浮人工心脏通过利用电磁力实现泵的悬浮和驱动，为心脏病患者提供有效的辅助循环支持。
这种技术的发展有望为临床上心脏移植等治疗提供更加可行和可靠的选择。
七年级生物下册第四单元第四章第三节输送血液的泵——心脏备课素材1新人教版(2021年整理)
七年级生物下册第四单元第四章第三节输送血液的泵——心脏备课素材1 （新版）新人教版编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（七年级生物下册第四单元第四章第三节输送血液的泵——心脏备课素材1 （新版）新人教版）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第1课时心脏的结构和功能[重难点］心脏的结构(重、难点)重、难点分析：虽然日常生活中学生已经积累了一些有关心脏的知识，如：心脏的大致位置、形状，心率（脉搏),某些心血管疾病——冠心病等。
但是学生对心脏的认识和了解是模糊的、肤浅的,并且“心脏瓣膜开闭方向与血流方向的关系”对于初一学生来说，在理解上存在着一定的困难。
突破方案:1．形象作比：把心脏比喻成“泵"，相当于学生所熟知的发动机或抽水机等,进而说明心脏作为“泵"的作用——血液循环的动力器官。
2．观察新鲜的猪心以及人的心脏模型，引导学生进行观察和思考.使学生通过自己的亲身体验，并理解它们的功能，从而发散学生的思维能力，强化生物体结构和功能相适应的观点。
3．注意引导学生根据心房和心室壁的厚薄以及有关瓣膜等的结构特点来推测各自的功能.1．输送血液的泵—-心脏（视频)2．心脏和血液循环（视频)3．哺乳动物的心脏结构（视频)4．猪心脏的结构(视频）5．心脏跳动内部（视频)6．心脏的位置(视频）7．心脏解剖图8．心脏工作过程示意图［情境导入］同学们,血液周而复始的产生在血管中循环流动，它的动力是什么呢？对,是我们的心脏,心脏就像水泵一样能够从深水井中抽出水来一样，现在请同学们把你的右手放在胸前左侧,感受一下心脏的搏动吧,心脏的搏动与心脏的结构有关，下面我们就来学习下心脏的结构和功能。
人工心脏的研制和实践
人工心脏的研制和实践人工心脏是现代生物医学技术的重要成果之一。
它的研制和应用有望改善心脏病患者的生活质量，增强他们的生存能力。
本文将对人工心脏的研制和实践进行探讨。
一、人工心脏的发展历程人工心脏的研制历史可以追溯到20世纪初。
当时，心脏外科手术的实施面临着巨大的挑战，主要是因为操作过程中必须暂停心脏跳动。
这种情况下，没有其他器官可以顶替心脏的功能。
因此，科学家开始尝试开发可以替代自然心脏的人工心脏。
在20世纪50年代和60年代，人工心脏的研制工作取得了重大进展。
当时，美国的科学家开发出了第一台人工心脏，但这个设备仅仅是在实验室中进行测试的，没有得到广泛的应用。
到了21世纪初期，人工心脏的研制和应用又取得了重大进展。
随着生物医学技术的快速发展，人工心脏开始变得越来越小、越来越精密。
这些人工心脏可以通过微小的手术进入患者的体内，替代自然心脏的功能。
二、人工心脏的应用现状目前，人工心脏已经被广泛应用于心脏衰竭患者的治疗中。
根据疾病的不同，人工心脏可以分为左心室辅助装置和全心脏支持装置。
左心室辅助装置的作用是帮助患者的心脏将血液输送到全身各个部位。
这种装置通常安装于患者的左心房或者左心室，可以有效地提高患者的生活质量和生存能力。
目前，广泛应用的左心室辅助装置包括切比科夫心脏和杜拉克心脏等。
全心脏支持装置可以完全取代自然心脏的功能，帮助患者维持心血管系统的正常运作。
这种装置通常需要患者接受长时间的手术治疗，但可以为患者提供稳定的血流和持久的生命支持。
目前，广泛应用的全心脏支持装置包括人工心脏和心脏刺激器等。
三、人工心脏的研制和实践存在的问题尽管人工心脏技术已经取得了巨大的进展，但当前还存在着一些问题和挑战。
其中，最关键的问题之一是能源供应问题。
由于人工心脏的工作需要消耗大量的能量，因此必须提供足够的、持续的能源供应。
此外，人工心脏还存在着耐用性不足、防止血栓形成等问题，这些问题需要继续研究和解决。
四、未来展望随着生物医学技术的进一步发展，人工心脏技术有望实现更加完美的替代自然心脏的功能。
体外磁悬浮人工心脏原理
体外磁悬浮人工心脏原理体外磁悬浮人工心脏是一种通过磁悬浮技术来实现心脏辅助的装置。
它不仅可以提供有效的血液泵送功能，还具有无体积缩减、无机械磨损、无摩擦及几乎无需维护等优点。
本文将从两个方面介绍体外磁悬浮人工心脏的原理：磁悬浮技术和心脏泵送功能。
磁悬浮技术是体外磁悬浮人工心脏的核心原理之一、它基于磁力原理，通过在心脏泵导管两端分别设置上、下磁悬浮转子和两组电磁铁，使得转子能在泵导管内部浮动，而不直接接触泵导管壁面。
具体来说，磁悬浮心脏泵系统由外部驱动机械和内部浮游转子系统构成。
外部驱动机械通过控制磁铁的电流生成磁场，从而作用于内部转子上的永磁体，产生稳定的磁悬浮力。
内部转子则通过磁悬浮力在磁场中浮游，实现与泵导管壁面的无接触运动。
心脏泵送功能是体外磁悬浮人工心脏的另一个核心原理。
它通过泵导管和转子间的相对运动，将血液从心脏的进口吸入泵导管，然后通过推送推送到体外循环系统中。
体外磁悬浮人工心脏泵导管中的转子一般采用叶轮型结构，配合泵导管的不规则形状，使得血液在泵导管内能够形成一定的转动流动，从而产生心脏泵送功能。
在泵送的过程中，体外磁悬浮人工心脏会根据需要调节转子的转速和泵导管的气压来实现不同程度的泵送，从而满足患者的需求。
总结起来，体外磁悬浮人工心脏的原理包括磁悬浮技术和心脏泵送功能。
磁悬浮技术利用磁力原理和磁场的作用，在心脏泵导管内部实现浮游转子的无接触浮动。
心脏泵送功能则通过泵导管和转子间的相对运动，将血液从心脏吸入泵导管，再推送到体外循环系统中。
体外磁悬浮人工心脏的研发和应用为心脏病患者提供了一种有效的治疗方法，具有辅助治疗、康复恢复等优势，并有望在未来发展成为一种替代心脏移植的治疗手段。
1ECMO的临床应用
静脉－动脉（V-A）转流：经静脉将静 脉血引出经氧合器氧合并排除二氧化碳 后泵入动脉。成人通常选择股动静脉； 新生儿及幼儿由于股动静脉偏细选择颈 动静脉；也可开胸手术动静脉置管。
V-A转流是可同时支持心肺功能的连接 方 式 。 V-A 转 流 适 合 心 功 能 衰 竭 、 肺 功 能严重衰竭并有心脏停跳可能的病例。
（5）肾功能不全
肾功能不全也是ECMO 常见的并发症之一。 发生率占ECMO 支持者的16.7%～27.2%。 ECMO 辅助期间, 肾功能不全的发生原因尚不 明了。可能与溶血、血栓栓塞、全身炎性反 应等因素有关。肾功能不全的主要病变是急 性肾小管坏死, 常为可逆性改变, 通过积极的 治疗多数患者肾功能可恢复正常。
体外： 静脉—静脉（V-V）转流 静脉—动脉（V-A）转流
静脉—静脉（V-V）转流：
经静脉将静脉血引出，经氧合器氧合并排除 二氧化碳后泵入另一静脉。通常选择右侧股 静脉引出，右颈内静脉泵入，管道连接：右 股静脉—离心泵—膜肺—右颈内静脉，也可 根据病人情况选择双侧股静脉。近年来有一 种双腔导管应用于临床，从颈内静脉置入后， 其一个腔的开口位于右心房内，另一腔的开 口位于上腔静脉处，管道连接为右颈内静 脉—离心泵—膜肺—右心房。
V-V转流的原理是将静脉血在流经肺之前 已部分气体交换，弥补肺功能的不足。 V-V转流适合单纯肺功能受损，无心脏 停跳危险。可在支持下降低呼吸机参数 至氧浓度〈60%、气道压〈 40cmH2O，从 而阻断为维持氧合而进行的伤害性治疗。
需要强调V-V转流只可部分代替肺功能， 因为只有一部分血液被提前氧合，并且 管道存在重复循环现象。重复循环现象 是指部分血液经过ECMO管路泵入静脉后 又被吸入ECMO管路，重复氧合。
（6）溶血
首颗人工心脏
首颗人工心脏
第一颗人造心脏诞生在以色列，人造心脏，从名字就可以看出是一个极具高科技的科学产物。
作为人体内最复杂的器官之一，心脏是我们体内血液的“交通枢纽”，它连接着上千上万的血管，一旦出现问题，我们的生命也会随之消逝。
2019年4月15日，以色列的特拉维夫大学专家成功利用了3D打印技术，造出了世界第一科人造心脏。
它不仅仅充满了血管、细胞和心脏壁室等等结构，而且还可以和人类的心脏一样进行跳动，甚至随着后期的技术完善，这颗心脏还会搭配患者的DNA来建造，避免这颗人工心脏和移植者的身体出现排斥现象。
人工心脏及其辅助技术的研究与应用
人工心脏及其辅助技术的研究与应用在现代医学发展的历史上，心脏病一直是一个难以逾越的障碍。
为了解决这一问题，人类在过去数十年中进行了大量的研究和创新，一种新型的医疗设备——人工心脏因此而诞生。
本文将从人工心脏的发展历程、技术原理、辅助技术和未来发展等方面进行分析和阐述。
一、人工心脏的发展历程人工心脏的发明历史可以追溯到20世纪初。
20世纪30年代初，美国多位医学专业人士开始展开了仿生学研究，其中的代表性人物华生提出了心肺机器的概念。
1957年美国心脏病学家克里斯汀·巴尼亚尔发明了第一台心脏辅助装置，它仅能提供数十分钟的生命支持，但这标志着心脏病治疗新学科的开始。
1969年，大卫·库伯与他的研究团队制造了第一台可长时间运行的心脏辅助装置。
这推动了人工心脏的发展，在1970年代中期，美国心脏胸腔外科医生杰罗姆·巴赫斯发明了第一台成功植入人体的人工心脏。
二、人工心脏的技术原理人工心脏是一种医疗设备，用于治疗出现心脏衰竭、无法进行心脏移植或等待移植的患者。
由于患者自身的心脏无法正常工作，人工心脏能够始终为患者提供自主或人工控制的心脏泵浦，并通过控制支持患者的血液循环。
人工心脏通常分为两类：一类是血液泵浦，它能够输送氧合血到患者的组织和器官；另一类是人工心脏，它就像真正的心脏一样能够支持并控制心脏搏动。
三、人工心脏的辅助技术除了人工心脏本身，辅助技术也对患者的生命起到了重要作用。
其中包括监测设备、充能设备、控制器和信号处理器等辅助工具。
在人工心脏的工作过程中，还需要进行一些密切的监测。
例如，患者的心率、血压和呼吸等生命体征需要进行实时监测，以便快速做出调整。
同时，患者本身的状态也需要监测，以便能够更好地了解患者的病情和治疗效果。
人工心脏辅助设备还需要一个重要的组成部分——充能器。
由于人工心脏需要不断充能，充能器可以将电能转换为能够驱动人工心脏的动力。
除了常见的监测设备和充能器外，控制器和信号处理器也都属于人工心脏辅助设备的范畴。
磁悬浮人工心脏原理
磁悬浮人工心脏原理
磁悬浮人工心脏的原理是通过磁力场来控制人工心脏部件的运动。
具体来说，磁悬浮人工心脏由一个外部系统和一个内部系统组成。
外部系统包括一个磁场控制器和一个电源，它们通过无线电波信号来控制磁悬浮人工心脏内部系统的运动。
磁悬浮人工心脏内部系统由一个电动机和一对磁悬浮轴承组成。
电动机驱动一个加工的金属转子旋转，轴承则通过磁力场将转子悬浮在内壁上，并控制转子的稳定位置和旋转速度。
永磁体也与转子保持静止，以使外部磁力场通过转子并控制其运动。
当血液流经磁悬浮人工心脏时，它会被抽入转子内部，在那里它受到向心力的作用，从而被逼向离心机。
旋转的转子可以模拟正常心脏的运动，并向体内推动血液。
总之，磁悬浮人工心脏的原理是通过外部磁力场来控制人工心脏内部系统的运动，使其能够模拟正常心脏的运动，推动血液流动。
人工心脏的设计与制造
人工心脏的设计与制造近年来，随着科学技术的飞速发展，人类对于医疗设备的要求也越来越高。
在心脏疾病治疗方面，传统的心脏搭桥手术并不能满足所有病人的需求。
于是，发明一种可以替代人体心脏的人工心脏就成为了一种迫切的需求。
本文将从人工心脏的设计与制造两方面进行探讨。
一、人工心脏的设计人工心脏的设计需要考虑许多因素，如材料的选择、结构的合理性等。
目前市场上流行的人工心脏分为两种：永久性人工心脏和临时性人工心脏。
永久性人工心脏用于患有重度心衰、心室颤动等疾病的病人，它的设计主要包括心脏本体和控制系统，前者由材料学、机械工程学、流体力学等多个学科共同参与，后者则需要涉及电子、计算机等领域。
永久性人工心脏的材料选择关系到其使用寿命和安全性。
目前，市面上常见的人工心脏材料包括钛和不锈钢等金属材料以及聚氨酯和聚乳酸等高分子材料。
金属材料因其强度高、耐磨、防腐等特点，目前用得较多，但存在导电问题，容易形成血栓等不足。
而高分子材料则具有较好的生物相容性和减轻心脏负担等优点，但应力集中等问题也不可忽视。
除了材料的选择之外，永久性人工心脏的结构设计也需要引入流体力学等方向的知识。
最初的人工心脏设计是基于体外循环的全人工心脏，其结构非常复杂，包括压力传感器、瓣膜、流量计等多个部件。
目前，采用较为常见的人工心脏则是结合生物材料和实体机械材料的心脏，这种人工心脏结构现代简洁，同时还加入了自适应控制系统，能够更加精确地模拟人体心脏功能。
这对于患者的恢复和治愈将具有非常重要的意义。
二、人工心脏的制造人工心脏的制造需要涉及到多个学科的协同合作，比如材料学、机械工程学、控制科学与工程等。
其中，材料的处理需在加工、制造和修理等方面达到极高的精度要求。
目前，全球范围内的人工心脏制造背景广泛，其中包括美国的Cardionics公司和Newheart Valve公司，以及瑞士的SynCardia公司和Tecomet公司等。
这些企业均代表了现代人工心脏制造的关键技术和思路。
人工心脏，续写“生命的律动”——访南京市第一医院副院长陈鑫、心胸血管外科行政副主任邱志兵
2022.12您健康陈 鑫 国家临床重点专科心胸血管外科主任，南京市第一医院副院长。
主任医师、博士研究生导师。
全国人大代表，中国医师协会心血管外科医师分会副会长，江苏省医学会心血管外科分会主任委员，享受国务院政府特殊津贴。
擅长各种先天性心脏病手术，各种复杂心脏搭桥，重症心脏瓣膜修复、置换，主动脉瘤和主动脉夹层手术、心脏移植、梗阻型心肌病手术、心脏肿瘤手术等。
门诊时间：周四下午邱志兵 南京市第一医院心胸血管外科行政副主任，907病区主任。
主任医师，教授、硕士研究生导师。
中国医师协会心血管外科分会青委会副主任委员，江苏省医学会心血管外科分会微创外科学组副组长，国家微创心血管外科专业委员会委员。
擅长心脏瓣膜修复和置换、冠脉搭桥、主动脉瘤手术、成人先天性心脏病矫治等，尤其精通各类微创心脏外科治疗。
门诊时间：周二上午专家介绍专家介绍人工心脏，续写“生命的律动”——访南京市第一医院副院长陈鑫、心胸血管外科行政副主任邱志兵▎人工心脏？不，其实是左心辅助说起人工心脏，在许多人脑海中或许是一颗高精尖材料制成、长得和心脏并无二样、放进胸腔后直接替换心脏让人“满血复活”的奇妙装置。
但目前，人们心中的人工心脏仍停留在科幻作品和跨越千年的神话中。
欧美科研人员倒是对全人工心脏进行了尝试，受试患者大多没有能够撑过3个月，还有大量的技术难关需要攻克，远未达到临床应用要求。
“其实，虽然现在总是将其称为人工心脏，但它还远未能真正‘替代’心脏，‘人工心脏’对其来说算是‘美誉’了，它真正的名字是‘左心辅助装置（后简称LVAD）’。
”南京市第一医院心胸血管外科邱志兵主任介绍，以左心辅助为名，它的特点和功能一下子◎ 车 翀2022.12您健康大量代谢废物，以及心脏窦房结附近神奇的自律性细胞——可以自己产生电信号刺激心脏收缩。
而人工心脏作为工程学上的“奇观”，再精巧的设计也无法掩饰目前人类能源领域缺乏质的发展而导致的薄弱——它只能“烧电”。
143.为什么会有人工器官？
为什么会有人工器官？——科技与生命的深度融合人工器官的出现，代表了现代医学和工程技术的一个巨大飞跃，它们的诞生不仅是为了治疗无法移植的器官或功能丧失的患者，更是突破了自然生物限制，开辟了一个全新的医学领域。
那么，为什么会有人工器官？它们的诞生背景是什么？它们能够解决什么问题？未来又有哪些发展潜力？让我们一探究竟。
1. 人工器官的起源：需求与科技的双重推动人工器官的诞生并不是一朝一夕的事，它源自于医学领域对“替代”和“修复”的迫切需求，同时也得益于科学技术不断发展的突破，特别是在生物医学工程和材料学方面的进展。
（1）医学需求的推动人类对器官移植的追求，始于上世纪60年代。
器官移植技术的发展帮助许多患有严重器官功能衰竭的患者延续了生命，然而，器官供体的短缺、排异反应、手术风险等问题，一直困扰着移植医学的发展。
根据世界卫生组织的统计，全球每年仍有大量患者因无法得到适合的器官而面临生命威胁。
同时，许多器官疾病，如心脏病、肾脏病、肝病等，往往导致患者的器官功能丧失，甚至威胁到生命，但由于器官损害的不可逆性，传统的治疗方法无法满足需求。
于是，开发能够替代损坏器官的人工器官就成为医学界的重要目标。
（2）科技进步的推动人工器官的诞生离不开科技，尤其是生物医学工程、材料学和纳米技术的快速发展。
过去几十年，随着生物材料、生物兼容性材料、三维打印技术、细胞工程等技术的突破，科学家们可以在实验室中制造出具有一定生物功能的器官模型，甚至能够在某些情况下替代失去功能的器官。
例如，近年来的3D打印技术使得科学家能够打印出类似于人类器官的组织结构，并在实验中证明其一定的生理功能。
这些技术的进步为人工器官的实现提供了可能。
2. 人工器官的种类：从简单装置到复杂器官的逐步实现人工器官是通过人工手段制造、替代或辅助人体功能的设备，可以是完全人工的，也可以是生物组织与机械装置结合的复合型器官。
目前，人工器官的种类大致可以分为以下几类：（1）人工心脏心脏是最早进行人工替代研究的器官之一，人工心脏也因此成为人工器官中的经典代表之一。
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历史
1998年，首个轻便式的心脏“辅助器”投放英美市场。2000年， 给病人植入首个Jarvik-2000型人工心脏，重约90克，附在心脏的 左心室上。 2001年7月2日，世界上第一例全植入式人工心脏植入手术在美国 获得成功。名为AbioCor。 重约两磅，呈柚子状，材料是塑料和钛。151天身亡。 完全代替心室功能并能完整植入体内的人工心脏，不依赖体外的 机器工作，能给病人更多活动能力。 由4部分构成：金属钛的心脏本体、一微型锂电池、一计算机控制 系统以及外接电池组。人造心脏本体取代患者心脏的左右心室， 微型锂电池和控制系统将植入患者的腹腔，外接电池组不植入人 体，而是通过安装在腹部表皮下的插座向植入的微型锂电池充电。 有两个替代左右心室的腔室，4个接口，分别连接左右心房、主动 脉、肺动脉。两个腔室中间是电动机和泵，在心脏与血管的接口 部分装有活塞，以代替心脏瓣膜的功能。 锂电池能量耗尽的时候由外挂电池组充电。
人工心脏
LOGO 指导教师：顾忠泽 学生：谢丽 学号：103404
Contents
1 2 3 4
简介
心室辅助装置
全人工心脏 总结
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简介
人工心脏是利用机械的方 法把血液输送到全身各器 官以代替心脏的功能的装 置
制成像自然心脏那样精确 的组织结构、完全模拟其 功能的人工正脏是极不容 易的，需要医学、生物物 理学、工程学、电子学等 多学科的综合应用及相当 长时期的研究
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心室辅助装置
临床应用：隔膜泵 、叶轮泵
进行动 物实验 的人工 心脏的 血液泵
叶轮泵：非仿生性的血泵 （离心泵、 轴流泵及混流泵）均采用高速旋转的 叶轮驱动血液单向流动,不需要单向阀 门控制血流方向,克服隔膜泵体积大、 结构复杂、工作寿命短、能耗高等缺 点,尤其适用于永久性植人体内时采用
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起搏器原理
外壳由金属钛铸造而成的精密 仪器。 由一个慢脉冲发生器和与之相 连的金属导线组成
安装心脏起搏器时，医生在患 者的上胸部切一条4-6厘米的 切口，将心脏起搏器埋入皮下。 起搏器连接一金属导线，医生 会选定一条静脉血管（常选取 的静脉有头静脉、锁骨下静脉、 颈外静脉或颈内静脉），通过 静脉血管将金属导线插入患者 的心脏。这样，当心脏停止跳 动或跳动太慢时，起搏器就肝 发放电冲动使心脏跳动
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组成
人工心脏：血泵、驱动装置、监控系统、能源
血泵：膜式血泵、囊型血泵、管型血泵及螺形血泵等四种 材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯 和复合材料等
瓣膜：它是控制人工心脏血流的单向阀，人工心脏功能的好坏 与瓣膜构造有密切关系。早期阶段用球瓣，现在常用的为碟瓣 以及生物瓣。
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能源
从应用的功能设置来看可分为外置型与内置型和固定型与 可移动型，从实用性来看，可移动内置电源最为理想。主 要有三个研究方向：高能电池（核能电池）、高效储电瓶 （代表产品为锂电）、经皮充电（研究最热、最有希望的 技术之一）
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分类
人工心脏
辅助人工心 脏
心室辅助和人工心脏功能的好坏与瓣膜 的构造有密切关系, 常用属于机械瓣的倾 斜蝶瓣和双叶瓣, 及生物瓣的牛心包瓣 生物瓣：用生物组织制作而成，或直接 取材同种或异种心脏瓣膜。生物瓣血栓 栓塞率低，不需终身抗凝，当然也免除 了抗凝所致的出血等并发症，但其耐久 性较机械瓣差，平均工作寿命在10年左 右。不过生物瓣“失功”后可再次换瓣。 机械瓣：金属跟高级复合材料制作而成， 耐久性强，但需终身接受抗凝治疗。每 日需服用抗凝药，定期化验。抗凝不当 可发生栓塞或出血等危险。机械瓣一旦 失灵或卡瓣，病情常较危急
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全人工心脏（TAH）
TAH完全取代自然心脏的功能,维护全 身的血液循环状况
目 前 临 床 应 用 : 气 动 式Cardio West TAH和电动式 AbioCor TAH Cardio West:由气体驱动并植入到心脏 原位。 刚性泵外罩组成 ,含两个球形的聚氨甲酸乙 醋室腔。两个室腔吻合到心房袖口,流出导 管与大血管相吻合。两根气体驱动线管经 皮穿出并与一外置的操纵控制系统相连,后 者监测泵的压力和运行。 不足:控制装置不便携带、需抗凝。
隔膜泵：模仿自然心脏而设计,它的核心结构是一 个由柔韧性材料围成的腔囊。囊腔与自然心脏的 心腔一样 ,用于容纳血液,腔两端连接进、出口导 管,并在两接口处分别放置单向阀门瓣膜以保证血 液单向流动。 对囊腔壁施以外力时腔内容积被迫变化,容积减小 时血液由出口流出,增加时则接纳从体内流入的血 液。如此周而复始 ,完成泵血功能,与自然心脏的 工作极为相似
选用材料
高分子材料一直是人工循环的主要应用材料。 针对人工心脏的特点聚脂类有较好的应用前 途，如聚乌拉坦。今后还有可能利用人工材 料的特点体外塑行以微创手术将人工心脏置 入人体，或者将人工材料做成人体可降解材 料，使其在一定时期后功能完成后自然降解， 以免除二次手术。
人工合金对人工心脏也做 出了较大的贡献， 如镍－钛合金曾经作为人工心脏瓣膜、心室， 其坚固性、轻质、表面光滑性非常适于人工 心脏。近来有人做成镍－钛－锆合金其优越 性更为突出
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总结
近年,国外在人工心脏的研究与临床运用进展迅速,许多产品已商业化性能良 好 ,在临床运用中抢救了许多重症心力衰竭病人的生命,但是诸如术后出血、 血栓栓塞、感染、肾功能衰竭、多器官功能衰竭等并发症发生率仍较高,严 重影响患者的生存率。 研制小型化、高功能、少并发症、为病人提供高生活质量的完全植入式人工 心脏成为人工心脏领域的发展方向。 国外VAD价格昂贵,研制价格适宜的国产VAD是我国急需课题。但在我国目 前社区医疗水平较低及经济不发达的条件下 ,可植入式VAD的推广应用肯定 有许多困难。 发展需进一步解决的问题： 1.小型而具有高射血效能 2.安全可靠的控制系统和能源供应模型 3.经久耐用的带瓣血室
驱动系统：它是供给人工心脏血泵工作的动能。形式多样，大 致可分为，机械、电动、磁力、气压、液压五种形式。 监控系统：监控人工心脏工作状态。基本上从血泵机能，驱动 装置各项指标及血液循环生理参数变化三个方面进行监控。
能源：依靠外加能源工作以推动血液循环。既能满足功率要求， 并使之微型化做到全置入体内，长期达数年使用的能源，目前 尚未完全解决 Company Logo
完全人工心 脏
左心室辅助
右心室辅助
双心室辅助
一时性完全 人工心脏
以辅助等待 心脏移植
永久性完全 人工心脏
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心室辅助装置（VAD）
右心辅助：血泵的流入管 插入右心房,流出管与肺动 脉端侧吻合 左心辅助：血泵的流入管 可与左心房或左心室相连 , 流出管均与主动脉相连 双心室辅助：血泵与自然 心脏并联 ,即血泵流入管与 自然心脏左右心房或心室 相连 ,血泵流出道管与自然 心脏主动脉和肺动脉相连
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AbioCor TAH：第一个完全独立可植 入永久性TAH 。 体内：胸部装置 、一可充电电池和一 微型电子箱 体外：一个电池盒。 胸部装置（1Kg） 装一内置马达 ,使血 液流经肺和身体其他部位。经皮能量传 送技术 消除了经皮穿出的驱动线管, 减 少感染发生率
瓣膜
心室辅助和人心脏血泵上的瓣膜是 控制血泵血流的定向阀