如果我们把人体比作一台机器，心脏就是这台机器的发动机，主要负责泵血，即保证全身各个器官的血液供应。一旦心脏骤停，”发动机“停止了工作，全身就没有了血液供应，很快就会引起死亡。但是，冠心病动脉疾病，高血压以及心肌病常常导致心脏功能下降和心力衰竭，内科对此类心脏疾病的效果极其有限，在多数情况下，这些方法仅能减轻症状，而不能从根本上解决问题。
在中国每年有1000万心脏衰竭的患者，其中20万到300万人因心衰而死亡，但是每年却只有50个患者有机会接受心脏移植手术*（*2008年数据）。由此可见,自然心脏移植远远不能满足病人的需要,寻求新的心脏来源,成为医学家们研究的重点。外科经过长期而积极的探索，目前人工心脏移植算是其中比较成功的技术。在25年前的今天，1995年10月23日，一位64岁的英国退休电影制片人古德曼成为世界上第一位接受永久性电动人造心脏的人。今天，我们再次站到人工心脏最初的起点，一起来回顾下这项技术的发展历程。人工心脏，即用生物机械手段部分或完全替代心脏的泵血机能，维持全身的血液循环。按功能划分包括心室辅助血泵(VAD)和全人工心脏(TAH)。人工心脏是按解剖学、生理学上代替人体因重症而丧失功能不可修复的自然心脏的一种人工脏器。在医学临床上，人工心脏起到了很大的作用。对VAD的研究可以回溯到体外循环的动脉泵开始。早在1895年，雅各德曾试制人工心脏泵对机体的组织和器官进行灌流。20世纪30年代，在美国从事研究工作的法国医学家阿历山大·卡雷尔与他的助手林德伯格共同研制出世界上第一个人工心脏。这是一种暂时的辅助性人工心脏，实际上是一种体外循环机。
1953年, Gibbon将人工心肺机加以改进并成功地应用于临床, 标志着现代心脏外科时代的开端。人工心肺机能够提供安全、无血的手术环境以及充裕的手术时间, 使心脏外科得以迅猛发展。1966年, Debakey等对2例心脏术后的病人运用VAD进行循环辅助, 2名患者均脱机出院且长期生存。在20世纪70年代, 由于材料加工、血泵结构、驱动设计、监测控制、手术操作和术后监护等一系列技术的改进和发展, VAD的临床运用得到进一步开展。1975年至1980年间多位学者先后报告了应用连接于心尖及升主动脉的气动搏动型体外VAD和腹部安置左心辅助装置 (LVAD) 的临床试验；同时Golding等将离心泵运用于临床, 但效果均不理想。20世纪80年代末期, 世界各地运用各种辅助装置开展心脏移植前过渡辅助, 取得了一定的成绩和积累了不少经验。隔膜泵的结构和工作原理都是模仿自然心脏而设计的, 它的核心结构是一个由柔韧性材料围成的囊腔。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。电动式隔膜泵是目前临床应用最广的植入式VAD。
叶轮泵是一类非仿生性的血泵, 可分为离心泵、轴流泵及混流泵三种形式。无论何种形式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, 它克服了隔膜泵体积大、结构复杂、工作寿命短、能耗高的缺点, 尤其适合于永久性植入体内时采用, 逐渐成为VAD的主流。
全人工心脏(TAH)完全取代自然心脏的功能，维护全身的血液循环状况。TAH植入体内有两种手术方式：①切除心脏的心室，保留心房，将人工心脏的流入道分别与左、右心房连接，人工心脏的流出道分别与主动脉及肺动脉连接；
②保留左心房，其余心脏全部切除，然后将人工心脏流入道分别与腔静脉及左心房连接，人工心脏流出道与主动脉及肺动脉连接。
1958年, 美国科学家Willem Kolff和Tetsuzo Akutsu将他们自己设计的聚氯乙烯人工心脏植入犬的体内, 使其存活了90分钟，以此为开端展开了全人工心脏研究 。1969年, Cooley将气动式TAH (由Liotta设计) 植入一位体外循环无法脱机的患者作为心脏移植前的过渡, 并在64h后为其施行了心脏移植, 虽然患者在移植后32h死于肺部感染, 但仍然应证了人工心脏作为心脏移植前过渡的可行性。1982年12月2日, 美国犹他大学的DeVris医生将气动式“Jarvik-7”型永久性TAH植入到Barney Clark体内, 这是第一个用于人类的永久性TAH。这颗塑料心脏在Barney Clark的胸腔里跳动了将近1300万次，维持了112天的生命，最终患者因多器官功能衰竭而去世。
（“Jarvik-7”型永久性TAH/图源：参考文献[3]）
之后美国的食品与药物管理委员会 (FDA) 批准“Jarvik-7”型TAH试用于临床。到1985年止, 进行的一系列共5例“Jarvik-7”型TAH移植患者当中, 存活最长的达到了620天。由于TAH植入后均出现了诸如出血、血栓、感染等严重并发症使患者不能长期存活, 到1991年FDA又停止了“Jarvik-7”型TAH的临床试用。1995年10月23日（历史上的今天），英国牛津Steve Westerby医生给患有严重心脏病的古德曼实施了永久性心脏移植手术。这颗价值8万英镑的电动人造心脏大小如同拳头，通过从胸部引出的导线与体外的电池组相连，因此古德曼未来必须不断地更换电池组。
2001年, Jewish医院的医生将“AbioCor ”TAH首次应用于临床, 这是第一个完全独立的可植入永久性TAH。这种新型TAH已经十分接近真正的心脏体积, 重约1kg, 由钛、塑料、环氧树脂构成。2004年10月18日，名为eardiowest的人工心脏获得美国食品与药品管理局的批准，成为世界上首个正式进入临床使用的人工心脏。在如今工程学、电子学、医学、生物物理学等多学科的综合应用下，人工心脏已经获得了突飞猛进的发展，不管是2011年我国陈琛团队自主研发的全磁悬浮人工心脏👇
还是2017 年瑞典发明的世界首个3D打印软体人工心脏👇亦或是今年日本东京医科齿科大学通过干细胞培育的迷你心脏👇一系列的研究进展，都让我们相信人工心脏移植将会成为一项常规、成熟的治疗手法，来帮助更多的病人延长生存周期，提高生活质量。
[1]JamesA.Magovern,林框定.全人工心脏的发展和现状[J].国外医学(生物医学工程分册),1987,10(03):169-173+186.
[2]AtsumiK,陈立新.人工心脏在生物学工程中研究和发展的现状[J].国外医学.生物医学工程分册,1989(04):250.[3]武文芳,吴兵.人工心脏的历史及研究进展[J].中国医学装备,2008(03):55-58.[4]尹邦良.人工心脏的历史及研究现状[J].中国医师杂志,2002(07):679-680.
