为心脏病患者开启一扇“新门”

来源:科技日报2026-06-02 10:28

◎本报记者 付丽丽

手术室影像屏幕上,一枚人工瓣膜沿着纤细导管,向着一颗跳动80多年、布满钙化灶的心脏缓缓推进。这位高龄患者病情凶险——极重度主动脉瓣狭窄、已植入7枚冠脉支架、伴有脑出血病史,每一项都让传统开胸手术成为禁忌。

导管越过迂曲血管,顺利抵达病变部位,定位、释放。新瓣膜如花朵般绽放,牢牢锚定在严重钙化的瓣环上。日前,借助一枚国产球囊扩张式主动脉瓣膜(以下简称“球扩瓣”),这例高难度手术得以成功实施。

主动脉瓣膜犹如心脏泵血“阀门”,一旦失灵,生命将随时面临危险。对于无法开胸的高危患者,经导管主动脉瓣膜置换术是最后希望。然而,这一领域长期被国外垄断。“我们组建研发团队,历时7年攻关,逐一突破瓣架、瓣叶、输送等技术瓶颈,彻底扭转这一局面。”上海纽脉医疗科技股份有限公司董事长虞奇峰告诉科技日报记者。

精雕骨架

研制球扩瓣的第一步,是设计出能撑起瓣膜功能的骨架——瓣架。研发团队从一开始便锁定钴铬合金。这种材料生物相容性佳、支撑力强,用其制备支架可做得更薄更细,最大程度降低对血管壁的损伤。

但钴铬合金硬度极高,加工成发丝般精细的支架,难度超乎想象。“这也是国内企业多年不敢尝试的根源。”团队首席工程师王海山坦言。

为解决难题,王海山带队远赴德国接受培训。大家本以为只要吃透国外厂家加工工艺,就能破解激光切割困局,但现实却给了众人沉重一击。

回国后,第一次试验就以失败告终。随后,团队全程盯控每一次切割试验,设备作业的蓝光常常彻夜不熄。无数个夜晚,团队工程师肖振昕守在设备前,紧盯钴铬合金管材上跳动的光束——成败只在一根头发丝直径的细微偏差之间。他身后,失败的样品从操作台堆到墙角,足有上千件。

“国外的加工方法走不通,只能推倒重来。”虞奇峰回忆。接下来3个月,团队几乎“焊”在车间。彼时,实验室狭小局促,5名工程师挤在里面,转身都难。盛夏高温叠加设备散热,室内闷热如蒸笼,大家汗流浃背,却始终默默坚持。

反复试错摸索后,大家发现激光路径编程是核心难点。肖振昕用铅笔在图纸上标记数百个入刀点,手工连接路径后导入电脑。激光能量、行走速度、对焦距离……每项参数经过成百上千次调试,试验仍未成功。

又一个深夜,肖振昕反复比较失败样品的“热影响区”后,大胆决定将激光能量降低5%,切割速度放慢10%,并针对钴铬合金的热膨胀系数,在编程中增加预补偿轨迹。

当激光束在管材上游走完毕,王海山屏住呼吸,将样品放到显微镜下,只见纤细的菱形瓣架边缘光洁平滑,所有节点尺寸均达标。

大家兴奋之余,内心依然忐忑。样品迎来终极大考——疲劳测试。

经过4亿次模拟搏动,瓣架依然坚挺。“成了!”几个男子汉忍不住欢呼雀跃,这相当于心脏以每分钟70次频率,可持续稳定搏动近11年。

细琢瓣叶

有了铮铮“铁骨”,还需一道灵动的“门户”——瓣叶。作为瓣膜的核心部件,它直接决定瓣膜的启闭功能、使用寿命与患者安危。

研发团队发现,牛心包瓣膜的结构更接近人体,血流动力学性能优于部分进口产品使用的猪心瓣。

起初,他们把希望寄托在牦牛心包上。为此,团队远赴四川阿坝红原县选材。“高原反应接踵而至,多名队员接连出现头痛、呕吐、呼吸困难等不适,身体几近虚脱。”虞奇峰说。

实地考察发现,牦牛心包品质虽令人满意,但当地屠宰点分散、冷链配套不完善,难以保障原料批次稳定。权衡再三,团队只能忍痛放弃。

此后,他们转向精选特定年龄段的健康牛心包,逐一经肉眼甄别、厚度测量、力学拉伸、致密性检测等多道关卡,只保留厚薄均匀、韧性极佳的“黄金级”原料。“每一片原料,都要如同甄选珠宝一样仔细筛选。”团队成员程秀兰回忆。

原料关刚过,更为棘手的难题又摆在众人眼前——瓣叶缝合。早期缝合合格率低得令人沮丧。技师手法与经验差异导致质量参差不齐,研发进程严重受阻。“我们一直依赖个人经验手感,缺少毫米级标准把控。”程秀兰直言。

困顿之际,团队临床工程师王春阳提出新思路:“伤口缝合与瓣叶缝合虽应用场景不同,但其精细操作逻辑或可相互借鉴。”

一场“人工缝合标准化”攻坚战就此打响。无影灯下,技师们手持显微镊与缝合针屏息凝神。瓣叶薄如蝉翼、质地柔韧,缝合时每一针都容不得分毫偏差。他们反复试验上百种缝合路径、调控线材张力、优化打结手法。

180多个日夜后,团队独创出一套缝合标准:定位好瓣叶中心点后,缝线须在距边缘0.8毫米内打结,再于距夹片边沿0.5毫米内起针,将3片瓣翼沿“一”字精准缝合。此举让瓣叶合格率一举跃升至95%以上,精度与牢固度比肩国际一流。

“那一刻,我们知道,这颗‘心脏’可以跳动了。”虞奇峰感慨。

巧筑通路

瓣架与瓣叶的难题相继破解,瓣膜初步成型。但如何将其精准、安全植入心脏?作为瓣膜的“生命通道”,输送系统成了横亘在团队面前又一座天堑。其柔顺通过性与定位精准度,直接左右手术成败。

研发初期,按传统思路设计的输送系统在实验中屡屡“掉链子”。数轮调整后,王海山与3名工程师带着优化后的输送系统,奔赴上海动物试验中心开展验证测试,结局却令人大失所望——因输送角度微调不到位,心包血管壁意外受损。

“我们只有从临床一线才能找到答案。”在大家被强烈挫败感笼罩之时,团队负责人秦涛一语惊醒众人。这位昔日的临床医生深知,与其在实验室闭门造车,不如去倾听手术一线的真实痛点,才能找到突破方向。

虞奇峰连夜将动物试验影像发给四川大学华西医院陈茂教授团队。没想到,次日上午便收到反馈:“你们的输送系统只有一个显影点,术中很难精准判断位置。”

大家豁然开朗。“既然一个点不够,那就多设置几个。”秦涛提出。

反复测算心脏解剖结构与球扩瓣输送路径后,团队不仅在输送器上每隔2毫米设置一个显影点,更在操控手柄处创造性地设计了联动微调旋钮与精密刻度表。“借助数字减影血管造影实时引导,医生就像看着仪表盘开车,可实现瓣膜微米级定位释放。”王春阳解释。

为让输送系统如灵蛇般安全穿越弯曲血管,团队结合临床实际,攻克了“可调弯技术”,让输送系统前端能灵活“扭头”,既能轻松通过主动脉弓,又能在到达心脏后自动调整角度,确保瓣膜以垂直“姿势”精准释放。

2497个日夜的持续攻关,研发团队将一个又一个“不可能”变成现实,成功打造出国产首款球扩瓣。

“精巧的设计源于临床与研发的深度融合,只有将临床痛点转化为工程师的图纸,创新才能真正落地。”展望未来,虞奇峰目光坚定,“我们有信心在下一个7年,让国产瓣膜惠及国人、走向海外,让全世界感受到中国瓣膜‘跳动’的力量。”

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