连续流式循环支持装置的研发与成功，使晚期心力衰竭患者的有了新的治疗选择。目前，已有多种连续流装置被批准用于移植前和终末期治疗前的患者，但相关的不良事件（如获得性血管性血友病综合征、胃肠道出血、血栓、主动脉瓣关闭不全和脑卒中）也在一定程度上提高了患者的发病率和死亡率。

因此，在本可以从长期循环支持获益的晚期心衰患者中，只有少部分植入了连续流式循环支持装置。心力衰竭领域迫切需要血流动力学改善、侵入性更低、性能更佳、血液相容性更好和不良事件更少的下一代设备。发表于Cardiac Interventions Today的The Next Wave of Mechanical Circulatory Support Devices介绍了处于不同开发阶段的下一代机械循环支持 (MCS) 设备，包括连续流式左心室辅助装置（CF-LVAD）和全人工心脏（TAH）及其他新型MCS，为改善晚期心力衰竭患者的预后和生活质量提供了新视野。

01新一代植入式CF-LVAD的特点

◆ 改善血液相容性 以前的连续流动装置中的叶轮以15000-30000 rpm的速度旋转、产生正向血流，血流高速通过狭窄间隙 (50–500 µm)，产生的剪切应力可能超过生理值一到两个数量级[1, 2]。超过生理值的剪切应力可导致血液系统创伤，包括血管性血友病因子（von Willebrand factor）降解[3]、血小板活化[4]和溶血[5]，可进一步导致出血或血栓形成。因此，LVAD 的血液相容性是新一代CF-LVAD 重点改进的内容。

◆ 根据生理反馈调节流量与压力 第二代CF-LVAD 以固定转速运行，不能感应到生理反馈，也不能根据前后负荷、心脏内血流动力学或代谢需求来调整压力和流量。新一代 LVAD多应用生理控制算法，对负荷及血流变化的敏感性更高，更利于脱机。

◆ 不易磨损 目前批准使用的LVAD及TAH的聚合物阀门、隔膜或机械接触轴承都易受磨损，第三代设备的叶轮为流体动力学或磁悬浮式，磨损减少[6]。

◆ 具有搏动性 目前正在开发连续流式搏动算法以产生有搏动的血流[7]。

（一）新一代Evaheart 

EVAHEART是第五代人工心脏——纯液力悬浮离心式LVAD的代表作。Evaheart 装置已经有成熟使用经验，其采用开放式叶片的流体动力叶轮，血流间隙较大，具有保留血管搏动性、运行转速较低、剪切应力低、血管创伤小、血栓形成可能性低、胃肠道出血发生率低的优点。

和磁悬浮和磁液悬浮技术相比，纯液力悬浮技术使用开放式叶轮，不存在狭小二次流道，血泵冲刷效果更好，转速不到磁悬浮的一半，大幅减少血液破坏。同时，宽阔的流道和流体力学设计的叶轮保持了脉动性，降低右心衰、胃肠道出血、主动脉瓣病变等并发症风险。

新一代Evaheart在之前的开放式叶片、离心泵的基础上加入了带双层缝合的无插管部流入管，革命性地去掉了心室内的插管头端，可更大限度地减少其向左心室的突出和错位，避免血液局部淤滞，降低了缺血性卒中和泵血栓形成的发生率。

（二）HeartMate 3

HeartMate 3 设备为磁悬浮离心流式LVAD，可以在低功耗状态下提供长达十年的持续循环支持。多中心随机临床试验 MOMENTUM 3 表明其与前身Heartmate Ⅱ相比泵故障、泵血栓形成均明显减少[8]。HeartMate 3的人工脉冲模式可能有利于改善心肌重塑、预防主动脉瓣血栓形成、瓣叶融合、降低动脉僵硬度、改善终末器官功能和减少出血。目前，Heartmate 3也是全球唯一一款成熟使用的磁悬浮产品，虽然磁悬浮产品众多，但只有Heartmate 3 获得FDA的官方认可。

02侵入性较低的CF-LVADs

传统的LVAD植入需应用正中胸骨切开术，新手术方法包括局限性小切口开胸术、剑突下入路、锁骨下窝入路或经皮植入。某些微创术式不需要体外循环，可减少凝血障碍、术后出血发生率，并减少植入术后右心室衰竭和感染的发生。

（一）Impella 5.5

Impella 系列设备已被FDA批准用于高危患者在经皮冠状动脉介入治疗 (PCI) 和心源性休克中的急性循环支持。导管装置经皮穿过主动脉瓣，流入口位于左心室、流出口位于近端升主动脉。设备具备光学传感器，可显示实时主动脉和左心室压力波形，便于确认设备位置合适、优化血流动力学和撤机。

（二）Aortix

Aortix为一套连续流导管系统，其微型旋转泵位于镍钛诺支柱系统内。Aortix经皮置入降主动脉，可降低近心端主动脉阻力、增加远心端主动脉流量，进而卸载左心室负荷。Aortix对患者心输出量、尿量均有明显改善，用于治疗伴有心肾综合征的急性失代偿性心力衰竭。

（三）iVAS

iVAS 心室内辅助系统是类似主动脉内球囊泵的新型反搏装置，经左腋动脉植入主动脉。球囊在舒张期膨胀、可增加冠状动脉血流量，在收缩期释放气体、可减少后负荷。研究表明所有iVAS应用者（n=13）均成功过渡到心脏移植阶段，无死亡或神经系统事件发生[9]。

03新血流动力学机制的新一代MCS

（一）TORVAD

TORVAD 环形心室辅助装置是一种新型环形流 LVAD，其泵送机制明显不同于第一代LVAD。装置中的磁性活塞之一在环形腔内旋转、产生单向搏动性血流。此外，TORVAD能够接受生理反馈，产生的剪切应力较低、血管创伤较小。同步反搏或非同步模式可优化心室的去负荷功能，利于早日撤机。因此，环形流的TORVAD具有广阔的应用前景。

（二）Neptune

Neptune (CorWave) 通过应用波膜（柔性仿生聚合物，模仿鱼尾的起伏运动）可产生搏动性血流。内置的电磁体可产生膜振荡，驱动波膜推动血液。其可产生生理性搏动 (> 35 mm Hg) 和剪切应力，血流量5-6 L/min。Neptune计划于2020 年进行首次人体植入。

04新型全人工心脏

尽管 LVAD 植入后生存率持续提高，但由于右心室衰竭，术后早期发病率和死亡率仍然很高。对某些患者，TAH 可能是最佳治疗选择。

（一）BiVACOR

BiVACOR TAH 在心脏切除后可原位植入。该装置使用旋转泵，可同时支持双心室。装置中包括一个放置于左、右心室之间的磁悬浮旋转盘，盘两侧的叶片可同时在两个腔内产生独立血流，这一设计使磁悬浮盘的相对轴向位置可根据每个心室的负荷条件而改变，进而动态控制左右室输出平衡。例如，右心室前负荷增加可将磁悬浮盘推向左侧，增加右心室输出量。磁悬浮设计延长了使用寿命，装置的预期寿命为10年。

（二）RealHeart

RealHeart由两个独立工作的活塞泵组成。每个泵都有一个心房和一个由房室瓣隔开的心室。房室平面向心房移动可降低心室压力、导致瓣膜开放、血液充满心室。房室平面向心室运动则可关闭房室瓣并触发心室射血。在猪模型中，RealHeart 可提供的心输出量范围较广，其搏动性模式类似于原生心脏。

（三）Carmat

Carmat由一个血液腔和一个液压流体腔组成，二者由牛的心包膜隔开。电液加压后，单向的生物瓣膜可容血液通过、完成射血。生物假体-血液接触面的应用有望改善血液相容性。嵌入式传感器可与控制算法交互，以响应血流动力学变化。相关临床试验尚在进行。

05结论

连续流 MCS 装置显著改善了终末期心力衰竭患者的预后，MCS装置植入并发症的防治就显得尤为重要。新一代机械循环支持装置通过改进装置设计、微创手术方法、符合人体生理学的血流设置、更低的剪切应力、更小的血管创伤来减少不良事件的发生。

参考文献：

1. Slaughter, M.S., et al., Advanced heart failure treated with continuous-flow left ventricular assist device. N Engl J Med, 2009. 361(23): p. 2241-51.

2. Mehra, M.R., et al., Two-Year Outcomes with a Magnetically Levitated Cardiac Pump in Heart Failure. N Engl J Med, 2018. 378(15): p. 1386-1395.

3. Bartoli, C.R., et al., Pathologic von Willebrand factor degradation with a left ventricular assist device occurs via two distinct mechanisms: mechanical demolition and enzymatic cleavage. J Thorac Cardiovasc Surg, 2015. 149(1): p. 281-9.

4. Bartoli, C.R., et al., Hemodynamic responses to continuous versus pulsatile mechanical unloading of the failing left ventricle. Asaio j, 2010. 56(5): p. 410-6.

5. Kang, J., et al., Continuous-Flow LVAD Support Causes a Distinct Form of Intestinal Angiodysplasia. Circ Res, 2017. 121(8): p. 963-969.

6. Hoshi, H., T. Shinshi, and S. Takatani, Third-generation blood pumps with mechanical noncontact magnetic bearings. Artif Organs, 2006. 30(5): p. 324-38.

7. Khalil, H.A., et al., Induced pulsation of a continuous-flow total artificial heart in a mock circulatory system. J Heart Lung Transplant, 2010. 29(5): p. 568-73.

8. Mehra, M.R., et al., A Fully Magnetically Levitated Circulatory Pump for Advanced Heart Failure. N Engl J Med, 2017. 376(5): p. 440-450.

9. Jeevanandam, V., et al., The first-in-human experience with a minimally invasive, ambulatory, counterpulsation heart assist system for advanced congestive heart failure. J Heart Lung Transplant, 2018. 37(1): p. 1-6.