【医学ppt课件】人工心脏与高分子材料

人工心脏 与 高分子材料,By Group 1,我们的提纲,一、人工心脏的基本理论 二、人工心脏的发展史 三、当前的人工心脏技术 四、人工心脏与高分子材料 五、目前人工心脏存在的问题 六、人工心脏的未来方向,一、人工心脏的基本理论,人工心脏是在解剖学、生理学上代替人体因重症丧失功能不可修复的自然心脏的一种人工脏器。,1,人工心脏的组成部分: 血泵、瓣膜、心室、起搏器（单腔起搏器、双腔起搏器）,2,人工心脏的分类： 按用途分：左心室辅助循环（早） 右心室辅助循环（早） 双心室辅助循环 全人工心脏 按应用分：短期泵（主要为左、右室辅助循环） 间断性泵（主要为左、右室辅助循环） 长期泵（主要指双室辅助循环、全人工心脏） 永久性泵（主要指双室辅助循环、全人工心脏）,3,二、人工心脏的历史,1953年Gibbons将体外循环应用于临床。心肺机利用滚筒泵挤压泵管将血泵出，犹如自然的搏血功能进行体外循环。而人工心脏这个血液泵恰是受此启发而开始研究的。 1957年美国KOlff和Akutsn将聚乙烯基盐制成的人工心脏植于人体内生存一个半小时，以此为开端展开了世界性人工心脏研究。 1958年日本及前联邦德国均设立了专门研究中心。 1964年KOlff利用人工心脏使小牛生存24小时。 1966年DcBakey将人工心脏用于瓣膜置换病例，辅助数小时。,1968年开始临床研究，1969年动物实验生存记录为40天。同年Cooley进行了第一个临床病例植入一时性完全人工心脏后因合并症死亡。 1970年Nose等的动物实验生存100天。 1973年以后，动物实验成活率迅速上升： 1976年Kolff试验牛成活89天、122天； 1980年度美和彦试验山羊生存232天、242天、288天； 1982年12月1日美国盐湖城犹他大学医学中心人工心脏研究小组为一患者植入完全人工心脏使其存活卫112天。 2001年7月世界首个完整人工心脏AbioCor移植手术成功（由钛金属和Angioflex的聚醚型聚氨酯塑胶制造）,三、当前的人工心脏技术,人工心脏起搏器 人工心脏起搏器如一个火柴盒般大小，重量约为25-50克，外壳由金属钛铸造而成的精密仪器。它是由一个慢脉冲发生器和与之相连的金属导线组成。 当心脏停止跳动或跳动太慢时，起搏器自发放电冲动使心脏跳动。 目前，心脏起搏器主要用于治疗患有过缓型心律失常心脏疾病的患者，并且唯一的一种既安全而又有显著疗效的治疗方法。 此外，人工心脏起搏器还可以用于有房室传导阻滞的严重心脏衰竭的患者，可以改善心脏衰竭。有些人工心脏起搏器还具有去纤颤的作用，可以减低心室纤颤引起的猝死。,1,人工心脏瓣膜 人工心脏瓣膜是可植入心脏内代替心脏瓣膜(主动脉瓣,肺动脉瓣,三尖瓣,二尖瓣),能使血液单向流动,具有天然心脏瓣膜功能的人工器官.当心脏瓣膜病变严重而不能用瓣膜分离手术或修补手术恢复或改善瓣膜功能时,则须采用人工心脏瓣膜置换术.换瓣病例主要有风湿性心脏病,先天性心脏病,马凡氏综合症等.,2,从血流效果上来看分为搏动性血流和非搏动性血流两种。理论上讲搏动性血流更适于人体生理特点，但是它必须有活瓣、弹性隔膜以及巨大的心室容量。而非搏动性人工心脏需要高效的能源与轴承密封或电磁轴承以减少血栓形成.从全人工心脏的永久性应用来看进一步发展非搏动性泵更有利于人工心脏解决血栓和全置入人体的问题。,人工心脏核心技术的“血泵”,3,医用高分子材料必须满足的条件: 化学性质不活泼,不会因与体液接触而发生变化; 对周围组织不会引起炎症和异物反应; (3) 不会致癌; (4) 不会发生变态反应和过敏反应; (5) 长期埋植在体内,也不会丧失抗拉强度和弹性等物理机械性能; (6) 具有抗血栓性; (7) 能经受必要的消毒措施而不产生变性; (8) 易于加工成所需要的形状。,四、人工心脏与高分子材料,人工心脏的材料 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，例如最近研究较多的聚乌拉坦（聚氨基甲酸乙酯）就具有耐用、弹性好、抗老化、顺应性好、组织相溶性好的特点 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。 金属材料中，钛合金材料的生物相容性较好。,1,人工心脏瓣膜的材料 人工心脏瓣膜支架材料需具备的条件 （1）良好的生物相容性 （2）适度的生物降解速率 （3）良好的结构相容性 （4）良好的可塑性和一定的机械强度 （5）良好的材料-细胞界面 （6）易于消毒,2,目前国际采用 可降解型高分子材料:Polyglycolic acid（PGA），Poly-4-hydroxybutyrate（P4HB），Polyhydroxyoctanoate（PHO），Polyhydroxyalkanoate（PHA）等。 多数学者采用聚乳酸/聚乙醇酸和聚羟基酯等聚酯类合成高分子材料，这类材料的优点是有更大的可控性和批与批之间的重复性， 可预先塑形，大量制备，孔径和孔隙率较易控制，成本低廉，但也存在一些固有不足，如具有亲油性、生物相容性细胞亲和性及机械强度尚待改进等，而且还有体内降解 过程中局部酸性产物蓄积等问题。,五、目前人工心脏存在的问题,1 病人体内可能会出现生理排斥现象 2 首先，以AbioCor目前的体积，只有体重超过90公斤的人，才有那么大的胸腔能容纳下它。 3 接着是脉搏的问题。人造心脏所使用的是一种轴流泵(axial flow pump)，血液源源不断地经过心脏被送到身体各部分去，病人因此没有心跳，也没有脉搏。没有脉搏当然没有血压，目前的血压度量是测量心脏舒展及收缩时血管壁承受的压力。无法测量血压，医生也无法知道血液是否正常流通。 4 电池寿命太短，没有办法利用人体的资源来进行心跳搏动，短时间内必须要充电，十分不便而且较危险。,5 至今的人造心脏瓣膜并未达到完美境界，瓣膜有关的合并症并未彻底解决，长期存活率并不令人满意，因此，真正理想的机械瓣膜有待人们继续研究。 6 由于机械瓣存在不可克服的缺点，如血栓栓塞率高，与高凝有关的合并症以及长期存活率低等问题，生物瓣的研究作为人工心脏瓣膜的第二大系列，从未终止过。 7 不可以有效地避免细菌的感染 8 跨瓣压差大，尤其是小口径猪瓣，在同一尺寸中有效开口面积小 9 材料的疲劳与磨损，早期衰坏率高，10年中出现瓣膜衰坏者约占70%80%。,六、人工心脏的未来方向,人工心脏的发展方向