本發明涉及醫療器械領域，具體地涉及一種人工心臟。

背景技術：

心力衰竭(以下簡稱心衰)是大多數心血管疾病的最終歸宿，是常見的、高醫療支出且可能致命的疾病。中國2011年的心血管病報告指出，我國目前有心衰患者約420萬例；在發達國家，約2％的成年人經受著心衰的折磨，而年齡高于65歲者則增加至6-10％。而且隨著全球人口老齡化的增加，這個數字還在不斷增加。在過去30年中，盡管心衰的診治取得了許多進展，但心衰死亡率仍然居高不下。心衰確診后第一年的死亡風險為35％，往后每年則降低至10％。即使使用最好的治療，心衰的年死亡率仍然高達10％。因此，擺在醫務工作者面前的心衰防治工作無疑是一個巨大的挑戰。

現有技術中通常有兩種方式用于解決心衰的問題：一是藥物治療，二是心室輔助裝置。但是從目前已取得的成果來看，盡管各種新型藥物相關研究結果不斷發展，但是藥物效果極其有限。因而，目前心衰的根本好轉有賴于心臟輔助裝置的研發進展。

與藥物治療相比，心室輔助裝置效果更顯著?，F有最先進的左心輔助裝置的原理是：將左心室血流引入輔助泵體，經泵體驅動血流進入主動脈，部分替代左心泵血功能。但是左心輔助裝置依舊存在較大局限性。首先，該裝置只能部分改善心衰心臟的功能，會對心肌和心臟瓣膜造成不可逆的損傷。其次，這種方法具有一系列禁忌、工藝復雜因而實際應用范圍十分有限。第三，這種方法只能暫時替代左心泵血，使用壽命有限。最后，目前的心室輔助裝置需要與血液直接接觸，不可避免地會出現出血、血栓、溶血、感染、免疫反應等一系列致命的并發癥。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種人工心臟，可以誘導心肌細胞再生，恢復心肌結構；可操作性強，應用范圍更廣；可以作為心臟的永久性輔助裝置；還能夠避免出血、血栓、溶血、感染、免疫反應等并發癥。

本發明公開了一種人工心臟，包括全心球囊正搏系統和心肌再生誘導系統，其中全心球囊正搏系統包括心室外套、球囊、氣體導管和動力系統，心室外套包裹在所述心室的外部；氣體導管用于連接球囊和動力系統，使得當心臟收縮時，動力系統為球囊充氣，當心臟舒張時，動力系統為所述球囊放氣；心肌再生誘導系統包括激光光纖及激光器，激光光纖的一端連接于所述激光器，另一端的端頭定位在心室外表面；激光器按照預先設定的參數發射激光，激光通過所述激光光纖從激光光纖的端頭射出照射心室的外表面，誘導心肌細胞再生；激光器和動力系統位于體外。

可選地，激光器為低能激光器；低能激光器輸出功率在30～60mW之間；低能激光器發射的激光的波長在4000～6000nm之間；與低能激光器連接的激光光纖的直徑在0.15～0.25mm之間。

其中低能激光器發射的激光，通過激光光纖照射在心室的外表面，所述激光與所述心室的受損心肌細胞的細胞核內的DNA雙鏈間的氫鍵共振，將DNA雙鏈解鏈成單鏈，再由單鏈復制成雙鏈，再使細胞分裂形成子細胞，從而獲得再生的心肌細胞。

可選地，心室外套無彈性，用于為所述球囊充氣時提供支撐，使所述球囊向心室方向膨脹，擠壓心室；球囊具有彈性；所述氣體導管及激光光纖穿過所述心室外套并伸出體外；動力系統由心電信號控制。

可選地，心室外套為具有開口的空心套，并在手術前于體外預先制備；球囊放置在空心套內，且球囊與空心套內壁貼合的一側用生物膠粘固在空心套的內表面；激光光纖定位在心室外表面的一端沿著空心套內壁分布。

可選地，球囊包括置于左心室前壁的第一球囊、置于左心室前外側壁的第二球囊、置于左心室下壁的第三球囊及置于右心室前壁的第四球囊。

可選地，其中激光光纖包括第一激光光纖和第二激光光纖，其中第一激光光纖置于心室外表面的端頭位于所述第一球囊與第二球囊之間的間隙；第二激光光纖置于心室外表面的端頭位于所述第二球囊和第三球囊之間的間隙。

可選地，預先設定的參數包括發射間隔為12小時，每次發射的持續時間為30分鐘。

可選地，所述激光光纖遠離心室外表面的一端與所述氣體導管結為一束總管，所述總管伸出心室外套且在手術中從心尖部的胸壁引出體外。

優選地，所述動力系統為球囊正搏泵。

與現有技術相比，本發明包括以下優點：

在本發明實施例提出的人工心臟中，在外接動力系統的作用下，心臟收縮時，球囊充氣，在心室外套的支撐下，球囊向心室方向膨脹，擠壓心臟，使心臟收縮充分；心臟舒張時，球囊放氣提供負壓，促進心臟充分舒張；從而部分替代心衰心臟的功能，提高心臟泵血能力。球囊擠壓心臟的同時，激光器可以發射激光通過激光光纖照射在心室外表面，從而使得心肌細胞再生，部分恢復心肌結構。

此外，本發明提供的人工心臟結構簡單，設計科學，符合人體生理學要求，具有較強可操作性，應用范圍更廣。同時，由于避免了出血、血栓、溶血、感染、免疫反應等并發癥，提高了手術成功率，降低了后期輔助治療成本。另外，由于人工心臟本身使用的材料具有較強的生物相容性，可以作為永久性心臟輔助裝置。使用本發明提供的人工心臟，大部分患者不必再進行心臟移植，避免心臟移植供體少、配型難、易產生排異等的缺陷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的整體結構框圖；

圖2是本發明實施例一的示意圖；

圖3是本發明圖1實施例的A-A向剖面圖。

具體實施方式

下文描述了本發明的具體實施方式，該實施方式為示意性的，旨在揭示本發明的具體工作過程，不能理解為對權利要求的保護范圍的進一步限定。

實施例一

參照圖1所示的整體結構框圖，本發明提供的人工心臟包括：全心球囊正搏系統與心肌再生誘導系統，其中：全心球囊正搏系統包括心室外套1、球囊2、氣體導管3和動力系統4；所述心肌再生誘導系統包括激光光纖6及激光器5。其中氣體導管3用于連接球囊2和動力系統4，激光光纖6連接激光器5，而且動力系統4和激光器5均置于體外。

參照圖2本發明實施例一的示意圖，心室外套1包裹在左心室7和右心室8的外部；球囊2置于左心室7、右心室8和心室外套1之間，球囊2包括置于左心室7前壁的第一球囊201、置于左心室7前外側壁的第二球囊202、置于左心室7下壁的第三球囊203及置于右心室8前壁的第四球囊204；激光光纖6包括第一激光光纖601和第二激光光纖602，第一激光光纖601置于左心室7外表面的端頭6010位于第一球囊201與第二球囊202之間的間隙；第二激光光纖602置于左心室7外表面的端頭6020位于所述第二球囊202和第三球囊203之間的間隙。值得注意的是，此處激光光纖6包括兩根，僅為舉例之用，實際根據病人心衰程度等具體情況，激光光纖6可以采用多根，而激光光纖6的布置也不限于所述方式。上述球囊201、202及203用于包裹左心室7，204用于包裹右心室8，這種設置方式與左心室7外僅設置一個球囊相比，具有下述優點：可以確保對左心室7四周均勻受力，從而確保左心室7實現向心性收縮；可以避免左心室7局部受到壓力過大，將左心室7壓向右心室8，影響右心室8的舒張功能；還可以避免右心室8外的球囊擠壓不足使得心臟向右側移位，抵消左心室7外的球囊所做的功。

激光器5為低能激光器；低能激光器的輸出功率在30～60mW之間；低能激光器發射的激光的波長在4000～6000nm之間；與低能激光器連接的激光光纖5的直徑在0.15～0.25mm之間。低能激光器發射的激光，通過激光光纖5照射心室的外表面，激光與外表面的受損心肌細胞的細胞核內的DNA雙鏈間的氫鍵共振，將DNA雙鏈解鏈成單鏈，再由單鏈復制成雙鏈，使細胞分裂形成子細胞，從而獲得再生的心肌細胞。值得注意的是，上述低能激光器、及激光的相關參數僅是舉例之用，實際使用并不以此為限，可以選用具有不同參數的低能激光器。相比于現有技術中僅采用心臟輔助裝置，本發明實施例在球囊2輔助心臟充分收縮、舒張的同時，采用激光照射心室外表面并通過上述原理誘導心肌再生，可以部分恢復心肌結構，提高心臟自身功能。

心室外套1無彈性，用于為球囊2充氣時提供支撐，使得球囊2向心室方向膨脹，擠壓心室。心室外套1可以采用滌綸布、塑料甚至金屬等，任意不會影響人體器官功能的剛性材料。球囊2具有彈性，充放氣時體積會隨之膨脹或收縮。球囊2可以采用橡膠制成。氣體導管3用于連接球囊2和動力系統4。動力系統4由心電信號控制，使得當心臟收縮時，動力系統4為球囊2充氣，當心臟舒張時，為所述球囊2放氣。為使球囊2、氣體導管3與動力系統4協調作用，三者連接的部分可以采用相同材質。值得注意的是，上述心室外套1、球囊2、氣體導管3及動力系統4采用的材料僅是舉例之用，實際使用并不以此為限，可以選用其他的材料。

球囊2與導管3的連接現有技術已經相當成熟，可以采用現有技術方案，此處不再贅述。

本發明實施例提供的人工心臟在實際手術中的使用方式如下：首先，在手術前確認病人的心臟包括左心室7及右心室8的尺寸；然后根據測得的心臟尺寸于體外采用選用的材料預先制備具有開口的空心套作為心室外套1，制備四個分別連接有各自氣體導管3的球囊2，包括球囊201、202、203及204；第三步，參照圖2所示將球囊2布置在空心套內，球囊2之間具有間隙，且將球囊2與空心套內壁貼合的一側用生物膠粘固在空心套的內表面；兩根激光光纖的端頭6010及6020分別置于球囊2之間的間隙，激光光纖6定位在心室外表面的一端沿著空心套內壁分布，同樣，也可以采用生物膠將激光光纖6粘固在空心套的內表面，用以避免球囊2充放氣時帶動激光光纖6的位置發生改變；第四步，參照圖3所示，將兩根激光光纖601及602遠離心室外表面的一端與四根氣體導管301、302、303及304結為一束總管9且伸出心室外套1；最后，手術時將上述粘結有球囊2、激光光纖6的心室外套1套在心臟外表面，并將心室外套1頂端縫于心包以固定，然后將上述總管9從心尖部的胸壁引出體外并分別與激光器5和動力系統4連接。

采用上述預先將各個部件于體外制備完善并組裝固定在一起，手術時僅需將粘結有球囊2、激光光纖6的心室外套1套在心臟外表面的方法，不僅可以保證部件的可靠連接，手術前充分檢查，確保設備質量；還可以大大縮短手術時間，降低手術風險，提高手術成功率。

值得注意的是，上述使用方式僅是舉例之用，實際使用并不以此為限。球囊2及激光光纖3的固定不限于所述生物膠的粘接，也可采用其他方式固定。同樣地，所述心室外套1縫于心包的固定方式也僅是舉例只用，實際固定方式不限于此。另外，上述將激光光纖6及氣體導管3結為一體的具體方式不限，而且此種方式不是唯一方式，而激光光纖6及氣體導管3引出體外的方式同樣不限于上述方式。本發明實施例采用的動力系統4為球囊正搏泵。因此，凡是用于實現本發明所提及目的的任意方式都應落在本發明的保護范圍內。

另外，上述低能激光器的預先設置的參數可以包括：發射間隔為12小時，每次發射的持續時間為30分鐘。值得注意的是，上述參數但僅是舉例之用，實際使用并不以此為限。具體參數可根據不同病人的實際情況進行設置。

從上述技術方案可以看出，本發明包括以下優點：

在動力系統的作用下，心臟收縮時，球囊充氣，在心室外套的支撐下，球囊向心室方向膨脹，擠壓心臟，使心臟收縮充分；心臟舒張時，球囊放氣提供負壓，促進心臟充分舒張；從而提高心臟泵血功能。球囊擠壓心臟的同時，激光器可以發射激光通過激光光纖從端頭射出照射心室外表面，從而使得受損的心肌細胞再生，部分恢復心肌結構。

本發明實施例采用的球囊包括四個，三個置于左心室外表面，另外一個置于右心室外表面，與左心室外僅設置一個球囊相比，可以確保對左心室四周均勻受力，從而確保左心室實現向心性收縮；可以避免左心室局部受到壓力過大，將左心室壓向右心室，影響右心室的舒張功能；還可以避免右心室外的球囊擠壓不足使得心臟向右側移位，抵消左心室外的球囊所做的功。

本發明實施例提供的人工心臟在實際手術中的使用方式，預先將各個部件于體外制備完善并組裝固定在一起，手術時僅需將粘結有球囊、激光光纖的心室外套套在心臟外表面，不僅可以保證部件的可靠連接，手術前通過反復檢查，確保產品質量；還可以大大縮短手術時間，降低手術風險，提高手術成功率。

相較于現有技術中僅采用心臟輔助裝置，本發明實施例在球囊輔助心臟充分收縮、舒張的同時，采用激光照射心室外表面并通過上述原理誘導受損心肌細胞再生，可在較大程度上恢復心肌結構，提高心臟自身功能?，F有理論研究和公知常識普遍認為心肌細胞不可再生或很難再生，而本發明不僅通過前期實驗證實了心肌細胞的再生性，解釋了心肌細胞再生的科學原理，還提供了具體實施方法，實現了心肌細胞再生，對于心衰治療提供了更先進的科技手段，具有極高科學價值。

此外，本發明提供的人工心臟結構簡單，設計科學，符合人體生理學要求，具有較強可操作性，可應用范圍更廣。同時，由于避免了出血、血栓、溶血、感染、免疫反應等并發癥，提高了手術成功率，降低了后期輔助治療成本。另外，由于人工心臟本身使用的材料均為可持續性材料，手術之后可以作為心臟的永久性輔助裝置，使用壽命大大增加，減輕了進行多次手術給患者帶來的生理痛苦和經濟負擔。使用本發明提供的人工心臟，患者不必再進行心臟移植，避免心臟移植供體少、配型難、易產生排異等的缺陷。

需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有說明，術語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“內”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的順序、方位或者位置關系為人為定義的順序或基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明或使描述更加清晰有條理，而不是指示或者暗示所指的結構或部件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“連通”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以直接相連，也可以通過中間媒介簡介相連。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細節。然而，能夠理解，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。

類似地，應當理解，為了精簡本公開并幫助理解各個發明方面中的一個或多個，在上面對本發明的示例性實施例的描述中，本發明的各個特征有時被一起分組到單個實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應將該公開的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護的本發明要求比在每個權利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權利要求書所反映的那樣，發明方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。因此，遵循具體實施方式的權利要求書由此明確地并入該具體實施方式，其中每個權利要求本身都作為本發明的單獨實施例。

本領域那些技術人員可以理解，可以對實施例中的設備中的模塊進行自適應性地改變并且把它們設置在與該實施例不同的一個或多個設備中。可以把實施例中的模塊或單元或組件組合成一個模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者設備的所有過程或單元進行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權利要求、摘要和附圖)中公開的每個特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。

此外，本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發明的范圍之內并且形成不同的實施例。例如，在下面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

應該注意的是上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現。