心室辅助装置（VADs）振兴了晚期心力衰竭患者的管理，为等待移植或需要长期循环支持的患者提供了生命线。本文回顾了VADs技术的最新进展，聚焦于应对现有挑战的关键进展领域及其未来应用的潜力。具体而言，减少或可能消除VAD感染与经皮能量传输系统是提高VADs患者生活质量的两大主要研究领域；VADs装置小型化与增强的生物相容性显著降低了并发症和死亡率的风险；经皮心室辅助装置的问世提供了侵入性较小的治疗选择，有助于促进其在双心室中的使用；人工智能的引入使VADs装置的功能愈加完善；长期使用心内泵的可能性为心脏移植提供了潜在桥梁，并为长期机械循环支持创造可能。尽管VADs技术已取得了相当大的进展，但挑战仍然存在，特别是在提高装置耐久性、降低缺血事件的风险、进一步材料优化、系统之间更复杂的控制和同步以适应不断变化的生理需求等方面。目前感染仍然是LVAD最常见不良事件之一，主要为驱动线（DL）感染，发生率约为18%-59%。HeartMate 3（HM3）的垄断地位进一步加剧了DL感染问题，因为HM3的DL系统相较同类产品更厚、更硬。在抗生素与抗凝剂联用处理感染的过程中，两者药效学的相互作用可能会进一步加重感染，并导致血栓形成、出血等其他不良事件，还可能影响患者抑制等待状态和抑制后的免疫抑制。冷大气压氩等离子体（CAP）：CAP为治疗LVAD患者急性浅表DL感染的现代方法之一，CAP的抗菌活性在不同环境中对多种病原体显示出令人鼓舞的结果。CAP通过向气体中添加能量以产生活性氧和活性氮（ROS/RNS），影响细胞氧化和还原平衡，有效消除包括多重耐药菌株在内的微生物。Adtec MicroPlaSter系统是CAP经典装置之一（图1）。根据伤口深度和伤口愈合阶段，CAP治疗持续时间120-480s不等，深部伤口感染往往需要更长的治疗时间，因为冷等离子体需要更多时间穿透组织到达生物膜形成部位，CAP装置每次应用能够处理高达12 cm2区域。无论致病微生物的类型如何，CAP技术在60%病例中成功使患者伤口微生物负担降低，缩小了伤口规模，在急性浅表性DL感染的治疗中证明了显著的成本效益。尽管如此，该技术尚未得到广泛的临床应用。研究显示，预防性使用CAP在初期和6个月时对DL感染有改善效果，但在1年后并无显著差异。DL固定系统和皮肤粘合剂：使用现代DL固定系统，如Hollister-Platte，即一种将DL固定到腹壁的水平固定夹，有助于减少DL活动性及防止持续的创伤和炎症，似乎可作为DL感染的解决方案。此外，创伤部位使用皮肤粘合剂，如DERMABONDTM，可以起到微生物屏障保护效果，在体外72小时内对手术部位的感染微生物具有99%的有效性。完全植入式LVAD系统：为了进一步减少感染并发症，研究人员专注于开发完全植入式LVAD系统，以期消除对DL的需求。目前CET Leviticus FiVADTM系统已展现出一定的发展前景（图2），该完全植入式VAD系统具有共面能量转移（CET）系统，通过线圈拓扑的两个大环路提供可靠的共振能量传输，同时允许由植入式电池结合连续流LVAD（CF-LVAD）提供显著（>8小时）循环支持，电池通过胸带无线充电，当内部电池需要充电时，可穿戴手表会提醒患者，从而显著提升患者的生活质量。得益于HM3的全磁悬浮电机、人工脉冲、凝血稳定性改善及大血流路径，HM3已显著改善了血液相容性，并降低了胃肠道出血、卒中和装置/血栓失败（device/thrombus failure）发生率，但出血仍是最常见的不良事件，需进一步研究并降低抗凝阈值。高剪切应力、材料生物相容性不足等因素导致使用抗凝剂时存在显著出血风险。环形流左心室辅助装置：使用TORVAD环形流左心室辅助装置（Windmill Cardiovascular Systems，图3）有助于降低剪切应力和出血风险。与CF-LVADs产生高达1500 Pa的峰值剪切应力（血管内剪切应力的生理水平为2-8 Pa）相比，环形流LVAD装置提供低剪切应力，最小化血液创伤，而且具有脉动流，可以在生理调节下工作。TORVAD采用了一种独特的泵血机制，其两个磁性活塞中的一个在环形腔内旋转。当第一活塞被临时固定并用作环面的流入和流出之间的阀门时，第二活塞在环面内旋转，产生单向的脉动血流模式。TORVAD的30 mL冲程容积使其能够每分钟产生约1-8L的血流，峰值剪切应力约为10 Pa，实现了在较低剪切应力下产生合适的血流量，最大限度降低出血风险。尽管自HM3临床应用以来，卒中的风险几乎减半，但术后前两年卒中发生率仍维持在6%-12.8%左右，仍是导致残疾和死亡的重要因素。研究显示，LVAD围手术期卒中多发生于术后早期且多为缺血性，如何降低卒中风险仍是一项重大挑战。人工心脏自动栓子检测系统：人工心脏自动栓子检测系统是防止栓塞的潜在解决方案。自动栓子检测的既定技术依赖于超声多普勒信号的监测，实现临床人工心脏ReligaHeart EXT中的血流评估和栓子捕获。该系统将基于现有的具有数字处理的双通道多门多普勒设备，使用一种特殊设计的夹紧式套管探头，并配备2-4 MHz压电陶瓷传感器，可早期发现血栓并采取正确的治疗策略，从而可能会改善临床结果。在系统材料方面，类金刚石碳（DLC）涂层和两性离子膜（如MPC）等可提高生物相容性，减少凝血和血小板黏附（图4）；纹理化血液接触表面比光滑表面生物相容性更好，可减少血栓栓塞风险和抗凝需求；主动涂层方面，如Carmeda BioActive Surface（CBAS）和Trillium等涂层技术可提高抗凝效果。此外，还有如FBAR这种可实时测量抗凝参数的潜在系统，但不确定是否会集成到LVAD技术中。VAD与实时肺动脉压力监测系统（如CardioMEMS HF系统）联合应用与同步，可根据患者生理和血流动力学工作量精确调整LVAD功能，并及时监测系统的性能，这可能是一种有趣的发展途径，未来可能推广应用于晚期心力衰竭患者和VADs植入潜在候选患者。此外，利用人工智能（AI）实时评估和处理MCS设备信息具有诸多优势，可同时执行检测并使用预测模型来估计心输出量、心室工作负荷，并预测患者血流动力学进展，同时调整治疗方案和自动化血流动力学支持。LVAD植入后右心室衰竭是发病率和死亡率增加的主要原因之一，并与多器官衰竭和较差的长期生存率相关。考虑到LVAD植入后患者的后负荷逐渐降低，术后早期急性右心室衰竭的问题仍然特别具有挑战性。虽然可采取适当的药理学支持和通气参数的优化，但用于短期右心支持的MCS是管理该问题的关键因素。经皮右心室支持设备：目前有两种经皮右心室支持设备可供选择：Impella RP和TandemLife Protek Duo（TPD）。Impella RP是一种荧光镜下股静脉经皮植入系统，其从下腔静脉到肺动脉提供高达4.4L/分钟的流量，有助于减轻右心室负荷。Impella RP具有安全、易于部署且可靠的临床优势，在前瞻性RECOVER RIGHT研究中，Impella RP能为LVAD植入后右心室功能障碍患者带来即刻的血流动力学益处，提高了此类患者的生存率。同样的，TPD作为一种临时右心室辅助装置（RVAD），其优点是通过颈静脉快速放置，能在监测下允许患者走动并可直接测量血流量，可提供高达4.5L/分钟的流量。遗憾的是，即使报告了足够的TPD泵流量，病例报告中仍有超过40%的患者死亡。总体而言，经皮右心室支持设备因其侵入性较小的显著优势，具有避免重复胸骨切开术、避免延长机械通气及昂贵的肺血管扩张剂治疗的潜力，但仍需要进一步研究以确定合适的使用对象。
Impella 5.5作为心内泵可用于短期支持并向中期MCS扩展，可通过腋切口植入，允许患者在心脏恢复期间持续走动，也可与其他MCS设备联合使用，虽有FDA批准的14天使用限制，但有超期使用无严重不良事件的报告；不过，超过三分之一的患者因出血需要输血，导致心脏移植等待名单上的患者致敏。AI模型有助于管理血液相容性问题、评估心脏恢复概率和早期检测设备相关并发症；改进该系统以消除冲洗液的持续使用、升级为完全植入式并固定在主动脉瓣上，可提供更符合生理的血流。近年来，VAD发生了相当大的变化。创新的设计方法、新材料和先进的监测系统显著提高了生物相容性、减少了副作用并改善了生理血流量，这些进展为改善晚期心力衰竭患者的生活质量开辟了新的机会。VAD的未来充满希望，设备设计、材料和控制系统的进一步改进可能有助于解决剩余的挑战，并使该挽救生命的技术更容易、更有效地应用于更广泛的心力衰竭患者。
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