终末期心力衰竭是儿童心血管领域最具挑战性的疾病负担之一。低体重患儿受限于胸腔容积小、血流动力学特殊等，在机械循环支持治疗中面临更大挑战。目前临床尚使用的心室辅助装置大多基于成人患者设计，仅有限适配部分体重较高的儿童，针对低体重患儿缺乏专用解决方案。现有装置在体积匹配、低流量适应性及驱动线感染风险等方面均存在明显不足，难以满足低体重患儿长期循环支持的需求。因此，开发适用于儿童的第三代磁悬浮心室辅助装置具有重要临床意义。本研究报道了自主研发的D-miniCor在全球首次应用于低体重终末期双心室衰竭患儿的临床案例，为儿科机械循环支持提供了新的技术路径和初步实践依据。

导 读

终末期心力衰竭已成为全球主要的健康挑战之一。儿童供体器官的稀缺导致每年心脏移植数量远不足能满足终末期心力衰竭患儿的临床需求。虽然心室辅助装置（ventricular assist devices, VADs）已成为心脏移植的有效替代方案，但儿童专用VAD的发展仍显著滞后。根据儿童机械循环支持注册数据库（pediatric interagency registry for mechanical circulatory support, PediMACS）的报告，2012至2021年间，美国仅报告了448例儿科VAD植入病例。同样，在过去二十年中，欧洲的儿科VAD使用率仍然有限。目前在国际范围内，可用于儿童的VAD仅限于第一代和第二代血泵，尚无专为儿童设计的第三代全磁悬浮VAD。最常用的HeartMate III也仅适用于年龄较大的儿童，中国目前缺乏专门为婴幼儿及低龄儿童设计的专用VAD。此外，对于伴有双心室衰竭的儿童，尤其体重≤30 kg的人群在应用双心室辅助装置（biventricular assist devices, BiVADs）时，面临着特殊的生理学挑战，包括胸腔容量受限和低流量需求。针对这一临床瓶颈，武汉协和医院心外科董念国教授团队自主研发了第三代磁悬浮泵——D-miniCor，这是一款单泵重量仅45 g的磁悬浮VAD，具有针对儿童优化的小型化设计和双5 mm导线，并成功将其应用于一例7岁终末期双心室衰竭患儿。该技术填补了儿科心力衰竭治疗中移植替代手段的空白，初步应用已实现超过3个月的存活。

D-miniCor的设计与结构

D-miniCor是一款专为儿童患者设计的第三代磁悬浮心室辅助装置。尽管部分现有左心室辅助装置（LVADs）采用了轴向磁悬浮技术，D-miniCor凭借其具有自主知识产权的一体化电磁控制系统实现了显著创新：该系统采用单线圈电磁方案的同时实现叶轮旋转与轴向悬浮控制，区别于其他装置中的多线圈或混合悬浮系统（图1A-B）。借助实时动态磁场调制，叶轮可在微米级精度的稳定运行（图1C）。在血液相容性方面，D-miniCor通过低剪切叶轮设计和优化流体动力学提升了生物安全型。螺旋主流道消除了滞流区，而线性副通道减少了血液再循环。主动磁悬浮与实时反馈实现的自适应间隙控制，可动态维持叶轮与泵壳之间的最佳间隙，从而减少流体停滞，促进生理性壁面剪切应力分布，降低血栓风险（图1C-D）。

D-miniCor由两部分构成：流入套管与磁悬浮泵（图1E）。装置直径29 mm，高度24 mm，总重量45 g。流入套管高度17 mm，内径8 mm，外径13 mm。其工作转速范围为1,500–3,600 rpm，可实现0.5–6.0 L/min的流量，功耗仅为2–4 W（图1A）。考虑到儿童患者的快速生长，D-miniCor采用柔性8 mm血管移植物，设计有冗余环路与弹性固定，以适应短期至中期的解剖学变化。

为确保长期使用的安全性与可靠性，D-miniCor通过了GB/T 16174-2023标准的严格电磁兼容（EMC）测试，包括强场抗扰性和增强的射频（RS）及传导（CS）抗干扰性能。外部电池与控制器总重量仅800 g，最大电池续航时间可达48小时。每位患者配备6块电池交替使用，支持单块更换且充电时间仅为4.5小时，其余电池持续供电。控制器在电量极低时发出警报，提示患者或医护人员及时采取处置。

D-miniCor通过小型化部件（单泵45 g）实现了前所未有的1:300泵体质量比，同时保持临床级流量能力。动物实验表明，该装置可在体表面积≥0.5 m²（约12 kg体重）的患儿中稳定植入。其血流动力学自调节机制可持续监测主动脉压力波形与混合静脉血氧饱和度，从而动态调控左右心泵流量平衡——这是防止右心功能不全患者发生肺循环过灌注的关键。此外，采用5 mm经皮导线，有效降低了传统儿童VAD中常见的驱动线感染风险。

患者术前特征

患者为一名7岁儿童，体重25 kg，血型O+，因LMNA基因致病性突变导致扩张型心肌病，进展至终末期心力衰竭。患儿在1年内逐渐表现出疲乏和食欲减退并持续加重。超声心动图显示左心室扩张伴收缩功能减低，同时伴有中度二尖瓣返流。尽管已接受规范的药物治疗，包括静脉注射免疫球蛋白、激素脉冲治疗及口服药物（比索洛尔、螺内酯、呋塞米），随访检查显示心室重构持续存在且无功能恢复。BiVAD植入术前超声心动图提示病情进一步恶化：左心室舒张末内径5.0 cm；左心室射血分数（LVEF）19.2%，伴弥漫性运动减弱；严重二尖瓣/三尖瓣反流；右心扩大（右心房3.0 cm，右心室2.9 cm）；右心室收缩功能受损：右心室面积缩短率（RVFAC）19.7%（图1）。

在BiVAD植入术前11天，患儿虽经大剂量血管活性药物和利尿剂治疗，心衰症状仍难以缓解，乳酸水平持续升高，出现心源性休克、代谢紊乱及血流动力学不稳定。遂于床旁行气管插管并建立VA-ECMO（右颈外静脉及颈总动脉插管）。随后在ECMO支持下转入DSA导管室行经皮房间隔分流术，次日即成功拔管。随后开始连续性肾脏替代治疗（CRRT）（图1）。

患者间断出现餐后呕吐。实验室检查结果包括：肝功能——总胆红素44 μmol/L，谷丙转氨酶21 U/L，谷草转氨酶84 U/L，白蛋白43 g/L；肾功能——肌酐71 μmol/L，尿素氮8.5 mmol/L，估算肾小球滤过率140 mL/min/1.73m²；血常规——白细胞8.2×10⁹/L，血红蛋白8.5 g/dL，血小板53×10⁹/L，中性粒细胞74%；炎症指标——C反应蛋白49 mg/L，NT-proBNP 27,300 pg/mL。痰液及血培养均未发现显著病原体。

手术植入过程

经多学科综合评估后，患者接受了D-miniCor磁悬浮心室辅助装置植入手术。手术采用正中开胸，建立体外循环。主动脉阻断后心脏停搏，左心室心尖部预留用于泵植入。左心室心尖环（29 mm）使用4-0 Prolene缝线联合Teflon补片固定，成功植入D-miniCor左心泵。随后复灌心脏，并在右心房处以4-0 Prolene垫片缝合固定29 mm心房环，成功连接D-miniCor右心泵。流入套管插入右心房约7.5 mm，指向三尖瓣；流出血管移植物于4–5点钟方向吻合于主动脉与肺动脉。左心泵率先启动并完成排气，随后启动右心泵（图1F）。双泵运行参数良好（LVAD：3296 rpm；RVAD：2228 rpm），顺利在少量正性肌力药物辅助下撤离体外循环（图1G）。术中通过超声心动图调节泵速，确保房间隔与室间隔处于中央位置，同时维持足够外周灌注（图1H-I）。

术后随访

患儿术后第59天时病情稳定，呼吸与循环功能完整。早期恢复过程顺利，血流动力学平稳，于术后第2天成功拔管。D-miniCor装置维持稳定血流，流速及转速如图1J所示。术后30天，红细胞及血红蛋白监测显示一过性贫血，逐渐恢复，无装置相关出血或血栓栓塞并发症，所有血流参数始终处于可接受区间（图1K）。白细胞数量正常，术后第30天C反应蛋白17 mg/L，无导线或血液感染迹象（图1L）。

术后胸片及超声心动图均证实装置位置稳定，无移位证据（图1H）。术后第30天超声检查显示：房间隔及室间隔位置居中，伴中度二尖瓣返流；右心房1.2 cm，右心室1.9 cm，RVFAC 25%；左心房2.5 cm，左心室3.8 cm，LVEF 28%。

考虑到患儿低体重及出血风险，随后采用个体化抗凝策略：术后24小时内给予半量肝素，术后第4天转为华法林治疗。通过剂量滴定及泵速优化，将国际标准化比值（INR）维持在2.0–2.5之间，成功实现抗凝疗效与安全性的平衡（图1L）。

总结与展望

儿科双心室辅助装置的发展受限于成人与儿童群体在解剖结构和生理功能上的显著差异。尽管第三代装置如HeartMate III，虽在成人中凭借全磁悬浮技术展现出良好的血液相容性，但应用于体重低于30 kg的儿童时存在严重局限。解剖学限制结合发育中循环系统独特的血流动力学需求，造成了成人导向设计难以突破的技术瓶颈。此外，相较于单心室辅助装置，双心室辅助装置（BiVADs）需要更复杂的控制策略，包括实时协调左右心泵输出以维持生理性双心室平衡及体肺循环稳态，这对于预防肺淤血或全身低灌注至关重要。因此，其控制系统必须监测更多血流动力学参数，并采用动态反馈算法以实现泵间同步调控。

本研究报道了一例体重不足30 kg儿童成功植入D-miniCor双心室辅助系统的临床案例，开创性地展示了儿童专用VAD创新的必要性，以应对儿童在解剖学和生理学上的特殊限制。未来研究应聚焦于低流量儿童循环中的装置—血管内皮相互作用机制，并探索适龄化抗凝策略。尽管目前仅为单中心试验，后续需开展多中心协作建立统一的儿童BiVAD植入与长期管理规范。D-miniCor的成功应用为儿童机械循环支持领域奠定了重要的技术基础，为终末期双心室衰竭患儿提供了新的治疗选择。

责任编辑

李宪磊   南京大学

涂毅恒   中国科学院心理研究所

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第6卷第12期以Letter发表的“Ultracompact magnetically levitated BiVAD for low-body-weight pediatrics” (投稿: 2025-05-13；接收: 2025-06-10；在线刊出: 2025-06-13)。

DOI:10.1016/j.xinn.2025.100991

引用格式：Wang Y., Hou J., Qiao W., et al. (2025). Ultracompact magnetically levitated BiVAD for low-body-weight pediatrics. The Innovation 6:100991.

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675825001948

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