——阜外醫(yī)院聯(lián)合中科院發(fā)布磁流體心臟內(nèi)3D打印技術(shù)登上國(guó)際頂刊《Nature》

引言/從“金屬器械”到“流體成型”的范式革命

背景

隨著人口老齡化加劇，房顫已成為全球高發(fā)的心血管疾病，全球患者總量達(dá)6000萬(wàn)。而房顫最致命的并發(fā)癥便是中風(fēng)（腦栓塞）。臨床研究證實(shí)，房顫患者約90%的左心房血栓源自左心耳。當(dāng)房顫發(fā)生時(shí)，血液易在左心耳內(nèi)形成湍流并產(chǎn)生血栓。一旦血栓脫落，隨血液進(jìn)入腦部，就會(huì)造成中風(fēng)（腦栓塞）。

盡管左心耳封堵可顯著降低房顫患者的卒中風(fēng)險(xiǎn)，但器械相關(guān)血栓、心包積液、殘余漏等并發(fā)癥始終是臨床痛點(diǎn)，嚴(yán)重制約治療獲益，也讓該技術(shù)推廣面臨瓶頸。

如今，這一困擾全球心血管領(lǐng)域的臨床僵局，被中國(guó)學(xué)者成功突破。

2026年3月5日，國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》正式發(fā)表中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院潘湘斌教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院徐天添團(tuán)隊(duì)完成的磁流體左心耳封堵術(shù)原創(chuàng)研究成果。該研究首次實(shí)現(xiàn)了基于磁控流體材料的左心耳原位封堵新策略，驗(yàn)證了潘湘斌教授十年前提出的心臟在體3D打印技術(shù)，使我國(guó)在心血管介入治療原創(chuàng)技術(shù)上再次取得重大突破，為全球房顫患者防治中風(fēng)帶來(lái)了顛覆性的中國(guó)方案。Nature雜志同期發(fā)表述評(píng)，認(rèn)為：該工作為下一代栓塞材料的開(kāi)發(fā)做出了實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)，結(jié)合直接在組織中做立體3D結(jié)構(gòu)成型的技術(shù)，為微創(chuàng)介入治療干預(yù)策略開(kāi)辟新的方向。

01

洞察臨床痛點(diǎn)

中國(guó)團(tuán)隊(duì)以“軟填”攻克心臟封堵“硬傷”

左心耳封堵術(shù)是預(yù)防房顫相關(guān)中風(fēng)的重要手段，但始終存在幾個(gè)無(wú)法繞開(kāi)的“硬傷”：

1、“硬木塞”適配“軟瓶口”，易出現(xiàn)殘余漏：傳統(tǒng)封堵器由金屬制成，質(zhì)地堅(jiān)硬，而心臟是一個(gè)柔軟且持續(xù)跳動(dòng)的器官，這好比用一個(gè)“硬木塞”去適配“軟瓶口”。而且左心耳形態(tài)千差萬(wàn)別（如菜花型、雞翅型等），硬性金屬器械難以完美貼合，易殘留縫隙（殘余漏），為血栓形成留下隱患。

2、易引發(fā)多種并發(fā)癥：為防止脫落，金屬封堵器帶有倒鉤，通過(guò)刺傷嬌嫩的心肌進(jìn)行固定，容易引發(fā)心包積液、心包填塞等嚴(yán)重并發(fā)癥。

3、內(nèi)皮化不全帶來(lái)血栓風(fēng)險(xiǎn)：金屬材質(zhì)帶來(lái)的內(nèi)皮化不全問(wèn)題，讓部分患者術(shù)后數(shù)月甚至數(shù)年無(wú)法完成內(nèi)皮化，長(zhǎng)期面臨血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)。

中國(guó)團(tuán)隊(duì)精準(zhǔn)地洞察到這一核心矛盾，萌生了革命性的構(gòu)想：能否摒棄“硬堵”思路，轉(zhuǎn)而采用“軟填”？為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)花了十余年時(shí)間，完成了三件大事：

1、敢想！潘湘斌教授十年前就提出了一個(gè)驚天構(gòu)想：心臟在體3D打印！直接在心臟內(nèi)部進(jìn)行3D打印，打印完，治療也就結(jié)束了！本世紀(jì)初全球興起了3D打印技術(shù)，并在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用，但是由于心臟是一個(gè)跳動(dòng)的空腔臟器，完全不同于肝臟、骨骼、牙齒等器官，3D打印出來(lái)的植入物沒(méi)法用！一個(gè)固定形狀的3D打印物體又如何能適配運(yùn)動(dòng)的心臟呢？2017年，潘湘斌教授寫(xiě)了一篇《3D打印技術(shù)在心臟領(lǐng)域的應(yīng)用前景和挑戰(zhàn)》的文章，不但給3D打印技術(shù)在心血管的應(yīng)用潑了一盆冷水，而且提出了“3D打印+”的理念，即“3D打印技術(shù)在心臟中應(yīng)用極為有限，必須聯(lián)合其他新技術(shù)，才能解決心臟持續(xù)跳動(dòng)造成的匹配問(wèn)題，就像互聯(lián)網(wǎng)要與金融、物流、社交、娛樂(lè)等功能相結(jié)合，其互聯(lián)互通的作用才能得到發(fā)揮”。由于觀點(diǎn)“逆潮流而動(dòng)”，這篇文章反復(fù)被各大國(guó)際期刊拒稿，最后以中文發(fā)表在《中華醫(yī)學(xué)雜志》上，這篇發(fā)表在祖國(guó)大地的論文，首次提出了“3D打印+超聲引導(dǎo)介入技術(shù)”解決動(dòng)態(tài)心臟中看得見(jiàn)的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)難題，更提出了“3D打印+新材料”、“3D打印+微型打印設(shè)備”等精細(xì)化打印策略，成為團(tuán)隊(duì)十年艱辛探索的執(zhí)念和明燈。

2、敢干！僅僅有構(gòu)想是不夠的，這也是這篇文章反復(fù)被拒稿并被嘲笑異想天開(kāi)的原因，我們需要用“理論-方法-技術(shù)-產(chǎn)品”的全鏈條來(lái)證明這是正確的構(gòu)想。最重要的方法學(xué)難題就是：如何能在跳動(dòng)的心臟中實(shí)時(shí)看到和指引打印工作，現(xiàn)有的放射線引導(dǎo)技術(shù)無(wú)法分辨心內(nèi)結(jié)構(gòu)，更不能持續(xù)輻射進(jìn)行引導(dǎo)。阜外團(tuán)隊(duì)用了十余年的時(shí)間建成了完善的超聲引導(dǎo)介入技術(shù)體系。

該全新的方法學(xué)在安全性、有效性、可及性上均處于世界領(lǐng)先水平，獲得全球廣泛贊譽(yù)：

在JAMA等頂刊發(fā)表一系列高水平文章，獲得世界衛(wèi)生組織科技創(chuàng)新獎(jiǎng)、2023年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)；

聯(lián)合國(guó)、世衛(wèi)組織、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織將潘教授的發(fā)明命名為“PAN Procedure”，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織特別批準(zhǔn)“PAN Procedure”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)永久免費(fèi)下載，以幫助發(fā)展中國(guó)家挽救更多患者；

聯(lián)合國(guó)聘任潘湘斌教授為首席技術(shù)顧問(wèn)，將“PAN Procedure”評(píng)選為全球可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃推廣項(xiàng)目，提供資金及全球外交體系進(jìn)行推廣；

阜外團(tuán)隊(duì)不但援助發(fā)展中國(guó)家，而且打破壁壘，常年受邀到法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、意大利、加拿大、俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家演示手術(shù)，挽救危重患者，將中國(guó)方案推廣到全球六十余個(gè)國(guó)家 。

3、敢試！雖然超聲可以引導(dǎo)器械到達(dá)病變部位，并實(shí)時(shí)指導(dǎo)打印，但是心臟每分鐘都在跳動(dòng)，心腔內(nèi)高速流動(dòng)的血液，極易沖散尚未固化的打印材料，無(wú)法完成不規(guī)則腔室的原位精準(zhǔn)填充與穩(wěn)定塑形，剛打印出來(lái)就會(huì)被血液沖走！為了解決這個(gè)問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)嘗試了無(wú)數(shù)材料和方法，從水凝膠到熱敏材料，從記憶金屬到流體變形材料，在無(wú)數(shù)的方案和失敗后，最后與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的徐天添教授合作，用磁性材料進(jìn)行打印，用磁場(chǎng)這雙無(wú)形的大手固定打印的部件，用超聲指導(dǎo)打印部件在跳動(dòng)心臟中的結(jié)合，等各部位打印完成后，實(shí)現(xiàn)了特定的形態(tài)就可以卡在病變部位，不再需要磁場(chǎng)的幫助，也不會(huì)被血流沖走！ 終于成功研制出磁流體材料，為“在體3D打印”技術(shù)落地找到了完美的解決方案，也讓“軟填”左心耳的構(gòu)想真正照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

02

匠心攻堅(jiān)，亮點(diǎn)頻出

磁流體重塑左心耳封堵技術(shù)新范式

總體來(lái)看，磁流體材料的亮點(diǎn)與特色十分突出：

突破一：原位流體充盈與100%三維腔內(nèi)完全貼合：在超聲引導(dǎo)下，磁流體材料通過(guò)介入導(dǎo)管注入左心耳腔內(nèi)。憑借低黏度流體特性，材料可沿梳狀肌間隙及腔內(nèi)隱窩自然鋪展，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜腔室結(jié)構(gòu)的三維充盈。術(shù)后CT三維重建及解剖切片顯示，磁凝膠與腔壁之間未見(jiàn)可測(cè)量空隙，達(dá)到影像學(xué)層面的“零殘余漏”表現(xiàn)。

突破二：磁場(chǎng)輔助穩(wěn)定機(jī)制，確保成型安全：心臟內(nèi)血流高速流動(dòng)，如何防止液態(tài)材料被沖散，是技術(shù)落地的核心難題。為此，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了外部“磁場(chǎng)臨時(shí)約束機(jī)制”的巧思。在材料注入初期，通過(guò)體外磁場(chǎng)提供定向磁力，使磁流體在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定聚集并同步完成原位固化。體外流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，在模擬左心房血流剪切力條件下，磁場(chǎng)約束可提供約6倍于血流沖刷力的安全冗余閾值，從而確保成型過(guò)程穩(wěn)定可控。當(dāng)封堵器形態(tài)完全打印并凝固變硬后，會(huì)產(chǎn)生粘合力和支撐力，不再需要外加磁鐵即可固定在病變位置，此時(shí)再撤去磁場(chǎng)。

突破三：雙模引導(dǎo)，安全普惠：磁流體與左心耳封堵器的結(jié)合，是超聲引導(dǎo)介入技術(shù)的成果之一。磁流體材料中添加了不透射線及超聲顯影成分，故而兼具超聲和放射線顯影能力，使手術(shù)既能在大醫(yī)院導(dǎo)管室開(kāi)展，也能在僅配備超聲的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)甚至移動(dòng)手術(shù)車(chē)上進(jìn)行，極大地推動(dòng)了技術(shù)下沉，讓偏遠(yuǎn)地區(qū)患者也能獲益。

總之，磁流體憑借其流動(dòng)性、凝固性和磁趨向性，使3D打印技術(shù)在心臟治療中真正發(fā)揮了應(yīng)有的作用。通過(guò)聯(lián)合應(yīng)用超聲引導(dǎo)技術(shù)與磁流體新材料，團(tuán)隊(duì)徹底解決了“柔軟跳動(dòng)的心臟”與“剛性封堵器”之間的貼合矛盾。

03

破解卡脖子，開(kāi)辟新賽道

以方法學(xué)創(chuàng)新筑牢根基，以顛覆性技術(shù)催生新質(zhì)生產(chǎn)力

國(guó)家心血管病中心主任胡盛壽院士洞察學(xué)科發(fā)展方向，早在十余年前即組建復(fù)合技術(shù)團(tuán)隊(duì)，融合內(nèi)外科優(yōu)勢(shì)，不斷探索創(chuàng)新，發(fā)展并逐步完善超聲引導(dǎo)介入技術(shù)體系，為此次磁流體技術(shù)的突破奠定了堅(jiān)實(shí)的方法學(xué)基礎(chǔ)。

此次中國(guó)原創(chuàng)醫(yī)療器械登上國(guó)際頂級(jí)綜合期刊，不是單一的學(xué)術(shù)突破，也不是執(zhí)著的堅(jiān)守，更不僅僅是時(shí)間的積累，大家看到的只是一個(gè)器械、一篇文章，背后卻是一個(gè)龐大方法學(xué)的創(chuàng)新和支撐，再次證明用原創(chuàng)性、顛覆性創(chuàng)新打造新質(zhì)生產(chǎn)力，才能催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動(dòng)能：

超聲引導(dǎo)介入技術(shù)是一種方法學(xué)，可以不斷產(chǎn)生新的技術(shù)，是一種可持續(xù)的創(chuàng)新。目前已有31項(xiàng)技術(shù)查新為世界首創(chuàng)，獲國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利60余項(xiàng)，已有20余項(xiàng)器械在中國(guó)及歐盟上市，其中超聲引導(dǎo)導(dǎo)絲、超聲導(dǎo)管、完全可降解閉合器等為全球唯一上市產(chǎn)品，開(kāi)辟了新的醫(yī)療器械序列，實(shí)現(xiàn)了“人無(wú)我有”的重大突破，2025年醫(yī)學(xué)頂級(jí)期刊JAMA發(fā)表了可降解房缺封堵器的臨床應(yīng)用結(jié)果，是JAMA創(chuàng)刊150年來(lái)首次刊登的中國(guó)原創(chuàng)器械，打破了中國(guó)器械模仿、廉價(jià)的標(biāo)簽。

該技術(shù)不需要昂貴的大型進(jìn)口設(shè)備和復(fù)雜的團(tuán)隊(duì)，不但解決了“卡脖子”問(wèn)題，而且降低技術(shù)難度，可以“不挑人、不掐尖”地快速培養(yǎng)大量基層醫(yī)生，顯著提高基層醫(yī)療服務(wù)能力，將心臟手術(shù)從要到大城市、大醫(yī)院找大醫(yī)生做的“大手術(shù)”轉(zhuǎn)變成“門(mén)診手術(shù)”，甚至發(fā)明超聲引導(dǎo)介入手術(shù)車(chē)，可以“走村串寨”地開(kāi)展治療，開(kāi)創(chuàng)了心血管疾病“上門(mén)手術(shù)”的新模式。

更重要的是，方法學(xué)創(chuàng)新可以對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)難題進(jìn)行降維打擊，這次《Nature》發(fā)表的新型磁流體封堵器，是超聲引導(dǎo)介入技術(shù)產(chǎn)生的又一個(gè)新技術(shù)、新產(chǎn)品，再次證明方法學(xué)創(chuàng)新帶來(lái)的巨大體系優(yōu)勢(shì)。超聲引導(dǎo)介入技術(shù)就像修了一條全新的高速路，相信有更多的“車(chē)”能在這條高速路上“換道超車(chē)”，為人類(lèi)健康做出更大貢獻(xiàn)！