醫(yī)工交叉解心源性猝死防治難題

心血管病是我國城鄉(xiāng)居民主要的死因之一，患者數(shù)量高達(dá)3.3億。其中，心源性猝死是心血管病導(dǎo)致死亡的主要原因，且我國心源性猝死人數(shù)在全球居首。約80%的心源性猝死是由惡性心律失常引起的，其病理機(jī)制非常復(fù)雜且尚未完全清楚。心源性猝死發(fā)作突然，黃金搶救時間不足5分鐘，因此院外搶救成功率很低，不足1%。這也是目前全球防治心源性猝死面臨的難題。此外，現(xiàn)有的相關(guān)醫(yī)療技術(shù)和器械被國外高度壟斷，導(dǎo)致我國在自主研發(fā)方面很難取得突破。

面向國家戰(zhàn)略，在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目等資助下，武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管醫(yī)院江洪教授團(tuán)隊對心源性猝死開展了從機(jī)制探索、預(yù)警和治療策略到臨床轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)性原創(chuàng)研究，取得了一系列重要進(jìn)展。

立足國際科學(xué)前沿

自主神經(jīng)是神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，主要負(fù)責(zé)內(nèi)臟器官的調(diào)節(jié)，對心臟的生理功能，如心臟節(jié)律、心臟收縮力和心電生理等有著重要的調(diào)節(jié)作用。研究自主神經(jīng)在心源性猝死中的作用機(jī)制處于國際學(xué)術(shù)前沿。通過聯(lián)合自主神經(jīng)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行早期快速檢測和危險程度分級，旨在提高對心源性猝死的救治率。此外，進(jìn)一步創(chuàng)新研發(fā)安全、有效的自主神經(jīng)干預(yù)策略，對推動心源性猝死防治的技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化，并打破國外市場壟斷具有重要意義。

在心源性猝死防治國際前沿領(lǐng)域，江洪團(tuán)隊歷時十余年攻克難關(guān)，提出了“自主神經(jīng)再平衡理論”，成功建立了與心源性猝死相關(guān)的快速檢測技術(shù)和預(yù)警體系，開發(fā)了無創(chuàng)、便攜的快速檢測技術(shù)，用于監(jiān)測神經(jīng)免疫代謝的關(guān)鍵指標(biāo)，并構(gòu)建了基于自主神經(jīng)指標(biāo)的心源性猝死預(yù)警評分體系。此外，他們還創(chuàng)建了系列神經(jīng)調(diào)控策略，用于心源性猝死的防治，推動了自主神經(jīng)調(diào)控在防治心源性猝死領(lǐng)域的創(chuàng)新轉(zhuǎn)化和臨床應(yīng)用。團(tuán)隊無論在疾病診斷還是疾病治療研究上都取得了重大突破。

▲江洪團(tuán)隊獲得湖北省科技進(jìn)步獎一等獎

基于課題攻關(guān)，團(tuán)隊有200余篇創(chuàng)新研究成果在《循環(huán)》（Circulation）、《美國心臟病學(xué)會雜志》（J Am Coll Cardiol）等心血管知名期刊發(fā)表，制定《循環(huán)》國際專家共識等11部。此外，他們獲得了包括2011年華夏醫(yī)學(xué)科技獎一等獎、2018年和2022年湖北省科技進(jìn)步獎一等獎在內(nèi)的20余項獎項，并獲得了27項國家發(fā)明專利和2項國家醫(yī)療器械注冊證。通過舉辦超過100次各類繼續(xù)教育項目、培訓(xùn)班和學(xué)術(shù)會議，團(tuán)隊在全國范圍內(nèi)推廣了關(guān)鍵技術(shù)成果，已有超過40家大型三甲醫(yī)院采用，有效提升了心源性猝死的防治水平，取得了良好的社會效益。他們還積極與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、美國梅奧醫(yī)學(xué)中心、美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、澳大利亞帕斯皇家醫(yī)院等多個國際醫(yī)學(xué)中心展開合作交流，有力推動中國心源性猝死神經(jīng)調(diào)控策略走向國際化。

診斷治療雙管齊下

系列基于自主神經(jīng)的心源性猝死預(yù)警體系和無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)是課題攻關(guān)取得的關(guān)鍵技術(shù)成果。江洪介紹，心源性猝死就像“炸彈爆炸”，自主神經(jīng)失衡尤其是交感神經(jīng)過度激活猶如“炸彈引線”被點(diǎn)燃。“炸彈引線”異常放電可加重心臟本身病變，觸發(fā)惡性心律失常，導(dǎo)致“炸彈爆炸”發(fā)生心源性猝死，對人體危害極大，且在醫(yī)院外并無理想的快速識別和即刻防治措施。

在疾病診斷方面，心源性猝死發(fā)作突然且進(jìn)展迅速，為及時識別和預(yù)警“炸彈引線”和“炸彈爆炸”，江洪團(tuán)隊致力于構(gòu)建基于自主神經(jīng)指標(biāo)的快速檢測和分層評估，做好中國人的心源性猝死預(yù)警體系。

團(tuán)隊通過交叉融合創(chuàng)新，成功研發(fā)的基于自主神經(jīng)指標(biāo)的便攜快速檢測技術(shù)，為心源性猝死的快速診斷和風(fēng)險預(yù)警提供了支持。相關(guān)技術(shù)具有操作簡單、靈敏度高、特異性高、檢測速度快（5分鐘內(nèi)輸出結(jié)果）、多指標(biāo)同步檢測（多達(dá)10個）的優(yōu)勢，滿足了對心源性猝死風(fēng)險快速預(yù)警的需求。將檢測系統(tǒng)與藍(lán)牙模塊整合，借助智能手機(jī)APP，團(tuán)隊開發(fā)了一種僅手機(jī)大小的便攜式設(shè)備，實現(xiàn)了關(guān)鍵分子指標(biāo)的數(shù)字化和可視化監(jiān)測。經(jīng)臨床研究證實，相較于傳統(tǒng)檢測方法，此智能便攜檢測系統(tǒng)的靈敏度提高了近2倍，并且具有高達(dá)10-17g/mL的檢出界限。這項技術(shù)有望實現(xiàn)心源性猝死的家庭自測和即時診斷，從而減少患者就醫(yī)時間和經(jīng)濟(jì)成本，提高救治率。

為對心源性猝死的危險程度進(jìn)行分層和預(yù)后評估，團(tuán)隊還建立了基于自主神經(jīng)相關(guān)指標(biāo)的心源性猝死預(yù)警評分體系（Balance評分）。通過采用聯(lián)合多中心進(jìn)行外部驗證的方式，明確了Balance評分在心肌梗死后心源性猝死預(yù)測方面的有效性和準(zhǔn)確性，達(dá)到了87.1%的敏感性和81.3%的特異性，為治療策略選擇和預(yù)測疾病發(fā)展趨勢提供了有效指導(dǎo)?；谖⑿判〕绦?qū)崟r抓取多維度健康信息，團(tuán)隊還進(jìn)一步構(gòu)建了動態(tài)、精準(zhǔn)和個性化的遠(yuǎn)程患者健康管理系統(tǒng)，為提高心源性猝死管理和預(yù)測能力提供了新的策略。

在疾病治療方面，為主動及時終止惡性室性心律失常，進(jìn)而防止心源性猝死的發(fā)生，多年來，江洪團(tuán)隊始終致力于用交叉融合的思維和方法來攻克難題，給誘發(fā)“炸彈爆炸”的引線裝上“冷靜開關(guān)”，從而實現(xiàn)智能“拆彈”。

心源性猝死的傳統(tǒng)干預(yù)手段為手術(shù)切除損毀，這不僅常會導(dǎo)致手術(shù)創(chuàng)傷和出血、感染等并發(fā)癥，還會使器官永久喪失其本身的生理結(jié)構(gòu)和功能。而江洪團(tuán)隊提出的為過度激活的交感神經(jīng)“炸彈引線”戴上“緊箍咒”的可逆性調(diào)控策略，在正常狀態(tài)下可以保留器官的生理功能，僅在異常激活狀態(tài)下進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，以預(yù)防惡性心律失常和心源性猝死的發(fā)生。

為給過度激活的交感神經(jīng)戴上“緊箍咒”，以創(chuàng)新思維為引領(lǐng)，團(tuán)隊錨定了光遺傳學(xué)技術(shù)這項新興科技，在全球首次采用光遺傳學(xué)技術(shù)調(diào)控心臟交感神經(jīng)防治心源性猝死，給心臟交感神經(jīng)裝上了可人為調(diào)控的“光控緊箍咒”開關(guān)，用于精準(zhǔn)、可逆、可控防治心源性猝死；進(jìn)一步融合納米光熱材料和光學(xué)調(diào)控技術(shù)，團(tuán)隊研發(fā)了無創(chuàng)光學(xué)精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控策略；發(fā)揮多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)優(yōu)勢，針對臨床心源性猝死的傳統(tǒng)干預(yù)策略多為交感神經(jīng)有創(chuàng)切除或體內(nèi)植入器械的不足，團(tuán)隊研發(fā)了無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，并在全球首次開展非藥物、非侵襲性無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控防治急性心肌梗死及心源性猝死的隨機(jī)對照研究，使心源性猝死風(fēng)險下降71%。

▲江洪團(tuán)隊研發(fā)神經(jīng)調(diào)控新技術(shù)的系列研究成果作為封面論文發(fā)表

成果具有較好的應(yīng)用價值和前景。未來人們有望通過手機(jī)藍(lán)牙功能，通過APP一鍵給過度激活的交感神經(jīng)戴上“緊箍咒”，提前阻止惡性心律失常和心源性猝死的發(fā)生。江洪團(tuán)隊與武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院還進(jìn)一步開展醫(yī)工交叉融合研究，優(yōu)化系統(tǒng)能源供應(yīng)，提出了“自供電可穿戴神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)”理念，通過收集人體活動的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為調(diào)控系統(tǒng)供電，并研發(fā)了基于壓電納米發(fā)電技術(shù)的自供電神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)醫(yī)療器械需持續(xù)的能源供應(yīng)而電池壽命有限的掣肘。

這意味著，通過中國學(xué)者在心源性猝死創(chuàng)新轉(zhuǎn)化研究方面的不斷拓新，可穿戴式自供電智能監(jiān)測調(diào)控一體化設(shè)備防治心源性猝死有望成為現(xiàn)實。

實現(xiàn)國產(chǎn)化替代應(yīng)用

將成果產(chǎn)業(yè)化是江洪一直著力實現(xiàn)的目標(biāo)。目前，他主導(dǎo)建設(shè)的自主神經(jīng)調(diào)控湖北省重點(diǎn)實驗室、武漢大學(xué)心臟自主神經(jīng)研究中心已認(rèn)證通過。團(tuán)隊與武漢大學(xué)物理學(xué)院、化學(xué)院、生命科學(xué)院、人工智能研究院等深入交叉合作，研發(fā)了無創(chuàng)光學(xué)調(diào)控、無創(chuàng)電學(xué)調(diào)控、無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)等用于防治心源性猝死的新技術(shù)。

并且積極響應(yīng)醫(yī)院交叉融合創(chuàng)新舉措，以創(chuàng)新服務(wù)人民健康事業(yè)，團(tuán)隊聯(lián)合研發(fā)并率先應(yīng)用首款國產(chǎn)脈沖電場消融系統(tǒng)對心律失常精準(zhǔn)“電療”。

據(jù)悉，這一系統(tǒng)是全球首款基于磁定位導(dǎo)航并且集三維建模、標(biāo)測、消融于一體的脈沖電場消融系統(tǒng)。不同于傳統(tǒng)的消融技術(shù)，這一系統(tǒng)具有消融速度快、手術(shù)時間短、靶向性更強(qiáng)、安全性更高等優(yōu)勢，利用“高壓電”精準(zhǔn)、快速“電療”病變部位，可顯著提高手術(shù)效率，同時降低患者的不適感，可實現(xiàn)100%肺靜脈即刻隔離成功率、88.08%術(shù)后6月治療成功率；并且江洪團(tuán)隊開展首項臨床隊列研究，證明該系統(tǒng)具有高心肌組織選擇性消融，不損傷自主神經(jīng)結(jié)構(gòu)及功能，降低心律失常及心源性猝死發(fā)生風(fēng)險。同時系統(tǒng)手術(shù)適應(yīng)癥廣、學(xué)習(xí)曲線短、手術(shù)操作流暢，可實現(xiàn)綠色電生理手術(shù)，顯著降低職業(yè)風(fēng)險。

▲江洪團(tuán)隊率先應(yīng)用首款國產(chǎn)脈沖電場消融系統(tǒng)治療心律失常

相關(guān)產(chǎn)品通過創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序（綠色通道），獲國家醫(yī)療器械注冊證2項，成為國內(nèi)首款獲批上市的心臟脈沖電場消融類產(chǎn)品，實現(xiàn)電生理高端醫(yī)療器械的高度國產(chǎn)化替代應(yīng)用，扭轉(zhuǎn)對進(jìn)口產(chǎn)品依賴的局面。新型脈沖電場消融系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢和在臨床上的突出表現(xiàn)，給心律失常的精準(zhǔn)治療帶來革命性的改變，為世界心律失常治療領(lǐng)域貢獻(xiàn)了寶貴的中國方案。

通過課題攻關(guān)，以國家級重點(diǎn)學(xué)科和國家臨床重點(diǎn)建設(shè)?？菩膬?nèi)科為核心，江洪領(lǐng)銜組建了武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管醫(yī)院，這為神經(jīng)調(diào)控策略防治心源性猝死的應(yīng)用和推廣提供了堅實保障。

武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管醫(yī)院傾力打造集心臟介入診療中心、心臟急危重癥診療中心、心血管疾病遠(yuǎn)程診療平臺、臨床標(biāo)本庫及大數(shù)據(jù)中心、多學(xué)科交叉融合平臺為一體的心血管疾病疑難病癥中心，具有強(qiáng)大的專科實力和鮮明的?？铺厣?。在2018—2022“中國醫(yī)院/中國醫(yī)學(xué)院科技量值”五年榜居全國第二，學(xué)科活躍度全球醫(yī)院排名第四。

學(xué)科擁有國家突出貢獻(xiàn)專家、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新和百千萬工程領(lǐng)軍人才、教育部長江學(xué)者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、國家“萬人計劃”青年拔尖人才、國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家等國字號人才20余人。主持和承擔(dān)國家“973”計劃、“863”計劃、國家“十二五”科技支撐計劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃重大慢性非傳染性疾病防控研究、國家重大疾病防治科技行動計劃——心血管病防治專項、國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項、國家自然科學(xué)基金杰青項目等各類項目共計200余項。2000年以來以第一完成單位獲國家科技進(jìn)步獎二等獎3項，省級科技進(jìn)步獎一等獎9項、二等獎13項。

未來，依托武漢大學(xué)人民醫(yī)院心血管醫(yī)院的發(fā)展壯大，江洪團(tuán)隊將繼續(xù)發(fā)揮自身在心血管領(lǐng)域的優(yōu)勢，全面提升創(chuàng)新研究能力和疑難病癥診治能力，向“精而強(qiáng)”的方向發(fā)展，為人民群眾提供更加優(yōu)質(zhì)、高效、精準(zhǔn)、便捷的健康醫(yī)療服務(wù)，更好服務(wù)“健康中國”戰(zhàn)略和人民健康事業(yè)。