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樊瑜波教授团队承担的国家重点研发专项“ECMO系统研发”产品样机动物在体实验成功

发布时间:2023-01-09 17:37   点击次数:


 

202316日,由北航樊瑜波教授作为项目负责人承担的国家重点研发计划“ECMO系统研发”项目团队所研制的高性能长效ECMO全系统样机成功通过14天动物在体测试。实验中整体ECMO系统运转稳定,血气/血流多参实时监测指标与临床测试数据吻合良好;主控驱动系统运转平稳,血泵水利性能优异,血细胞破坏小;膜肺气血传输性能保持良好,跨膜压差维持不变,无血栓生成;连续14天血液分析果显示,与术前相比血液细胞和蛋白保持稳定,整体系统血液相容性良好。系统各项指标达到国际先进水平。本次动物在体实验成功标志着全国产高性能长效ECMO整机系统,核心组件和耗材研发取得突破性进展。北航国家级青年人才陈增胜教授担任ECMO系统研发专项中“ECMO 核心部件血泵、膜肺系统及插管研制”课题负责人,北航国家级青年人才及医工百人等青年教师陈行、李林昊、冯文韬、王璞,马丁昽,康红艳等参与了研制高性能ECMO系统核心组件血泵、膜肺、插管和主控系统,血流、血气高精度实时无创传感监测系统,高通量气血交换中空纤维膜丝和长效稳定抗血栓涂层,以及搭建涵盖ECMO相关体外血液损伤、气血交换能力、生物相容性等多项性能测试综合平台搭建及体外迭代测试工作,为高性能长效ECMO系统研制提供了从概念到产品全面正向设计核心技术支持。

 

体外膜氧合(ECMO)是危重症救治的高端体外生命支持系统,能替代心脏和肺的功能,为患者提供血液循环和气血交换支持,在新冠引发的重症患者救治中起到至关重要作用。ECMO全系统由血泵、膜肺、插管、主控系统、监测系统、中空纤维膜丝、抗血栓涂等复杂部件和耗材组成,系统集成度极高,长期以来是医工交叉领域国际科技前沿,研发难度极大。此外,目前商用ECMO系统在临床救治过程中存在长时支持气血交换效率降低,凝血失调,血栓出血发生率高等一系列并发症,严重影响患者救治。要研发ECMO全系统产品,需要医工多学科深度交叉融合。

临床复杂的ECMO系统

 

由北京航空航天大学樊瑜波教授团队依托北航医工交叉学科北京生物医学工程高精尖创新中心、生物力学与力学生物学教育部重点实验室、生物医学工程与转化医学工信部重点实验室,与北京航天长峰股份有限公司(项目依托单位)、国内顶级膜技术研究所(国家特种分离膜工程技术研究中心)、临床三甲医院(阜外医院,北医三院,301医院等)和医疗器械检测与质量评价机构(国家器械审评中心,中检院)组成ECMO系统研发团队,集合了产学研医评检多方力量,攻关高性能长效ECMO全系统研发关键技术,并在2021年初团队成功获得科技部公共安全风险防控与应急技术装备国家重点研发计划项目支持。到目前为止,团队成功攻克高度一体化血路,气路和流路集成优化技术,精准血液相容性/气血交换多目标多参数建模分析技术,血气/血流多参数集成化实时传感技术,高效气血交换中空纤维膜和长期稳定抗血栓涂层研制技术,ECMO系统多指标体外功能及血液相容性测试技术等多项ECMO全系统关键技术,成功研制出高性能长效ECMO系统产品样机。与目前临床常用ECMO系统相比,项目组研制的高性能长效ECMO全系统具备更好的气血交换性能,更优血液相容性,更多血流/血气实时监测指标,更稳定的运转性能,更快体外循环建立时间,将极大提升ECMO系统使用的便利性、安全性及有效性,同时具备自主知识产权,成本可控,减轻患者治疗负担。

北航ECMO系统体外多目标多性能测试平台

ECMO核心技术攻关研讨

本项目组将持续面向下一代更智能高端的体外生命支持产品进行一系列国际前沿的应用基础研究,过程中将产生医疗器械的大量共性技术,在既有的产学研医一体化基础上,有力地推动建立起一个国内独特而领先、具有国际水平的人工器官和高端医疗器械关键技术研发平台,培养具有国际前沿的新产品开发能力的多学科交叉科技人才,提升我国高端医疗器械领域的科技创新能力。