醫(yī)工交叉解心源性猝死防治難題

心血管病是我國(guó)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(guó)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(shí)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(guó)外高度壟斷，導(dǎo)致我國(guó)在自主研發(fā)方面很難取得突破。

面向國(guó)家戰(zhàn)略，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(duì)對(duì)心源性猝死開(kāi)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(guó)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(duì)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(guó)際學(xué)術(shù)前沿。通過(guò)聯(lián)合自主神經(jīng)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行早期快速檢測(cè)和危險(xiǎn)程度分級(jí)，旨在提高對(duì)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(duì)推動(dòng)心源性猝死防治的技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化，并打破國(guó)外市場(chǎng)壟斷具有重要意義。

在心源性猝死防治國(guó)際前沿領(lǐng)域，江洪團(tuán)隊(duì)歷時(shí)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(cè)技術(shù)和預(yù)警體系，開(kāi)發(fā)了無(wú)創(chuàng)、便攜的快速檢測(cè)技術(shù)，用于監(jiān)測(cè)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(píng)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(dòng)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(duì)無(wú)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(duì)獲得湖北省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

基于課題攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)有200余篇?jiǎng)?chuàng)新研究成果在《循環(huán)》（Circulation）、《美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)雜志》（J Am Coll Cardiol）等心血管知名期刊發(fā)表，制定《循環(huán)》國(guó)際專家共識(shí)等11部。此外，他們獲得了包括2011年華夏醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、2018年和2022年湖北省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)在內(nèi)的20余項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，并獲得了27項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和2項(xiàng)國(guó)家醫(yī)療器械注冊(cè)證。通過(guò)舉辦超過(guò)100次各類繼續(xù)教育項(xiàng)目、培訓(xùn)班和學(xué)術(shù)會(huì)議，團(tuán)隊(duì)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣了關(guān)鍵技術(shù)成果，已有超過(guò)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(huì)效益。他們還積極與哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心、美國(guó)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(gè)國(guó)際醫(yī)學(xué)中心展開(kāi)合作交流，有力推動(dòng)中國(guó)心源性猝死神經(jīng)調(diào)控策略走向國(guó)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(wú)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(guò)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(duì)人體危害極大，且在醫(yī)院外并無(wú)理想的快速識(shí)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(shí)識(shí)別和預(yù)警“炸彈引線”和“炸彈爆炸”，江洪團(tuán)隊(duì)致力于構(gòu)建基于自主神經(jīng)指標(biāo)的快速檢測(cè)和分層評(píng)估，做好中國(guó)人的心源性猝死預(yù)警體系。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(cè)技術(shù)，為心源性猝死的快速診斷和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提供了支持。相關(guān)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、特異性高、檢測(cè)速度快（5分鐘內(nèi)輸出結(jié)果）、多指標(biāo)同步檢測(cè)（多達(dá)10個(gè)）的優(yōu)勢(shì)，滿足了對(duì)心源性猝死風(fēng)險(xiǎn)快速預(yù)警的需求。將檢測(cè)系統(tǒng)與藍(lán)牙模塊整合，借助智能手機(jī)APP，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種僅手機(jī)大小的便攜式設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵分子指標(biāo)的數(shù)字化和可視化監(jiān)測(cè)。經(jīng)臨床研究證實(shí)，相較于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，此智能便攜檢測(cè)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(xiàng)技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)心源性猝死的家庭自測(cè)和即時(shí)診斷，從而減少患者就醫(yī)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，提高救治率。

為對(duì)心源性猝死的危險(xiǎn)程度進(jìn)行分層和預(yù)后評(píng)估，團(tuán)隊(duì)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(píng)分體系（Balance評(píng)分）。通過(guò)采用聯(lián)合多中心進(jìn)行外部驗(yàn)證的方式，明確了Balance評(píng)分在心肌梗死后心源性猝死預(yù)測(cè)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(cè)疾病發(fā)展趨勢(shì)提供了有效指導(dǎo)?；谖⑿判〕绦?qū)崟r(shí)抓取多維度健康信息，團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步構(gòu)建了動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)和個(gè)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(cè)能力提供了新的策略。

在疾病治療方面，為主動(dòng)及時(shí)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(lái)，江洪團(tuán)隊(duì)始終致力于用交叉融合的思維和方法來(lái)攻克難題，給誘發(fā)“炸彈爆炸”的引線裝上“冷靜開(kāi)關(guān)”，從而實(shí)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(huì)導(dǎo)致手術(shù)創(chuàng)傷和出血、感染等并發(fā)癥，還會(huì)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(duì)提出的為過(guò)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(guò)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(duì)錨定了光遺傳學(xué)技術(shù)這項(xiàng)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(kāi)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(duì)研發(fā)了無(wú)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(shì)，針對(duì)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(duì)研發(fā)了無(wú)創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，并在全球首次開(kāi)展非藥物、非侵襲性無(wú)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(duì)照研究，使心源性猝死風(fēng)險(xiǎn)下降71%。

▲江洪團(tuán)隊(duì)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(jià)值和前景。未來(lái)人們有望通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙功能，通過(guò)APP一鍵給過(guò)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(duì)與武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院還進(jìn)一步開(kāi)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(guò)收集人體活動(dòng)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(guò)中國(guó)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(cè)調(diào)控一體化設(shè)備防治心源性猝死有望成為現(xiàn)實(shí)。

實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代應(yīng)用

將成果產(chǎn)業(yè)化是江洪一直著力實(shí)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(shí)驗(yàn)室、武漢大學(xué)心臟自主神經(jīng)研究中心已認(rèn)證通過(guò)。團(tuán)隊(duì)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(wú)創(chuàng)光學(xué)調(diào)控、無(wú)創(chuàng)電學(xué)調(diào)控、無(wú)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(duì)聯(lián)合研發(fā)并率先應(yīng)用首款國(guó)產(chǎn)脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)對(duì)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(cè)、消融于一體的脈沖電場(chǎng)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(shí)間短、靶向性更強(qiáng)、安全性更高等優(yōu)勢(shì)，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(shí)降低患者的不適感，可實(shí)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(duì)開(kāi)展首項(xiàng)臨床隊(duì)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(xiǎn)。同時(shí)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(shí)現(xiàn)綠色電生理手術(shù)，顯著降低職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

▲江洪團(tuán)隊(duì)率先應(yīng)用首款國(guó)產(chǎn)脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)治療心律失常

相關(guān)產(chǎn)品通過(guò)創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序（綠色通道），獲國(guó)家醫(yī)療器械注冊(cè)證2項(xiàng)，成為國(guó)內(nèi)首款獲批上市的心臟脈沖電場(chǎng)消融類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)電生理高端醫(yī)療器械的高度國(guó)產(chǎn)化替代應(yīng)用，扭轉(zhuǎn)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品依賴的局面。新型脈沖電場(chǎng)消融系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和在臨床上的突出表現(xiàn)，給心律失常的精準(zhǔn)治療帶來(lái)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(guó)方案。

通過(guò)課題攻關(guān)，以國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科和國(guó)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(jiān)實(shí)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(tái)、臨床標(biāo)本庫(kù)及大數(shù)據(jù)中心、多學(xué)科交叉融合平臺(tái)為一體的心血管疾病疑難病癥中心，具有強(qiáng)大的?？茖?shí)力和鮮明的?？铺厣?。在2018—2022“中國(guó)醫(yī)院/中國(guó)醫(yī)學(xué)院科技量值”五年榜居全國(guó)第二，學(xué)科活躍度全球醫(yī)院排名第四。

學(xué)科擁有國(guó)家突出貢獻(xiàn)專家、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新和百千萬(wàn)工程領(lǐng)軍人才、教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家杰出青年基金獲得者、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才、國(guó)家有突出貢獻(xiàn)中青年專家等國(guó)字號(hào)人才20余人。主持和承擔(dān)國(guó)家“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重大慢性非傳染性疾病防控研究、國(guó)家重大疾病防治科技行動(dòng)計(jì)劃——心血管病防治專項(xiàng)、國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目等各類項(xiàng)目共計(jì)200余項(xiàng)。2000年以來(lái)以第一完成單位獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)9項(xiàng)、二等獎(jiǎng)13項(xiàng)。

未來(lái)，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(duì)將繼續(xù)發(fā)揮自身在心血管領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，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(guó)”戰(zhàn)略和人民健康事業(yè)。