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3.3億。其中，心源性猝死是心血管病導致死亡的主要原因，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，其病理機制非常復雜且尚未完全清楚。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)有的相關醫(yī)療技術和器械被國外高度壟斷，導致我國在自主研發(fā)方面很難取得突破。

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

立足國際科學前沿

自主神經(jīng)是神經(jīng)系統(tǒng)的關鍵組成部分，主要負責內(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制處于國際學術前沿。通過聯(lián)合自主神經(jīng)相關指標進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，進一步創(chuàng)新研發(fā)安全、有效的自主神經(jīng)干預策略，對推動心源性猝死防治的技術創(chuàng)新轉化，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域，江洪團隊歷時十余年攻克難關，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的快速檢測技術和預警體系，開發(fā)了無創(chuàng)、便攜的快速檢測技術，用于監(jiān)測神經(jīng)免疫代謝的關鍵指標，并構建了基于自主神經(jīng)指標的心源性猝死預警評分體系。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域的創(chuàng)新轉化和臨床應用。團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。

▲江洪團隊獲得湖北省科技進步獎一等獎

基于課題攻關，團隊有200余篇創(chuàng)新研究成果在《循環(huán)》（Circulation）、《美國心臟病學會雜志》（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)學科技獎一等獎、2018年和2022年湖北省科技進步獎一等獎在內(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、培訓班和學術會議，團隊在全國范圍內(nèi)推廣了關鍵技術成果，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醫(yī)學院、美國梅奧醫(yī)學中心、美國加利福尼亞大學洛杉磯分校、澳大利亞帕斯皇家醫(yī)院等多個國際醫(yī)學中心展開合作交流，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)的心源性猝死預警體系和無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控技術是課題攻關取得的關鍵技術成果。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”被點燃?！罢◤椧€”異常放電可加重心臟本身病變，觸發(fā)惡性心律失常，導致“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)作突然且進展迅速，為及時識別和預警“炸彈引線”和“炸彈爆炸”，江洪團隊致力于構建基于自主神經(jīng)指標的快速檢測和分層評估，做好中國人的心源性猝死預警體系。

團隊通過交叉融合創(chuàng)新，成功研發(fā)的基于自主神經(jīng)指標的便攜快速檢測技術，為心源性猝死的快速診斷和風險預警提供了支持。相關技術具有操作簡單、靈敏度高、特異性高、檢測速度快（5分鐘內(nèi)輸出結果）、多指標同步檢測（多達10個）的優(yōu)勢，滿足了對心源性猝死風險快速預警的需求。將檢測系統(tǒng)與藍牙模塊整合，借助智能手機APP，團隊開發(fā)了一種僅手機大小的便攜式設備，實現(xiàn)了關鍵分子指標的數(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10-17g/mL的檢出界限。這項技術有望實現(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)濟成本，提高救治率。

為對心源性猝死的危險程度進行分層和預后評估，團隊還建立了基于自主神經(jīng)相關指標的心源性猝死預警評分體系（Balance評分）。通過采用聯(lián)合多中心進行外部驗證的方式，明確了Balance評分在心肌梗死后心源性猝死預測方面的有效性和準確性，達到了87.1%的敏感性和81.3%的特異性，為治療策略選擇和預測疾病發(fā)展趨勢提供了有效指導?；谖⑿判〕绦驅崟r抓取多維度健康信息，團隊還進一步構建了動態(tài)、精準和個性化的遠程患者健康管理系統(tǒng)，為提高心源性猝死管理和預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，進而防止心源性猝死的發(fā)生，多年來，江洪團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”，從而實現(xiàn)智能“拆彈”。

心源性猝死的傳統(tǒng)干預手段為手術切除損毀，這不僅常會導致手術創(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構和功能。而江洪團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)下進行精準調(diào)控，以預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，團隊錨定了光遺傳學技術這項新興科技，在全球首次采用光遺傳學技術調(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，用于精準、可逆、可控防治心源性猝死；進一步融合納米光熱材料和光學調(diào)控技術，團隊研發(fā)了無創(chuàng)光學精準神經(jīng)調(diào)控策略；發(fā)揮多學科協(xié)同攻關優(yōu)勢，針對臨床心源性猝死的傳統(tǒng)干預策略多為交感神經(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對照研究，使心源性猝死風險下降71%。

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

成果具有較好的應用價值和前景。未來人們有望通過手機藍牙功能，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。江洪團隊與武漢大學物理科學與技術學院還進一步開展醫(yī)工交叉融合研究，優(yōu)化系統(tǒng)能源供應，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械能轉化為電能為調(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)的能源供應而電池壽命有限的掣肘。

這意味著，通過中國學者在心源性猝死創(chuàng)新轉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)化替代應用

將成果產(chǎn)業(yè)化是江洪一直著力實現(xiàn)的目標。目前，他主導建設的自主神經(jīng)調(diào)控湖北省重點實驗室、武漢大學心臟自主神經(jīng)研究中心已認證通過。團隊與武漢大學物理學院、化學院、生命科學院、人工智能研究院等深入交叉合作，研發(fā)了無創(chuàng)光學調(diào)控、無創(chuàng)電學調(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。

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

據(jù)悉，這一系統(tǒng)是全球首款基于磁定位導航并且集三維建模、標測、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，這一系統(tǒng)具有消融速度快、手術時間短、靶向性更強、安全性更高等優(yōu)勢，利用“高壓電”精準、快速“電療”病變部位，可顯著提高手術效率，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%術后6月治療成功率；并且江洪團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)結構及功能，降低心律失常及心源性猝死發(fā)生風險。同時系統(tǒng)手術適應癥廣、學習曲線短、手術操作流暢，可實現(xiàn)綠色電生理手術，顯著降低職業(yè)風險。

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

相關產(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)化替代應用，扭轉對進口產(chǎn)品依賴的局面。新型脈沖電場消融系統(tǒng)的獨特優(yōu)勢和在臨床上的突出表現(xiàn)，給心律失常的精準治療帶來革命性的改變，為世界心律失常治療領域貢獻了寶貴的中國方案。

通過課題攻關，以國家級重點學科和國家臨床重點建設?？菩膬?nèi)科為核心，江洪領銜組建了武漢大學人民醫(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用和推廣提供了堅實保障。

武漢大學人民醫(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、心血管疾病遠程診療平臺、臨床標本庫及大數(shù)據(jù)中心、多學科交叉融合平臺為一體的心血管疾病疑難病癥中心，具有強大的?？茖嵙王r明的專科特色。在2018—2022“中國醫(yī)院/中國醫(yī)學院科技量值”五年榜居全國第二，學科活躍度全球醫(yī)院排名第四。

學科擁有國家突出貢獻專家、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新和百千萬工程領軍人才、教育部長江學者特聘教授、國家杰出青年基金獲得者、國家“萬人計劃”青年拔尖人才、國家有突出貢獻中青年專家等國字號人才20余人。主持和承擔國家“973”計劃、“863”計劃、國家“十二五”科技支撐計劃、國家重點研發(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、國家重大科學儀器設備開發(fā)專項、國家自然科學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步獎二等獎3項，省級科技進步獎一等獎9項、二等獎13項。

未來，依托武漢大學人民醫(yī)院心血管醫(yī)院的發(fā)展壯大，江洪團隊將繼續(xù)發(fā)揮自身在心血管領域的優(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”的方向發(fā)展，為人民群眾提供更加優(yōu)質、高效、精準、便捷的健康醫(yī)療服務，更好服務“健康中國”戰(zhàn)略和人民健康事業(yè)。