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清华大学医工结合研发重症ECMO项目取得重要进展

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  日前,由清华大学机械工程系与精准医学研究院、北京清华长庚医院联合研发的体外膜肺氧合器,成功小批量试制样机,并顺利完成动物预实验。

  体外膜肺氧合器(ECMO,Extracorporeal Membrane Oxygenation)是将人体静脉血引出体外进行气体交换变成动脉血,再回输体内实现氧供的生命支持装备。ECMO是重症呼吸衰竭、慢性阻塞性肺炎、急性心肺复苏、胸外科创伤急救等临床救护中的终极救命武器。在“非典”和新冠肺炎重症病人救治中,成为“生死之门”的最后一道防线。国内在核心膜材料、血液循环整体设计、器件制造等环节都还处于空白。

2019年4月,医工结合人工肺项目组启动会合影

  2019年4月,机械工程系雒建斌院士团队与临床医学院董家鸿院士团队启动ECMO联合攻关小组。2019年6月,清华大学精准医研院人工心肺中心获批成立,中心由机械系张向军研究员与北京清华长庚医院许媛主任担任共同主任,联合北京协和医院、东南大学附属中大医院等单位致力于膜肺机理研究、核心膜材料制备加工、血液氧合界面优化、整机集成设计等攻关。2020年初新冠肺炎疫情的暴发加速了项目研发进度,在国家部委与清华大学工科揭榜项目的大力支持下,清华ECMO研究项目进入国家药监局绿色应急通道。

2022年1月,ECMO团队顺利完成首例动物实验

  2022年开始,项目团队顺利实现了ECMO样机与二氧化碳去除机的小批量试制,在北京清华长庚医院张萍副院长、薛亚军主任等的临床团队支持下,开展了多例动物预实验。实验采用大体重的小尾寒羊作为测试对象,在从小流量到大流量血流测试的条件下,通过动物造模,实现膜肺连续转机成功。动物体征与血液指标变化、膜肺装备性能、如氧合效率、二氧化碳去除效率、跨膜压差等各项指标均达到预期效果,为后续向ECMO产品化推进奠定了坚实基础。

  该团队通过对膜材料、血液微流控与传质、表界面技术的多学科交叉研究,在ECMO核心机理与设计、关键材料与涂层技术上进行自主创新,具有独特技术特色和自主专利布局。该研究进展有望成为清华大学发挥医工结合优势实现我国高端医疗装备自主创新和突破的关键里程碑。

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