國家心血管病中心攜手中科院在《Nature》發布磁流體封堵技術

——阜外醫院聯合中科院發布磁流體心臟內3D打印技術登上國際頂刊《Nature》

引言/從“金屬器械”到“流體成型”的范式革命

背景

隨著人口老齡化加劇，房顫已成為全球高發的心血管疾病，全球患者總量達6000萬。而房顫最致命的并發癥便是中風（腦栓塞）。臨床研究證實，房顫患者約90%的左心房血栓源自左心耳。當房顫發生時，血液易在左心耳內形成湍流并產生血栓。一旦血栓脫落，隨血液進入腦部，就會造成中風（腦栓塞）。

盡管左心耳封堵可顯著降低房顫患者的卒中風險，但器械相關血栓、心包積液、殘余漏等并發癥始終是臨床痛點，嚴重制約治療獲益，也讓該技術推廣面臨瓶頸。

如今，這一困擾全球心血管領域的臨床僵局，被中國學者成功突破。

2026年3月5日，國際頂尖學術期刊《Nature》正式發表中國醫學科學院阜外醫院潘湘斌教授團隊聯合中國科學院深圳先進技術研究院徐天添團隊完成的磁流體左心耳封堵術原創研究成果。該研究首次實現了基于磁控流體材料的左心耳原位封堵新策略，驗證了潘湘斌教授十年前提出的心臟在體3D打印技術，使我國在心血管介入治療原創技術上再次取得重大突破，為全球房顫患者防治中風帶來了顛覆性的中國方案。Nature雜志同期發表述評，認為：該工作為下一代栓塞材料的開發做出了實質性的貢獻，結合直接在組織中做立體3D結構成型的技術，為微創介入治療干預策略開辟新的方向。

01

洞察臨床痛點

中國團隊以“軟填”攻克心臟封堵“硬傷”

左心耳封堵術是預防房顫相關中風的重要手段，但始終存在幾個無法繞開的“硬傷”：

1、“硬木塞”適配“軟瓶口”，易出現殘余漏：傳統封堵器由金屬制成，質地堅硬，而心臟是一個柔軟且持續跳動的器官，這好比用一個“硬木塞”去適配“軟瓶口”。而且左心耳形態千差萬別（如菜花型、雞翅型等），硬性金屬器械難以完美貼合，易殘留縫隙（殘余漏），為血栓形成留下隱患。

2、易引發多種并發癥：為防止脫落，金屬封堵器帶有倒鉤，通過刺傷嬌嫩的心肌進行固定，容易引發心包積液、心包填塞等嚴重并發癥。

3、內皮化不全帶來血栓風險：金屬材質帶來的內皮化不全問題，讓部分患者術后數月甚至數年無法完成內皮化，長期面臨血栓形成的風險。

中國團隊精準地洞察到這一核心矛盾，萌生了革命性的構想：能否摒棄“硬堵”思路，轉而采用“軟填”？為了實現這一目標，團隊花了十余年時間，完成了三件大事：

1、敢想！潘湘斌教授十年前就提出了一個驚天構想：心臟在體3D打??！直接在心臟內部進行3D打印，打印完，治療也就結束了！本世紀初全球興起了3D打印技術，并在醫學領域得到應用，但是由于心臟是一個跳動的空腔臟器，完全不同于肝臟、骨骼、牙齒等器官，3D打印出來的植入物沒法用！一個固定形狀的3D打印物體又如何能適配運動的心臟呢？2017年，潘湘斌教授寫了一篇《3D打印技術在心臟領域的應用前景和挑戰》的文章，不但給3D打印技術在心血管的應用潑了一盆冷水，而且提出了“3D打印+”的理念，即“3D打印技術在心臟中應用極為有限，必須聯合其他新技術，才能解決心臟持續跳動造成的匹配問題，就像互聯網要與金融、物流、社交、娛樂等功能相結合，其互聯互通的作用才能得到發揮”。由于觀點“逆潮流而動”，這篇文章反復被各大國際期刊拒稿，最后以中文發表在《中華醫學雜志》上，這篇發表在祖國大地的論文，首次提出了“3D打印+超聲引導介入技術”解決動態心臟中看得見的關鍵監測難題，更提出了“3D打印+新材料”、“3D打印+微型打印設備”等精細化打印策略，成為團隊十年艱辛探索的執念和明燈。

2、敢干！僅僅有構想是不夠的，這也是這篇文章反復被拒稿并被嘲笑異想天開的原因，我們需要用“理論-方法-技術-產品”的全鏈條來證明這是正確的構想。最重要的方法學難題就是：如何能在跳動的心臟中實時看到和指引打印工作，現有的放射線引導技術無法分辨心內結構，更不能持續輻射進行引導。阜外團隊用了十余年的時間建成了完善的超聲引導介入技術體系。

該全新的方法學在安全性、有效性、可及性上均處于世界領先水平，獲得全球廣泛贊譽：

在JAMA等頂刊發表一系列高水平文章，獲得世界衛生組織科技創新獎、2023年度國家技術發明獎；

聯合國、世衛組織、國際標準組織將潘教授的發明命名為“PAN Procedure”，國際標準組織特別批準“PAN Procedure”國際標準永久免費下載，以幫助發展中國家挽救更多患者；

聯合國聘任潘湘斌教授為首席技術顧問，將“PAN Procedure”評選為全球可持續發展計劃推廣項目，提供資金及全球外交體系進行推廣；

阜外團隊不但援助發展中國家，而且打破壁壘，常年受邀到法國、德國、英國、意大利、加拿大、俄羅斯等發達國家演示手術，挽救危重患者，將中國方案推廣到全球六十余個國家 。

3、敢試！雖然超聲可以引導器械到達病變部位，并實時指導打印，但是心臟每分鐘都在跳動，心腔內高速流動的血液，極易沖散尚未固化的打印材料，無法完成不規則腔室的原位精準填充與穩定塑形，剛打印出來就會被血液沖走！為了解決這個問題，團隊嘗試了無數材料和方法，從水凝膠到熱敏材料，從記憶金屬到流體變形材料，在無數的方案和失敗后，最后與中國科學院深圳先進技術研究院的徐天添教授合作，用磁性材料進行打印，用磁場這雙無形的大手固定打印的部件，用超聲指導打印部件在跳動心臟中的結合，等各部位打印完成后，實現了特定的形態就可以卡在病變部位，不再需要磁場的幫助，也不會被血流沖走！ 終于成功研制出磁流體材料，為“在體3D打印”技術落地找到了完美的解決方案，也讓“軟填”左心耳的構想真正照進現實。

02

匠心攻堅，亮點頻出

磁流體重塑左心耳封堵技術新范式

總體來看，磁流體材料的亮點與特色十分突出：

突破一：原位流體充盈與100%三維腔內完全貼合：在超聲引導下，磁流體材料通過介入導管注入左心耳腔內。憑借低黏度流體特性，材料可沿梳狀肌間隙及腔內隱窩自然鋪展，實現對復雜腔室結構的三維充盈。術后CT三維重建及解剖切片顯示，磁凝膠與腔壁之間未見可測量空隙，達到影像學層面的“零殘余漏”表現。

突破二：磁場輔助穩定機制，確保成型安全：心臟內血流高速流動，如何防止液態材料被沖散，是技術落地的核心難題。為此，團隊設計了外部“磁場臨時約束機制”的巧思。在材料注入初期，通過體外磁場提供定向磁力，使磁流體在目標區域內穩定聚集并同步完成原位固化。體外流體動力學實驗顯示，在模擬左心房血流剪切力條件下，磁場約束可提供約6倍于血流沖刷力的安全冗余閾值，從而確保成型過程穩定可控。當封堵器形態完全打印并凝固變硬后，會產生粘合力和支撐力，不再需要外加磁鐵即可固定在病變位置，此時再撤去磁場。

突破三：雙模引導，安全普惠：磁流體與左心耳封堵器的結合，是超聲引導介入技術的成果之一。磁流體材料中添加了不透射線及超聲顯影成分，故而兼具超聲和放射線顯影能力，使手術既能在大醫院導管室開展，也能在僅配備超聲的基層醫療機構甚至移動手術車上進行，極大地推動了技術下沉，讓偏遠地區患者也能獲益。

總之，磁流體憑借其流動性、凝固性和磁趨向性，使3D打印技術在心臟治療中真正發揮了應有的作用。通過聯合應用超聲引導技術與磁流體新材料，團隊徹底解決了“柔軟跳動的心臟”與“剛性封堵器”之間的貼合矛盾。

03

破解卡脖子，開辟新賽道

以方法學創新筑牢根基，以顛覆性技術催生新質生產力

國家心血管病中心主任胡盛壽院士洞察學科發展方向，早在十余年前即組建復合技術團隊，融合內外科優勢，不斷探索創新，發展并逐步完善超聲引導介入技術體系，為此次磁流體技術的突破奠定了堅實的方法學基礎。

此次中國原創醫療器械登上國際頂級綜合期刊，不是單一的學術突破，也不是執著的堅守，更不僅僅是時間的積累，大家看到的只是一個器械、一篇文章，背后卻是一個龐大方法學的創新和支撐，再次證明用原創性、顛覆性創新打造新質生產力，才能催生新產業、新模式、新動能：

超聲引導介入技術是一種方法學，可以不斷產生新的技術，是一種可持續的創新。目前已有31項技術查新為世界首創，獲國內外專利60余項，已有20余項器械在中國及歐盟上市，其中超聲引導導絲、超聲導管、完全可降解閉合器等為全球唯一上市產品，開辟了新的醫療器械序列，實現了“人無我有”的重大突破，2025年醫學頂級期刊JAMA發表了可降解房缺封堵器的臨床應用結果，是JAMA創刊150年來首次刊登的中國原創器械，打破了中國器械模仿、廉價的標簽。

該技術不需要昂貴的大型進口設備和復雜的團隊，不但解決了“卡脖子”問題，而且降低技術難度，可以“不挑人、不掐尖”地快速培養大量基層醫生，顯著提高基層醫療服務能力，將心臟手術從要到大城市、大醫院找大醫生做的“大手術”轉變成“門診手術”，甚至發明超聲引導介入手術車，可以“走村串寨”地開展治療，開創了心血管疾病“上門手術”的新模式。

更重要的是，方法學創新可以對傳統技術難題進行降維打擊，這次《Nature》發表的新型磁流體封堵器，是超聲引導介入技術產生的又一個新技術、新產品，再次證明方法學創新帶來的巨大體系優勢。超聲引導介入技術就像修了一條全新的高速路，相信有更多的“車”能在這條高速路上“換道超車”，為人類健康做出更大貢獻！