国家心血管病中心携手中科院在《Nature》发布磁流体封堵技术

——阜外医院联合中科院发布磁流体心脏内3D打印技术登上国际顶刊《Nature》

引言/从“金属器械”到“流体成型”的范式革命

背景

随着人口老龄化加剧，房颤已成为全球高发的心血管疾病，全球患者总量达6000万。而房颤最致命的并发症便是中风（脑栓塞）。临床研究证实，房颤患者约90%的左心房血栓源自左心耳。当房颤发生时，血液易在左心耳内形成湍流并产生血栓。一旦血栓脱落，随血液进入脑部，就会造成中风（脑栓塞）。

尽管左心耳封堵可显著降低房颤患者的卒中风险，但器械相关血栓、心包积液、残余漏等并发症始终是临床痛点，严重制约治疗获益，也让该技术推广面临瓶颈。

如今，这一困扰全球心血管领域的临床僵局，被中国学者成功突破。

2026年3月5日，国际顶尖学术期刊《Nature》正式发表中国医学科学院阜外医院潘湘斌教授团队联合中国科学院深圳先进技术研究院徐天添团队完成的磁流体左心耳封堵术原创研究成果。该研究首次实现了基于磁控流体材料的左心耳原位封堵新策略，验证了潘湘斌教授十年前提出的心脏在体3D打印技术，使我国在心血管介入治疗原创技术上再次取得重大突破，为全球房颤患者防治中风带来了颠覆性的中国方案。Nature杂志同期发表述评，认为：该工作为下一代栓塞材料的开发做出了实质性的贡献，结合直接在组织中做立体3D结构成型的技术，为微创介入治疗干预策略开辟新的方向。

01

洞察临床痛点

中国团队以“软填”攻克心脏封堵“硬伤”

左心耳封堵术是预防房颤相关中风的重要手段，但始终存在几个无法绕开的“硬伤”：

1、“硬木塞”适配“软瓶口”，易出现残余漏：传统封堵器由金属制成，质地坚硬，而心脏是一个柔软且持续跳动的器官，这好比用一个“硬木塞”去适配“软瓶口”。而且左心耳形态千差万别（如菜花型、鸡翅型等），硬性金属器械难以完美贴合，易残留缝隙（残余漏），为血栓形成留下隐患。

2、易引发多种并发症：为防止脱落，金属封堵器带有倒钩，通过刺伤娇嫩的心肌进行固定，容易引发心包积液、心包填塞等严重并发症。

3、内皮化不全带来血栓风险：金属材质带来的内皮化不全问题，让部分患者术后数月甚至数年无法完成内皮化，长期面临血栓形成的风险。

中国团队精准地洞察到这一核心矛盾，萌生了革命性的构想：能否摒弃“硬堵”思路，转而采用“软填”？为了实现这一目标，团队花了十余年时间，完成了三件大事：

1、敢想！潘湘斌教授十年前就提出了一个惊天构想：心脏在体3D打印！直接在心脏内部进行3D打印，打印完，治疗也就结束了！本世纪初全球兴起了3D打印技术，并在医学领域得到应用，但是由于心脏是一个跳动的空腔脏器，完全不同于肝脏、骨骼、牙齿等器官，3D打印出来的植入物没法用！一个固定形状的3D打印物体又如何能适配运动的心脏呢？2017年，潘湘斌教授写了一篇《3D打印技术在心脏领域的应用前景和挑战》的文章，不但给3D打印技术在心血管的应用泼了一盆冷水，而且提出了“3D打印+”的理念，即“3D打印技术在心脏中应用极为有限，必须联合其他新技术，才能解决心脏持续跳动造成的匹配问题，就像互联网要与金融、物流、社交、娱乐等功能相结合，其互联互通的作用才能得到发挥”。由于观点“逆潮流而动”，这篇文章反复被各大国际期刊拒稿，最后以中文发表在《中华医学杂志》上，这篇发表在祖国大地的论文，首次提出了“3D打印+超声引导介入技术”解决动态心脏中看得见的关键监测难题，更提出了“3D打印+新材料”、“3D打印+微型打印设备”等精细化打印策略，成为团队十年艰辛探索的执念和明灯。

2、敢干！仅仅有构想是不够的，这也是这篇文章反复被拒稿并被嘲笑异想天开的原因，我们需要用“理论-方法-技术-产品”的全链条来证明这是正确的构想。最重要的方法学难题就是：如何能在跳动的心脏中实时看到和指引打印工作，现有的放射线引导技术无法分辨心内结构，更不能持续辐射进行引导。阜外团队用了十余年的时间建成了完善的超声引导介入技术体系。

该全新的方法学在安全性、有效性、可及性上均处于世界领先水平，获得全球广泛赞誉：

在JAMA等顶刊发表一系列高水平文章，获得世界卫生组织科技创新奖、2023年度国家技术发明奖；

联合国、世卫组织、国际标准组织将潘教授的发明命名为“PAN Procedure”，国际标准组织特别批准“PAN Procedure”国际标准永久免费下载，以帮助发展中国家挽救更多患者；

联合国聘任潘湘斌教授为首席技术顾问，将“PAN Procedure”评选为全球可持续发展计划推广项目，提供资金及全球外交体系进行推广；

阜外团队不但援助发展中国家，而且打破壁垒，常年受邀到法国、德国、英国、意大利、加拿大、俄罗斯等发达国家演示手术，挽救危重患者，将中国方案推广到全球六十余个国家 。

3、敢试！虽然超声可以引导器械到达病变部位，并实时指导打印，但是心脏每分钟都在跳动，心腔内高速流动的血液，极易冲散尚未固化的打印材料，无法完成不规则腔室的原位精准填充与稳定塑形，刚打印出来就会被血液冲走！为了解决这个问题，团队尝试了无数材料和方法，从水凝胶到热敏材料，从记忆金属到流体变形材料，在无数的方案和失败后，最后与中国科学院深圳先进技术研究院的徐天添教授合作，用磁性材料进行打印，用磁场这双无形的大手固定打印的部件，用超声指导打印部件在跳动心脏中的结合，等各部位打印完成后，实现了特定的形态就可以卡在病变部位，不再需要磁场的帮助，也不会被血流冲走！ 终于成功研制出磁流体材料，为“在体3D打印”技术落地找到了完美的解决方案，也让“软填”左心耳的构想真正照进现实。

02

匠心攻坚，亮点频出

磁流体重塑左心耳封堵技术新范式

总体来看，磁流体材料的亮点与特色十分突出：

突破一：原位流体充盈与100%三维腔内完全贴合：在超声引导下，磁流体材料通过介入导管注入左心耳腔内。凭借低黏度流体特性，材料可沿梳状肌间隙及腔内隐窝自然铺展，实现对复杂腔室结构的三维充盈。术后CT三维重建及解剖切片显示，磁凝胶与腔壁之间未见可测量空隙，达到影像学层面的“零残余漏”表现。

突破二：磁场辅助稳定机制，确保成型安全：心脏内血流高速流动，如何防止液态材料被冲散，是技术落地的核心难题。为此，团队设计了外部“磁场临时约束机制”的巧思。在材料注入初期，通过体外磁场提供定向磁力，使磁流体在目标区域内稳定聚集并同步完成原位固化。体外流体动力学实验显示，在模拟左心房血流剪切力条件下，磁场约束可提供约6倍于血流冲刷力的安全冗余阈值，从而确保成型过程稳定可控。当封堵器形态完全打印并凝固变硬后，会产生粘合力和支撑力，不再需要外加磁铁即可固定在病变位置，此时再撤去磁场。

突破三：双模引导，安全普惠：磁流体与左心耳封堵器的结合，是超声引导介入技术的成果之一。磁流体材料中添加了不透射线及超声显影成分，故而兼具超声和放射线显影能力，使手术既能在大医院导管室开展，也能在仅配备超声的基层医疗机构甚至移动手术车上进行，极大地推动了技术下沉，让偏远地区患者也能获益。

总之，磁流体凭借其流动性、凝固性和磁趋向性，使3D打印技术在心脏治疗中真正发挥了应有的作用。通过联合应用超声引导技术与磁流体新材料，团队彻底解决了“柔软跳动的心脏”与“刚性封堵器”之间的贴合矛盾。

03

破解卡脖子，开辟新赛道

以方法学创新筑牢根基，以颠覆性技术催生新质生产力

国家心血管病中心主任胡盛寿院士洞察学科发展方向，早在十余年前即组建复合技术团队，融合内外科优势，不断探索创新，发展并逐步完善超声引导介入技术体系，为此次磁流体技术的突破奠定了坚实的方法学基础。

此次中国原创医疗器械登上国际顶级综合期刊，不是单一的学术突破，也不是执着的坚守，更不仅仅是时间的积累，大家看到的只是一个器械、一篇文章，背后却是一个庞大方法学的创新和支撑，再次证明用原创性、颠覆性创新打造新质生产力，才能催生新产业、新模式、新动能：

超声引导介入技术是一种方法学，可以不断产生新的技术，是一种可持续的创新。目前已有31项技术查新为世界首创，获国内外专利60余项，已有20余项器械在中国及欧盟上市，其中超声引导导丝、超声导管、完全可降解闭合器等为全球唯一上市产品，开辟了新的医疗器械序列，实现了“人无我有”的重大突破，2025年医学顶级期刊JAMA发表了可降解房缺封堵器的临床应用结果，是JAMA创刊150年来首次刊登的中国原创器械，打破了中国器械模仿、廉价的标签。

该技术不需要昂贵的大型进口设备和复杂的团队，不但解决了“卡脖子”问题，而且降低技术难度，可以“不挑人、不掐尖”地快速培养大量基层医生，显著提高基层医疗服务能力，将心脏手术从要到大城市、大医院找大医生做的“大手术”转变成“门诊手术”，甚至发明超声引导介入手术车，可以“走村串寨”地开展治疗，开创了心血管疾病“上门手术”的新模式。

更重要的是，方法学创新可以对传统技术难题进行降维打击，这次《Nature》发表的新型磁流体封堵器，是超声引导介入技术产生的又一个新技术、新产品，再次证明方法学创新带来的巨大体系优势。超声引导介入技术就像修了一条全新的高速路，相信有更多的“车”能在这条高速路上“换道超车”，为人类健康做出更大贡献！