【壓縮機網(wǎng)】人類(lèi)心臟是工程學(xué)上的奇跡。在普通成年人的胸腔內，心臟每天會(huì )跳動(dòng)約10萬(wàn)次。人體的血液能上至大腦，下至手指和腳趾，“幕后功臣”正是水泵一樣作用的心臟及富有彈性的動(dòng)脈血管。心臟有四個(gè)腔，每側各一個(gè)心房和一個(gè)心室，用來(lái)泵血液遍及全身。

 

　　

 

　　自然界如此巧奪天工的設計讓工程師們羨慕不已。自上世紀50年代開(kāi)始，無(wú)數科學(xué)家一直在嘗試研發(fā)人造心臟，但結果總是差強人意。據美國《IEEE光譜》雜志近日報道，q*四家公司宣稱(chēng)，他們已經(jīng)找到了合適的技術(shù)。2017年，臨床試驗和動(dòng)物測試可能會(huì )z*終證明，永久性人造心臟有望入駐患者胸腔終身服役。

 

　　模擬自然心臟

 

　　目前，僅美國就有約570萬(wàn)人被診斷為心力衰竭，不少患者只能排隊等待心臟移植，但捐贈者寥寥。據悉，美國每年僅有2000到2500名心臟捐贈者，成千上萬(wàn)的重病患者要實(shí)施心臟移植手術(shù)，需等上數月甚至數年，很多人在等待中死亡。

 

　　總部位于美國亞利桑那州的SynCardia系統公司研制的“全人造心臟（TAH）”已通過(guò)美國監管機構的審核。盡管SynCardia TAH功能很好，但目前只能做“心臟移植前的過(guò)渡治療”，每3個(gè)月需要更換空氣壓縮機。

 

　　現在，該公司正招募病人，針對該設備作為永久心臟替代品展開(kāi)臨床試驗。該公司s*席執行官邁克爾·蓋瑞普表示，試驗僅招募28名病人，因為已有超過(guò)1600例植入手術(shù)證明該人造心臟非常安全。

 

　　蓋瑞普稱(chēng)，該設備設計簡(jiǎn)潔，經(jīng)久耐用，“病人體內幾乎沒(méi)有任何電子產(chǎn)品”。SynCardia公司的心臟用兩個(gè)塑料心室模擬心臟發(fā)揮泵入功能的心室；每個(gè)塑料心室被一個(gè)膈膜分成兩瓣，一邊裝空氣，一邊裝血液。安裝SynCardia TAH的病人，會(huì )攜帶大約6公斤重的空氣壓縮機，連接管子通過(guò)腹部將空氣送到兩個(gè)心室，推動(dòng)隔膜驅動(dòng)另一邊的血液流通?？諝鈮嚎s機錘擊聲很大，頻率為每分鐘120次。

 

　　法國一家名為Carmat的公司則希望做得更好。該公司s*席醫療官皮特·揚森稱(chēng)：“我們的設備悄然無(wú)聲。”與SynCardia公司的設備一樣，Carmat心臟也有兩個(gè)有膈膜的人造心室，向外按壓來(lái)泵壓血液流通，但其使用的不是壓縮空氣，而是由植入泵驅動(dòng)的液壓液體。盡管與SynCardia公司的設備相比，Carmat的人造心臟“塊頭”更大、更重也更復雜，但該公司設計師對其上配備的傳感器和能計算心率變化的微處理器極為自豪。

 

　　Carmat人造心臟的s*個(gè)可行性研究似乎出師不利：三個(gè)月內四名病人中就有兩人死亡，但工業(yè)分析師安德魯·湯普森表示，這些病人本身就病得很?chē)乐兀?ldquo;與其說(shuō)是設備的失敗，還不如說(shuō)是病人身體本身已經(jīng)油枯燈盡”。

 

　　該公司希望，2017年底前能通過(guò)手術(shù)將這一設備植入20名病患體內；2018年能將其作為永久性植入設備在歐洲獲得認證。

 

 

　　消除機械磨損

 

　　另外兩家尚未進(jìn)入臨床測試階段的公司將另辟蹊徑，采用一種完全不同的技術(shù)。有些專(zhuān)家認為，這一技術(shù)更富前景。“人造機械裝置不可能長(cháng)期穩定模擬心臟每年3500萬(wàn)次搏動(dòng)而不磨損，因為它們不具備心臟的自我修復功能。”

 

　　因此，這兩家公司沒(méi)有使用跳動(dòng)膈膜，而是使用擁有飛快轉動(dòng)的扇形葉片的離心泵，推動(dòng)“連續血流”源源不斷地穿過(guò)動(dòng)脈。2015年，美國克里夫蘭心臟公司（基于美國頂尖綜合醫療機構克利夫蘭醫學(xué)中心研發(fā)的技術(shù)）開(kāi)展的一項實(shí)驗，讓兩只小牛犢健康地活了90天。另一家名為BiVACOR的公司目前正同得克薩斯州心臟研究所合作，用小牛犢正在進(jìn)行一項為期90天的研究。

 

　　BiVACOR公司的產(chǎn)品設計簡(jiǎn)潔：一個(gè)裝有兩片葉片的轉子在一個(gè)小鈦室里旋轉，一個(gè)小葉片壓迫血液進(jìn)入右側心室到達肺部；更大的葉片讓血液流出左邊的心室進(jìn)入循環(huán)系統流遍全身。轉子在磁場(chǎng)中懸浮，通過(guò)摩擦力的消除來(lái)進(jìn)一步減少損耗，磁懸浮技術(shù)控制葉片旋轉來(lái)配合使用者的活動(dòng)量。

 

　　這款設備從源頭上消除了機械磨損和故障，而且只有Carmat心臟1/3大小，能效高、輸出量大，適用于各種體型患者。但潛在缺陷是血液產(chǎn)生少量泡沫，可能導致內部出血、中風(fēng)或其他并發(fā)癥。

 

　　目前，這兩家公司仍在調整自己的設計，希望早日開(kāi)展人體試驗。

 

　　心臟外科醫生詹盧卡·托雷格羅薩多次將SynCardia設備植入病人體內，他很看好這兩家公司。

 

　　

 

　　讓時(shí)間來(lái)評判

 

　　上述這四家公司都需要在非常嚴苛的環(huán)境下進(jìn)行臨床試驗，從而證明自己的技術(shù)切實(shí)可行。2017年的多項臨床試驗可能向我們展示一個(gè)由人而非生物學(xué)創(chuàng )造的工程學(xué)奇跡。

 

　　得克薩斯州心臟研究所技術(shù)與創(chuàng )新中心主任、心臟外科醫生威廉·科恩說(shuō)：“或許BiVACOR會(huì )被證明是個(gè)巨大的失??；或許Carmat后續的人體試驗會(huì )取得巨大成功，只有時(shí)間能揭曉答案。”只要其中的一項技術(shù)起作用，就有可能使病人擺脫漫長(cháng)而痛苦的等待。

 

　　至于永久性TAH的終極目標是什么？它是否能替代心臟移植？這些問(wèn)題只有交給時(shí)間來(lái)“評判”。