完全人工的心臟即將永久發揮功能

胡德良/編譯

完全人工的心臟即將永久發揮功能

胡德良/編譯

●對于患有充血性心力衰竭的病人來說，機械置換手術越及時越好。

人類的心臟堪稱工程史上的奇跡。在普通成年人的胸腔內，這塊肌肉一直都在努力地工作著，每天跳動大約10萬次，通過動脈蜿蜒曲折地輸送血液，上到大腦，下到腳趾。

因此，在創造機械復制品挽救心衰病人并使其健康生活的過程中，生物醫學工程師們經歷了困難階段，這毫不意外。從20世紀50年代開始，研究人員就雄心勃勃，一直試圖制造出人工心臟，但總是達不到要求。現在，4家不同的公司都認為自己找到了合理的技術，并公開提供證據。2017年，臨床試驗和動物試驗可能會最終證實，永久性的人工心臟準備好投入臨床應用了。

僅在美國，目前就有大約570萬人被診斷出患有心衰，這意味著他們的心臟在輸送血液方面的效率正在逐漸變得越來越低。一些情況最糟糕的病人加入了等待心臟移植的隊伍，但是捐贈的心臟極其稀少，許多人在等待移植的過程中死去。

SynCardia系統公司的總部位于美國亞利桑那州，該公司生產的完全人工的心臟已經通過美國監管部門的審批，可以作為“移植橋梁”。目前，該公司正在招募患者參加臨床試驗，這款產品作為永久性的替代品即將接受測試。SynCardia系統公司執行總裁邁克爾·加里帕（Michael Garippa）稱，由于1 600多個臨時性安裝已經證實這款人工心臟是安全的，因此開始了小規模臨床試驗，目前只有28位病人參加。

由于其設計的簡單性，加里帕相信該設備是耐用的。SynCardia系統公司的人工心臟擁有兩個塑料腔室，模仿心臟的兩個具有泵血功能的心室，每個塑料腔室都通過一種隔膜隔開，一邊是空氣，另一邊是血液。使用Syncardia人工心臟的患者攜帶著一個6公斤重的空氣壓縮機，連接壓縮機的管子穿過腹部向兩個腔室輸送空氣，為隔膜加壓，隔膜推動另一邊的血液。壓縮機砰砰直響地舒張和收縮，頻率穩定，每分鐘120次。加里帕說：“這算不上正常的生活，但是要遠遠勝過心衰病人以前使用的設備。”

在法國，一家名為Carmat的公司希望能夠做得更加出色。公司首席醫療官皮埃特·詹森（Piet Jansen）說：“我們的系統是完全靜音的。”跟SynCardia系統公司的設備一樣，Carmat公司的心臟也有兩個人造的腔室，利用隔膜向外推壓，輸送血液。但是該設備沒有利用壓縮空氣，而是利用了一臺內置泵驅動的液壓流體。跟SynCardia系統公司的設備相比，Carmat公司的設備更大、更重、更復雜，但是設計人員對所使用的傳感器和微處理器感到自豪，這些傳感器能夠確定病人的運動水平，而微處理器能夠計算適當心率和可變心率是多少。電線從患者的脖頸后部出來，連接著一個3公斤重的電池組。

針對Carmat公司的設備進行的首個可行性研究似乎不太順利：在3個月之內，4個病人中有2個死亡。但是，行業分析師安德魯·湯普森（Andrew Thompson）最近撰寫了一份有關人工心臟的報告，他說：“這些病人的病情極度惡化，我們可以料想到自愿參加試驗治療的人們所處的狀況。相對于病人衰竭的狀況來說，這款設備不算失敗。”

歐洲的監管機構肯定已經同意使用這款設備了，因為2016年8月Carmat公司推出的一項主要臨床試驗已經通過審批。到2017年年底，公司預計外科醫生會將其設備植入到大約20個人的體內，而且希望其人工心臟在2018年能夠獲得認證，作為歐洲人的永久性替代設備。

1、目前，總部位于美國德克薩斯州的Bivacor公司生產的人工心臟正在小牛中接受測試；2、作為等待移植病人的臨時解決方案，Syncardia人工心臟已經投放市場，現在這款人工心臟作為永久的替換品正在接受測試；3、Syncardia人工心臟的用戶攜帶一個6公斤重的箱子，箱子里有電池和驅動氣動泵的空氣壓縮機；4、Carmat人工心臟的工作原理與Syncardia設備類似，但使用了液壓流體代替空氣來輸送血液

患有心衰的成年人：美國為570萬人，全世界為2 600萬人

另外兩家公司尚未進入臨床試驗階段，但是一些專家認為它們采用的技術更有前途。兩家公司都沒有用搏動隔膜，而是采用了帶有扇狀旋轉葉片的離心泵，推動血液向前，通過動脈連續地輸送血液。2015年，美國克里夫蘭人工心臟公司利用克里夫蘭醫學中心開發的技術，使兩頭小牛健康地度過了90天的研究期。另一方面，在美國德克薩斯州，一家名為Bivacor的公司目前正在跟德克薩斯心臟研究所合作，利用小牛進行為期90天的研究。兩家公司都仍在對自家的設計進行調整，為進行人類試驗做準備工作。

吉安盧卡·托利格羅薩（Gianluca Torregrossa）是一名心臟外科醫生，曾經進行過Syncardia人工心臟的植入手術，撰寫過有關人工心臟研究進展方面的論文，他也在熱切地關注著這兩家公司的動態。托利格羅薩稱，這兩家公司的“連續血流”設計失敗之處更少。他說：“如果這種設備移動部件更少，那么成功的概率就更大。”

提到臨床試驗，所有的技術都必須在非常艱難的情況下來得到證明。SynCardia系統公司的加里帕說：“醫生們不想把病人交給科學項目，除非病人已別無選擇。”如果這項技術能夠適用于這些病情最糟的患者，那么長期等待可靠的人工心臟的局面可能會結束。2017年的試驗最終可能會顯示：人類創造了一項工程奇跡，這項奇跡并不是由生物本身創造的。

[資料來源：IEEE Spectrum][責任編輯：絲絲]

本文作者伊萊扎·斯特里克蘭（Eliza Strickland）是一位高級副主編，擁有哥倫比亞大學新聞碩士學位。2011年3月加盟IEEE Spectrum雜志，其最近撰寫的特別報道“黑掉人類的操作系統”導致了新博客“人類操作系統”的誕生。