胡德良/編譯

完全人工的心臟即將永久發(fā)揮功能

胡德良/編譯

●對(duì)于患有充血性心力衰竭的病人來(lái)說(shuō)，機(jī)械置換手術(shù)越及時(shí)越好。

人類(lèi)的心臟堪稱(chēng)工程史上的奇跡。在普通成年人的胸腔內(nèi)，這塊肌肉一直都在努力地工作著，每天跳動(dòng)大約10萬(wàn)次，通過(guò)動(dòng)脈蜿蜒曲折地輸送血液，上到大腦，下到腳趾。

因此，在創(chuàng)造機(jī)械復(fù)制品挽救心衰病人并使其健康生活的過(guò)程中，生物醫(yī)學(xué)工程師們經(jīng)歷了困難階段，這毫不意外。從20世紀(jì)50年代開(kāi)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(dá)不到要求。現(xiàn)在，4家不同的公司都認(rèn)為自己找到了合理的技術(shù)，并公開(kāi)提供證據(jù)。2017年，臨床試驗(yàn)和動(dòng)物試驗(yàn)可能會(huì)最終證實(shí)，永久性的人工心臟準(zhǔn)備好投入臨床應(yīng)用了。

僅在美國(guó)，目前就有大約570萬(wàn)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(lái)越低。一些情況最糟糕的病人加入了等待心臟移植的隊(duì)伍，但是捐贈(zèng)的心臟極其稀少，許多人在等待移植的過(guò)程中死去。

SynCardia系統(tǒng)公司的總部位于美國(guó)亞利桑那州，該公司生產(chǎn)的完全人工的心臟已經(jīng)通過(guò)美國(guó)監(jiān)管部門(mén)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(yàn)，這款產(chǎn)品作為永久性的替代品即將接受測(cè)試。SynCardia系統(tǒng)公司執(zhí)行總裁邁克爾·加里帕（Michael Garippa）稱(chēng)，由于1 600多個(gè)臨時(shí)性安裝已經(jīng)證實(shí)這款人工心臟是安全的，因此開(kāi)始了小規(guī)模臨床試驗(yàn)，目前只有28位病人參加。

由于其設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單性，加里帕相信該設(shè)備是耐用的。SynCardia系統(tǒng)公司的人工心臟擁有兩個(gè)塑料腔室，模仿心臟的兩個(gè)具有泵血功能的心室，每個(gè)塑料腔室都通過(guò)一種隔膜隔開(kāi)，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(gè)6公斤重的空氣壓縮機(jī)，連接壓縮機(jī)的管子穿過(guò)腹部向兩個(gè)腔室輸送空氣，為隔膜加壓，隔膜推動(dòng)另一邊的血液。壓縮機(jī)砰砰直響地舒張和收縮，頻率穩(wěn)定，每分鐘120次。加里帕說(shuō)：“這算不上正常的生活，但是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過(guò)心衰病人以前使用的設(shè)備?！?/p>

在法國(guó)，一家名為Carmat的公司希望能夠做得更加出色。公司首席醫(yī)療官皮埃特·詹森（Piet Jansen）說(shuō)：“我們的系統(tǒng)是完全靜音的?！备鶶ynCardia系統(tǒng)公司的設(shè)備一樣，Carmat公司的心臟也有兩個(gè)人造的腔室，利用隔膜向外推壓，輸送血液。但是該設(shè)備沒(méi)有利用壓縮空氣，而是利用了一臺(tái)內(nèi)置泵驅(qū)動(dòng)的液壓流體。跟SynCardia系統(tǒng)公司的設(shè)備相比，Carmat公司的設(shè)備更大、更重、更復(fù)雜，但是設(shè)計(jì)人員對(duì)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(yùn)動(dòng)水平，而微處理器能夠計(jì)算適當(dāng)心率和可變心率是多少。電線從患者的脖頸后部出來(lái)，連接著一個(gè)3公斤重的電池組。

針對(duì)Carmat公司的設(shè)備進(jìn)行的首個(gè)可行性研究似乎不太順利：在3個(gè)月之內(nèi)，4個(gè)病人中有2個(gè)死亡。但是，行業(yè)分析師安德魯·湯普森（Andrew Thompson）最近撰寫(xiě)了一份有關(guān)人工心臟的報(bào)告，他說(shuō)：“這些病人的病情極度惡化，我們可以料想到自愿參加試驗(yàn)治療的人們所處的狀況。相對(duì)于病人衰竭的狀況來(lái)說(shuō)，這款設(shè)備不算失敗。”

歐洲的監(jiān)管機(jī)構(gòu)肯定已經(jīng)同意使用這款設(shè)備了，因?yàn)?016年8月Carmat公司推出的一項(xiàng)主要臨床試驗(yàn)已經(jīng)通過(guò)審批。到2017年年底，公司預(yù)計(jì)外科醫(yī)生會(huì)將其設(shè)備植入到大約20個(gè)人的體內(nèi)，而且希望其人工心臟在2018年能夠獲得認(rèn)證，作為歐洲人的永久性替代設(shè)備。

1、目前，總部位于美國(guó)德克薩斯州的Bivacor公司生產(chǎn)的人工心臟正在小牛中接受測(cè)試；2、作為等待移植病人的臨時(shí)解決方案，Syncardia人工心臟已經(jīng)投放市場(chǎng)，現(xiàn)在這款人工心臟作為永久的替換品正在接受測(cè)試；3、Syncardia人工心臟的用戶攜帶一個(gè)6公斤重的箱子，箱子里有電池和驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)泵的空氣壓縮機(jī)；4、Carmat人工心臟的工作原理與Syncardia設(shè)備類(lèi)似，但使用了液壓流體代替空氣來(lái)輸送血液

患有心衰的成年人：美國(guó)為570萬(wàn)人，全世界為2 600萬(wàn)人

另外兩家公司尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，但是一些專(zhuān)家認(rèn)為它們采用的技術(shù)更有前途。兩家公司都沒(méi)有用搏動(dòng)隔膜，而是采用了帶有扇狀旋轉(zhuǎn)葉片的離心泵，推動(dòng)血液向前，通過(guò)動(dòng)脈連續(xù)地輸送血液。2015年，美國(guó)克里夫蘭人工心臟公司利用克里夫蘭醫(yī)學(xué)中心開(kāi)發(fā)的技術(shù)，使兩頭小牛健康地度過(guò)了90天的研究期。另一方面，在美國(guó)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(jìn)行為期90天的研究。兩家公司都仍在對(duì)自家的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，為進(jìn)行人類(lèi)試驗(yàn)做準(zhǔn)備工作。

吉安盧卡·托利格羅薩（Gianluca Torregrossa）是一名心臟外科醫(yī)生，曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)Syncardia人工心臟的植入手術(shù)，撰寫(xiě)過(guò)有關(guān)人工心臟研究進(jìn)展方面的論文，他也在熱切地關(guān)注著這兩家公司的動(dòng)態(tài)。托利格羅薩稱(chēng)，這兩家公司的“連續(xù)血流”設(shè)計(jì)失敗之處更少。他說(shuō)：“如果這種設(shè)備移動(dòng)部件更少，那么成功的概率就更大?！?/p>

提到臨床試驗(yàn)，所有的技術(shù)都必須在非常艱難的情況下來(lái)得到證明。SynCardia系統(tǒng)公司的加里帕說(shuō)：“醫(yī)生們不想把病人交給科學(xué)項(xiàng)目，除非病人已別無(wú)選擇。”如果這項(xiàng)技術(shù)能夠適用于這些病情最糟的患者，那么長(zhǎng)期等待可靠的人工心臟的局面可能會(huì)結(jié)束。2017年的試驗(yàn)最終可能會(huì)顯示：人類(lèi)創(chuàng)造了一項(xiàng)工程奇跡，這項(xiàng)奇跡并不是由生物本身創(chuàng)造的。

[資料來(lái)源：IEEE Spectrum][責(zé)任編輯：絲絲]

本文作者伊萊扎·斯特里克蘭（Eliza Strickland）是一位高級(jí)副主編，擁有哥倫比亞大學(xué)新聞碩士學(xué)位。2011年3月加盟IEEE Spectrum雜志，其最近撰寫(xiě)的特別報(bào)道“黑掉人類(lèi)的操作系統(tǒng)”導(dǎo)致了新博客“人類(lèi)操作系統(tǒng)”的誕生。