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重塑人工心脏(附图)

http://edu.sina.com.cn 2000/08/09  三联生活周刊

  

  巴尼-克拉克的不幸死亡为人工心脏技术蒙上了一层阴影。但多年之后,研究者正准备再次尝试这些年来,似乎谁也不愿意过多地谈论人工心脏。这丝毫也不令人感到奇怪。

  1982年,华盛顿的牙科医生巴尼-克拉克在经历了112天的煎熬之后,终于痛苦地死去--他是在接受Jarvik-7型人工心脏手术后死去的。在手术后的4个月里,他经历了惊厥、肾衰竭、呼吸障碍、意识模糊等种种磨难,最终死于多器官系统衰竭。这场灾难之后,《纽约时报》便令人难过地给人工心脏技术起了个绰号:“医学技术中的恐怖片。”

  不过,十多年之后,“恐怖片”却要东山再起了。目前,大约有十多家公司和科学研究机构都在致力于人工心脏的研究,以期能够将一颗濒临衰竭的心脏部分或全部替换掉。由于人工心脏已经能够做得越来越小,技术上也越来越安全,最近几年来,部分置换的人工心脏事实上已经在不声不响地维持着若干病人的生命。到今年年底,设在马萨诸塞州丹佛斯市的生物技术公司Abiomed预计将成功地研制出一个可完全植入的、体积如柚子大小的人工心脏。

  哈佛大学医学院的外科医生古斯-弗拉哈克斯称之为“心脏病治疗盛宴中的一道大餐”。

  社会对人工心脏的需求是显而易见的。仅在美国,每年就大约有10.5万名心脏病人需要进行心脏移植,而目前可供利用的心脏只有3000多个。应该感谢汽车安全带及摩托车头盔对交通事故死亡率下降所做出的贡献。但同时,供体器官也相应面临匮乏的危险。

  在过去的17年中,依靠微处理器技术、生物材料技术、电池技术以及微动力装置领域所取得的进展,设计者已经克服了Jarvik-7型人工心脏存在的许多问题,研制出包括Jarvik 2000型及AbioCor型在内的最新型人工心脏。Jarvik-7型最大的问题便是依赖气流脉冲使心脏搏动,这使得心脏每跳一下,巴尼·克拉克的身体都要随之晃动。此外,病人在体外还要被接上非常笨重的风动装置,粗大的管子穿过病人的胸腔——而这正是最易发生感染的部位。

  现在,由于研制出体积极其微小的动力发动机,人工心脏所有的泵血功能都能在体内进行。人工心脏内膜采用更为平滑的聚亚安酯材料,以防止血液在粗糙的表面凝集而形成血栓。由于安装了微处理器,研究者们希望未来的人工心脏可以根据病人身体的实际需要来调节血流量的多少。锂电池的应用也使病人受体外电源束缚的时间大为缩短。

  将能量输送给人工心脏意味着装置必须穿透病人的皮肤,从而人为地制造了一个可能的感染灶。但目前研究者们已经找到相应的对策,以使手术的侵害性保持在最低点。Jarvik 2000型通过一个植入在患者耳后的微型插孔来为人工心脏提供能量。而Abiomed公司研制的AbioCor型人工心脏则需要一个体外的微型传感器,由传感器向体内发射无线电波,为心脏内的电池补充能量。

  设计师同时还找到十分绝妙的方式来使人工心脏完成泵血功能:AbioCor型人工心脏实际上是两个套在一起的球,位于心脏中心的液压泵将液体在两层球膜之间来回挤压,促使血液轮流流出左、右心室腔,引起脉搏。Jarvik 2000型则带有一个微型旋转泵,不依靠挤压作用而是像汪克尔发动机那样用旋转叶片将血液旋转入动脉。由于不依赖挤压作用就可以完成心脏供血,佩带Jarvik 2000型人工心脏的病人可能感觉不到脉搏。许多医生担心这会给病人的生理平衡带来非常大的干扰。解决的办法是只在左心室安装人工旋转动力装置,而右心室则保持正常的搏动功能。

  尽管听上去很不错,但实际上没有人敢肯定人工心脏是否能长时间地在病人身上存活。首先需要解决的是心脏活动的动态范围问题。一颗正常的心脏在安静的时候每分钟可以泵出5升的血液,而在剧烈活动的时候,泵血量则可以急剧上升。一个运动员的心脏每分钟能够泵出25到30毫升的血液,“目前任何人工的装置都无法达到这个标准。”Abiomed公司的研究室主任罗伯特-孔说。此外,正常的心脏还具有自身营养与维护功能,这是任何人工心脏所无法企及的。“这恐怕是最大的挑战,”罗伯特-孔说,“目前还没有任何人造的东西能够连续工作50年而不需要维修”。

  也许高技术仅仅找到了一个折磨心脏病人的更有效的方法。虽然这样,许多研究人工心脏的科学家和工程师们仍然坚信,在巴尼-克拉克身上所进行的尝试对整个人工心脏的研制过程来说仍然是必不可少的。

  尽管巴尼-克拉克的灾难使人工心脏技术的发展出现了短暂的停顿,但随着政府科研基金的增加以及评估手段的日益健全,科学家们正在重新开始他们的研究——而且这些研究将在不久的将来拯救病人的生命。(沈志红)




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