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他们的心脏,装在背包里 [复制链接]

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“心脏既然能长出来,就一定能被造出来。”

在植入“人工心脏”的第2天,42岁的A先生下床活动了。此前,他因病卧床多年,吃饭、洗澡都要靠人帮助。

“他的恢复很理想。术后第1天撤了呼吸机。”近日,主刀医生之一、医院心脏外科中心主任*克力告诉“医学界”,A先生患有扩张型心肌病,已处于终末期心力衰竭(以下简称心衰)。主治医生将其列入心脏移植等候名单。但按其现存心脏功能,预期寿命不足一年。“恐怕等不到移植的那天。”

A先生植入人工心脏后的造影。/医院供图

心脏是人体的“发动机”,心房负责全身血液回流,心室负责泵血。终末期心衰意味着这个“发动机”耗损到无法维修,随时可能熄火。几乎所有心脏疾病持续恶化,最终都会进展为心衰。

年12月3日,在南非开普敦,时年45岁的外科医生克里斯蒂安·伯纳德(ChristiaanBarnard)完成世界首例人体心脏移植手术。一颗因车祸丧生的25岁女性心脏,被植入一名55岁严重心衰男性的胸腔内。虽然该男性患者在术后18天因肺炎去世,但此举开创了新纪元,医学界开始尝试“以心换心”。

然而,这种救治模式注定是杯水车薪。手术费用及后期维护成本高昂是一方面。供体数量和匹配度,是待移植者面临的又一道关卡。此外,心脏是所有移植器官里,保存时间最短的。摘下来的心脏允许热缺血时间,仅为3-4分钟,在适宜温度下仅能保存6-8小时。这显著增加了移植难度。

《中国心血管健康与疾病报告》显示,据中国心血管病患病率推算,我国心衰现患人数约万,晚期心衰患者近万。中国心脏供体源的数量并不能满足中国心脏移植的要求。数据显示,-年,全国35家(不包括港澳台)心脏移植中心全面实施脑死亡心脏捐献以来,共完成心脏移植例。

*克力遗憾地说:“我们已经遇到过两三名急需心脏移植的患者,因为等不到供体而抱憾离世。”

只有上辈子拯救过银河系的“极少数”,才能得到这种极度稀缺的资源并获重生。而一颗通用的、能临时或永久发挥替代作用的人工心脏,成为终末期心衰患者的最佳选择。

克里斯蒂安·伯纳德教授因成功完成世界首例心脏移植手术而成名。/GettyImages

人工心脏不像“心”

人工心脏不是个新词。古希腊神话中,“死神”塔纳托斯拥有一颗铁心和一颗铜心。而拯救现代世界的复联绝对主角“钢铁侠”,亦是人工心脏造就的不朽超级英雄。

现代医学对人工心脏的定义是:用生物机械手段,部分或完全代行心脏的泵血机能,维持全身血液循环,属心室辅助装置/系统。年,美国心脏学会(AHA)在心力衰竭管理指南中,将心室辅助装置列为可选择的治疗方案之一。

基于人体结构,心室辅助装置可以分为左心室辅助、右心室辅助。同时作用于双心室的装置,被医学界形容为“全人工心脏”。

“从全球的情况来看,年6月-年7月,有近2.5万例患者接受心室辅助装置植入。”中医院再生医学重点实验室副主任周建业教授曾告诉“澎湃新闻”,人工心脏主要有3方面临床应用,作为等待心脏移植的过渡,为患者争取更多时间等到合适供体;为急性心衰患者提供短期替代支持,待心脏功能恢复后撤除;为终末期心衰患者提供长期替代,支持患者携带人工心脏长期生存。

在医院,经心脏中心多学科评估,*克力携团队为A先生安装了第三代人工心脏。其核心部件包括一个形如背包的体外控制器,和一个如水管三通接头的金属血液泵,有半个拳头大小。

图片来源:医院供图

“心脏就像一个泵,日夜不停地收缩和舒张,为血液循环提供动力。人工心脏旨在搭建心脏辅助流道,辅助实现血液循环。血液泵由两根人工血管和患者自身心脏相连。血液从心室经血管、流入血液泵。血液泵内叶轮转动,产生离心力,将血液泵出,经出血管流入升主动脉,部分或完全代替心脏功能。”*克力解释。

血液泵通过一根泵缆,连接到体外的控制器,患者需随身携带。*克力介绍,控制器约重3kg,内有提供动力的电池组和转速控制系统。

图片来源:医院供图

“医学界”发现,第一、二代人工心脏分别为搏动泵和轴流泵。第一代搏动式人工心脏也被称为容积式泵,体积大,不易植入。第二代人工心脏体积变小了,但叶轮转速高,可能损害红细胞和凝血系统,易引起血栓。

*克力称,第三代人工心脏的设备体积小,易植入,运转时几乎不产热。由于采用非接触式轴承,核心零件可以不与周围成分发生任何机械接触而旋转,减少了机械摩擦带来的耗损问题。又因核心零件不和血液直接接触,血栓问题亦明显改善。

它也存在一些问题,如成本较高、携带不方便、高耗能,电池续航能力有限,易受外界磁场影响等。

“植入的人工心脏可以持续工作,直到进行心脏移植。除不能游泳外,患者能像正常人一样生活,可以散步、淋浴、正常工作及外出旅行。”*克力告诉“医学界”,国内第一例人工心脏临床试验的患者,已带机生存3年。而A先生也创造了一个记录,是全国首例正式上市的人工心脏(左心室辅助系统)植入手术患者。

图片来源:医院供图

研发路:充满艰辛、并非坦途

“心脏既然能长出来,就一定能被造出来。”这是“人造器官之父”、人工心脏先驱威廉·约翰·科尔夫(WillemJohanKolff)说过的话。

年,科尔夫和时年35岁的日本学者阿久津哲三(TetsuzoAkutsu)合作,开发出世界首个人工心脏。阿久津在其文稿中说,研发思路始于对人体心脏的模仿,“无论如何都要让人工的看起来和真正的心脏一模一样”。他在办公室里摆满机床,揉捏粘土,浇灌石膏,切割金属。他没日没夜地工作,手工制作所有零部件。最终,成品出来了,形似真实心脏,有4个腔室,包括左心房、左心室、右心房和右心室,通过使用循环液压来产生脉动流。

威廉·约翰·科尔夫(左)和阿久津哲三。/ClevelandClinic

年12月12日(亦有说是年1月),在体外循环的支持下,科尔夫和阿久津将其研发的人工心脏植入实验犬体内。体外循环终止后,这颗人工心继续维持血液循环90分钟。年,相关实验结果在美国人工器官协会第四次会议上报告。

此后,全球越来越多的研究团队开启人工心脏尝试。

年,美国完成全球首例双心室辅助装置人体植入手术。美国医生丹顿·阿瑟·库利(DentonArthurCooley)为一名47岁男性,植入以其命名的“李奥塔-库利全人工心脏”(Liotta-Cooley人工心脏),作为心脏移植前过渡治疗。这是一颗气动的“人工心”,患者在外部动力协助下,靠它活了64小时,然后接受心脏移植。心脏移植术后32小时,患者死于假单胞菌性肺炎。

第二例人工心脏人体植入术发生于10多年后。年,主刀医生仍是库利,装置是升级版、有两个气动的双心室泵(Akutsu-Ⅲ人工心脏)。植入人体55小时后,患者接受了心脏移植。术后10天,患者死于感染、肾衰竭及肺部并发症。

库利用过的这两种人工心脏再未被用于临床。

图片来源于网络

年,美国犹他大学推出Jarvik-7全人工心脏,依然是气动双心室泵。年12月2日,该装置被首次置入1名61岁心衰患者体内。术后天,患者死亡。-年,约有名患者使用Jarvik-7,作为心脏移植前的过渡治疗。期间,患者的败血症及多器官功能衰竭发生率较高。年,美国食品和药品管理局(FDA)以不符合FDA管理条款为由,停止该装置的临床应用。

上世纪90年代后,Jarvik-7得以革新、改名,于年在美国、加拿大及法国成功应用于临床。年,美国FDA批准其作为移植前辅助治疗措施。年3月,美国FDA以“人道主义使用设备(HUD)”,批准其作为终点治疗。HUD是针对特殊医疗器械设立的,特指那些旨在服务少数特殊病患,在美国每年影响人数少于人,带来益处胜过使用可能造成的伤害或疾病风险。

年,全球首颗全内置全人工心脏问世,组成部分包括电动泵系统(含2个人工心室和4个瓣膜)、控制系统、电池及经皮能量传输系统(TET)线圈。置于体内的电动泵通过TET及射频交流系统,进行充电和信号传递。因为少了穿透胸壁的管线,患者感染风险大大降低。但这一设备体积大、重g,只适用于胸腔容积较大的患者。开发20多年来,它迟迟未得到美国FDA批准。

全球首颗全内置全人工心脏体积大,重g。/AFP

“全人工心脏的研发之路充满艰辛,需要克服重重困难。由于早期植入后存在感染、出血和血栓栓塞,及生物相容性等严重并发症,使患者死亡,许多临床试用的全人工心脏项目被迫中止。”年,中国工程院院士、中医院院长胡盛寿在《全人工心脏离我们有多远?》中写道。

于是,一部分致力于全人工心脏研发的研究人员,如阿久津等,转攻单心室辅助装置。

*克力称,左心室是向全身泵血的主要动力源。在许多心衰重症病例中,若能解决左心室问题,即可提供足够的心脏功能。

临床试验也发现,一些使用左心室辅助装置的患者,最终恢复到不用辅助装置、也能靠原装心脏生活的程度。原因是,他们不堪重负的心肌在心脏辅助装置的协助下,得到宝贵的喘息时间,最终重获力量。这亦使其免于心脏移植。“移植后,患者需要长期、大剂量使用抗排异药物。这可能造成肝肾功能损伤,也会增加恶性肿瘤风险。”*克力说,植入心室辅助装置,患者要用的药物就简单很多,主要是抗凝。

数据显示,A先生所植入的左心室辅助装置,在国外已有患者持续佩戴10.5年。

年6月,25岁的美国小伙儿斯坦·拉金(StanLarkin)被媒体广泛

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