完全人工的心脏即将永久发挥功能

胡德良/编译

完全人工的心脏即将永久发挥功能

胡德良/编译

●对于患有充血性心力衰竭的病人来说，机械置换手术越及时越好。

人类的心脏堪称工程史上的奇迹。在普通成年人的胸腔内，这块肌肉一直都在努力地工作着，每天跳动大约10万次，通过动脉蜿蜒曲折地输送血液，上到大脑，下到脚趾。

因此，在创造机械复制品挽救心衰病人并使其健康生活的过程中，生物医学工程师们经历了困难阶段，这毫不意外。从20世纪50年代开始，研究人员就雄心勃勃，一直试图制造出人工心脏，但总是达不到要求。现在，4家不同的公司都认为自己找到了合理的技术，并公开提供证据。2017年，临床试验和动物试验可能会最终证实，永久性的人工心脏准备好投入临床应用了。

仅在美国，目前就有大约570万人被诊断出患有心衰，这意味着他们的心脏在输送血液方面的效率正在逐渐变得越来越低。一些情况最糟糕的病人加入了等待心脏移植的队伍，但是捐赠的心脏极其稀少，许多人在等待移植的过程中死去。

SynCardia系统公司的总部位于美国亚利桑那州，该公司生产的完全人工的心脏已经通过美国监管部门的审批，可以作为“移植桥梁”。目前，该公司正在招募患者参加临床试验，这款产品作为永久性的替代品即将接受测试。SynCardia系统公司执行总裁迈克尔·加里帕（Michael Garippa）称，由于1 600多个临时性安装已经证实这款人工心脏是安全的，因此开始了小规模临床试验，目前只有28位病人参加。

由于其设计的简单性，加里帕相信该设备是耐用的。SynCardia系统公司的人工心脏拥有两个塑料腔室，模仿心脏的两个具有泵血功能的心室，每个塑料腔室都通过一种隔膜隔开，一边是空气，另一边是血液。使用Syncardia人工心脏的患者携带着一个6公斤重的空气压缩机，连接压缩机的管子穿过腹部向两个腔室输送空气，为隔膜加压，隔膜推动另一边的血液。压缩机砰砰直响地舒张和收缩，频率稳定，每分钟120次。加里帕说：“这算不上正常的生活，但是要远远胜过心衰病人以前使用的设备。”

在法国，一家名为Carmat的公司希望能够做得更加出色。公司首席医疗官皮埃特·詹森（Piet Jansen）说：“我们的系统是完全静音的。”跟SynCardia系统公司的设备一样，Carmat公司的心脏也有两个人造的腔室，利用隔膜向外推压，输送血液。但是该设备没有利用压缩空气，而是利用了一台内置泵驱动的液压流体。跟SynCardia系统公司的设备相比，Carmat公司的设备更大、更重、更复杂，但是设计人员对所使用的传感器和微处理器感到自豪，这些传感器能够确定病人的运动水平，而微处理器能够计算适当心率和可变心率是多少。电线从患者的脖颈后部出来，连接着一个3公斤重的电池组。

针对Carmat公司的设备进行的首个可行性研究似乎不太顺利：在3个月之内，4个病人中有2个死亡。但是，行业分析师安德鲁·汤普森（Andrew Thompson）最近撰写了一份有关人工心脏的报告，他说：“这些病人的病情极度恶化，我们可以料想到自愿参加试验治疗的人们所处的状况。相对于病人衰竭的状况来说，这款设备不算失败。”

欧洲的监管机构肯定已经同意使用这款设备了，因为2016年8月Carmat公司推出的一项主要临床试验已经通过审批。到2017年年底，公司预计外科医生会将其设备植入到大约20个人的体内，而且希望其人工心脏在2018年能够获得认证，作为欧洲人的永久性替代设备。

1、目前，总部位于美国德克萨斯州的Bivacor公司生产的人工心脏正在小牛中接受测试；2、作为等待移植病人的临时解决方案，Syncardia人工心脏已经投放市场，现在这款人工心脏作为永久的替换品正在接受测试；3、Syncardia人工心脏的用户携带一个6公斤重的箱子，箱子里有电池和驱动气动泵的空气压缩机；4、Carmat人工心脏的工作原理与Syncardia设备类似，但使用了液压流体代替空气来输送血液

患有心衰的成年人：美国为570万人，全世界为2 600万人

另外两家公司尚未进入临床试验阶段，但是一些专家认为它们采用的技术更有前途。两家公司都没有用搏动隔膜，而是采用了带有扇状旋转叶片的离心泵，推动血液向前，通过动脉连续地输送血液。2015年，美国克里夫兰人工心脏公司利用克里夫兰医学中心开发的技术，使两头小牛健康地度过了90天的研究期。另一方面，在美国德克萨斯州，一家名为Bivacor的公司目前正在跟德克萨斯心脏研究所合作，利用小牛进行为期90天的研究。两家公司都仍在对自家的设计进行调整，为进行人类试验做准备工作。

吉安卢卡·托利格罗萨（Gianluca Torregrossa）是一名心脏外科医生，曾经进行过Syncardia人工心脏的植入手术，撰写过有关人工心脏研究进展方面的论文，他也在热切地关注着这两家公司的动态。托利格罗萨称，这两家公司的“连续血流”设计失败之处更少。他说：“如果这种设备移动部件更少，那么成功的概率就更大。”

提到临床试验，所有的技术都必须在非常艰难的情况下来得到证明。SynCardia系统公司的加里帕说：“医生们不想把病人交给科学项目，除非病人已别无选择。”如果这项技术能够适用于这些病情最糟的患者，那么长期等待可靠的人工心脏的局面可能会结束。2017年的试验最终可能会显示：人类创造了一项工程奇迹，这项奇迹并不是由生物本身创造的。

[资料来源：IEEE Spectrum][责任编辑：丝丝]

本文作者伊莱扎·斯特里克兰（Eliza Strickland）是一位高级副主编，拥有哥伦比亚大学新闻硕士学位。2011年3月加盟IEEE Spectrum杂志，其最近撰写的特别报道“黑掉人类的操作系统”导致了新博客“人类操作系统”的诞生。