重塑人工心臟

記者／沈志紅

巴尼·克拉克的不幸死亡為人工心臟技術(shù)蒙上了一層陰影。但多年之后，研究者正準(zhǔn)備再次嘗試

近些年來，似乎誰也不愿意過多地談?wù)撊斯ば呐K。這絲毫也不令人感到奇怪。1982年，華盛頓的牙科醫(yī)生巴尼·克拉克在經(jīng)歷了112天的煎熬之后，終于痛苦地死去——他是在接受Jarvik-7型人工心臟手術(shù)后死去的。在手術(shù)后的4個月里，他經(jīng)歷了驚厥、腎衰竭、呼吸障礙、意識模糊等種種磨難，最終死于多器官系統(tǒng)衰竭。這場災(zāi)難之后，《紐約時報》便令人難過地給人工心臟技術(shù)起了個綽號：“醫(yī)學(xué)技術(shù)中的恐怖片?！?/p>

不過，十多年之后，“恐怖片”卻要東山再起了。目前，大約有十多家公司和科學(xué)研究機(jī)構(gòu)都在致力于人工心臟的研究，以期能夠?qū)⒁活w瀕臨衰竭的心臟部分或全部替換掉。由于人工心臟已經(jīng)能夠做得越來越小，技術(shù)上也越來越安全，最近幾年來，部分置換的人工心臟事實(shí)上已經(jīng)在不聲不響地維持著若干病人的生命。到今年年底，設(shè)在馬薩諸塞州丹佛斯市的生物技術(shù)公司Abiomed預(yù)計(jì)將成功地研制出一個可完全植入的、體積如柚子大小的人工心臟。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的外科醫(yī)生古斯·弗拉哈克斯稱之為“心臟病治療盛宴中的一道大餐”。

社會對人工心臟的需求是顯而易見的。僅在美國，每年就大約有10.5萬名心臟病人需要進(jìn)行心臟移植，而目前可供利用的心臟只有3000多個。應(yīng)該感謝汽車安全帶及摩托車頭盔對交通事故死亡率下降所做出的貢獻(xiàn)。但同時，供體器官也相應(yīng)面臨匱乏的危險。

在過去的17年中，依靠微處理器技術(shù)、生物材料技術(shù)、電池技術(shù)以及微動力裝置領(lǐng)域所取得的進(jìn)展，設(shè)計(jì)者已經(jīng)克服了Jarvik-7型人工心臟存在的許多問題，研制出包括Jarvik 2000型及AbioCor型在內(nèi)的最新型人工心臟。Jarvik-7型最大的問題便是依賴氣流脈沖使心臟搏動，這使得心臟每跳一下，巴尼·克拉克的身體都要隨之晃動。此外，病人在體外還要被接上非常笨重的風(fēng)動裝置，粗大的管子穿過病人的胸腔——而這正是最易發(fā)生感染的部位。

現(xiàn)在，由于研制出體積極其微小的動力發(fā)動機(jī)，人工心臟所有的泵血功能都能在體內(nèi)進(jìn)行。人工心臟內(nèi)膜采用更為平滑的聚亞安酯材料，以防止血液在粗糙的表面凝集而形成血栓。由于安裝了微處理器，研究者們希望未來的人工心臟可以根據(jù)病人身體的實(shí)際需要來調(diào)節(jié)血流量的多少。鋰電池的應(yīng)用也使病人受體外電源束縛的時間大為縮短。

將能量輸送給人工心臟意味著裝置必須穿透病人的皮膚，從而人為地制造了一個可能的感染灶。但目前研究者們已經(jīng)找到相應(yīng)的對策，以使手術(shù)的侵害性保持在最低點(diǎn)。Jarvik 2000型通過一個植入在患者耳后的微型插孔來為人工心臟提供能量。而Abiomed公司研制的AbioCor型人工心臟則需要一個體外的微型傳感器，由傳感器向體內(nèi)發(fā)射無線電波，為心臟內(nèi)的電池補(bǔ)充能量。

設(shè)計(jì)師同時還找到十分絕妙的方式來使人工心臟完成泵血功能：AbioCor型人工心臟實(shí)際上是兩個套在一起的球，位于心臟中心的液壓泵將液體在兩層球膜之間來回?cái)D壓，促使血液輪流流出左、右心室腔，引起脈搏。Jarvik 2000型則帶有一個微型旋轉(zhuǎn)泵，不依靠擠壓作用而是像汪克爾發(fā)動機(jī)那樣用旋轉(zhuǎn)葉片將血液旋轉(zhuǎn)入動脈。由于不依賴擠壓作用就可以完成心臟供血，佩帶Jarvik 2000型人工心臟的病人可能感覺不到脈搏。許多醫(yī)生擔(dān)心這會給病人的生理平衡帶來非常大的干擾。解決的辦法是只在左心室安裝人工旋轉(zhuǎn)動力裝置，而右心室則保持正常的搏動功能。

盡管聽上去很不錯，但實(shí)際上沒有人敢肯定人工心臟是否能長時間地在病人身上存活。首先需要解決的是心臟活動的動態(tài)范圍問題。一顆正常的心臟在安靜的時候每分鐘可以泵出5升的血液，而在劇烈活動的時候，泵血量則可以急劇上升。一個運(yùn)動員的心臟每分鐘能夠泵出25到30毫升的血液，“目前任何人工的裝置都無法達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)。”Abiomed公司的研究室主任羅伯特·孔說。此外，正常的心臟還具有自身營養(yǎng)與維護(hù)功能，這是任何人工心臟所無法企及的?！斑@恐怕是最大的挑戰(zhàn)，”羅伯特·孔說，“目前還沒有任何人造的東西能夠連續(xù)工作50年而不需要維修”。

也許高技術(shù)僅僅找到了一個折磨心臟病人的更有效的方法。雖然這樣，許多研究人工心臟的科學(xué)家和工程師們?nèi)匀粓?jiān)信，在巴尼·克拉克身上所進(jìn)行的嘗試對整個人工心臟的研制過程來說仍然是必不可少的。盡管巴尼·克拉克的災(zāi)難使人工心臟技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了短暫的停頓，但隨著政府科研基金的增加以及評估手段的日益健全，科學(xué)家們正在重新開始他們的研究——而且這些研究將在不久的將來拯救病人的生命。