可穿戴靜止心臟：破碎之心的福音

失戀時，人們會說：“心碎了，再無藥可救”。但對于那些真的患有心臟病的人們來說，生機卻正在降臨。一系列前沿技術(shù)的革新將在不久的未來造福成千上萬的心臟病患者。

健康人的心臟共有左右心房、心室四個腔。這四個心腔共同作用，才能將血液輸往全身。而多數(shù)心臟病患者正是由于單邊或雙邊心腔無法正常運作，從而導致心臟衰竭，被多次送往醫(yī)院。通常來說，心腔功能受損與心肌或心瓣損傷、冠心病、遺傳性心臟病、病毒性感染等病癥有關(guān)。

“可穿戴”心臟

在美國，每年僅有2000至2500顆捐贈心臟可用，這意味著多數(shù)重度心臟病患者必須等上幾個月甚至幾年的時間才有機會進行心臟移植，而這還必須建立在患者能夠熬過漫長等待期的基礎上。在此情勢下，心科迪雅人工心臟（SynCardia Total Artificial Heart）可以說為陷入此困境的患者帶來了新的希望。心科迪雅人工心臟繼承了著名的賈維克人工心臟技術(shù)（二十世紀八十年代研發(fā)而成），自投入使用以來創(chuàng)造了1350個以上移植成功案例，成為目前為止使用最為廣泛的人工心臟。它為兩心室心臟衰竭晚期患者架起了通往新生的重要橋梁，使其有機會等到捐贈心臟的到來。

然而，美中不足的是，直至目前，心科迪雅人工心臟佩戴者的活動范圍仍僅局限于醫(yī)院之內(nèi)。心科迪雅人工心臟的發(fā)動器與電子設備安置在病人體外一個碩大笨重的傳動裝置內(nèi)。該傳動裝置與人工心臟由兩根導管相連，并通過向人工心室內(nèi)的“氣球”充氣來實現(xiàn)心跳。盡管該裝置將人工心臟的事故率降低至1%以下，卻依然無法抵消病人由于久困醫(yī)院而下降了的生命質(zhì)量帶來的負面影響。

鑒于此，在四年的試驗后，美國食品及藥物管理局（FDA）于2014年7月批準了“自由之心”便攜式傳動器（Freedom portable driver）的投入使用。自此，袖珍的“自由之心”（僅重13.5磅）替代了洗碗機大小的醫(yī)院傳動裝置。因其迷你的體型，“自由之心”可以被裝在背包里或安在滾輪助行器上。此外，“自由之心”使用鋰電池，使用普通的壁式插座或車載電源便能輕松充電?！白杂芍摹睌y帶與使用的便捷使得患者能夠在等待移植心臟的時間里享有醫(yī)院之外的正常生活。

而“自由之心”究竟能在多大程度上幫到人工心臟的使用者呢？通過蘭迪·謝潑德（Randy Shepherd）的例子，我們便能窺見一二。由于急性風濕，謝潑德的心臟受損，兩側(cè)的心室都無法抽取足夠維持其生命的血液。2013年6月，謝潑德安裝了心科迪雅人工心臟，不到一年，他就戴著他的“自由之心”完成了在鳳凰城（Phoenix， Arizona，亞利桑那州州府）近郊舉行的帕特之跑（Pats Run）比賽4.2英里的步行賽程。

機械與奶牛的奇妙組合

對于多數(shù)患者而言，心科迪雅人工心臟僅僅是他們通往捐贈心臟的跳板。然而，對于研發(fā)者來說，更為重大的挑戰(zhàn)是設計出可供永久使用的人工心臟。

法國的研究者正試圖綜合使用人造材料與生物成分進行永久人工心臟的開發(fā)。法國研發(fā)的CARMAT人工心臟由兩個心腔構(gòu)成，中間由一層膜片隔開。心臟的一側(cè)為抽血系統(tǒng)，主要控制心臟發(fā)動與血流。此系統(tǒng)通過移動膜片將外側(cè)的血液擠壓入循環(huán)系統(tǒng)。而傳感器和微電子控制儀則負責控制監(jiān)測器的壓力，并適時調(diào)整血液流速以更好地適應患者的活動，如將心率調(diào)整至運動狀態(tài)。

膜片緊鄰抽血系統(tǒng)的一側(cè)表面由聚氨酯合成，而其與人體血液接觸的另一面材料則來自于奶牛心臟的組織。該款人造心臟的心瓣材料同樣來自奶牛組織。設計者希望這些經(jīng)過化學消毒的生物材料能有助于解決過去困擾人工心臟的種種問題。例如，人體對合成材料的排斥反應會摧毀紅血球或?qū)е卵?/p>

心跳靜止，卻依然生命不息

除需應對人體排斥帶來的風險外，人工心臟的設計者還要面對自然人體機制不可思議的持久耐力。一個健康的人體心臟一年需抽血3500萬次，這一令人難以置信的數(shù)據(jù)是研究者們用任何儀器都難以趕上的。

面對這一難題，德州心臟研究所（ the Texas Heart Institute）的研究人員想出了一個一勞永逸的解決之道：設計出一種完全無需心跳的人工心臟，而取代心跳功能的將是一股永動的血液流。為了實現(xiàn)這一想法，研究者們研發(fā)出了一種全新裝置，該裝置只含有一種活動部件：雙葉轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子將在一個小小的鈦心腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的兩個葉片中，較小的葉片負責使血液從右心腔流至肺部，而較大的葉片則負責將血液由左心腔輸送至循環(huán)系統(tǒng)，再流經(jīng)全身。整個轉(zhuǎn)子將在磁場的控制下處于懸浮狀態(tài)，由于消除了部件間的摩擦，這一設計將進一步降低整個設備的損耗。此外，磁懸浮技術(shù)還會用于調(diào)控葉片轉(zhuǎn)速，使其能更好地配合使用者的活動。