探秘人體配件“夢工廠”

楊柳

當聽力喪失、關節(jié)老化、血管堵塞甚至心臟衰竭時，去做個以新換舊的手術吧。3D打印的骨骼、真絲或尼龍材質的血管，依靠電池運行的耳蝸……那些量身定制的人體組織和器官配件，不但能夠修復人類殘缺的軀體，也正在改變人類的生命長短。

夢想成真 科幻電影中的暢想也許終有一天會變成現實，隨著醫(yī)學發(fā)展的進步，人類在不久的將來，可以像變形金剛一樣隨意更換自身的“零件”。

美國電影《重生男人》描繪了一個人工器官像商品一樣流通的未來世界。腎臟、視覺器、發(fā)聲器、膝蓋等，無論身體的哪個部位受損，更換一款最新型號的機械制品就可以解決問題?？苹秒娪爸械臅诚胍苍S終有一天會變成現實，隨著醫(yī)學發(fā)展的進步，人類在不久的將來，可以像變形金剛一樣隨意更換自身的“零件”。

蓉蓉今年剛剛6歲，一直在家人的疼愛下長大。和大多數同齡孩子不一樣的是，出生時，蓉蓉沒有通過新生兒聽力篩查，這就意味著，她缺失了聽力。

聲音進入耳朵時，首先會傳到耳蝸，這個螺旋狀的器官就像一臺精妙的“轉換器”，能夠將聲波震動的機械能轉換為生物電能，傳遞到大腦皮層，從而形成聽覺。但小蓉蓉的耳蝸發(fā)育殘缺，屬于先天性雙耳重度神經性耳聾。在蓉蓉的世界中，她看得見畫面，卻聽不到聲音。為了解決這個問題，醫(yī)生建議家人為蓉蓉進行耳蝸移植。

為小蓉蓉進行人工耳蝸植入手術的主刀醫(yī)生殷善開，是上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院副院長，也是耳鼻咽喉科研究所所長。像這樣的人工耳蝸植入手術他每年要完成上百臺。而每次手術前，殷善開都會盡可能詳細地向患兒家屬描述手術過程，如何讓沒有聽力的蓉蓉“聽”到聲音？殷善開指著一根異常柔軟的電極解釋道，手術中，他將要把這根電極直接植入耳蝸部位，這樣做的目的，是為了讓電極繞過耳蝸中無功能的部分，直接向聽神經發(fā)送信號。

手術的原理并不難理解，植入體部分和外部的接收裝置相互配合。它們就像一對微型電腦，能夠瞬間處理極大量的信號。麥克風采集聲音，處理器進行解碼分析，再由植入體完成信號轉換并傳遞給大腦的聽覺神經，這樣，一條人工模擬出的聽覺通路就重建完成了。

憑借該技術，人類第一次使用醫(yī)療器械，替代了人類的一種感官。

從20世紀90年代到今天，我國的人工耳蝸植入的技術在不斷地取得重大的進步，在最初的起步階段，全國每年僅有10例左右人工耳蝸植入的病例，發(fā)展到現在，每年至少5000余例。

“由于人工耳蝸在治療雙側極重度耳聾方面的巨大成功，使它當之無愧地成為當今社會最為有效、最為成功的人工替代器官。”殷善開說道。

手術很成功，就在人工耳蝸正式開機的一瞬間，蓉蓉的表情有了些許變化。此時她聽到的，還只是一連串混雜的、類似電流一樣的聲音。接下來幾個月，蓉蓉的大腦要學習這些聲音的意義，像剛出生的寶寶一樣，她的大腦開始做新的連接。植入人工耳蝸為蓉蓉提供了聽的可能，不過想要開口說話，還需要進行系統科學的術后康復，包括聽覺康復、言語矯治和語言訓練。

在第一次聽到語音后的半年，蓉蓉開始學著自己說話。暑假里，蓉蓉會去少年宮學琵琶、學跳舞。而在今年秋天，她剛剛成為一所普通小學的一年級學生。植入的人工耳蝸會陪伴她一輩子，這是她回到有聲世界、回到主流社會的鑰匙。

2009年7月，中國殘聯和衛(wèi)生部共同啟動了“貧困聾兒人工耳蝸搶救性康復項目”，通過中央財政投入，以及社會捐贈，為至少1500名重度以上聽力障礙兒童免費植入人工耳蝸，為9000余名聽障兒童免費提供助聽器。而在蓉蓉之外，每年，全球仍有數以千萬計的人不幸成為疾病和事故的受害者，看著那些殘缺不全的軀體和熒熒將息的生命，我們是多么希望醫(yī)生能夠像汽車修理工一樣，用閃閃發(fā)光的新零件替換那些損壞的“舊零件”。

這種渴望由來已久。在新疆出土的兩千年前的文物中，人們就發(fā)現了木頭和皮革制作成的義足。雖然用當今的眼光來看，它們都是些中看不中用“擺設”，但這卻是人類修補身體最早的嘗試。隨著人類對我們自身了解的逐步深入和外科技術的日益精細，修復或者替換某個“身體零件”，已經不再是單純的夢想，越來越多的普通人，正在從中受益。

換個關節(jié)散步去

家住北京安桂珍，在75歲那一年，體會到了人造器官帶給她的便利。在更換了一塊金屬的關節(jié)之后，她終于能夠擺脫折磨她已久的疼痛了?！爸饕褪亲筮呄ドw疼，別說是爬樓梯了，就是遛彎兒時多走幾步，回到家膝蓋就腫?！卑补鹫湔f。

在中日友好醫(yī)院骨關節(jié)外科，郭萬首主任經常會見到像安桂珍這樣的病人：“人體的任何一個部件都不是永久牌的，總會有磨損，功能也會逐漸減退。特別是隨著年齡增長，活動量比較大，或者體重比較大的人，無形當中給關節(jié)增加了額外的負擔，所以他們的關節(jié)磨損就會更快?！?/p>

問題出在了衰老的左膝關節(jié)上。膝關節(jié)，是人體內最大、最復雜的關節(jié)，承擔著我們人體運動的重要功能。當安老太太每跨出一步時，她接觸地面的壓力，都相當于體重的三倍。不僅僅是行走，就連我們自身的體重，也會給膝關節(jié)帶來負擔。而當自身的關節(jié)不可避免地出現損傷或者老化之后，使用一個人工關節(jié)，來滿足運動和負重的需求，無疑是最明智的選擇。

“人工關節(jié)置換不像咱們老百姓想的那樣，不是把這個關節(jié)全部拿掉，換個新的。關節(jié)置換，它相當于在磨損的關節(jié)表面加個套子?！?郭萬首解釋道，“采用人工關節(jié)這種方式，替代病損的關節(jié)，恢復關節(jié)的功能。這種技術已經幾十年了，現在已經非常成熟了?！?/p>

由金屬和聚乙烯材料構成的人工關節(jié)，具有耐磨、潤滑的優(yōu)點，它能很好地和人的肉身融為一體。日常生活中，安桂珍根本感覺不到它的存在，現在，安桂珍能夠上下樓梯、下蹲，不要小看新關節(jié)帶來的這些看似簡單的改變，郭萬首說“人工關節(jié)給病人帶來了很多的益處，改善了病人的生活質量”，在他看來，小小的人工關節(jié)，堪稱“骨科歷史上一個里程碑似的突破”。endprint

科學家們向著人造器官的夢想不斷努力。用新零件替換舊零件，人類發(fā)揮了天馬行空的想象力。在骨科領域，金屬、陶瓷、碳纖維甚至泡沫塑料，都是人工骨骼的熱門材料。2016年6月，北醫(yī)三院的手術室里完成了一臺不平凡的手術：世界首例3D打印人工椎體手術。植入的多節(jié)胸腰椎體，替代了患者被徹底切除的5節(jié)脊柱，長度達19厘米。這在以往，是不可想象的。

可以完成這例手術的醫(yī)院、醫(yī)生，全球寥寥無幾。而完成這一壯舉的，正是北京大學第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍帶領的團隊：“利用3D打印技術，按照人體的解剖結構，完成脊椎結構重建，完成內固定，最終裝上一枚從形狀到功能都與人體原本解剖結構相近的人造脊椎，使患者可以挺起脊梁，像普通人一樣，正常工作生活?！?/p>

目前，經國家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）注冊批準的3D打印人體植入物，我國僅有人工髖關節(jié)和人工椎體這兩項，這意味著，以前無計可施的患者有可能借助先進的技術得到施治，中國制造將造福更多的患者;并且，產品國產化后也將打破國外產品對高端市場的壟斷，大大降低價格，為患者節(jié)約大筆醫(yī)療支出;對推動整個3D打印產業(yè)鏈的發(fā)展具有重大意義。

人工耳蝸、人工關節(jié)，可以在人類喪失聽力、關節(jié)退化時，幫助人類恢復健康。但當心臟衰竭、血管堵塞這樣的問題出現時，用木頭、金屬或高分子材料造出一個保命的臟器，在現階段看來還有些不太現實。盡管移植手術可以滿足一小部分病人對器官的需求，但一個嚴峻的問題是，可供移植的器官實在太稀少。

正因為如此，人們嘗試用機器來取代部分器官的功能。如今，你可以在一家普通規(guī)模的醫(yī)院里看到這種嘗試的結果：比如尿毒癥病人離不開的透析機，它就是龐大的體外人工腎;而重癥監(jiān)護室和手術室里的人工心肺機，則是另一種意義上的“人造器官”，依靠它，醫(yī)生才可以讓我們的心臟暫時停止跳動，以完成精細的心臟矯正與修補。這些看起來冰冷、復雜的機器，在挽救危重病人、爭取移植時間方面起到了越來越重要的作用。不過，它們還算不上真正意義上的“人造器官”，因為除了功能性之外，用來替換的“零件”最好小巧、便攜、節(jié)省能源。

血管也能滌綸造

每年入秋，許寶明都會在自家院子里曬上玉米和辣椒，做這些農活時，她看起來和普通農民沒什么區(qū)別，但她的身體里，卻有著總長度將近60厘米的人造血管。這使她聽起來有點像科幻小說里的人物。

2012年，北京大學第一醫(yī)院心臟外科肖鋒主任曾主刀，搶救了一位患有“主動脈夾層動脈瘤”的中年女性，她，正是許寶明。主動脈夾層動脈瘤，歷來是心外科醫(yī)生公認的最兇險的一種疾病，病人隨時都有可能猝死。

正常的血管壁是由內膜、中膜和外膜三層結構組成的。而許寶明的血管發(fā)生了病變，血管的膜與膜之間出現了縫隙，致使血液不通過正常的血管腔，而是流進了管壁夾層之間。這樣的情況非常兇險。因為一旦外膜支撐不了來自血管的壓力，血管就會爆裂。

更糟糕的是，許寶明主動脈夾層的范圍累及整個胸、腹主動脈及其各大分支。而她自己身上，根本找不到足夠粗、足夠長的，能夠替換的血管。人造血管成了她唯一的選擇。

“所有的主動脈都換完了”，談及那次手術的難度，肖鋒仍然印象深刻：“從主動脈瓣一出來開始，一直到我們的髂血管，都變成了人造血管。

自1952年首次投入使用，人造血管在大約50年的時間里取得了迅猛發(fā)展。最初，人們用化纖材料編織成人造血管，比如尼龍、滌綸甚至真絲等。目前，還有一種流行的“面料”是聚四氟乙烯，它還有一個更廣為人知的商品名——“特氟龍”。是的，正是廚房中不粘鍋的表面涂料。以這種材料編織而成的人工血管可以隨意彎曲而不致吸癟，現在，它們正廣泛地應用在大血管替代手術中，為大動脈瘤等重大疾病的治療提供了出路。如今，更細的人造血管也已接近實用水平，最終攻克冠狀動脈等疑難病癥的大門即將在人類面前打開！

“在心血管外科的話，人工組織器官運用相對來說還是比較普遍的?！毙やh說道，人工器官離我們并不遙遠，“老百姓最常知道的人工瓣膜，已經有很多病人都進行過瓣膜置換。人工瓣膜不僅在中國，在全球也是臨床運用最多的人工器官之一”。

帶著體內的滌綸人造血管，許寶明度過了自己的49歲生日。無論是人工瓣膜還是人造血管，這些人造的配件已經不知不覺參與到普通人的生活中，像許寶明這樣的普通患者，還能夠通過醫(yī)療保險來解決大部分的治療費用。對他們來說，如同離不開空氣、食物和水一樣，離不開這些人體配件。

“正常家務、農活，都能干，要硬說有什么不一樣的地方，就是得長期吃凝血的藥，它人造的血管跟咱們自己的血管怎么也不一樣。”許寶明說道。

顯然，和使用人工材料制成的身體“零件”相比，有血有肉的器官組織會令人體感到更加舒適。生物工程學家們正在朝這個方向努力，他們嘗試利用人體細胞和生物材料復合，在特定的環(huán)境下“養(yǎng)”出一個“肉乎乎”的人體組織或者器官。而隨著醫(yī)學與工程學、機械學、生物材料學的不斷發(fā)展、整合，將會給病人帶來更多的益處，甚至，完全顛覆現有的醫(yī)診模式。在可期的未來，人體，也許會被更多人工部件取代。endprint