跟火箭共用一顆“心”

在我國(guó)，約有1600萬(wàn)晚期心衰患者面臨著死亡威脅，而其中能接受心臟移植手術(shù)的不過(guò)數(shù)百人。要拯救他們，只能靠人工輔助心臟。但進(jìn)口人工輔助心臟極其昂貴，一套價(jià)格高達(dá)百萬(wàn)元！于是，研發(fā)“中國(guó)心”成為當(dāng)務(wù)之急——

穿“皮馬甲”的綿羊

炎炎夏日，在天津市泰達(dá)國(guó)際心血管病醫(yī)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心的草坪上，一只身披“皮馬甲”的綿羊悠閑地散著步，過(guò)路的市民感到好奇，紛紛拿出手機(jī)拍照。

這只羊可不一般，研究人員特意給它取了個(gè)吉利的名字——“天久”，寓意“天長(zhǎng)地久”。在它的胸膛里，跳動(dòng)著數(shù)千萬(wàn)心衰患者的希望——人工輔助心臟；而它身上的“皮馬甲”，則是為人工輔助心臟提供動(dòng)力的電池。心衰患者安裝了這種心臟后，也可以帶著電池外出自由活動(dòng)，不必久臥病榻，生命質(zhì)量將大大提高。

更令人稱奇的是，“天久”所用的人工輔助心臟，是中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院造出來(lái)的喲！

火箭專家造“心臟”

都說(shuō)隔行如隔山，讓航天專家跨界制造人身上最重要的器官——心臟，這么風(fēng)馬牛不相及的“混搭”，能行嗎？

咱們知道，心臟的功能主要是將血液以一定的壓力和流量輸出，其原理就如同一部水泵。而控制火箭發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作以保證火箭精確入軌的伺服技術(shù)，其核心就是精密的電機(jī)和泵，它們跟心臟非常相似。因此，利用航天技術(shù)來(lái)造“心”，看似異想天開(kāi)，其實(shí)是另辟蹊徑、令人叫絕的大膽創(chuàng)意。

人工輔助心臟要求體積小、重量輕，這樣才方便植入人體；還要功耗低，在同等電池情況下增加使用時(shí)間。這些要求，對(duì)航天專家們來(lái)說(shuō)都是小菜一碟，因?yàn)榛鸺l(fā)動(dòng)機(jī)也是越小、越輕、越低能耗，就越好。目前他們?cè)斐龅摹靶摹保睆絻H49毫米，重177克，功耗4.6瓦，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。還有，人命關(guān)天，人的心臟一刻也不能“停擺”，因此人工輔助心臟必須要有接近100%的可靠性，而我國(guó)的航天系統(tǒng)，無(wú)論運(yùn)載火箭還是導(dǎo)彈，發(fā)射成功率有目共睹，可靠性不言而喻?？磥?lái)，用把“神舟”系列送上天的高超科技水平“造心”，是再合適不過(guò)了。

攻克難關(guān)帶來(lái)“心”希望

人類的第一代“人造心”，是仿照心臟搏動(dòng)研制的搏動(dòng)泵，體積很大，只能置于體外進(jìn)行短期輔助。第二代則是由機(jī)械軸承帶動(dòng)扇葉旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)血液流動(dòng)。但機(jī)械軸承容易磨損，導(dǎo)致血栓發(fā)生，而且旋轉(zhuǎn)的葉片也容易打碎血液中的紅細(xì)胞，造成溶血。如今的第三代“人造心”，采用了磁懸浮技術(shù)來(lái)造泵，以非接觸方式旋轉(zhuǎn)推動(dòng)血液，性能大大優(yōu)于前兩代產(chǎn)品。我國(guó)的“航天心”，正是從第三代直接起步。

造泵，航天專家們是輕車熟路，但要造不破壞紅細(xì)胞的泵，卻是從未有過(guò)的挑戰(zhàn)。他們第一次將血液輸入磁懸浮泵，出來(lái)的血清紅得跟番茄汁一樣，這就是紅細(xì)胞被打碎的結(jié)果。為了最大限度減少泵對(duì)血液的影響，專家們從研究火箭設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向了研究血液流動(dòng)、紅細(xì)胞破壞機(jī)理等生物學(xué)問(wèn)題，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬不斷優(yōu)化流場(chǎng)，避免血液在高速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生紊流破壞紅細(xì)胞。經(jīng)過(guò)兩年多的時(shí)間，5次更改設(shè)計(jì)，這一難題才得以解決。

造出了泵，植入生物體內(nèi)也不容易。比如要在心尖部位打孔，必須打得非常圓滑，不然就會(huì)漏血。還有，要防止手術(shù)過(guò)程中產(chǎn)生的身體組織進(jìn)入泵中，否則泵會(huì)被卡住。為此，研究人員專門(mén)設(shè)計(jì)了打孔刀具，并在后來(lái)申請(qǐng)成為專利。

經(jīng)歷了一次次失敗，第18次，被植入“航天心”的“天久”終于健康存活。接下來(lái)，“天久”2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)……又進(jìn)行了多批次實(shí)驗(yàn)，均取得成功。去年6月，一名危在旦夕的心衰患者首次接受了這款“中國(guó)航天心”，目前已重獲健康，回歸正常生活。

至今，這款由我國(guó)自主研制的人工心臟已成功救治了3名危重患者。相信在不久以后，它能為更多患者帶來(lái)“心”生，讓他們繼續(xù)美好的人生旅程。

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心臟研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一般都是用綿羊。這是因?yàn)槌赡昃d羊體重跟人類差不多，而且比較溫順，便于術(shù)后護(hù)理。更重要的是，羊的心臟非常嬌嫩，相當(dāng)于人類小嬰兒的臟器狀態(tài)，“人造心”植入羊體內(nèi)如果沒(méi)問(wèn)題，那么植入人體會(huì)更安全。

在推動(dòng)人類生命科學(xué)進(jìn)步的過(guò)程中，除了綿羊，還有很多動(dòng)物在默默奉獻(xiàn)，它們各有不同“使命”：小鼠身形較小，免疫力較低，通常用于藥物尤其是抗腫瘤藥物的研究；兔子眼睛較大，多用于眼球研究；犬類一般用于腸道方面的實(shí)驗(yàn)，例如闌尾手術(shù)；狨猴跟人類最相近，多用于甲狀腺、肝炎等的研究。

為紀(jì)念這些為人類健康獻(xiàn)身的小生命，每年4月24日被定為“國(guó)際實(shí)驗(yàn)動(dòng)物日”，請(qǐng)你不要忘了為它們送上你的敬意喲。