在工程學的角度看來，人的心臟是一個奇跡。在成年人胸腔的心臟，心肌平均每天搏動近十萬次，主動脈泵血后，通過動脈向全身輸血，包括大腦分支及腳趾。由于心臟復雜的生理結構，生物醫學工程師需要耗費漫長的時間來建造一個機械復制品，使用人工心臟來保持心力衰竭患者良好地活下去。自20世紀50年代以來，雄心勃勃的研究人員試圖建造人工心臟，但頻頻出現障礙。現在，四家公司認為他們找到了正確的技術，他們試圖證明這個技術。臨床試驗和動物試驗終于證明永久性人工心臟的可靠性，已準備于2017年應用于臨床。

　　目前，僅在美國約570萬人診斷為心力衰竭，意味著他們的心臟將逐漸變得無法有效泵血。 一些病情嚴重的患者加入了心臟移植手術的等待名單，但由于捐贈的心臟稀少，許多患者在等待中死亡。

　　來自美國亞利桑那州的SynCardia系統的人工心臟已經被美國監管部門批準為“移植橋梁”，現在該公司正在招募患者進行臨床試驗，將該設備作為永久替代品進行測試。SynCardia公司CEO Michael Garippa說，這項試驗的范圍很小，只有28名患者。此前，已經有超過1600個短時間安置人工心臟的患者證明SynCardia心臟是安全的。

圖片為Syncardia系統。Syncardia心臟作為已經應用于臨床，等待需要移植的患者。 現在正在測試Syncardia心臟是否能夠永久替換。

　　Garippa相信，基于設備簡單性的設計，SynCardia心臟是耐用的。他說：“病人身體內沒有任何電子元件”。SynCardia的心臟有兩個塑料腔室，來模仿心臟。每個塑料腔室被一層膜分為兩部分，一部分是具有空氣的心室而另一部分是具有血液的心房。具有SynCardia心臟的患者攜帶6千克的空氣壓縮機，壓縮機連接著穿過腹部的管道，將空氣輸送到兩個心室，通過推動它們的膜以推動另一側心房的血液泵出。壓縮機以每分鐘120次的穩定速率工作，但伴有響亮的聲音。“這雖然不是正常人的生活，但它的跳動方式比心衰患者以前的心臟跳動更強健。”Garippa說到。

圖片為具有Syncardia心臟的患者需要攜帶一個6公斤箱子，箱子里面是電池和驅動氣動泵的空氣壓縮機。

圖為SynCardia心臟保持搏動的過程：在SynCardia心臟里面，空氣推動膜運動，繼而推動另一側血液泵出。

　　法國一家名為Carmat的公司希望把人工心臟做得更好。“我們的系統非常安靜”，Carmat的首席醫療負責人Piet Jansen說到。Carmat心臟像SynCardia的設備一樣，也有兩個人工腔室，通過膜片向外按壓泵血。Carmat心臟使用植入泵，將液壓流體替代壓縮空氣來驅動膜片。雖然Carmat的心臟比SynCardia的設備更大，更重，更復雜，但它具有感應器能夠根據患者的運動水平來計算患者適合的心率并通過微處理器來改變心率，Carmat的設計師為這一項設計而感到自豪。電線需要從患者背部繞到頸部連接3 kg的電池組。

圖為Carmat人工心臟，Carmat人工心臟的操作原理與Syncardia設備類似，但是Carmat系統是使用液壓流體代替空氣泵輸送血液。

　　Carmat的第一個可行性研究似乎是曲折的：四個病人中有兩個在三個月內死亡。 行業分析師Andrew Thompson，最近撰寫了一篇關于人工心臟的報告，他說這些患者極度虛弱，他們的離世，并不是設備的故障，是因為患者身體的原因。

　　歐洲監管機構已經批準了Carmat在今年8月推出的主要臨床試驗。監管機構一定會批準該公司接下來的實驗，Carmat外科醫生預計于2017年年底將其裝置植入約20名患者體內，并希望在2018年，其人工心臟能夠被認證為歐洲人的永久性替代裝置。

　　另外兩家公司尚未進入臨床試驗階段，這兩家公司采用的技術方法，專家認為更具有發展前景。兩家公司都拒絕使用膜來推動血液，而是使用具有旋轉功能的離心泵，通過扇形葉片的旋轉將血液推向前方，通過動脈運輸恒定的血流量。基于Cleveland Clinic開發的技術，Cleveland Heart的人工心臟在201 5年植入了兩只小牛體內，進行了為期90天的試驗，小牛依舊健康地活著。在美國德克薩斯州，一家名為Bivacor的公司目前正在與德克薩斯心臟研究所合作，在小牛體內進行90天的研究。兩家公司仍在調整他們的設計面向于人類進行試驗。

圖為來自美國德克薩斯州的Bivacor公司的人工心臟，它在小牛中進行測試。

圖為Bivacor心臟保持搏動的過程：Bivacor心臟用安裝在共同輪轂上的兩個離心式葉輪推動血液，該輪轂通過磁懸浮保持懸浮狀態。

　　Gianluca Torregrossa是一名心臟外科醫生，他已經植入了SynCardia設備，并記錄了人工心臟研究的進展，他急切地觀察Carmat和Bivacor這兩家公司。Torregrossa說，兩家公司“連續流動”的設計更加優良 ， 如果兩家公司的設備移動部件更少的話，將會有更好的未來。

　　當涉及臨床試驗時，所有的技術必須在非常艱難的情況下證明自己。SynCardia公司的Garippa說：“醫生不希望將患者轉診到科學項目，除非患者已經別無選擇。如果該技術適用于這些病重患者，那便可證明這是可靠的人工心臟。2017年的試驗終于可以證明人類所創造的奇跡，這是一項工程學奇跡，而不是生物學奇跡。

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