在工程學(xué)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(fù)雜的生理結(jié)構(gòu)，生物醫(yī)學(xué)工程師需要耗費(fèi)漫長的時間來建造一個機(jī)械復(fù)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(jì)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(xiàn)障礙。現(xiàn)在，四家公司認(rèn)為他們找到了正確的技術(shù)，他們試圖證明這個技術(shù)。臨床試驗(yàn)和動物試驗(yàn)終于證明永久性人工心臟的可靠性，已準(zhǔn)備于2017年應(yīng)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(yán)重的患者加入了心臟移植手術(shù)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(tǒng)的人工心臟已經(jīng)被美國監(jiān)管部門批準(zhǔn)為“移植橋梁”，現(xiàn)在該公司正在招募患者進(jìn)行臨床試驗(yàn)，將該設(shè)備作為永久替代品進(jìn)行測試。SynCardia公司CEO Michael Garippa說，這項(xiàng)試驗(yàn)的范圍很小，只有28名患者。此前，已經(jīng)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(tǒng)。Syncardia心臟作為已經(jīng)應(yīng)用于臨床，等待需要移植的患者。 現(xiàn)在正在測試Syncardia心臟是否能夠永久替換。

　　Garippa相信，基于設(shè)備簡單性的設(shè)計，SynCardia心臟是耐用的。他說：“病人身體內(nèi)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(jī)，壓縮機(jī)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(cè)心房的血液泵出。壓縮機(jī)以每分鐘120次的穩(wěn)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(qiáng)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(qū)動氣動泵的空氣壓縮機(jī)。

圖為SynCardia心臟保持搏動的過程：在SynCardia心臟里面，空氣推動膜運(yùn)動，繼而推動另一側(cè)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(tǒng)非常安靜”，Carmat的首席醫(yī)療負(fù)責(zé)人Piet Jansen說到。Carmat心臟像SynCardia的設(shè)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(qū)動膜片。雖然Carmat的心臟比SynCardia的設(shè)備更大，更重，更復(fù)雜，但它具有感應(yīng)器能夠根據(jù)患者的運(yùn)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(shè)計師為這一項(xiàng)設(shè)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(shè)備類似，但是Carmat系統(tǒng)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(nèi)死亡。 行業(yè)分析師Andrew Thompson，最近撰寫了一篇關(guān)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(shè)備的故障，是因?yàn)榛颊呱眢w的原因。

　　歐洲監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)批準(zhǔn)了Carmat在今年8月推出的主要臨床試驗(yàn)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)一定會批準(zhǔn)該公司接下來的實(shí)驗(yàn)，Carmat外科醫(yī)生預(yù)計于2017年年底將其裝置植入約20名患者體內(nèi)，并希望在2018年，其人工心臟能夠被認(rèn)證為歐洲人的永久性替代裝置。

　　另外兩家公司尚未進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，這兩家公司采用的技術(shù)方法，專家認(rèn)為更具有發(fā)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(zhuǎn)功能的離心泵，通過扇形葉片的旋轉(zhuǎn)將血液推向前方，通過動脈運(yùn)輸恒定的血流量。基于Cleveland Clinic開發(fā)的技術(shù)，Cleveland Heart的人工心臟在201 5年植入了兩只小牛體內(nèi)，進(jìn)行了為期90天的試驗(yàn)，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(nèi)進(jìn)行90天的研究。兩家公司仍在調(diào)整他們的設(shè)計面向于人類進(jìn)行試驗(yàn)。

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(jìn)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(tài)。

　　Gianluca Torregrossa是一名心臟外科醫(yī)生，他已經(jīng)植入了SynCardia設(shè)備，并記錄了人工心臟研究的進(jìn)展，他急切地觀察Carmat和Bivacor這兩家公司。Torregrossa說，兩家公司“連續(xù)流動”的設(shè)計更加優(yōu)良 ， 如果兩家公司的設(shè)備移動部件更少的話，將會有更好的未來。

　　當(dāng)涉及臨床試驗(yàn)時，所有的技術(shù)必須在非常艱難的情況下證明自己。SynCardia公司的Garippa說：“醫(yī)生不希望將患者轉(zhuǎn)診到科學(xué)項(xiàng)目，除非患者已經(jīng)別無選擇。如果該技術(shù)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(yàn)終于可以證明人類所創(chuàng)造的奇跡，這是一項(xiàng)工程學(xué)奇跡，而不是生物學(xué)奇跡。

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