Mystic Horse: An Elegant Being分享 http://blog.sciencenet.cn/u/gl6866 中国社会科学院哲学研究所研究员

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心脏病人呼唤人工心脏

已有 3718 次阅读 2016-2-16 22:44 |个人分类:理解科学|系统分类:科普集锦| 人工心脏

心脏在人体器官中即是最简单,又是最复杂的一个器官。说它简单指的是它的工作原理,心脏就是将回流的静脉血输送到肺脏进行氧气交换,然后再将富含氧的新鲜血液分配到各个器官。它的工作原理类似水泵,一进一出,就这么简单。要说它复杂也涉及到一系列方面,先不说人的心脏,来看一下猪的心脏。这是我们接触到的最普通的器官,过年过节了,买个猪心,腌一下,做过下酒菜,常常是这样处理猪心的。在收拾猪心时就会看到猪心内部的结构有多复杂了。血液进入心脏的若干静脉以及离开心脏的若干动脉,还有给心脏本身供血的主动脉等。打开心脏又可以发现三个瓣膜,主动脉瓣、二尖瓣和三尖瓣。心肌与我们的胳膊大腿的肌肉不同,它是由植物神经支配跳动的,里面的植物神经就更加复杂了。所以,原理和功能的简单并不代表其结构的复杂。从这个方面讲,心脏又是及其复杂的一个器官。


人就一个心脏,与其他脏器一样,也会生病。心脏病有的是可以治好的,但大多数都不能治好。瓣膜病、心血管病、心肌病等以前都是无法治好的。随着医学的进展,这些病也开始进入被治疗好的范畴。例如,心脏的瓣膜可以更换、心血管可以安放支架或搭桥,随着医学的进一步的进展,能够治愈的心脏病会越来越多。可是不幸的是,即便如此,还是有许多病人由于心力衰竭而无法医治。他们只有等着更换心脏。可是,说句比较悲观的话,心脏供体太少。每年有上百万的人就在等心脏供体的过程中,由于心脏衰竭而离开这个世界。那么果然就没有没有办法了吗?我们说绝对不是这样。不知大家是否还记得,与美国前总统小布什搭档的副总统迪克·切尼。他就患有非常严重的心脏病。不仅在任上做过数次手术,但还是不行。心脏依然过早地进入了衰竭期。后来他也步入等待更换心脏的患者的队列。可是,在没有合适的供体前,他必须换上一套人工心脏。这样才能是他的生命得以延续。切尼那时的人工辅助心脏还是比较笨重的,但是终于还是把切尼的命保了下来了。让他等到了合适的心脏的供体。


国外在人工心脏的研制过程中是走在了前面的。从它的研制过程来看,已经历三代。第一代是气动血泵;它是仿照人类心脏搏动研制的搏动泵,采用气动或电动挤压来推动血液流动。可是这种血泵体积大,无法植入体内,只能置于体外进行短期的心室辅助。缺点很多,易感染、易损害、易形成血栓和溶血严重等。而且动力系统庞大,给患者带来极大不便。这种气动血泵无法推广,只能在医院内部使用一下。第二代是轴流泵。兴起于上世纪80年代,靠安装在机械轴承的叶片旋转,推动血液向前流动。第二代人工心脏经过10余年的发展到本世纪初逐步完善。它的优点是体积小、流量大。不过这类人工心脏的机械轴承易磨损,不容易长久使用。要知道,心脏的跳动是不能停下的,一旦停跳10秒,就会引起严重的后果。所以这种机械类产品万一出了点儿故障,那可就是人命关天的事情。同时,这类血泵也很容易发生血栓。高速旋转的叶轮对血液的破坏也比较严重。正是由于这些缺陷是它也难以推广。第三代血泵是以流体动力磁悬浮技术为主要标志。流体动力装置一般有悬浮和驱动二套系统。悬浮系统让叶轮悬浮,叶轮直接永磁化或在塑性的叶轮内嵌入永磁体。通过相应的动力装置驱动叶轮。到了1992年日本科学家Akamatsu开始采用磁悬浮技术研发人工心脏的流体动力装置。1996年Allaire又报道了采用磁悬浮技术研制的人工心脏的离心式立体动力装置。从此以后,世界各地的研究纷纷推出Incor、HeartWare、VentrAssist及Levacor等第三代人工心脏流体动力装置。近年来,磁悬浮循环装置得到了飞速的发展,从现在的各种证据来看,第三代流体动力装置在性能上要优于前二代产品。


天津泰达国际心血管病医院(简称“泰达”)是一家非营利性的三甲专科医院。成立于2003年。他们在人工辅助心脏也在进行积极探索。该院院长考虑到研制的难度,专门找到了航天部门协助。人工辅助心脏是当今世界上高端医疗器械的代表,是集流体力学、电学、磁学、材料、控制、医学为一体的交叉学科,难度很大。我国这些年来为了在这个领域中抢占制高点,急起直追,采用了航天技术,不仅保障了人工辅助心脏的研制,又体现了航天系统的综合实力。从他们目前研制情况来看,还要不断丰富产品类型,引入新的技术,例如经皮充电,争取将人工心脏更加小型化,最终做到像起搏器那样,植入后与外界无任何物理连接。在保障患者生命的同时,尽量降低医疗成本。因为从欧洲进口要六万欧元,从美国进口要十万美元,进口的太过昂贵,所以如果能在功能和成本上与国际上的产品竞争,就是研制的最大的成就。




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