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第一颗人造心脏起跳
http://www.100md.com 2001年7月30日 北京晚报
     今年6月3日,美国科学家宣布成功完成了一次人造心脏移植手术,此次植入的是世界上首颗可以完全代替心室功能并能完整植入体内的人造心脏。

    今年6月,美国科学家为一名心脏病患者植入世界上第一颗可以完全代替心室功能并能完整植入体内的人造心脏,尽管这名患者在手术两天后状况恶化,出现肾衰竭、糖尿病和心脏病发作等病症,但这次手术仍被认为是自20世纪80年代以来人工心脏技术中的一大飞跃。

    心脏是人体的重要器官,心脏疾病是危害人类健康的重大疾病之一。目前世界上需要接受心脏移植手术的病人越来越多,但是全世界每年捐献出来的心脏还不到2000个,许多患者因此失去了生存机会。因此科学家一直研制代替心脏功能的人造心脏。

    可替代心室的人造心脏

    此次的人工心脏由美国丹佛的“无机医药”(Abiomed)公司制造,重近1公斤,呈柚子状,材料是塑料和钛。手术由肯塔基州路易斯维尔大学的外科大夫拉曼·格林和罗伯特·多林在当地的犹太人医院完成。据这家医院称,接受人造心脏的患者在术后7小时内,各项指标正常,但是他们并没有透露患者的姓名和性别。
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    这一新型人造心脏由四部分组成,即金属钛制成的心脏本体、一个微型锂电池、一个计算机控制系统以及外接电池组。人造心脏本体将取代患者心脏的左右心室,微型锂电池和控制系统将植入患者的腹腔,外接电池组不植入人体,而是通过安装在腹部表皮下的插座向植入的微型锂电池充电。

    这个人造心脏有两个替代左右心室的腔室,它有四个接口,分别连接左右心房、主动脉和肺动脉。其中右边的腔室接肺动脉,并通过右心房接体静脉。左边的腔室连主动脉并通过左心房接肺静脉。两个腔室中间是电动机和泵,在心脏与血管的接口部分装有活塞,以代替心脏瓣膜的功能。

    人造心脏的一个完整工作循环包括两个步骤:首先是静脉血由体静脉经右心房进入右腔室,由微型泵把静脉血输送到肺部。然后,在肺部吸收氧气后的动脉血由肺静脉经左心房进入左边的腔室,由泵输送到主动脉。

    植入人体的微型锂电池的电能足够人造心脏“跳动”1个小时,病人甚至可以参加游泳等剧烈运动,锂电池能量耗尽的时候由外挂电池组充电。人造心脏在实验中曾创造了1.6亿次无故障跳动的纪录,相当于输送200万升血液、使患者生存5年。不过据研究人员称,目前完全植入体内的人造心脏仍处于试验阶段。
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    心脏病是人类健康长寿的大敌,然而千百万心脏病患者却无法得到捐献的健康心脏。科学家正在研制全植入、全功能、长寿命的人造心脏,如果这种人造心脏研制成功,就有望使众多的心脏病患者摆脱病痛。

    第一个吃螃蟹的人

    1982年,美国犹他大学医学中心的威廉·德夫里斯博士领导一个手术小组,给克拉克植入一颗名叫贾维克的人类第一个人造心脏,开创了人造心脏移植的先河,震惊了世界。

    这颗人造心脏是由犹他医疗小组成员罗伯特·贾维克设计的。它通过两条2米长的软管连到体外的一部机器上,压缩空气维持着这颗人造心脏的跳动。克拉克在手术后不久就能够站起来走几步路,自己吃东西。这颗塑料心脏在他的胸腔里跳动了将近1300万次,维持了112天的生命。

    后来又陆续给另外4名病人移植了贾维克人造心脏,全都死了,其中活得最长的一个活了620天。从此,人造心脏移植处于停滞阶段。
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    美国食品和药物管理局1984年规定:只能用贾维克人造心脏移植作为过渡,使垂死病人延长生命,等待移植人心。该局1990年又作出更严格的规定:除急救外,禁止使用贾维克人造心脏。

    艰难的前进

    人造心脏的研究工作面临重重困难,然而科学家并没有停止脚步,而是在继续摸索前进。

    1991年1月美国亚利桑那大学医学中心和犹他大学梅德福特研究基金会联合成立卡迪奥威斯特公司,在贾维克人造心脏的基础上改进后推出卡迪奥威斯特人造心脏。

    1993年1月11日,亚利桑那大学医学中心为一名46岁的妇女移植了第一颗卡迪奥威斯特人造心脏作为等待人心脏的过渡手段。一两个月后人造心脏取出,医生给她移植了人心。

    1993年8月11日,加拿大渥太华心脏研究所宣布,他们研制成功第一颗永久性的人造心脏。这种新的人造心脏已在小牛身上进行了试验,它能搏动体内血液循环,使小牛成活。该人造心脏不同于“贾维克”的机械心脏,它能植入人体体内,并维持病人一生的生命。“贾维克”机械心脏是在人体之外,只能在心脏移植到病人体内之前维持病人的生命。
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    世界首例永久性人造心脏移植术

    1995年10月23日,一位64岁的英国退休电影制片人成为世界上第一位接受永久性电动人造心脏的人。这次手术是英国牛津约翰·拉德克里夫医院史蒂夫·韦斯塔比医生主持实施的。植入的永久性电动人造心脏的设计者是美国得克萨斯心脏研究所,制造者是美国热动力心脏系统公司。

    这颗价值8万英镑的电动人造心脏大小如同拳头,两侧安装有两条导管。其中一条与古德曼的右心房相连,另一条与左心室相连。血液从左心室流出,经电动人造心脏加压后流入右心房,这样就帮助心脏完成了血液循环的任务,减少了心脏的负担,从而为心脏康复提供了可能。电动人造心脏每分钟最大可供血10升,足以满足人体血液循环的需要。

    该电动人造心脏固定在古德曼的腹腔内,通过从胸部引出的导线与体外的电池组相连。电池组既可安装在肩部的背带上,也可安装在腰带上,可提供5至8小时的电力。因此古德曼必须不断地更换电池组。另外,与体内相通的导线可能造成的感染也会威胁古德曼的生命。
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    全植入型人造心脏

    这种人造心脏只有拇指大小,可植入人的心脏内,并能根据人体的活动情况自动调节泵的压力和速度。它通过无线电波从体外的电池组中获得能量,省却了导线,即安全又方便。

    1998年底,美国得克萨斯州著名的外科医生迈克尔·德巴凯和美国宇航局的科学家们共同研制成功一种只有三号电池那么大的全植入式人造心脏。它可以植入患者的胸腔内,每分钟转动1000次,帮助因病症而丧失部分功能的心脏把血液输送到身体的其余部分。心脏病使一位奥地利患者的左心室几乎无法正常工作,无力向身体其他器官输送血液。这种人造心脏装入患者体内后,可以源源不断地把左心室中的血液送入主动脉,然后流经身体的每一个部分。

    此后,美国科学家与其他国家的科学家合作研制出了可能取代心脏移植的“贾维克2000”人造心脏。它每分钟可输送多达10升的血液。科学家正计划近期进行这种人造心脏的手术。如果这项手术获得成功,这种装置有可能取代心脏移植,并挽救成千上万因得不到器官而死于动脉堵塞患者的生命。, 百拇医药