人工心脏:打造永不停跳的“心”
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发布日期:2014-08-01 12:20:31
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一颗正常的心脏在安静的时候每分钟可以泵出5升的血液,而在剧烈活动的时候,泵血量则急剧上升。目前的人工装置都还无法达到这些标准。
据路透社报道称,2013年圣诞节前夕,一位75岁的男子在法国巴黎蓬皮杜欧洲医院被成功移植入一颗“人工心脏”。参与手术的是一个由16名医护人员组成的团队,手术由该人工心脏的设计者、法国医疗设备制造商卡尔玛生物医学公司的创建人之一卡尔邦迪医生主刀。手术后,75岁的病人已经可以跟家人交谈,这是目前世界首例成功移植永久性人工心脏的手术。
首颗永久性“人工心脏”进入临床
直径看上去和人类心脏差不多,重量是人类心脏的3倍多,这个规律跳动的白色物体就像个小电机,你能想像用机械部件组合成的这颗“心脏”可全部植入体内,来代替人体心脏功能吗?或许这正如科幻小说中描绘的医学梦想,却在法国企业手中变成现实。
其实,此前已有美国企业实现了“完全人工心脏”的产品化,由于只允许被诊断为存活时间不到1个月的患者使用,应用范围有限,仅起到了心脏移植手术之前的“过渡”作用。据法国卡尔玛公司推测,此前的人工心脏不耐用的原因是,机械方面的耐久度不够,且“血栓”问题严重,由于人工心脏内的金属部件等非生物材料与血液接触时,部分血液出现了流动阻塞,导致血栓形成。
而卡尔玛人工心脏的材质一部分是塑料,另一部分采用了生物材料,可以在人体内工作5年。它的表层由被经过技术处理的牛的心脏内膜与聚氨酯所覆盖,以此来减少血液凝块的风险,并在一定程度上规避了并发症频繁复发的可能性。
这颗“人工心脏”是如何发挥作用的?人的心脏由左右两个心房和心室共计四个腔体构成,需要保留患者的两个心房,人工心脏用来发挥左右两个心室的作用。其工作原理是,首先血液经由大静脉从全身流回右心房,从右心房流到右心室的血液被输送至肺动脉,在肺部获得氧气后,经由肺静脉流回心脏的左心房,再从左心房流向左心室的血液经由强有力的心肌动脉,最后从大动脉输送至全身。
这颗可以完整植入体内的人工心脏,最奇特之处还在于,医疗师为它制造了两个如口袋书大小的“外部电池”,由直径8毫米的经皮线连接,穿过胸腔为人工心脏提供能量。使人工心脏的心室有规律收缩的是,注入心室外侧空间的润滑油与小型电动泵。通过电动泵高速旋转带动润滑油移动,使左右心室交替收缩及扩大。
不过,人工心脏并不仅仅发挥泵的作用,还需要调节脉搏。人在睡觉、行走及运动时身体所需要的氧气量不同。心脏要根据这一点调整脉搏,也就是调整用来使身体进行氧气循环的血液流量。用来实现这种功能的是人工心脏中内置的传感器群。
比如,人工心脏配备有可检测身体处于睡眠状态还是非睡眠状态的传感器。为了掌握所需要的血液流量,还备有用来检测血压(从大静脉流回右心室时)的传感器。据卡尔玛介绍,利用这些传感器,可准确掌握身体所需要的血液流量。
我国“人造心配置”尚待检验
晚期的心衰患者由于心脏无法泵入足够的血液进入各个器官,肾脏功能开始萎缩,患者急需心脏移植,否则会很快死去。“我国心脏移植开展不多,一是经济因素,移植手术费用达到几十万元,术后还得终生服抗排斥药物,很多患者承担不起,二是心脏供体非常稀缺。” 武警总医院器官移植中心主任陈兴国告诉记者。
目前,我国并未有真正意义上的“全植入型人工心脏”,国产的人工心脏尚在试验阶段,未供医疗临床应用。这种“临时人工心脏”装置局限于植入心室辅助,是一种以血泵为核心部件的机电一体植入式医疗装置,用于弥补或代替心脏完成泵血功能,在找到可供移植的人类心脏之前,以此来维持患者的生命。
“其实我国在人工心脏研究方面也很早,一直从1965年我国研制出第一个心室辅助装置开始,到2013年5月试验羊天久在泰心医院动物实验中心健康存活61天,是国内植入第三代心室辅助装置的最长存活纪录。”首都医科大学生物医学工程学院副教授武文芳介绍。
据有关研究数据统计,目前我国潜在的心脏病患者已达6000万,有800万患者需要心外科手术治疗,但每年我国完成的心脏手术仅在8万例左右。
“目前没有人敢肯定人工心脏是否能长时间地在病人身上存活,需要解决的是心脏活动的动态范围问题。一颗正常的心脏在安静的时候每分钟可以泵出5升的血液,而在剧烈活动的时候,泵血量则急剧上升。目前的人工装置都还无法达到这些标准。”首都医科大学生物医学工程学院副教授武文芳说。
人工心脏未到“安心”时
卡尔玛生物医学公司首席执行官马尔切洛解释:“仅仅因一次移植就得出结论为时尚早。”其实想拥有一颗人造心并不轻松,需要打开胸腔并切开身体多处器官来安放,而且手术之后的系统维护也是一件头痛的事,患者腹部要一直带着为人工心脏提供电力的锂离子电池(重1kg),还要利用从耳后穿过的电线为人工心脏供电。目前电池的工作时间为12小时,需要定时充电。据说卡尔玛正在朝着大容量化及轻量化的方向改进电池。
此次被成功移植的人工心脏手术费用约在117万至150万人民币之间,而相比较,传统意义上的心脏移植手术在法国本土需花费约209万人民币,在美国则更高,几乎会达到约606万人民币的水平。
但现阶段遗憾的是,卡尔玛的人工心脏适合于86%的欧美男性身体,20%的欧美女性身体。卡尔玛生物医学公司也表示将来要制造更小型的人工心脏,以此来适应女性以及中国和印度患者的体型。
据路透社报道称,2013年圣诞节前夕,一位75岁的男子在法国巴黎蓬皮杜欧洲医院被成功移植入一颗“人工心脏”。参与手术的是一个由16名医护人员组成的团队,手术由该人工心脏的设计者、法国医疗设备制造商卡尔玛生物医学公司的创建人之一卡尔邦迪医生主刀。手术后,75岁的病人已经可以跟家人交谈,这是目前世界首例成功移植永久性人工心脏的手术。
首颗永久性“人工心脏”进入临床
直径看上去和人类心脏差不多,重量是人类心脏的3倍多,这个规律跳动的白色物体就像个小电机,你能想像用机械部件组合成的这颗“心脏”可全部植入体内,来代替人体心脏功能吗?或许这正如科幻小说中描绘的医学梦想,却在法国企业手中变成现实。
其实,此前已有美国企业实现了“完全人工心脏”的产品化,由于只允许被诊断为存活时间不到1个月的患者使用,应用范围有限,仅起到了心脏移植手术之前的“过渡”作用。据法国卡尔玛公司推测,此前的人工心脏不耐用的原因是,机械方面的耐久度不够,且“血栓”问题严重,由于人工心脏内的金属部件等非生物材料与血液接触时,部分血液出现了流动阻塞,导致血栓形成。
而卡尔玛人工心脏的材质一部分是塑料,另一部分采用了生物材料,可以在人体内工作5年。它的表层由被经过技术处理的牛的心脏内膜与聚氨酯所覆盖,以此来减少血液凝块的风险,并在一定程度上规避了并发症频繁复发的可能性。
这颗“人工心脏”是如何发挥作用的?人的心脏由左右两个心房和心室共计四个腔体构成,需要保留患者的两个心房,人工心脏用来发挥左右两个心室的作用。其工作原理是,首先血液经由大静脉从全身流回右心房,从右心房流到右心室的血液被输送至肺动脉,在肺部获得氧气后,经由肺静脉流回心脏的左心房,再从左心房流向左心室的血液经由强有力的心肌动脉,最后从大动脉输送至全身。
这颗可以完整植入体内的人工心脏,最奇特之处还在于,医疗师为它制造了两个如口袋书大小的“外部电池”,由直径8毫米的经皮线连接,穿过胸腔为人工心脏提供能量。使人工心脏的心室有规律收缩的是,注入心室外侧空间的润滑油与小型电动泵。通过电动泵高速旋转带动润滑油移动,使左右心室交替收缩及扩大。
不过,人工心脏并不仅仅发挥泵的作用,还需要调节脉搏。人在睡觉、行走及运动时身体所需要的氧气量不同。心脏要根据这一点调整脉搏,也就是调整用来使身体进行氧气循环的血液流量。用来实现这种功能的是人工心脏中内置的传感器群。
比如,人工心脏配备有可检测身体处于睡眠状态还是非睡眠状态的传感器。为了掌握所需要的血液流量,还备有用来检测血压(从大静脉流回右心室时)的传感器。据卡尔玛介绍,利用这些传感器,可准确掌握身体所需要的血液流量。
我国“人造心配置”尚待检验
晚期的心衰患者由于心脏无法泵入足够的血液进入各个器官,肾脏功能开始萎缩,患者急需心脏移植,否则会很快死去。“我国心脏移植开展不多,一是经济因素,移植手术费用达到几十万元,术后还得终生服抗排斥药物,很多患者承担不起,二是心脏供体非常稀缺。” 武警总医院器官移植中心主任陈兴国告诉记者。
目前,我国并未有真正意义上的“全植入型人工心脏”,国产的人工心脏尚在试验阶段,未供医疗临床应用。这种“临时人工心脏”装置局限于植入心室辅助,是一种以血泵为核心部件的机电一体植入式医疗装置,用于弥补或代替心脏完成泵血功能,在找到可供移植的人类心脏之前,以此来维持患者的生命。
“其实我国在人工心脏研究方面也很早,一直从1965年我国研制出第一个心室辅助装置开始,到2013年5月试验羊天久在泰心医院动物实验中心健康存活61天,是国内植入第三代心室辅助装置的最长存活纪录。”首都医科大学生物医学工程学院副教授武文芳介绍。
据有关研究数据统计,目前我国潜在的心脏病患者已达6000万,有800万患者需要心外科手术治疗,但每年我国完成的心脏手术仅在8万例左右。
“目前没有人敢肯定人工心脏是否能长时间地在病人身上存活,需要解决的是心脏活动的动态范围问题。一颗正常的心脏在安静的时候每分钟可以泵出5升的血液,而在剧烈活动的时候,泵血量则急剧上升。目前的人工装置都还无法达到这些标准。”首都医科大学生物医学工程学院副教授武文芳说。
人工心脏未到“安心”时
卡尔玛生物医学公司首席执行官马尔切洛解释:“仅仅因一次移植就得出结论为时尚早。”其实想拥有一颗人造心并不轻松,需要打开胸腔并切开身体多处器官来安放,而且手术之后的系统维护也是一件头痛的事,患者腹部要一直带着为人工心脏提供电力的锂离子电池(重1kg),还要利用从耳后穿过的电线为人工心脏供电。目前电池的工作时间为12小时,需要定时充电。据说卡尔玛正在朝着大容量化及轻量化的方向改进电池。
此次被成功移植的人工心脏手术费用约在117万至150万人民币之间,而相比较,传统意义上的心脏移植手术在法国本土需花费约209万人民币,在美国则更高,几乎会达到约606万人民币的水平。
但现阶段遗憾的是,卡尔玛的人工心脏适合于86%的欧美男性身体,20%的欧美女性身体。卡尔玛生物医学公司也表示将来要制造更小型的人工心脏,以此来适应女性以及中国和印度患者的体型。
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