嘮科 | 這四家公司，誰能先造出永不停歇的全人造心臟？

　　2017-01-16 04:55     搜狐

　　人類心臟是工程學上的奇迹。在普通成年人的胸腔內，心臟每天會跳動約10萬次。人體的血液能上至大腦，下至手指和腳趾，「幕後功臣」正是水泵一樣作用的心臟及富有彈性的動脈血管。心臟有四個腔，每側各一個心房和一個心室，用來泵血液遍及全身。

　　自然界如此巧奪天工的設計讓工程師們羨慕不已。自上世紀50年代開始，無數科學家一直在嘗試研發人造心臟，但結果總是差強人意。據美國《IEEE光譜》雜誌近日報道，全球四家公司宣稱，他們已經找到了合適的技術。2017年，臨床試驗和動物測試可能會最終證明，永久性人造心臟有望入駐患者胸腔終身服役。

　　

　　目前，僅美國就有約570萬人被診斷為心力衰竭，不少患者只能排隊等待心臟移植，但捐贈者寥寥。據悉，美國每年僅有2000到2500名心臟捐贈者，成千上萬的重病患者要實施心臟移植手術，需等上數月甚至數年，很多人在等待中死亡。

　　模擬自然心臟

　　SynCardia系統公司

　　總部位於美國亞利桑那州的SynCardia系統公司研製的「全人造心臟（TAH）」已通過美國監管機構的審核。儘管SynCardia TAH功能很好，但目前只能做「心臟移植前的過渡治療」，每3個月需要更換空氣壓縮機。

　　現在，該公司正招募病人，針對該設備作為永久心臟替代品展開臨床試驗。該公司首席執行官邁克爾·蓋瑞普表示，試驗僅招募28名病人，因為已有超過1600例植入手術證明該人造心臟非常安全。

　　蓋瑞普稱，該設備設計簡潔，經久耐用，「病人體內幾乎沒有任何電子產品」。SynCardia公司的心臟用兩個塑料心室模擬心臟發揮泵入功能的心室；每個塑料心室被一個膈膜分成兩瓣，一邊裝空氣，一邊裝血液。安裝SynCardia TAH的病人，會攜帶大約6公斤重的空氣壓縮機，連接管子通過腹部將空氣送到兩個心室，推動隔膜驅動另一邊的血液流通。空氣壓縮機錘擊聲很大，頻率為每分鐘120次。

　　

　　

　　Carmat公司

　　法國一家名為Carmat的公司則希望做得更好。該公司首席醫療官皮特·揚森稱：「我們的設備悄然無聲。」與SynCardia公司的設備一樣，Carmat心臟也有兩個有膈膜的人造心室，向外按壓來泵壓血液流通，但其使用的不是壓縮空氣，而是由植入泵驅動的液壓液體。儘管與SynCardia公司的設備相比，Carmat的人造心臟「塊頭」更大、更重也更複雜，但該公司設計師對其上配備的感測器和能計算心率變化的微處理器極為自豪。

　　Carmat人造心臟的首個可行性研究似乎出師不利：三個月內四名病人中就有兩人死亡，但工業分析師安德魯·湯普森表示，這些病人本身就病得很嚴重，「與其說是設備的失敗，還不如說是病人身體本身已經油枯燈盡」。

　　該公司希望，2017年底前能通過手術將這一設備植入20名病患體內；2018年能將其作為永久性植入設備在歐洲獲得認證。

　　

　　消除機械磨損

　　美國克里夫蘭心臟公司

　　2015年，美國克里夫蘭心臟公司（基於美國頂尖綜合醫療機構克利夫蘭醫學中心研發的技術）開展的一項實驗，讓兩隻小牛犢健康地活了90天。

　　它另闢蹊徑，採用與前兩家公司完全不同的技術。有些專家認為，這一技術更富前景。「人造機械裝置不可能長期穩定模擬心臟每年3500萬次搏動而不磨損，因為它們不具備心臟的自我修復功能。」

　　因此，克里夫蘭心臟公司沒有使用跳動膈膜，而是使用擁有飛快轉動的扇形葉片的離心泵，推動「連續血流」源源不斷地穿過動脈。

　　

　　BiVACOR公司

　　另一家名為BiVACOR的公司目前正同得克薩斯州心臟研究所合作，用小牛犢正在進行一項為期90天的研究。

　　BiVACOR公司的產品與克里夫蘭心臟公司採用同一路線，設計簡潔：一個裝有兩片葉片的轉子在一個小鈦室里旋轉，一個小葉片壓迫血液進入右側心室到達肺部；更大的葉片讓血液流出左邊的心室進入循環系統流遍全身。轉子在磁場中懸浮，通過摩擦力的消除來進一步減少損耗，磁懸浮技術控制葉片旋轉來配合使用者的活動量。

　　這款設備從源頭上消除了機械磨損和故障，而且只有Carmat心臟1/3大小，能效高、輸出量大，適用於各種體型患者。但潛在缺陷是血液產生少量泡沫，可能導致內部出血、中風或其他併發症。

　　目前，這兩家公司仍在調整自己的設計，希望早日開展人體試驗。

　　

　　上述這四家公司都需要在非常嚴苛的環境下進行臨床試驗，從而證明自己的技術切實可行。2017年的多項臨床試驗可能向我們展示一個由人而非生物學創造的工程學奇迹。

　　得克薩斯州心臟研究所技術與創新中心主任、心臟外科醫生威廉·科恩說：「或許BiVACOR會被證明是個巨大的失敗；或許Carmat後續的人體試驗會取得巨大成功，只有時間能揭曉答案。」只要其中的一項技術起作用，就有可能使病人擺脫漫長而痛苦的等待。

　　至於永久性TAH的終極目標是什麼？它是否能替代心臟移植？這些問題只有交給時間來「評判」。