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40 岁,我给自己换了一颗「钛合金心脏」

摘要

「嗡嗡」声替代了「咚咚」声,生命得以延续。

采写 | 鱼三隹

编辑 | 靖宇

「心脏」,自古以来都被看做生命的关键,它昭示着开始与死亡。

随着科学技术的发展,越来越多的器官都有了人造「替身」,像是义肢、人工耳蜗等等,但是人们也许很难想象,「心脏」这个如此重要的部位,也能被机械取代。

2008 年上映的电影《钢铁侠》中,托尼·斯塔克在前往中东的途中遭遇恐怖分子袭击、险些丧命,在英森博士的帮助下,托尼的体内移植了一颗核动力心脏,不仅重获新生还牵扯出了一系列惊心动魄的故事。

许多影迷都为钢铁侠拥有的无限生命动力所吸引,实际上,早在上世纪三四十年代,就有科学家曾提出用核能制造「人工心脏」的设想。如今,国内更是涌现出了一批人造心脏企业,永久性的「人工心脏」甚至已经进入到了临床阶段。

一个精巧的小型机器,一头连接心脏、一头连接电池与控制器,正在支撑起心衰病人的血液循环,支撑着他们的生命。

他,没有心跳

今年年初,王洋洋从老家沈阳前往北京参加单立人举办的原创喜剧大赛,收获了许多关注。

最近他依旧投身于脱口秀事业,正在积极筹备自己的专场演出。在主题为「方心未艾」的海报里,他写到「好多感触在签署病危通知时一涌而来,五味杂陈的情绪混杂着对这个世界的依依不舍,又不得不结束的无奈」,这些都让他格外地想表达。

然而,试图用脱口秀这种形式表达自己对于命运思考的王洋洋,他的心脏,却无法「发声」。

参加单立人原创喜剧大赛时的王洋洋|受访者提供

总是在演出时穿着的马甲里,掩藏着王洋洋的秘密——人工心脏。

人体内的血液循环包括两个部分,一个是心脏通过左心室将新鲜血液泵入主动脉进而流遍全身的体循环,一个是回流到右心室的血液前往肺部进行「换新」的肺循环。

左心室是一切循环的开始,通过剧烈收缩形成的压力,能够在空气中将水喷起 1.5 米高,左心室就是凭借如此强大的动力将血液输送到人体内总长超过 96000 千米的血管系统中的。

日复一日,在正常人的一生里,心脏将跳动数十亿次。

但有些人,没那么幸运。

2007 年,28 岁的王洋洋被查出患有「扩张型心肌病」,病情愈发严重后,左心室的泵血能力严重不足,只能用「人工心脏」接替「站岗」。

在了解到底何为「人工心脏」时,专业人士特意介绍道:「现在的人工心脏我们叫做连续流,就是如果你遇到装人工心脏的病人的话,他是没有脉搏的,不会发出咚咚的声音。」

「人工心脏」是一个相对宽泛的概念,许多心脏辅助装置都可以笼统的用「人工心脏」指称。

其中,LVAD(左心室辅助设备)在临床应用中更为广泛,在目前推荐使用的人工设备中,越 90% 植入的是 LVAD,王洋洋心脏中的小型机器也属此类。

「人工心脏」动画演示图|网络截图

从外观看,「人工心脏」鸡蛋大小,钛合金材质,一百多克重。在手术中,它会被精巧地固定在左心室的心尖上,一条连接着「人工心脏」的导线从胸腔穿到腹腔的皮下,从肚脐旁的出口穿出,与两块体外电池和一个控制器相连。植入心脏部分的机器里有个高速旋转的转子,通过转子的旋转,血液被泵入动脉中,补充心脏已经无法支撑的输血量。

看似原理并不复杂的人工心脏,近些年才刚刚在国内被人们知晓。

在植入「人工心脏」之前,王洋洋度过了 12 年的挣扎岁月。

「当时只要听说哪个医院特别有名,就会去看一看,但是不论哪个医院都只能给出一个结论:实在不行的时候就换心脏。」如今的王洋洋语气风轻云淡,但是当时的他逐渐失去希望、自暴自弃,「就像疯了一样,觉得凭什么是我得这种病?我又没做什么伤天害理的事儿。」

饱受折磨的不仅王洋洋一个。

根据临床统计,心衰患者中,只有 50% 的人能达到五年生存期,而重度心衰患者中,只有 50% 的人能活过一年,心脏疾病单纯依靠药物几乎无法恢复,而重度心衰一旦发生,其他器脏也将出现这样或那样的病变,身体机能很快就将全盘崩坏。

而传统的心脏移植问题在于,供体数量太少,「找到和我血型一样、体型一样、各方面都契合的心脏太难了。」王洋洋叹息。目前,我国至少有 890 万的心衰患者,其中晚期心衰患者近 100 万,而全国每年心脏移植的手术大约只有 400 台。

住院期间,王洋洋曾亲眼目睹了对床病友的死亡,一个被窒息和水肿困住的心衰病人,生命一点点流逝,直到最后都迟迟无法闭眼。

「我就在对面看着,感觉这么死了还不如直接给我来一针,我在睡梦里死了就好了。」

进化的「心脏」

「很长一段时间里,我们都是在以学术界的研究为主,顶多做到动物试验这个程度,无法把一个真正的产品送到临床,以此来拯救生命。」业内人士告诉极客公园。

王洋洋第一次知道自己可能还有另一种选择,是在 2019 年年初。

「当时北京的医生推荐日本的一个人工心脏」,王洋洋的母亲去看了那个产品,黑色的管道从人体模型的腰间戳出,连接着一个工具箱大小的黑色背包,「我妈回来之后十分难过,她说这要是装上了人就废了」,稍显笨重的机器将会给生活带来巨大的不便。

人可以犹豫,但是心衰的速度不会放缓。

2019 年 8 月,王洋洋突发重度心衰,被拉到北京治疗。这时国内的同心医疗有了一个新一代的人工心脏处于临床试验阶段,电池和控制器的体积更小巧了,可以直接挂在腰间,王洋洋终于觉得可以接受了:「太神奇了,科技已经到这一步了吗?」

手术有 65% 成功的概率,术后要永远背着一台机器,王洋洋心里十分没底,但还是决定一试。手术成功了,王洋洋是全国第 11 个接受「人工心脏」植入手术的患者,最初的几例都是出于人道主义救援,真正综合各项指标后确定要植入的患者,王洋洋是第 4 个。

「当时在国内人工心脏确实比较少见。」张医生如今是国内某医院心外科的主任医师,「我也是 18 年去美国参观学习的时候,才第一次近距离接触人工心脏相关的手术。」

国外相关的研究确实开始得更早。

上世纪五十年代,外科医生们就开始尝试研发出一款人造的定速装置——心脏起搏器,用人造起搏器发出的正常信号代替给心脏传输的异常刺激信号。当时美国、瑞典的一些实验室已经开始尝试研发出一款足够高效的小型心脏起搏器,能够直接植入人体。

人们做的很多努力都指向了一个方向:制造一颗人工心脏,一种机械,可以在那些饱受心脏病折磨的人体内跳动,跳动几年甚至一直跳动。

格莱特巴奇和他发明的心脏起搏器|Integer

1960 年,格莱特巴奇发明的心脏起搏器在 10 位病人的体内植入,同年十月,格莱特巴奇把设备卖给了一家名叫美敦力的公司。美敦力在未来的「人工心脏」领域取得了许多成就,到 2012 年,其全球销售额就达到了 162 亿美元。

经过近 30 年的努力,第一代气动泵型人工心脏 Heartmate I 于 1986 年首次被植入人体,它需要连接一个洗衣机大小的外界机器,随着泵血会发出巨大的声响。

第二代流体动力轴型泵的人工心脏 Heartmate II 于 2003 年问世,其可靠性和便携性都得到了极大的增强,患者只需在体外背个背包或着腰包,就能自由活动。但在临床试验前的动物试验中,第二代产品出现了凝血障碍和部分机械故障,因此在 2001 年,研究人员又提出了第三代磁悬浮式人工心脏。

2014 年,人工心脏领域的领头羊,Thoratec 公司研发的 Heartmate III 横空出世,顿时造成医疗领域和资本市场的双重轰动。Heartmate III 使用的即为第三代全磁悬浮人工心脏架构,它进一步解决了第二代产品中轴流泵设计存在的缺陷。

第三代人工心脏的泵体中,转子的上方和下方分别是电磁体和永磁体,工作时,首先调节电磁铁的磁场强度,将转子悬浮在腔体中,随后再调节电磁铁的电流大小,实现磁场的变化,从而带动腔体内液体的流动。全磁悬浮式的架构减少了机器与血液之间的摩擦,其稳定性和适配性大大提高。

上述三代人工心脏都属于植入型的 LVAD 设备,除此之外,还有学者和厂家正在研发体外人工心脏产品。

心擎医疗体外磁悬浮人工心脏|心擎医疗

心擎医疗是国内最早瞄准体外人工心脏设备的公司。

2017 年,国内的「人工心脏」事业还尚且停留在纸面。心擎医疗的创始人徐博翎创业前已经在这个领域深耕了 14 年,但是意识到单纯只是学术研究无法满足国内临床需求、「只有真正作出国产产品」来才是关键的她,毅然选择了回国创业:「我们一直怀抱着一个愿望,希望把自己所钻研的东西,真正转化为对病人和社会的影响力。」

杨韶延是心擎医疗的联合创始人,在说起自己公司的产品时,他一再强调:「我们更看重的是『过渡』和紧急抢救,在关键时刻通过体外的设备帮助病人进行血液循环,直到他们度过危险期。」

这家四年内获得了五轮融资、发展迅速的创业公司,不久前刚完成了国内首个体外磁悬浮人工心脏的临床试验,为一位等待心脏移植的年轻女士迎来了 12 天的黄金时间。

谨慎前进

巨大而稳定的治疗需求,加之逐渐成熟的产品,使得心衰市场成为千亿级的蓝海市场。

北极光创投创始管理合伙人邓锋在先前接受采访时曾表示,心衰是心血管板块少有的超百亿市场空间的广阔赛道,随着人口老龄化以及心血管基础疾病病程的延长,中国心衰器械治疗市场的拐点临近。

根据艾媒咨询数据,2020 年,中国医疗器械行业市场规模达到 7655 亿元,医疗器械类项目的融资事件数量达 248 起,融资规模约为 260 亿元,为近五年同期最高。

「医疗赛道的火热是必然的事情,患者有巨大的需求,国内的医疗机构有很大的发展空间」,不久前,心擎医疗也获得了近 5 亿元的 C 轮融资,杨韶延对于人工心脏的未来总体来说十分乐观。但是当被问及人工心脏何时才能在国内更大范围应用时,他停顿了一下,说道「我不知道如何去定义『广泛』的程度,但其实目前还是蛮难的,国内可能还需要 5 到 8 年的时间。」

1964 年就有科学家想象,10 年内,人造心脏会成为可能。

1979 年,《纽约时报》撰文总结了当时的情况:「今天,经过了 15 年的时光,花费了 1.25 亿美元,人体临床实践使用人造心脏的时代即将到来。」

实际上,每一步都比人们设想的晚了一些,第一次计划周密的完整人工心脏移植是在 1987 年,比预想晚了 6 年,直到今日,世界范围内能广泛使用人工心脏的时代也远远没有到来。

不断被激发的需求永远走在产品研发的前面,性命攸关,医疗产品的研发势必每一步都要谨慎谨慎再谨慎。

就如同美国进化生物学家罗布·邓恩在他的书中写到的那样:「心脏学的历史上充满了轮回的傲慢、表面的成就,以及无数次的,甚至全盘的失败。我大胆推测,类似地,在昨日看来也许是阶段性成果的东西,在如今看来不过是幻想和错觉;相对于理性的微弱烛光,人类总是会被成就的闪亮光芒所吸引。」

问题的关键在于将阶段性成果与幻想和错觉区分开来,对于刚刚起步的国内市场而言,人工心脏更是面临着重重挑战。

从产品设备本身来看,血液不是普通的液体,植入型的机器选择什么材料才能与血液组织、肌肤组织结合得最好?如何控制泵的机械结构和几何参数才能不产生排斥、不形成血栓?人体心脏在静卧和运动时拥有相差十几倍甚至几十倍的泵血量,人工心脏的泵要如何满足不同条件下的需要?一个小小的机械装置,牵扯到了材料学、血液负荷、流体动力学等多个领域的知识。

杨韶延介绍到:「体内的植入型产品面对的可能是集成、小型化等问题,体外的产品面对的则是环境的不可控。因为体内的环境是相对固定的,但是体外产品要经得住风吹日晒、可以带上救护车、直升机、高铁,也可以暴露在急诊室的环境中,所以它对于抗震抗摔、抗高温抗低温等等有更高的要求。」

此外,人才的招募也是个大问题,懂医疗的人不一定懂工程技术,懂工程技术的人不一定懂医疗,两者需要紧密配合才能设计出更好的产品。再加上国内患者的接受度问题、产品的价格问题,人工心脏在国内的进化之路确实艰难。

重获新生之后的王洋洋|受访者提供

复查的时候,王洋洋问医生:「我什么时候能摘掉这个?」

医生反问:「你为啥想摘掉?」

「摘掉之后人轻松,我身上总挂个机器,太累了。」尽管他清楚,能活着已经很不错了。

很多人都在希望人造心脏能进化得越来越小巧、越来越方便,无线化也确实是未来植入产品的进化方向之一,还有学者在试图顺应人体的自然结构,让人造心脏也能发出「咚咚」的心跳。

「大家都在努力,」王洋洋曾经去某个人工心脏厂家的工厂参观,「有个屋子里放的,全是我身上的机器。它们每天不停的工作,厂家也在观察这个机器单机使用的时限,他们会测试设备上的细节能承受多大的压力,能进行怎样纽拉等等,拿着机器反复进行极限测试,然后不断改进人工心脏的设备。」

「我相信一定会越来越好的。」王洋洋语气笃定。

本文由极客公园 GeekPark 原创发布

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