全人工心臟：無數(shù)失敗中的艱難求索，機械心能否替代生物心？
前言：
終末期心力衰竭曾是令人絕望的不治之癥，直到1967年12月，南非外科醫(yī)生伯納德（Christiaan Barnard） 歷史性地將一名因車禍喪生的25歲女性心臟放入一例55歲男性心衰患者的胸腔內(nèi)。盡管最終患者只生存了18天，卻開辟了“以心換心”從理念到現(xiàn)實的新紀(jì)元。
然而，這種“同種異體”的移植模式注定了“供不應(yīng)求”的結(jié)果，只有極少數(shù)幸運兒才能得到這種極度稀缺的資源而獲重生。一顆通用的、可以起到臨時或永久替代作用的人工心臟是永遠終末期心衰患者所需要的。
人工心臟目前已成為國際指南推薦的心衰標(biāo)準(zhǔn)化治療方式之一，同時也是心臟移植術(shù)有效的替代治療方案。人工心臟，即用生物機械手段部分或完全替代心臟的泵血機能，維持全身的血液循環(huán)。按功能劃分包括心室輔助血泵（VAD）和全人工心臟（TAH）。
一、站在殉道者的肩膀之上——全人工心臟的坎坷發(fā)展史
早在20世紀(jì)中葉，科學(xué)家就開始研制“人工心臟”。
美國心臟外科專家、體外循環(huán)機發(fā)明者約翰·吉本（John Gibbon）（上）及動物實驗照片（下）（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
1953年5月，美國外科醫(yī)生吉本（John Gibbon）用自己設(shè)計的全球第一臺心肺機為一名心臟手術(shù)患者實現(xiàn)26分鐘的完全呼吸-循環(huán)支持，初步證實了用人工器械模擬心臟功能的可行性。
1957年，第一顆全人工心臟問世。荷蘭醫(yī)生科爾夫與同事阿庫蘇，將一顆水壓式聚氯乙烯人工心臟置入狗體內(nèi)，使其生存了近90分鐘，這是首次將“人工心臟”概念帶入現(xiàn)實。
庫利全人工心臟（Liotta-Cooley TAH）（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
1969年，誕生了全球第一例臨床全人工心臟置入術(shù)。美國醫(yī)生庫利（Cooley）首次為一名47歲男性成功置入一顆以設(shè)計者名字命名的“庫利全人工心臟”，作為移植前過渡治療?；颊呖窟@顆氣動的雙心室輔助泵生存64小時后，接受了心臟移植。但不幸的是，患者在移植后32小時死于假單胞菌性肺炎。
Akutsu-Ⅲ全人工心臟（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
1981年，Cooley醫(yī)生完成了全球第2例TAH移植，將Akutsu-Ⅲ置入一例冠狀動脈旁路移植術(shù)患者體內(nèi)，55小時后，患者接受心臟移植，其后10天死于感染、腎衰竭及肺部并發(fā)癥。
這樣令人遺憾的結(jié)果，讓這兩種TAH未再被用于臨床。
1970年，美國Utah大學(xué)的Kolff博士及其團隊研制了Jarvik-7 TAH。Jarvik 7 TAH由兩個氣動的球形聚氨酯泵模擬雙心室功能，以滌綸氈片與患者心房相連，以兩根聚氨酯電纜穿出胸壁連接外部控制器。
Jarvik-7 全人工心臟（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
1982年12月2日，Jarvik 7被首次置入一例61歲患者克拉克（Barney Clark）體內(nèi)，術(shù)后112天死亡。
1985到1991年，大約有170例患者使用Jarvik-7 TAH作為移植前的過渡治療，然而在Jarvik-7支持期間，敗血癥及多器官功能衰竭的發(fā)生率較高。1991年，美國FDA以不符合FDA的管理條款為由，停止了該款TAH的臨床應(yīng)用。
隨后，Syncardia公司將Jarvik-7 TAH進行改進，并重新命名為CardioWest TAH。1993年1月，美國FDA批準(zhǔn)CardioWest TAH應(yīng)用于臨床試驗。2001年，由Syncardia公司生產(chǎn)的CardioWest TAH在美國、加拿大及法國成功應(yīng)用于臨床。
2004年，美國FDA批準(zhǔn)CardioWest全人工心臟作為移植前的輔助治療措施，它也是唯一一個經(jīng)美國FDA以及歐洲CE認證可進行臨床應(yīng)用的全人工心臟。到目前為止，全世界共有1250例CardioWest全人工心臟的臨床應(yīng)用，其中2013年植入為161例，最長的輔助時間為1374天（將近4年）。2012年3月，美國FDA以“人道主義使用器械（HUD）”批準(zhǔn)其作為終點治療。
Abiomed公司標(biāo)志及AbioCor全內(nèi)置全人工心臟（圖片來源：Abiomed官網(wǎng)）
然而在2000年，Abiomed公司發(fā)明了全球第一顆全內(nèi)置TAH AbioCor。其組成包括電動泵系統(tǒng)（有2個人工心室和4個瓣膜）、控制系統(tǒng)（監(jiān)測和控制泵速和左右心室平衡等）、電池（內(nèi)置應(yīng)急電源）及經(jīng)皮能量傳輸系統(tǒng)（TET）線圈。內(nèi)置電池充電和信號傳遞經(jīng)由TET和射頻交流系統(tǒng)實現(xiàn)，因去除了穿胸壁的管線，感染風(fēng)險大大降低，患者生活質(zhì)量顯著提高。但AbioCor體積很大，重達900g，只能用于胸腔容積較大的患者。
但尷尬的是，作為公司旗艦產(chǎn)品，AbioCor歷經(jīng)20多年開發(fā)，卻遲遲未得到美國FDA的批準(zhǔn)，甚至由于臨床試驗的失敗，導(dǎo)致公司股價大跌（2000年底Abiomed的股價從年初每股41美元跌至3美元左右）。自此，Abiomed公司開始轉(zhuǎn)型，退出了全人工心臟市場，重點開拓心室輔助裝置（VAD）市場，最終打了一場漂亮的翻身仗，成為了現(xiàn)今心室輔助裝置市場主要玩家之一。
Carmat公司標(biāo)志及其全人工心臟產(chǎn)品（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
2013年12月，被稱為“全球第一顆永久性生物合成人工心臟”的法國Carmat公司TAH被首次置入人體，Carmat心臟臨床可行性研究納入的第一例患者在術(shù)后75天死亡。2014年8月5日，第二位病人接受了Carmat人造心臟移植手術(shù)，68歲的病人在2015年1月初出院回家，自此以后生活正常。直至2015年5月，這位病人去世。
Carmat人造心臟由生物材料研發(fā)而成，不需要移植者服用免疫抑制藥物，而且能夠最“忠誠”地模仿人體原本的心臟運作。和此前使用的短期性心室輔助泵不同，Carmat人造心臟致力于“定居”在病人體內(nèi)。僅有為心臟提供動力的電池在體外，其“續(xù)航能力”達2個小時。
二、唯一一款通過美國FDA認證和歐洲認證的移植過渡設(shè)備——SynCardia全人工心臟
目前唯一一款通過美國FDA認證和歐洲認證的移植過渡設(shè)備就是SynCardia公司的SynCardia全人工心臟。
SynCardia公司50cc及70cc TAH產(chǎn)品
（圖片來源：SynCardia官網(wǎng)）
2004年美國FDA批準(zhǔn)了SynCardia TAH可以作為不可逆的雙心室衰竭的移植過渡產(chǎn)品。目前70cc的SynCardia TAH已經(jīng)植入到了1500名病人的體內(nèi)，50cc型號的臨床使用超過了20例。根據(jù)TNTERMACS的報道，2006年6月至2015年6月期間，植入SynCardia TAH超過1年的患者中，有58.8%接受了心臟移植。
Syncardia人工心臟可使用便攜電源并支持適度運動（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）
盡管SynCardia TAH也有并發(fā)癥和它自身的問題，但是VAD無法完全支持的時候，它仍是一種可行的選擇。2010年3月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了為SynCardia TAH設(shè)計的首個可穿戴的便攜式電源，使得患者不必一直在醫(yī)院等待供體心臟。
總結(jié)：
針對許多無法用藥物或外科方法治療的終末期心力衰竭患者來說，心臟移植是的最好治療方法。由于供體不足的矛盾，人們始終期望能有一顆通用的、能夠永久替代衰竭心臟的全人工心臟。然而受制于技術(shù)的現(xiàn)狀，全人工心臟目前只是作為心臟移植前的替代過渡治療，并不能長久維持。跑在行業(yè)前方的Syncardia全人工心臟也正在永久性人工心臟移植的臨床試驗上起步。但從目前的技術(shù)發(fā)展情況來看，要想永久替代人類心臟使用，全人工心臟還要攻克許多技術(shù)難關(guān)。
來源：思宇器械觀察
