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《科学24小时》

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旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

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千年欲圆换心梦

2015-01-28 11:08:27

心脏,是血液循环的中枢。总体而言,它具有强大的生命力,但在个别时候,它又是很脆弱的。为了拯救一条条在凄风苦雨中备受煎熬的生命,医学勇士们开始了艰难的跋涉……

 

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千年欲圆换心梦

█ 王震元

 

早在2500 多年前的战国时期,《列子·汤问篇》中就有这样的记载:扁鹊吩咐徒弟把治疗外伤的“毒药”,泡成“毒酒”,又把割肉用的小铁刀磨得亮闪闪的,浸在酒中。接着,他让鲁公扈和赵齐婴这两个心脏病患者,喝下“毒酒”并脱去上衣后仰躺在木板床上。不久,两人便失去了知觉,脉搏却还在跳动。扁鹊立即拿起“手术刀”,接着剖开他们的胸膛,把鲁公扈和赵齐婴的心脏互换了。结果两人都很快恢复了健康。

这个故事就操作过程来看,似乎符合麻醉和移植手术的程序。但是,如此轻而易举地置换两个患者的心脏,这在当时那种医学水平极为低下的年代绝无可能。那么,现代医学上的心脏移植又是怎样诞生的呢?

 

缝血管护士青丝 遭挑战“机体排异”

1912 年,法国外科医生卡雷尔,由于发明“血管缝合术”而荣获诺贝尔生理学或医学奖。在此之前,如果伤员主动脉受伤破裂,只能使用止血带。血虽止住了,但与此相连的部分肢体却由于得不到血液营养的及时补充,肌肉很快会坏死。要接通血管就必须进行缝合,否则伤口渗血,形成血栓,肢体也会随之坏死。卡雷尔经过不断研究改进,创造了一种“三线缝合法”。他把两条血管的末端三等分分开,对接折叠,再用极细的针和丝线缝合,使血管内壁光滑,血流畅通。当时还没有细尼龙丝或是更好的缝合材料,卡雷尔用的丝线是护士的头发。针则是手工制作的,非常精细。

血管缝合技术现已成为当代外科医生的一项基本功。1905 年,卡雷尔首先运用这项发明,将一条小狗的心脏移植到另一条大狗的颈部,并与颈部血管成功吻合。结果小狗的心脏持续跳动了近个小时,最后由于血栓形成而停止。1906 年,卡雷尔到美国洛克菲勒研究所,继续从事各种器官移植的探索。其中做得最多的是异体狗的腿部和肾脏的移植。当时医学界普遍认为,只要被移植的器官与机体的血液相通了,解决了营养问题,这个器官也就可以长期存活。比如,卡雷尔把一条狗的腿移植到另一条的身上,另一条狗果然就能正常走动了。然而,不到40 天,这条狗的那条移植腿却开始溃烂了。这个“怪现象”不仅令卡雷尔本人和他的同行们感到困惑,也成为困扰医学界几十年的悬案。1933 年,两位美国医生也在狗身上进行类似卡雷尔的异位心脏移植实验,但遗憾的是这条狗术后仅存活了天。但是,由于当时技术设备的进步,他们观察到了移植的心脏组织被淋巴细胞、单核细胞和嗜中性粒细胞所浸润,并且常常伴有水肿。他们由此大胆推测,心脏移植后受体能否存活并非取决于外科技术本身,很可能取决于是否受到了某些生物因素的“干扰”。

 

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后来,医生们进一步的研究表明,这种推测是正确的。原来,移植器官来自另外一个个体,而受体作为生物体具有一种天然的免疫力,能对进入体内的“异己”组织加以识别、攻击和消灭。这种生理性防御反应在术后表现为排斥反应,直接导致移植器官的破坏,造成移植失败。因此,要使移植器官长期存活,就必须反其道而行之,采取包括药物在内的各种手段抑制“排异反应”。1963 年,一位学者在进行实验狗的心脏原位移植过程中,使用了免疫抑制剂后,实验狗的生存期延长至42 天,提供了成功的范本。

“坚冰已经打破,航线已经开通,道路已经指明。”是时候把心脏移植的对象转向人体了!但谁来做首个“吃螃蟹”的勇士呢?

 

开普顿一曲凯歌 “换心人”十年华诞

1964 年,美国密西西比大学的哈代医疗小组,在积累了年的动物实验成功经验的基础上,首先回应了历史的召唤。他们选择的受体是一位68 岁的男性终末期心脏病患者,而供体原本是一颗健康人的心脏。但是,由于患者的病情急剧恶化,时间已不允许等待供体的到来了,因而哈代果断决定改用黑猩猩的心脏进行原位移植。术后这颗心脏在人工心肺机的支持下搏动良好,但是由于它实在太小了,无法有效地支持人体的血液循环,因而患者在被拔除与人工心肺机相连的导管一个半小时后就离世了。

3年过去了。1967 12 日,历史终于选择了另一位当时还默默无闻的胸外科医生——巴纳德。那一天,在非洲最南端的开普敦,以巴纳德为首,有30 人参与的医疗小组,对时年53 岁的患者华希坎斯基进行了心脏移植手术。10 年来,患者几度因心梗而进行抢救,此时已处于死亡边缘。供体是一位24 岁死于交通事故的女性的健康心脏。患者术前进行了口服多种药物、局部接受放射线等预防“排异”处理。心脏移植手术后患者迅速康复,至第12 天已能起床活动。但令人惋惜的是,到了12 21 日,一次严重的肺炎却夺去了患者的生命。虽然患者仅仅存活了18 天,但这是世界上首例人类同种异体原位心脏移植成功的手术,具有划时代的历史意义。1968 日,巴纳德本人在深受鼓舞之余,又为一位46 岁的名叫布莱伯格的牙医进行了心脏移植手术。术前,患者心力极度衰竭,只能日夜不眠地坐在床上艰难地喘息。心脏移植手术后天,患者的病症就完全消失,74 天后便康复出院。这次手术更创造了患者存活期长达594 天的奇迹!

1978 11 月,当时世界上心脏移植术后存活期最长的患者维特里亚,在法国马赛庆祝了他的新心脏跳动10 周年的纪念日。10 年前他48 岁时,因严重的心脏病被迫长期卧床。1968 11 月的一个晚上,他被植入了在车祸中殒命的20 岁青年马林的心脏。从此,维特里亚不但恢复了正常工作和生活的能力,而且还可以进行骑自行车、游泳等运动。

但是,我们在为心脏移植的巨大成就深感欣慰的同时,更必须清醒地看到这种手术目前仍面临着诸多挑战。虽然美国的托尼·霍斯曼在1978 30 日接受一位死于交通事故的18 岁男青年的心脏移植手术后,直至2009 日才去世,成为目前世界上存活期最长——超过30 年的患者,但是总体而言,迄今接受心脏移植手术的许多患者,存活率和生活质量还都不理想。这主要是由于排异反应所致。尽管已有多种抑制免疫药物的问世,但这是一把“双刃剑”——用药量不足,显然不能发挥应有作用;用药过量,又会削弱人体的抗病能力和造血功能,使患者容易感染,甚至加速死亡。科学家们应该怎样直面这种新的严峻挑战呢?

 

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“双心术”巧思良策 “人工心”异军突起

还是那位巴纳德医生,别出心裁地提出了双重心脏移植手术方案。他把移植的心脏,挨近患者已病变的心脏,并将彼此的心房和主动脉相互连接起来。这样,患者胸膛中同时跳动着两颗不同心率的心脏。移植的心脏主要担负把血液输送至全身的任务,但血液仍然流过原有的心脏。两个心脏相互协调,大大减轻了患病心脏的负担。特别是这种“双心术”不必担心“排异反应”。因为一旦出现这种现象,医生们可以立即取出移植的心脏,而让患者自己那颗已经充分休息的心脏重新工作。接受这种“双心”手术的19位患者,年之后,仍有14 位患者依旧存活,存活率超过70%

当然,心脏移植除了排异反应外,供体的严重缺乏也往往使医生们“巧妇难为无米之炊”。于是,医生们就有了人造心脏的大胆创新构思。最早的完全用人工材料制成的心脏,虽然仅仅在一位患者的胸中连续工作了64 小时,却使医生们看到了充满希望的新曙光。经过几十年的努力,美国科学家终于在新世纪来临之际,攻克了这个世界性难题。这种人造心脏由个部分组成:金属钛制成的心脏本体、微型锂电池、计算机控制系统和外接电池组。其中核心是心脏本体,重约900 克,大小相当于一个苹果,由微型电动机和泵构成。它和人的心脏不同,没有四个腔室,只有左腔室和右腔室。左腔室先与肺静脉再与体动脉相连,右腔室则分别连接着肺动脉和体静脉。连接两个腔室之间的是电动机和泵。在人造心脏和血管相连的接口部位,没有瓣膜,只有活塞。那么,人造心脏是怎样工作的呢?首先,右腔室接受体静脉输送来的缺氧血液,由微型泵驱动心脏中间部分带压液泡,将血液压入肺部。接着,肺部吸氧后的血液进入左腔室,再由泵输送至体动脉,并把血液泵至全身循环。不断重复这个过程,就模拟实现了人体心脏的完整功能。

 

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世界第一例人工心脏移植手术者术后和医生交流

 

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人工心脏

 

2000 年,英国伯明翰市一位68 岁男性心脏病患者彼得·霍顿被送进医院,医生诊断其剩余的生命不会超过2周,但使用这种人造心脏后,他不仅整整存活了七年半,而且大大提高了生活质量。他不但与妻子黛安四处旅行,甚至还参加过一个146 千米远的慈善步行活动……

1987 年,扁鹊像作为会徽,出现在美国华盛顿举行的第二届国际器官移植大会上时,曾发人深思,更催人奋进。时光荏苒,又快过去30 年了,心脏移植技术虽然有了新的重大突破性进展,但与扁鹊“举手之劳”的“换心术”相比,还相距甚远。因而,对今天的医学家们而言,仍旧是征途漫漫,芳草天涯……






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