人造器官面面观

人造器官面面观

1993年2月23日，奄奄一息的年仅两岁的小男孩奥斯林·威廉斯在南非开普敦成为世界上第一个接受人工气管移植的儿童。

奥斯林一家居住的活动房屋发生煤气罐爆炸，他父亲被炸死，他虽幸免于难，但脸部、胸部和气管被严重烧伤，如不进行气管移植，他就会窒息而死。

小奥斯林有幸由15年前发明人工气管的韦斯塔比医生领导的医疗小组，在红十字会的一所儿童医院做手术。韦斯塔比医生将硅胶移植物插入奥斯林烧伤的气管，等奥斯林自身的气管5年后长好，再将移植物取出来。手术进行很顺利，奥斯林几天后就只需一般护理了。

人体组织器官因严重伤患、病变而发生严重感染和恶性坏死，往往需要摘除（截掉）相应器官，虽然挽救了生命，却造成功能的丧失，也损伤了整体的健全和谐，何况在类似小奥斯林的情况下，除非继续有效地发挥重要器官的功能，生命也将不存。理想的办法自然是人体自行再生新器官，可惜到目前为止，能迅速自动再生得欣欣向荣的只有指甲、头发和胡子之类，它们其实不长也无妨。一个替代途径是活体器官移植，但受到很多条件的限制。首先是难以保证得到充足酌捐献器官，很多应及时做移植手术的病人排队等候多年也轮不上。另外活体器官的保存、时效条件也很苛刻，现在还不能完全解决患者对异体器官的排斥反应，而且手术费用也较昂贵。因此人工器官应运而生，大有作为，给病人送来了及时雨。近年来人工器官的研制和运用都发展很快。

从技术水平上看，人工器官的研制有三个层次：仅仅模拟器官外形，起人工装饰作用的初浅层次；模拟、具备器官1、2种重要功能的中等层次；实现原生物器官一切天赋功能和生命现象的高级层次。目前大致处于中等层次，更理想的高级层次是努力研究的方向和目标。时间上这三个技术层次的人工器官是并存的。

50年代末，苏联假肢中心研究所研制成功世界上第一只肌电假手。这种假手受大脑神经支配，以断肢端动作产生的肌电位作为控制信号，使之控制微型高性能电机及机械传输系统，推动手指和旋腕机构，让假手按人的意志动作。假手采用高级轻铝质合金材料，有相当握力和提携力，性能稳定，动作自如，控制灵敏。

1989年美国的比特洛夫斯基博士首次利用电脑，使一个下半身完全瘫痪的姑娘恢复了运动功能。与上例的人脑控制不同，这是以电脑指挥患者的神经来控制肌肉，这项新成就被誉为“本世纪除了人类踏上月球外的另一大盛事。”

俗话说：“牙痛不算病，痛起来要老命。”对韧带、肌腱损伤也可以这么说。以前这类损伤只能采取石膏固定、按摩等方法，时间长，愈合效果不一定好。后来改用尼龙、特弗仑、达克纶等合成纤维植入体内进行修补。1973年，英国矫形外科专家赞京思首次采用碳纤维索来修复膝部韧带断裂获得成功。手术中赞京思先将患者膝部上下剖开一条长约13厘米的切口，用电钻在膝盖上端的股骨、膝盖下的胫骨上钻出三个小孔，将编好的“碳索”穿针引线经小孔把股骨胫骨连接起来，并调整好“碳索”的松紧，打结、缝合、整个手术不到一小时。术后三天患者可拄杖走路，一个半月后正常行走活动。由于碳是人体组成的基本元素之一。这种“碳索”人造韧带能与人体组织和谐共生，无排斥反应，可吸引体内组织沿着它长出新的韧带或腱，完成使命的“碳索”随之被体内吸收，自行消失。半年后长出的新韧带或腱甚至比原生的更结实。手术成功率很高。“碳索”这类具有化学活性和生物相容性的新材料称为生物聚合物、医用高分子材料，在人造器官中运用越来越多。

人造血管以前使用真丝等纤维制成，目前已可用由3种氨基酸（缬氨酸、脯氨酸和甘氨酸）按一定顺序排列构成的人造肌肉状材料替换。这种人造肌肉状材料也是一种生物聚合物，具有和“碳索”相同的优点，在心脏、血管、灼伤等手术中应用广泛，还可用于制造人工韧带、肌腱和关节，以及帮助体内有效输送、释放药物的药囊，在机械、环保、航空、航天领域也都展示出优良性能。人造骨骼、关节的另一种换代材料，是在钛合金假体材料表面采用高温等离子喷涂陶瓷涂层，也具有较好的化学活性和生物相容性。

在人工感觉器官方面，美国斯坦福大学的R.怀特教授80年代初发明一种人工耳，对聋人有显著的助听效能，它有一个外部传感器，可将接收到的声音转换成无线电波，传递到置入耳内的微型接收器，再转换成电脉冲，传送到患者听觉神经纤维束中的电极上，这样患者就听到了外界声音，一家德国公司研制出用超声波遥控的助听器，装有按钮的调节板可放在口袋里，由超声波下达指令，可调节声音大小和音色，用于眼睛的仿生产品比较多。人造的弹性硅胶眼窝底可代替损坏了的支撑眼球的骨头。白内障摘除后，植入眼睛的聚合物透镜能纠正远视与近视。上海假肢厂开发的一种软性义眼，选用医用高分子材料制作，外形逼真，透明度高，立体感强，嵌入眼眶后，既能释放原吸收的水分，又为泪液所浸润，始终保持柔软状态，戴用舒适，几乎没有异物感，美国科学家发明的蛋白质隐形眼镜，用动物或植物蛋白质加入交联剂塑模真空干燥，如果在胶状混合物中加色彩染料，还能制成彩色镜片，这种技术还可用于制造伤口敷料、人造软骨和织物纤维。这种隐形眼镜很便宜，镜片模糊便可扔掉换上新的。中国科学院声学所东海研究站研制的盲人指路眼镜，利用超声波的发、收置换探测方向，性能稳定，使用寿命长，耗电省，成本低，一块9V的叠层电池可使用60小时。

人造牙齿是人造器官中开发运用最早最普及的，远在中古时期就有了，到古罗马时代已相当盛行，许多人为显示富有和赶时髦，纷纷让大夫拔去好牙改镶质料昂贵的假牙。到近现代假牙材质、技术已相当完善。20世纪中期以来，人造牙床、下巴技术也不甘寂寞跟了上来。钛制的下颌植入后可使牙床与颌骨永久连接，作为牙床基础能媲美天然。

中国研制的电子喉仅重20克，发音清晰，音量可控，且可分男女声。

人工内部脏器使用较多的是人工肺、人工肾、人工肝脏和人工心脏。模拟肺进行O2与CO2交换的人工肺，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血。人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒。人工肾业已成为肾功能衰竭末期病人的常规治疗手段，急性肾功能衰竭者采用人工肾治疗后死亡率已由75%降低到70%以下，目前人工肾研制的方向是要求其透析性能高，体积小，能佩带甚至体内植入。由于模仿原生脏器复杂的生理化学反应极为困难，现在一般还只能做到代替原生脏器的一部分功能。后来设想把脏器细胞应用于人工脏器，从而开始了混合型人工脏器的研究。近年来在培养适宜肝细胞的材料时，发现乳糖可以有效地控制到链状聚苯乙烯上，现在还在进一步研究能使肝细胞在一定质量内增殖的材料。1993年3月，美国洛杉矶锡达斯—赛奈区疗中心的阿基利斯·迪米特里厄斯首次尝试用一种内含有猪肝细胞的新型人造肝脏，维持一名36岁的妇女和一名10岁男孩的生命，直到他们得以接受肝移植手术。这种装置是一个长20英寸、直径4英寸的塑料圆筒，里面充满植物纤维和从一种小猪身上取得的肝脏细胞。使用时患者的血液流经一个把它们分离成血细胞与血浆的机器，经再度混合流回患者体内，分离技术避免了异体排斥的问题。迪米特里厄斯大夫认为，这种混合人工脏性能优于其他人工肝脏和使用整个动物肝脏的跨类移植方法。美国罗得岛大学的格瑞斯医生也在独立地研究人工肝脏，无独有偶，他也采用了以一种特制的膜包容猪脏细胞的类似思路。这种装置既可避免致命的异体排斥反应，又能达到清除血中杂质的目的。肝功能衰竭、药物中毒、急性肝炎以及肝脏临时失去作用的人，都可靠它临时救急。这种仪器的人体试验最快要到1995年才能进行。理想的人工肝脏尚待进—步研究。

人造器官正全力攻克的重点和难题，是埋藏式人造心脏。

（澈　浆）