心脏的新希望 - 财富中文网

本文介绍了一种新设计的人工心脏，它正悄悄地使心脏病患者延年益寿。1982年，美国犹他大学医疗中心宣布为巴尼•克拉克植入了贾维克-7型人工心脏，从那以后，新闻媒介上很少再有过如此轰动的消息。数百万人为之倾心不已，蜂涌而至的记者们热情高涨。据说，有些记者甚至把医院职工堵在墙角，为采写独家消息而行贿。36岁的发明人罗伯特•贾维克，似乎有了孩子般天真的冲动，要步行穿越盐湖大沙漠。没过多久，那回光返照的情形消失了：6l岁的克拉克，因出现多种并发症，在植入手术后第112天死去。在联邦政府下令停止使用之前，贾维克-7还被植入到另外四位心脏病患者身上，但结果都差不多。

相反，纽约哥伦比亚长老会医疗中心在今年四月为68岁的退休电脑程序员弗朗西斯•麦基翁植入了心脏传导泵，却未能引起媒体的重视，全国也只有一则美联社的短讯和一条电视新闻。死神对此十分恼火。要知道，一位心力衰竭、生命垂危的美国人靠装在身上的一个机械装置来帮助血液循环，居然可以出院回家，并过上了基本正常的生活，而且还有希望能够再多活几年，这可是开天辟地第一次。

使麦基翁起死回生的是安放在左心室的心脏助搏器，亦称LVAD，它是由马萨诸萨州沃波恩的Thermo心脏系统公司制造的。它同衰竭的心脏一起工作，并承担起了心脏的大部分任务。自1986年以来，在不到17月的时间里，心脏助搏器已经被移植到700多位等待移植人类心脏的患者身上。外科医生埃里克•罗斯说，现在，植入助搏器已经成为一种常规手术，他和他的同事默梅特•奥兹为麦基翁安装了助搏器，但这并不是说，那些曾经脸色苍白的心脏病患者仅靠象百吉卷似的泵来维持，就可以踩脚踏车、投球，甚至比他们的医生做的还好。成功地将助搏器植入左心室而不产生副作用，这的确预示着一场革命。十年之内，人工心脏会在成千上万的心脏病患者胸膛内跳动，使病人延年益寿。如果说永久性的人工心脏是心脏病学界的登月计划，那么，麦基翁植入的心脏助搏器就是阿波罗飞船的先驱者双子星号地球轨道飞行器。这个装置包含了一系列经过曲折艰难才取得的科技成果。也许最重要的就是“生物兼容性的”材料，这种材料使心脏助搏器在病人体内安全运行了一年多时间。哥伦比亚长老会医疗中心的奥兹医生估计，20％的心力衰竭患者，特别是那些年纪太大不能接受心脏移植手术的患者，最适宜植入永久性助搏器。麦基翁胸腔里的装置由一根短管同心脏左心室连接。当充足的血液通过短管流入助搏器的泵内时，传感器迅速启动电机，推动一个象活塞一样的盘片把血液送入连接心脏的的主动脉。麦基翁六月份出院回家时，衣服下面将挂着一个皮套，里面装有一个重量为1.5磅、可供助搏器电动泵工作8小时的充电电池。电池连着挂在腹部切口处的一根导线。麦基翁戴着这个装置时，唯一能感觉到的只是微型马达转动时发出的细微响声。“有时我也在医疗学术会上开个玩笑，”奥兹医生说，“我让戴助搏器的人坐在听众中间，在我叫他站起来之前没人发现他身上戴着东西。”

同多数戏法一样，奥兹医生的玩笑是用大量的汗水和辛勤的探索换来的。没人会比54岁的机械工程师、Thermo公司的总经理维克多•波伊里尔更清楚其中的代价。他领导了开发工作，整整干了30年，最了解那种忍辱负重的痛苦：“当我们在1965年开始的时候，我们对血液凝块和感染现象束手无策。原想心脏只是一个泵。我们是工程师，知道怎样制造泵。”

波伊里尔和他的小组在实验室试验了20多年后，才开始把他们做出来的装置移植到人体内。他们还得再进行10年的临床实验，在得到联邦食品和药品管理署(FDA)的批准后，才能长期使用。他们一遍又一遍地设计方案，甚至还淘汰了一个花了十年时间才做出来的主要部件。在经过无数次的动物实验后，最初几位接受样机植入手术的病人还是死在手术台上了，他们感到沮丧——因为当时手术只能在垂危病人身上进行。但是他们最终还是证明自己拥有了模仿30亿年生物进化过程的设计。

完成这一设计的要求首先是：雇一位象波伊里尔那样顽强的至善论者。一位1973年就加入该小组工作的电气工程师戴维•杰恩斯说：“经常是由于维克多顽强不屈，我们才坚持了下来。他相信总会找到办法。”波伊里尔率领他的小组获得十多项专利便证明了这一点。其中最主要的一项专利的内容是首创助搏器与人体不发生相互排斥现象的办法。这项技术通过促进细胞在泵内壁薄膜上生长来制止发生威胁生命的凝血现象。

但是，正当波伊里尔和他的同事们费力地解决种种难题的时候，贾维克和他的小组却走在了前头，并获得了普罗米修斯式的名望。贾维克是一位医生，他不重视Thermo公司这个齿轮做成的装置，认为它就象鲁比•高尔德波格的奇怪发明。“纯粹的工程师已经做出了非常复杂的、用于人工心脏的泵，”贾维克在15年前还没有给克拉克做移植手术时就曾对本刊说过，“我的泵非常简单”。

“贾维克设计的泵太简单，让我毛发倒竖，”极少动感情的波伊里尔回忆说。他的下巴长着长胡须，如同海象一样，饱经沧桑的脸上表情冷漠。“比如说，他的泵有的部件是用铝做的，铝会在人体内分解。”他补充说，“一个人工心脏要连续几年每天跳动十万次，还得经受带盐性而且温热的血液、能分解塑料的酶等物质的侵蚀，细胞会象死水潭中的水藻把它堵塞。”

贾维克的嘲弄也有道理。波伊里尔以前为之工作的Thermo电子公司(后来成立了这家心脏泵分公司)在60年代已从事开发用于空间探测器的核能源。在后来获得国家保健研究所的资助继续研究人工心脏时，Thermo公司的工程师提出，核能是唯一能够持续多年的小型能源，这个思路得到了Thermo公司已故的董事爱德华•泰勒的大力支持，他是氢弹之父。研制的成果就如同《怪癖博士》一书中的螺旋浆：一台由米自一个铅封钚核的热力驱动的微型蒸气泵。 “这是你能想到的最复杂的系统，”波伊里尔感叹说。但它确实管用。他们在猴子身上做试验，然后观察一段时间，结果表明即使射线发生偏离，也不会引起病变。但该主张最后还是被否决了，最主要的原因是担心恐怖分子会绑架心脏病患者并用他们身上的钚制造炸弹。Thermo现在的泵是靠压缩空气或电动马达驱动的。

波伊里尔在其他关键问题的研究中也遇到了困难。最棘手的是血凝块问题——人工心脏被移植后，大多数人造材料很快就使血液凝块并堵住血管。病人在植入由金属和塑料部件制造的贾维克-7后，不得不持续使用血液稀释剂来阻止血凝块的形成，这就得让他们冒大出血的危险。他们还要忍受心绞痛的折磨，可能因为血凝块聚在泵表面，掉落后阻滞在大脑里。

Thermo公司小组试验了几十种材料，提出了上百种解决方案，有时他们要把样泵放在盐水罐里或者植入动物体内，如果几年后发现了致命的缺陷，又再重新开始。他们最终找到了一种坚固耐久的材料——钛，一种质轻而不易磨损的金属材料，用于制造泵的外壳，泵的内壁衬上一层类似服装衬里辅料的聚合物。但是，直到后来找到了一相融于人体新陈代谢机制的办法，才解决了血凝块的问题。

按照常理，最好的办法是用一种超平滑的材料作泵的衬里，防止血液凝块。但是，一些研究表明，血液细胞在较粗糙的表面上可能不会凝块，而形成一层能抗凝块的、类似动脉血管内壁那样的薄膜组织。Thermo公司的工程师们开始尝试制作一种粗糙的泵衬，而这时，贾维克和其他竞争对手们仍在设法使内壁更平滑。

最初，Thermo公司的赌注好象毫无希望。不少样泵的衬层很快就从泵上掉了下来。动物在植入样泵后，产生了可能导致骨折甚至断送性命的纤维软骨增生。几近绝望中，工程师们发明了一种能把聚合物丝束切成合成绒毛的工具。他们装配了一种电射枪将绒毛射在塑料上，希望能把绒毛埋在塑料中而生成所需要的的细胞层。结果也很不幸。后来，他们又用了几年时间找到了一种方法：在进行移植手术之前用速生细胞在泵里面“预种”出皮毛状绒面。经过实验，这个办法使助搏器在动物体内能正常工作一年以上而不产生凝块，为进行人体临床试验铺平了道路。

波伊里尔从他的父亲，一位移居到马萨诸萨罗威尔的法籍加拿大移民那里继承了顽强的性格，他父亲背部受伤后半瘫，但仍经营家具生意，拼命地坚持工作。1961年，19岁的波伊里尔早早地结了婚，他没钱支付上大学的学费，就到Thermo公司找了一份工作，做初级绘图员。“那是同一大群非常聪明的人在一起，就象在麻省理工学院一样。”他说，“我十分羡慕他们。这使我非常强烈地想成为一名工程师。”但实现这一愿望也是很难的，从不起眼的东北大学拿一张工程学学士学位就使他苦苦地上了九年夜校。凭借坚韧不拔的精神和出色的才智，他在Thermo公司的职位不断得到提升，最后，在临床试验阶段时，被任命为助搏器项目的负责人。

当波伊里尔和他的小组进行动物实验的后期研究时，贾维克的失败使他们遇到了额外的挫折。贾维克小组为他们的新成立的西姆比昂公司公开发售股票，筹集了1900万美元。后来，因病人在植入贾维克-7人工心脏后死亡造成的消极影响，Thermo的助搏器也受到牵连。波伊里尔说起了在那之后不久他为临床研究筹资的情形：“在投资者会议上，我刚站起来，就听到后面有人说，‘天呀，别又是一个人工心脏公司。”’他在东北大学用业余时间修完工商管理硕士班，磨练了讲话和经商的技巧之后，他以直爽的谈吐和有说服力的数字慢慢地消除了人们的怀疑。他全力以赴地投身于攻克难关，工作分散了他中年丧子的痛苦。他年仅10岁的儿子在经受了两年多脑癌的折磨后，于1982年死去。

多年来，波伊里尔每次都亲自参加助搏器移植手术。当第一次用一台非移植型样机救护一个垂危的心脏病人时，他在手术室惊恐地看到助搏器不能正常运转。但很快便查出了原因：泵是由冷却气体驱动的，而手术室的冷气加大了热交换器的负荷(热交换器的作用是防止阀门冻结)。波伊里尔用双手捂着冰冷的热交换器，以使泵不被卡死。手术进行了几个小时，但病人最后还是死了。在休斯顿的得克萨斯心脏病研究所，一位负责助搏器临床实验的外科医生弗雷泽说：“我们失去了第一次使用助搏器的四位病人。从医学观点来看，这是很不愉快的。但当我们把泵取出来看时，它们看上去都是完好的。”

后来，医生们在病人的心脏扩张器官完全环死之前较早地植入这个装置，取得了较理想的效果。80年代后期，Thermo公司的助搏器经常用于临床试验，作为向准备进行心脏移植手术的过渡手段。当联邦食品和药品管理署于1994年批准该产品正式为此目的使用时，它成为第一个在美国广泛使用的植入型心脏助搏器。食品和药品管理署最近还给Thermo公司开了绿灯，允许其助搏器长期用于临床试验，并选择了一些没有其他医疗方法的病人带回家里使用——弗朗西斯•麦基翁是第一位。医生们都热衷于扩大助搏器的使用范围，因为许多例接受助搏器植入手术的心脏病患者，病情恢复得特别好。这个装置使病人重新获得了心脏搏击能力，甚至在康复后还可以把助搏器取出来。

Thermo公司希望今年至少能销售700套助搏器，每套售价约50000美元。医疗保险商对此不持异议：该装置除了能延续生命外，还使病人不再需要昂贵的加强护理费用。但Thermo公司的优势可能很难进一步扩大。它的重要竞争对手，巴克斯特医疗器械公司的诺维科业务部已向联邦食品和药品管理署提出申请，要在美国销售它生产的助搏器，这种助搏器已在欧洲商业性销售，有来自欧洲和日本的七位患者永久性地移植了这一装置。美国国家保健研究所(NIH)最近实施了一项耗资2700万美元的五年期方案以开发研制能够永久性使用的改进型助搏器。这笔资金被六个小组获得，其中还有Nimbus，Abiomed，Transicoil和Whalen Biomedical小组。国家保健研究所还在资助另外三个研究小组从事整套人工心脏系统的开发和研制。

Thermo公司继续改进其助搏器，但不再获得国家保健研究所的资助。它今年的利润达700万美元，比去年高出三倍多，销售收入2100万美元。该公司的股票价格自1989年初次上市以来上升了3000％还多，每股约54美元。一个可能使投资者振奋不已的前景是：分析家们预测，助搏器的市场需求最终将增长到一年30亿美元。

波伊里尔仍很谦逊地在他那间简朴的办公室里工作，唯一的装饰是一束塑料花。他说：“我敢肯定在使用助搏器的长期过程中还会出现很多问题。还会有并发症和感染，还会出现故障和缺陷。我们可能会涉入法律纠纷。但我想这不过是我们将要克服的的另一个障碍。

译者：吕博