你知道吗,“电子人”不只出现在科幻读物中,在现实世界里也存在过。

彼得·霍顿是一名英国人。在生命最后那几年,他没有脉搏,没有心跳,也没有血压。如果把他连上一台心脏监护仪,仪器上会一直显示一条直线。

可是他并非死人,他活着。在他的心脏里,有一个拇指大小的电子泵,昼夜不停地把他左心室里的血液抽空,然后送进主动脉,如此循环。

电子泵连着一根电线,线路从他耳后的颅骨伸出,连接一个带电池的控制器——那是他生命的控制器。

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彼得就靠这个电子泵,正常生活了七年半。直到 2007 年,69 岁的他因多器官衰竭死亡,而医生宣告他死亡的方式,是把电子泵的电池拆下。

彼得是目前使用人工心脏活得最久的人。而他的例子,某种程度上证明了人类是有可能完全依靠人工心脏活着的。

不搏动的人工心脏

彼得所使用的电子泵,名叫“贾维克 2000”,由美国科学家罗伯特·贾维克在上世纪 90 年代发明。

在那个年代,人工心脏基本都是作为心脏移植前的过渡治疗。这是因为,重症心力衰竭患者在找到合适的供体心脏前,需要安装一个心室辅助装置,代替病人原本那个疲惫不堪、几乎不动的心脏泵血。

而当时的心室辅助装置都是搏动式的,也就是说,人工装置会模仿心脏搏动的方式,把血液输送到身体各处。

但有些科学家发现,其实血管和器官根本感受不到心脏的搏动,重要的是血液在身体内循环起来,而非搏动。

通过动物实验,他们证明了这一点。这个理念完全颠覆了人工心脏的设计方式。

“贾维克 2000”就在这个背景下应运而生。它靠电池驱动,体积小,也并不搏动,工作起来非常安静,发出的噪声和振动极小。它会被安装在病人的左心室,泵内有一个叶轮,以每分钟 1~1.2 万转的速度高速旋转,泵出的血液达到每分钟 5 升,跟正常心脏相仿。

这个心泵并非只能用于过渡治疗,设计者认为,它有可能代替心脏移植,成为一种永久疗法。

在英国,申请供体心脏的患者需要经过严格审核,心脏会优先移植给症状较轻的年轻患者,而症状较重的老年患者,几乎不可能通过审核,相当于被判了死刑。

彼得·霍顿无疑是后者。在手术之前,61 岁的他被诊断出扩张型心肌病,心脏功能只有正常的 10%,稍一用力就会呼吸困难,光是说话就能让他满头大汗。他不能走路,不能平躺,睡觉只能用枕头垫着坐着睡。

医生认为,彼得只剩几周可活了。因此,当彼得了解到有这样一个心泵存在后,他自愿成为“贾维克 2000”的试验者,“我只是用一种确定的缓慢死法,换一个不确定的选择。”

失去心跳的人

在 2000 年 6 月,彼得进行了植入心泵的手术。

医生打开他的胸腔,割开他的心包,露出那只几乎不动的心脏,然后在心尖挖出一块心肌,把心泵塞进他胀大的左心室。

连着心泵的电线,穿过他的颈部,到达他的左耳后方。在那里,医生用电钻在颅骨上钻出螺丝孔,安装上一个微型的三脚插座,插座则连着外部的电池和控制器。

以往电线一般从肚子伸出,但由于肚子的脂肪层较厚,发生感染的概率较大。而头皮几乎没有脂肪,插座也能牢牢地固定在头骨上,因此这次医生让电线从头骨伸出。

手术完成后,彼得就成了完全依靠电池活着的“电子人”。术后第 11 天,彼得就出院了。术后两周,他就可以走上三公里的路。

慢慢地,彼得就能像正常人一样生活。他参加了许多为心脏慈善基金募款的活动,他甚至去爬山、飞到世界各地开讲座,有一次他参加一个慈善游行,连走了 144 公里。

但是,他一刻也不能离开电池。电池一天要更换两次,晚上睡觉则要把身体连上电源。出门也要随身携带背包,里面装着他的控制器和电池。

医生开玩笑说,他就像是“弗兰肯斯坦”。

一年冬天,他外出购物时,突然感到头上一阵尖锐的疼痛。原来是一个小偷抢走了他的背包——小偷以为里面装的是相机。电线断开后,包里的警报器立刻发出刺耳的声音,小偷吓得把包包扔下就跑了。

好心的路人把包包捡起来,还给了彼得,彼得摸索着接好了电线,幸好断电的时间不长,没有造成严重的后果。

带着心泵生活,彻底失去心跳,是一种什么体验?彼得说,他感觉自己好像真的成为了一个冷血的、没有心的人。“我变得没有那么情绪化了,而且是,非常明显地不情绪化。”

对于他情绪的变化,医生们有不同的看法。有医生认为,心脏确实与情绪相关。比如一个人生气或害怕时,他的心跳是紊乱的,而混乱的心率会激活大脑里控制刺激和兴奋的部分;相反,一个人心率平稳时,大脑会产生相关的物质,让你感到平静和放松。

而彼得的心脏不再搏动,这很有可能影响到了他的情绪。另一边,也有医生认为,彼得只是得了临床抑郁症,情绪起伏不大是因为他对自己的生命前景感到悲观。

2007 年 11 月,靠电池生活了七年半后,彼得离世。医生在他身体里重新取出心泵,它还像新的一样,里面的轴承只有很少的磨损。

而彼得的情绪之谜,已无法解开。毕竟,彼得踏足的是一片无人之地,从来没有人像他一样,用人工心脏存活了这么长时间。

数万心衰患者的希望

其实,人工心脏的历史非常短。

1969 年才出现了第一台人工心脏植入手术。在美国的德克萨斯心脏移植中心,一名 47 岁男性被植入一个心室辅助装置,作为移植前的过渡治疗。这个人工心脏只在患者体内待了 64 小时,便被替换上供体心脏,可是患者术后不久便因感染死去。

而人工心脏第一次作为永久疗法,是在 1982 年。患者名叫 Barney Clark,当时已经 61 岁,跟彼得一样已经无望等到供体心脏。他植入的人工心脏是“贾维克 7 号”,而他只用这颗电子心脏活了 112 天。

直到如今,心脏移植仍是重症心衰患者的主要疗法。

每年全球的心脏移植手术数量只有 5000 多台,而在殷切等待一个合适的供体心脏的患者多达数万甚至数十万。每年都有大量患者在等待中死去。

特别是对于终末期心衰患者来说,人工心脏几乎是他们唯一的希望。

2019 年,一半患者需要等待一年以上,才能等到心脏移植。图片来源:the conversation

同时,人工心脏的技术也在不断革新。

早期的“贾维克 7 号”后来被改进并重命名为“SynCardia TAH”,这是一种全人工心脏,它为左右两个心室都提供辅助。

以往患者植入人工心脏后,为了等待移植,需要一直躺在医院里。而植入“SynCardia TAH”后,患者可以正常生活,直到找到供体心脏为止。

美国一名 25 岁的男孩 Stan Larkin 就植入了这个全人工心脏,他患有罕见的心肌病。根据 2016 年的媒体报道,他在术后健康地生活了 555 天。但没有找到关于他的最新报道。

2015 年,贾维克心脏公司推出了心泵“贾维克 15mm”。它的直径只有 15 毫米,专门为 1~10 岁的小儿心衰患者设计。可是,人工心脏的造价极其昂贵,光是设备本身的费用就高达 19 万~22 万美元(约 135~156 万元人民币),这还不含手术费用。

而在国内,人工心脏的研发也在不断推进。

有三款国产人工心脏,包括永仁心(EVAHEART)、苏州同心(CH-VAD)和火箭心(HeartCon),都已获批上市。北京安贞医院心脏外科中心贡鸣医生认为,这些国产人工心脏达到了国际先列的水平。

2022 年 7 月,国内首例人工心脏植入手术,也在北京安贞医院进行。患者是 47 岁的张先生,来自内蒙古自治区,他患有严重的扩张性心肌病。术后一个月,张先生带着一个黑色的斜挎包出院,里面装有人工心脏的体外控制器。

未来,人工心脏将会变得越来越重要。

大家可以想象一下,人工心脏的技术成熟后,心衰患者不需要再等待某个善心的陌生人捐出他的心脏,而是直接求助于技术,植入微型的人工心脏,便能延长预期寿命,改善生活品质。

参考文献
[1]斯蒂芬·韦斯塔比.《打开一颗心》, 广西师范大学出版社.
[2]Khan, Sanna, and Waqas Jehangir. 2014. "Evolution Of Artificial Hearts: An Overview And History".
[3]世界心脏日 |“人工心脏”可以令患者“起死回生”吗. 澎湃新闻
[4]"Longest-Living Recipient Of Artificial Heart Worldwide". 2007. Los Angeles Times.
[5]"Obituary: Peter Houghton". 2007. The Guardian.[6]"Heartfelt: Man Says Metal Heart Left Him Cold". ABC News.
[7]Longest-Living Recipient Of an Artificial Heart Dies. The Washington Post.

来源丨把科学带回家(id:steamforkids)、科普中国