人造革，人造奶，人造肉…… 过去数年里，随着技术的成熟，各类「人造物」早已不再是新鲜的话题，在商业层面也有诸多应用。 但如果你是第一次听说「人工心脏」，大概会觉得有些不可思议。 原来心脏也能靠人造吗？其实还真的可以。 人工心脏的起点比我们预想中要早不少。1982 年 12 月，名叫克拉克的心脏病患者就被植入了历史上第一颗人工心脏 Jarvik 7，并成功生存了 112 天。 该例临床结果也证明，依靠完全人造的机器来模拟心脏机能，并非不可能。40 年后的今天，已经有上千例心力衰竭晚期患者，在依靠人工心脏维持生命。 不过，这些患者的选择并不多，至少在 2021 年之前，全世界仅有 Syncardia 这一家公司，通过了美国、加拿大和欧洲监管部门批准，可以在这三地开展人工心脏的商用。 新晋的挑战者为法国医疗设备公司 Carmat。该公司最近宣布，旗下的人工心脏产品已经获得欧洲监管机构批准，将会在 2021 年第二季度登陆市场。 为什么开发人工心脏的公司如此稀缺？开发这类人造物的目的又是什么？这些都是我们所好奇的问题。百万元换心，还是人造的 据介绍，Carmat 生产的人工心脏由生物材料制成，模拟了人体心脏内的两个心室，两个心房，以及四个瓣膜，同时还有传感器、锂电池等组件，可以根据人体的活动变化，自动调节血液的流动速率。 但这颗「心脏」的重量也比传统人体心脏重 3 倍，目前只适用于体型较大的男女性。 如此科幻的产物，是怎么制造出来的？ 这还得回溯到 1993 年。当时，一位名叫 Alain Carpentier 法国心脏专家，萌生了开发人工心脏的念头。为了达成目标，他需要找到一些对前沿技术非常了解的帮手。 Alain 找到了军工公司 Matra 的创始人 Jean-Luc Lagardere，两人一拍即合，随即就开始动用原本造导弹的实验室和工程师资源，开始研发人工心脏，并逐渐发展到现在我们看到的 Carmat 公司。 2013 年，Carmat 实施了第一例人工心脏入体的试验，这也是该公司开发的首个用于替代真实心脏的人工心脏。 但这还没结束，直到 2020 年 12 月，Carmat 的人工心脏产品才获得了欧盟的 CE 认证，正式走向商用。 也就是说，从提出人工心脏的概念，到真正研制出成品，再到上市，就花了 Carmat 快 30 年的时间。 持续的投入，外加上超长的时间周期，真正能造出人工心脏的公司，的确是凤毛麟角了。 目前，Carmat 计划先以患者数量较多的法国和德国两个市场为重心，随后再扩展至欧洲前五大国家。 根据 Carmat 首席执行官斯蒂芬・皮亚特的说法，光是欧洲地区，就有约 2000 名患者在等待心脏移植手术，而他们都将成为人工心脏的潜在用户。 更大的问题在于价格。目前一颗人工心脏的单价非常昂贵，大概需要 15 万欧元，等于说你得支付超过 100 万元人民币，才能完成移植。 但在高昂的成本面前，仍然有不少人愿意抛弃「原装心」，把一颗人造物放到自己体内。 因为很多时候，这可能是延续自己生命的唯一选择。人类重造心脏，不是用来长寿的 戴着人工心脏生活的人，大部分都患有心力衰竭，这也是目前人工心脏主要面向的人群。 我们需要先了解下心力衰竭疾病，什么是「心衰」？ 我们都知道，心脏是血液循环的重要器官，而生命得以维持的重要特性，就是拥有一个正常的循环系统。 至于心衰，简单说就是心脏功能出现异常，没有足够的「力气」来满足血液输送的要求，从而出现包括呼吸困难等一系列症状。 治疗心衰一直是医学界的难题。如果是早期心衰，那么靠调整作息，服用药物都能有效缓解，可一旦进入晚期，我们只能动用外部手段来拯救心脏。 其中一个方法就是使用心室辅助装置。 它相当于给你的心脏装一个「水泵」，并与外部的电源相连接，然后心脏泵里高速旋转的转子就会产生压力，帮助心脏完成血液循环系统的工作。 严格来说，这里心室辅助装置并非严格意义上的「人工心脏」，因为它并不需要把原有的人体心脏摘除，仅仅是给它装了个「配件」。 但如果患者病情再严重一点，发展到双心室衰竭，单颗心室辅助装置也很难达到治疗效果了，此时就真的需要考虑「换心」。 问题就在于，到底是换一颗真正的人体心脏，还是换一颗人工心脏。 ▲ 截至 2015 年，国际心肺移植协会记录的心脏移植例数，北美、欧洲占据大部分 心脏不会凭空产生，有人要「换心」，也得有人「捐心」。 按照 Carmat 给出的数据，目前心力衰竭疾病至少影响到全球近 2600 万人，但相对的，每年展开的心脏移植手术仅为 4000-5000 例左右，也就是说供给远远低于需求。 没有足够的心脏供体，意味着很多人得在生死边缘等待数月或数年，才能获得移植机会，而有人可能在移植之前，就抱憾离世。 这也是我们需要人工心脏的原因之一。因为在心脏移植前，哪怕是一颗「假心」，也有机会延长患者的生命。 人工心脏的运作机制和很多人想象中不同。至少现阶段，我们还无法像《钢铁侠》那样，直接在胸口放一个微型核聚变反应堆，从而获得近乎无限的能源。 这才是现实中的人工心脏，其实更像是一种外插管设备。 如果你好奇医生是怎么把它植入体内的，不妨观看下这条油管视频，因为画面太血腥，不建议吃饭时欣赏。 ▲ 两个人工心室需要穿过人体，连接到体外空气泵上 上图这个是 Syncardia 的人工心脏产品。其中白色的块状物就是植入到人体内的「心脏」，与之相连的管线还会穿过胸壁，与外部的便携式空气压缩机相连接，让人工心脏完成舒张和收缩工作。 单看构成，人工心脏和前文所说的心室辅助装置类似，但人工心脏设备的体积明显更大，更重，光是这一个空气压缩机，就重达 6kg。 关键是，不管患者去哪，吃饭还是睡觉还是上厕所，他都得带着这个巨大的「移动电源」，并忍受设备本身发出的噪音。 ▲ 图片来自：The Verge 2015 年，The Verge 曾报道了这群被植入「人工心」患者们的生活，其中有这样一段描述： 「史蒂夫・威廉姆斯时常需要有人陪在他身边，一般都是他的妻子，防止机器故障；他需要永远和电源包或是电源保持连接，同时得服用大量的血液稀释剂来确保体温；他不能泡水，不能去电影院，也很少去公共场合，因为背包里的空气泵会一直发出声音。」 某种程度上说，当患者植入了人工心脏后，这些电子仪器也成了患者身体的一部分，永随其身。人工心脏能永久植入吗 在计算机图形渲染领域，光线追踪技术往往被视为该领域的「圣杯」，因为它可以为虚拟世界带来接近现实的光影效果。 而人工心脏，同样也是医疗界的圣杯之一。毕竟人造器官本就是一件看似不可能的事情，而心脏，更是人体最重要的部分。 现阶段，人工心脏更多是被当做「移植前过渡设备」使用，而非完全取代原有的人体心脏，永久性植入。 因为单说产品本身，人工心脏也是一个布满了高精密度元器件、得通电才能使用的电子设备，那么像使用周期和故障率这些问题，就很难避免。 试想下，假如人工心脏完全替代了人体心脏，期间出了故障，那其实就跟电脑死机差不多，如果来不及救助，人肯定就挂了。 2016 年，Carmat 公司开展的 4 例临床试验中还真就出现了类似的问题。其中两名病患因血液渗入到人工心脏的驱动液里，造成电子装置故障，导致患者死亡，这也一度让 Carmat 暂停了人工心脏的临床试验。 按照现有的记录来看，人工心脏能让患者生存的天数也难以保证，既有坚持了 1-2 年的，也有只生存了两三个月的案例，时间不固定，其中有不少还是因为感染等并发症去世的。 既然如此，为什么我们还要抱着不确定的风险，植入这些人造物呢？ 这始终还是个人抉择。好比说当你在濒危时刻，一个选项是直接等死，另一个选项是暂时植入人工心脏，继续活下去，等着心脏供体到来，你又会选哪一项？ ▲ 81 例接受了人工心脏移植的患者，移植后一年存活率为 70％，而未接受人工心脏的 35 名对照组患者，一年后存活率则为 31% 根据统计数据显示，作为「过渡疗法」存在的人工心脏，的确能有效提升患者的存活率，而且大部分人都能坚持等到心脏移植手术的到来。 为患者创造一个活下去的机会，而不是真的打算用机器心实现长寿的奢望，才是现阶段人工心脏的真正价值。 在中国，一个名为「永仁心」的产品已于 2019 年 8 月获得国家药监局批复上市，并在去年进入临床试验。虽然它更像心室辅助装置，而非完全的人工心脏，但作为国内第一个获批上市的植入式心脏系统，已经能很好地填补这块空白。 或许终有一天，人类真的可以解决所有技术问题，研发出永久性，且没有任何副作用的人工心脏。等到那个时候，是否也意味着我们能够靠「机械心」，达到长生，甚至是永生的程度？ 当死亡不再是生命的终点时，我们可以再去讨论下技术不朽的话题。