楊柳
當聽力喪失、關節(jié)老化、血管堵塞甚至心臟衰竭時,去做個以新換舊的手術吧。3D打印的骨骼、真絲或尼龍材質的血管,依靠電池運行的耳蝸……那些量身定制的人體組織和器官配件,不但能夠修復人類殘缺的軀體,也正在改變人類的生命長短。
夢想成真 科幻電影中的暢想也許終有一天會變成現實,隨著醫(yī)學發(fā)展的進步,人類在不久的將來,可以像變形金剛一樣隨意更換自身的“零件”。
美國電影《重生男人》描繪了一個人工器官像商品一樣流通的未來世界。腎臟、視覺器、發(fā)聲器、膝蓋等,無論身體的哪個部位受損,更換一款最新型號的機械制品就可以解決問題??苹秒娪爸械臅诚胍苍S終有一天會變成現實,隨著醫(yī)學發(fā)展的進步,人類在不久的將來,可以像變形金剛一樣隨意更換自身的“零件”。
蓉蓉今年剛剛6歲,一直在家人的疼愛下長大。和大多數同齡孩子不一樣的是,出生時,蓉蓉沒有通過新生兒聽力篩查,這就意味著,她缺失了聽力。
聲音進入耳朵時,首先會傳到耳蝸,這個螺旋狀的器官就像一臺精妙的“轉換器”,能夠將聲波震動的機械能轉換為生物電能,傳遞到大腦皮層,從而形成聽覺。但小蓉蓉的耳蝸發(fā)育殘缺,屬于先天性雙耳重度神經性耳聾。在蓉蓉的世界中,她看得見畫面,卻聽不到聲音。為了解決這個問題,醫(yī)生建議家人為蓉蓉進行耳蝸移植。
為小蓉蓉進行人工耳蝸植入手術的主刀醫(yī)生殷善開,是上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院副院長,也是耳鼻咽喉科研究所所長。像這樣的人工耳蝸植入手術他每年要完成上百臺。而每次手術前,殷善開都會盡可能詳細地向患兒家屬描述手術過程,如何讓沒有聽力的蓉蓉“聽”到聲音?殷善開指著一根異常柔軟的電極解釋道,手術中,他將要把這根電極直接植入耳蝸部位,這樣做的目的,是為了讓電極繞過耳蝸中無功能的部分,直接向聽神經發(fā)送信號。
手術的原理并不難理解,植入體部分和外部的接收裝置相互配合。它們就像一對微型電腦,能夠瞬間處理極大量的信號。麥克風采集聲音,處理器進行解碼分析,再由植入體完成信號轉換并傳遞給大腦的聽覺神經,這樣,一條人工模擬出的聽覺通路就重建完成了。
憑借該技術,人類第一次使用醫(yī)療器械,替代了人類的一種感官。
從20世紀90年代到今天,我國的人工耳蝸植入的技術在不斷地取得重大的進步,在最初的起步階段,全國每年僅有10例左右人工耳蝸植入的病例,發(fā)展到現在,每年至少5000余例。
“由于人工耳蝸在治療雙側極重度耳聾方面的巨大成功,使它當之無愧地成為當今社會最為有效、最為成功的人工替代器官。”殷善開說道。
手術很成功,就在人工耳蝸正式開機的一瞬間,蓉蓉的表情有了些許變化。此時她聽到的,還只是一連串混雜的、類似電流一樣的聲音。接下來幾個月,蓉蓉的大腦要學習這些聲音的意義,像剛出生的寶寶一樣,她的大腦開始做新的連接。植入人工耳蝸為蓉蓉提供了聽的可能,不過想要開口說話,還需要進行系統科學的術后康復,包括聽覺康復、言語矯治和語言訓練。
在第一次聽到語音后的半年,蓉蓉開始學著自己說話。暑假里,蓉蓉會去少年宮學琵琶、學跳舞。而在今年秋天,她剛剛成為一所普通小學的一年級學生。植入的人工耳蝸會陪伴她一輩子,這是她回到有聲世界、回到主流社會的鑰匙。
2009年7月,中國殘聯和衛(wèi)生部共同啟動了“貧困聾兒人工耳蝸搶救性康復項目”,通過中央財政投入,以及社會捐贈,為至少1500名重度以上聽力障礙兒童免費植入人工耳蝸,為9000余名聽障兒童免費提供助聽器。而在蓉蓉之外,每年,全球仍有數以千萬計的人不幸成為疾病和事故的受害者,看著那些殘缺不全的軀體和熒熒將息的生命,我們是多么希望醫(yī)生能夠像汽車修理工一樣,用閃閃發(fā)光的新零件替換那些損壞的“舊零件”。
這種渴望由來已久。在新疆出土的兩千年前的文物中,人們就發(fā)現了木頭和皮革制作成的義足。雖然用當今的眼光來看,它們都是些中看不中用“擺設”,但這卻是人類修補身體最早的嘗試。隨著人類對我們自身了解的逐步深入和外科技術的日益精細,修復或者替換某個“身體零件”,已經不再是單純的夢想,越來越多的普通人,正在從中受益。
換個關節(jié)散步去
家住北京安桂珍,在75歲那一年,體會到了人造器官帶給她的便利。在更換了一塊金屬的關節(jié)之后,她終于能夠擺脫折磨她已久的疼痛了?!爸饕褪亲筮呄ドw疼,別說是爬樓梯了,就是遛彎兒時多走幾步,回到家膝蓋就腫?!卑补鹫湔f。
在中日友好醫(yī)院骨關節(jié)外科,郭萬首主任經常會見到像安桂珍這樣的病人:“人體的任何一個部件都不是永久牌的,總會有磨損,功能也會逐漸減退。特別是隨著年齡增長,活動量比較大,或者體重比較大的人,無形當中給關節(jié)增加了額外的負擔,所以他們的關節(jié)磨損就會更快?!?/p>
問題出在了衰老的左膝關節(jié)上。膝關節(jié),是人體內最大、最復雜的關節(jié),承擔著我們人體運動的重要功能。當安老太太每跨出一步時,她接觸地面的壓力,都相當于體重的三倍。不僅僅是行走,就連我們自身的體重,也會給膝關節(jié)帶來負擔。而當自身的關節(jié)不可避免地出現損傷或者老化之后,使用一個人工關節(jié),來滿足運動和負重的需求,無疑是最明智的選擇。
“人工關節(jié)置換不像咱們老百姓想的那樣,不是把這個關節(jié)全部拿掉,換個新的。關節(jié)置換,它相當于在磨損的關節(jié)表面加個套子?!?郭萬首解釋道,“采用人工關節(jié)這種方式,替代病損的關節(jié),恢復關節(jié)的功能。這種技術已經幾十年了,現在已經非常成熟了?!?/p>
由金屬和聚乙烯材料構成的人工關節(jié),具有耐磨、潤滑的優(yōu)點,它能很好地和人的肉身融為一體。日常生活中,安桂珍根本感覺不到它的存在,現在,安桂珍能夠上下樓梯、下蹲,不要小看新關節(jié)帶來的這些看似簡單的改變,郭萬首說“人工關節(jié)給病人帶來了很多的益處,改善了病人的生活質量”,在他看來,小小的人工關節(jié),堪稱“骨科歷史上一個里程碑似的突破”。endprint
科學家們向著人造器官的夢想不斷努力。用新零件替換舊零件,人類發(fā)揮了天馬行空的想象力。在骨科領域,金屬、陶瓷、碳纖維甚至泡沫塑料,都是人工骨骼的熱門材料。2016年6月,北醫(yī)三院的手術室里完成了一臺不平凡的手術:世界首例3D打印人工椎體手術。植入的多節(jié)胸腰椎體,替代了患者被徹底切除的5節(jié)脊柱,長度達19厘米。這在以往,是不可想象的。
可以完成這例手術的醫(yī)院、醫(yī)生,全球寥寥無幾。而完成這一壯舉的,正是北京大學第三醫(yī)院骨科主任劉忠軍帶領的團隊:“利用3D打印技術,按照人體的解剖結構,完成脊椎結構重建,完成內固定,最終裝上一枚從形狀到功能都與人體原本解剖結構相近的人造脊椎,使患者可以挺起脊梁,像普通人一樣,正常工作生活?!?/p>
目前,經國家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)注冊批準的3D打印人體植入物,我國僅有人工髖關節(jié)和人工椎體這兩項,這意味著,以前無計可施的患者有可能借助先進的技術得到施治,中國制造將造福更多的患者;并且,產品國產化后也將打破國外產品對高端市場的壟斷,大大降低價格,為患者節(jié)約大筆醫(yī)療支出;對推動整個3D打印產業(yè)鏈的發(fā)展具有重大意義。
人工耳蝸、人工關節(jié),可以在人類喪失聽力、關節(jié)退化時,幫助人類恢復健康。但當心臟衰竭、血管堵塞這樣的問題出現時,用木頭、金屬或高分子材料造出一個保命的臟器,在現階段看來還有些不太現實。盡管移植手術可以滿足一小部分病人對器官的需求,但一個嚴峻的問題是,可供移植的器官實在太稀少。
正因為如此,人們嘗試用機器來取代部分器官的功能。如今,你可以在一家普通規(guī)模的醫(yī)院里看到這種嘗試的結果:比如尿毒癥病人離不開的透析機,它就是龐大的體外人工腎;而重癥監(jiān)護室和手術室里的人工心肺機,則是另一種意義上的“人造器官”,依靠它,醫(yī)生才可以讓我們的心臟暫時停止跳動,以完成精細的心臟矯正與修補。這些看起來冰冷、復雜的機器,在挽救危重病人、爭取移植時間方面起到了越來越重要的作用。不過,它們還算不上真正意義上的“人造器官”,因為除了功能性之外,用來替換的“零件”最好小巧、便攜、節(jié)省能源。
血管也能滌綸造
每年入秋,許寶明都會在自家院子里曬上玉米和辣椒,做這些農活時,她看起來和普通農民沒什么區(qū)別,但她的身體里,卻有著總長度將近60厘米的人造血管。這使她聽起來有點像科幻小說里的人物。
2012年,北京大學第一醫(yī)院心臟外科肖鋒主任曾主刀,搶救了一位患有“主動脈夾層動脈瘤”的中年女性,她,正是許寶明。主動脈夾層動脈瘤,歷來是心外科醫(yī)生公認的最兇險的一種疾病,病人隨時都有可能猝死。
正常的血管壁是由內膜、中膜和外膜三層結構組成的。而許寶明的血管發(fā)生了病變,血管的膜與膜之間出現了縫隙,致使血液不通過正常的血管腔,而是流進了管壁夾層之間。這樣的情況非常兇險。因為一旦外膜支撐不了來自血管的壓力,血管就會爆裂。
更糟糕的是,許寶明主動脈夾層的范圍累及整個胸、腹主動脈及其各大分支。而她自己身上,根本找不到足夠粗、足夠長的,能夠替換的血管。人造血管成了她唯一的選擇。
“所有的主動脈都換完了”,談及那次手術的難度,肖鋒仍然印象深刻:“從主動脈瓣一出來開始,一直到我們的髂血管,都變成了人造血管。
自1952年首次投入使用,人造血管在大約50年的時間里取得了迅猛發(fā)展。最初,人們用化纖材料編織成人造血管,比如尼龍、滌綸甚至真絲等。目前,還有一種流行的“面料”是聚四氟乙烯,它還有一個更廣為人知的商品名——“特氟龍”。是的,正是廚房中不粘鍋的表面涂料。以這種材料編織而成的人工血管可以隨意彎曲而不致吸癟,現在,它們正廣泛地應用在大血管替代手術中,為大動脈瘤等重大疾病的治療提供了出路。如今,更細的人造血管也已接近實用水平,最終攻克冠狀動脈等疑難病癥的大門即將在人類面前打開!
“在心血管外科的話,人工組織器官運用相對來說還是比較普遍的?!毙やh說道,人工器官離我們并不遙遠,“老百姓最常知道的人工瓣膜,已經有很多病人都進行過瓣膜置換。人工瓣膜不僅在中國,在全球也是臨床運用最多的人工器官之一”。
帶著體內的滌綸人造血管,許寶明度過了自己的49歲生日。無論是人工瓣膜還是人造血管,這些人造的配件已經不知不覺參與到普通人的生活中,像許寶明這樣的普通患者,還能夠通過醫(yī)療保險來解決大部分的治療費用。對他們來說,如同離不開空氣、食物和水一樣,離不開這些人體配件。
“正常家務、農活,都能干,要硬說有什么不一樣的地方,就是得長期吃凝血的藥,它人造的血管跟咱們自己的血管怎么也不一樣。”許寶明說道。
顯然,和使用人工材料制成的身體“零件”相比,有血有肉的器官組織會令人體感到更加舒適。生物工程學家們正在朝這個方向努力,他們嘗試利用人體細胞和生物材料復合,在特定的環(huán)境下“養(yǎng)”出一個“肉乎乎”的人體組織或者器官。而隨著醫(yī)學與工程學、機械學、生物材料學的不斷發(fā)展、整合,將會給病人帶來更多的益處,甚至,完全顛覆現有的醫(yī)診模式。在可期的未來,人體,也許會被更多人工部件取代。endprint