“不同海拔不同地域的氧气浓度不同,对心脏的要求也截然不同,如果是健康人,上高原下高原还能逐渐自我调节,但人造心如果一开始做不精确,至少动物实验显示会有大麻烦,最恶劣的案例甚至活不过12小时。”
“所以必须建立一个数学模型,把所有因素都考虑进去,生成一颗心输出量适宜的人造心,才能让病人平安度过心脏移植的愈合阶段。”
【3.泵血储备】谢科夫再写。
“正常的健康成年人,剧烈运动时的心输出量可以到每分钟三十升,静止不动时则是每分钟五升,六倍的差距,这个就叫泵血储备。”
“泵血储备主要由两方面决定,分别是搏出量储备和心率储备。”
“搏出量储备主要靠心脏收缩扩张的幅度,比如左心室在安静时55毫升到125毫升,剧烈运动时50到140毫升,差距就出来了。”
“心率储备就是剧烈运动的心跳达到静息的2到2.5倍。”
“同行们做的动物心脏,普遍面临泵血储备不足的情况,一方面目前的生物人造心很难发生较大的形变而不受损,搏出量储备就差。”
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“另一方面过于快速的形变,也容易导致前面我说的两个封闭阶段出问题,甚至直接产生严重的细胞撕裂,导致心脏直接解体!”
谢科夫再度把黑色马克笔换成红色,在技术难点上画红圈。
【4.血流动力学】
“接下来是关于血管的难题。”谢科夫道。
“泊肃叶定律公式大家肯定记得,血液属于粘滞性流体,在刚性管道内稳定流动时可以直接用泊肃叶定律计算,但实际上血管有弹性,来回收缩扩张,而且随着人的运动,每次收缩扩张的幅度都不一样,实际血流状态会复杂的多。”
“也就是说,由简单的层流变为复杂的湍流!”
“由雷诺数公式我们可以判断出,血流快、血管大、血液粘滞低的状况下湍流会频发,所以恰恰是心室脉和主动脉的湍流多,这对人造心的稳定也是巨大考验。”
“现有技术造出的动物人造心都会出现大量的特征性杂音,这种特征性杂音是正常健康心脏里极少有的,意味着心脏不够正常耐用,埋着巨大隐患!”
【5.心脏神经】
“这也是一个巨大技术难点,目前为止全世界还没有像样的解决方案,但神经部分恰恰又是和机械心脏能拉开差距的地方!”
“如果神经部分能做好了,对身体健康起到的效果要远远强于呆板的机械心脏,但如果做不好,则生物人造心依旧不如机械心。”
“心交感神经和心迷走神经是主要神经,如何让神经重新连接支配心脏是个难点,也是心脏移植手术的关注点之一,尽早恢复神经和心脏的有效连接,才能实现移植心脏彻底融为一体。”
【6.体液调节】
“这一部分也是非常非常复杂,光是心血管活性多肽目前发现的就有近40种,比如心房利尿钠肽、尾升压素、降钙素基因肽等等,未发现的可能还有更多!”
“加上各种激素、活性物质、酶、气体信号分子随着血液循环往复进出心脏,必须确保心脏细胞对这些成分的反应在合理范围内,否则很容易导致人体系统失衡,酿成疾病!”
【7.心病】
“尝试做生物型人造心的团队不止我们一个,有太多前辈努力过,最终出现了一些比较集中的失败,就是心病!”
“造出来的心脏看似完美,跳起来也像那么回事,但移植到动物体内仔细检查后,发现各种奇奇怪怪的毛病都出来了,相当于造了一颗病心脏给患者移植。”
“技术比较差劲的团队,做出来的心脏出现常见的二尖瓣狭窄、二尖瓣关闭不全、主动脉瓣狭窄、主动脉瓣关闭不全、房间隔缺损、法洛四联症,也是普通人心脏常见的问题,但在制造过程中属于较大尺寸误差导致的低级问题,咱们多试一试应该可以避免。”
“技术较好的团队,可以把心脏形状做的误差极低,但又会出现一些其他病,比如限制型心肌病、围生期心肌病、弥漫性间质性心肌炎、转发性巨细胞心肌炎和莫名其妙的原发性心脏肿瘤。”
“这些病本身在临床上就原因不明,造人工心时出现的频率更高了,我们暂时不知道怎么避免,除非我们先搞明白这些病的病因,目前医学上还没有定论。”
【8.基因】
谢科夫已经累了,气喘吁吁。
“最后一个问题,我不知道具体难度,因为没多少前辈试过。”
“为了避免免疫排斥,我们的做法是从动物或患者身上取细胞,用动物和患者的原装基因去重新做心脏各种细胞。”
“但这又会在部分患者身上出现问题,因为有些心脏病本身就和基因缺陷高度相关,比如扩张型心肌病、肥厚型心肌病、致心率失常性右室心肌病等等。”
“那么我们用患者本身的基因做心脏,做出来的心脏又会面临各种心脏病风险,所以最直接的办法似乎就是修改基因,但修改人类基因是极大的禁区和风险,因为太多基因是牵一发而动全身,可能把心脏病相关的基因给改了,别的地方又出现问题。”
“好!目前现状大概就这样!”谢科夫累得不行,“我黑板上列的这些问题都解决,一切顺利没遇到其他意外的话,我们基本上就能得到一颗完美无瑕的人造心!”