「新浪科技综合」心脏既然能长出来，就一定能被造出来 | 人工心脏背后的故事新浪科技综合2020-08-05 16:22:220阅
来源： 赛先生
撰文：李清晨
责编： 刘睿
心脏遭遇外伤可以缝合修补 ， 心脏生而畸形可以矫正重建 ， 传导通路出故障了可以使用心脏起搏器 ， 冠状动脉狭窄了可以搭桥、支架 ， 瓣膜失去功能了可以进行瓣膜修复和置换 ， 即便整个心脏彻底无从挽救了 ， 还可以进行心脏移植……心脏外科似乎已经发展到了非常任性乃至肆无忌惮的地步 ， 那么 ， 这个领域的挑战已经到尽头了吗？
远远没有 。
人工心脏的设想
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图1/5威廉?约翰?科尔夫与他的人工心脏（图源：犹他大学官网）理论上心脏移植似乎给终末期的心脏病人提供了一个一劳永逸的解决办法 ， 但在现实世界里 ， 所有的资源都是匮乏的 ， 尤其是像人类心脏这么宝贵的资源 ， 相较不断增多的心衰病人 ， 显然是远远不够的 ， 面对死神的从容收割 ， 面对心脏移植的杯水车薪之困 ， 人工心脏的想法自然会浮现并引起医学界有识之士的重视 。
这一设想的思路是 ， 用在解剖学上和生理学上能完全代替自然心脏的机械装置 ， 来帮助这些病人度过等待供体的时间 ， 甚至干脆将其永久地植入人体代行心脏功能 。 体外循环技术的从无到有 ， 扫清了人工心脏这一设想的理论障碍 ， 既然心脏是一个保障血液单向流动的肌肉泵 ， 又有什么理由来怀疑人工心脏的可行性呢？不过 ， 心脏毕竟是个极为复杂的器官 ， 自然界花了千百万年才使心脏达到最佳状态 ， 对人类而言 ， 设计一个人工心脏 ， 需要克服的技术难点多得超乎想象 。 整个过程乃是科学技术、生物工程方面的极大挑战 ， 不可能仅靠个别人的努力 ， 就使这一设想轻而易举地走向现实 。 大量科学家、医生、工程师都曾为此付出过长期艰辛的努力 。
1979年 ， 中国的体外循环先驱叶椿秀访美 ， 在美国的犹他大学实验室中 ， 威廉?约翰?科尔夫（Willem Johan Kolff ， 1911—2009）知道叶椿秀曾在非常艰苦甚至是基本封闭的环境下研究人工辅助循环 ， 也许是出于鼓励 ， 他从裤袋里拿出一把极为普通、木工所用的瑞士军刀 ， 在叶椿秀眼前晃了晃 ， 一字一句地说：“我就是用这把刀制作第一个人工心脏的 。 ”
科尔夫居然如此轻描淡写地讲述研制人工心脏的过程 。 不过 ， 他更著名的一句话是：“心脏既然能长出来 ， 就一定能被造出来 。 ”好一个举重若轻 。
那么人工心脏究竟是怎样被研制出来的呢？一切都要从科尔夫的经历谈起 。
人工器官之父——科尔夫
对于公众来说 ， 人工心脏可能还是个比较陌生的概念 ， 不过提到人工肾 ， 也即人工血液透析装置 ， 恐怕不知道的人就少之又少了 。 从某种意义上来说 ， 这两项发明皆出自科尔夫之手 ， 科尔夫的一生就是一个神话传奇 。
生命 ， 是整个宇宙中最为神奇的造物 ， 生命存续的每一分钟都无比珍贵 ， 在自然状态下 ， 很多疾病都可以轻而易举地夺人性命 ， 重要器官的衰竭一度被视为不治之症 。 有这样一个人 ， 他在童年目睹了很多病人的死亡 ， 于是幻想长大后能发明一种机器阻止人的死亡 ， 这样的念头可能在很多人第一次失去至亲时都会在头脑中闪过 ， 但他居然把这一幻想变成了现实 ， 他就是科尔夫 。
1911年2月14日 ， 科尔夫出生于荷兰莱顿 ， 家族是古代荷兰的名门望族 。 他的父亲雅各布原是一名全科医生 ， 1916年成为结核病疗养院的主任 。 科尔夫少年时有感于父亲救治病人的艰难 ， 也想学医助父亲一臂之力 。 在一次采访中他回忆说：“后来 ， 我学医、制造医学仪器的目的就是要阻止人们的死亡 。 ”1930年 ， 科尔夫进入莱顿大学学医 。
莱顿大学是荷兰王国历史最悠久的高等学府 ， 也是最具声望的欧洲大学之一 ， 科尔夫在医学院的8年里得到了许多名师的指点 。 1938年他在格罗宁根大学附属医院找到了一份工作 ， 在伦纳德·波拉克·丹尼尔斯（Leonard Polak Daniels）手下做住院医生 ， 丹尼尔斯是当时西欧著名的医生 ， 非常善于激发住院医生的天赋、鼓励他们以非常规手段解决医疗问题 ， 这样的言传身教对科尔夫影响巨大 。 如果说科尔夫日后的巨大成就是一颗参天大树的话 ， 那么也许在此时 ， 那颗种子就已种下 。
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图2/5威廉?约翰?科尔夫（图源：犹他大学官网）科尔夫与人工肾
1938年10月 ， 科尔夫眼睁睁看着一位叫简·布鲁宁（Jan Bruning）的年轻病人在挣扎痛苦中死去 ， 却和他悲伤的父母一样无计可施 ， 这让科尔夫无比沮丧 ， 明明只要每天在他的血液里清除20克的尿素他就能活下来 ， 为什么我们做不到？科尔夫想 ， 如果能找到一种方法 ， 可以清除患者血液中积聚的有毒废物 ， 就可以暂时维持他的生命 ， 直到肾功能恢复正常 。 这跟1930年马萨诸塞州的不眠之夜对吉本发明人工心肺机的启示多么地相像！
简·布鲁宁死后几天 ， 科尔夫一头扎进有关肾衰竭的文献中 ， 在导师丹尼尔斯教授的支持下 ， 他与格罗宁根大学生物化学教授罗伯特·布林克曼（Robert Brinkman）博士合作 ， 共同研制肾透析装置来净化血液 ， 以延长肾衰竭患者的生命 。
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