装一颗机械心脏会怎样
编者按：机械心脏的研发之路坎坎坷坷走过了50年，从最初的等待心脏移植时迫不得已的过度产品，到永久性人工心脏开始进入临床阶段，或许有一天，每个健康的人都愿意去换上一颗功能空前强大的“机械心脏”，变身钢铁侠也许不再是梦。
史蒂夫·威廉姆斯（Steve Williams）无法呼吸了。这位前运动员患有心肌病，有时候肺积液会让他喘不过气。可这次不一样，在被送往医院后不久，威廉姆斯的心脏就停止了跳动。急诊工作人员尝试对他进行心脏复苏，他的妻子玛丽也被召进急诊室准备最后的告别。看起来威廉姆斯这次好像死定了。
不可思议的是，医生重新启动了他的心脏——但是仅持续了3天，他被诱导昏迷，身体被包在冰里以降低脑损伤。他醒来时意识完整，但身体垮掉了。肝积水，肺积水，左右心室被毁使血液循环更困难——如果没有心脏移植，他很快就完蛋了。
没有心脏移植，他很快会死
心脏捐献来源一直都是稀缺的。每年世界上只有十分之一的患者能等到有合适的心脏。因此威廉姆斯的最好机会是彻底摘除心脏，换上一个人工的机械心脏。但即便是获得人工心脏也是名额有限的。目前它们的功能是给等待移植的病人提供生命支持，以延长等待的时间。
但如果机器制造商有一天能得到许可，机械心脏将能真正代替我们自己有问题的心脏。
“害怕不足以形容我们的感受，我们完全傻眼了。”玛丽说。
“但我没有别的选择。”威廉姆斯说。
换个塑料心脏看起来很有希望
约有三分之二的接受人工心脏的患者，在手术后两周就能下床活动，多数能活到接受心脏移植。威廉姆斯认为暂时把他的中心器官换成塑料的看起来很有希望。
威廉姆斯的手术很成功。他出院时配有一个“自由驱动”，是SynCardia设计的一个烤面包机大小的电池和空气泵，能让患者把它塞进背包带回家。（2010年前，所有机械心脏接受者，不管多么健康都必须待在医院，连接在巨大到几乎不能移动的电池上。）
威廉姆斯永远都离不开电源了
“我其实本该死了，我妻子将悲伤地带着两个孩子依靠我的保险金生活。但是我居然活到了50多岁。我经常告诉自己，要记住我有多幸运。”威廉姆斯坐在奥兰治县一家星巴克外面，他的‘心脏’就在他脚边跳动。
但人工心脏也有缺点：威廉姆斯身边要时刻有人陪伴（通常是他的妻子），以防机器故障；他永远被连在电池或者电源上；服用大量的血液稀释剂保持较低的体温；而且他不能浸水。还有一些无形的挑战：比如威廉姆斯已经一年多没有享受过安静了——空气泵总是扑通扑通响；还有他在公共场合总被人盯着看。（威廉姆斯不再去影院看电影，人工心脏的噪音会打扰别的观众。）
“你对这机器又爱又恨。但你能活着得感谢它，所以你必须作出妥协，”威廉姆斯说。“人总是本能的不想改变，可有时永远也不可能了。”
人工心脏问世的30年间，仅有不到2000人接受了完整的人工心脏，很多患者还刚开始使用。对于他们来说，机械心脏仅仅是最终移植前的过渡。
但这可能会变化。包括SynCardia在内的数家公司正在为首个可大范围使用永久性机械心脏的上市申请行政批准。“想想膝关节置换，或者助听器，”皮特·扬森（Piet Jansen）说。他是法国公司Carmat的首席医疗官，正在主持进行一个长期机械心脏的临床实验。“有一天，我们将会有一个植入性血泵来永久地代替生病的心。”
心脏每天泵出2000加仑的血液
这项技术如果能成功将会救活许多人。据美国疾病控制和预防中心（CDC）的数据显示，美国每年超过五百万人患有心力衰竭，许多人需要新的器官才能存活。得到移植的幸运儿们也经常要面对免疫排斥、感染或者器官衰竭等并发症。机械心脏更加可靠，有人预言它是治疗全心脏衰竭的未来。
但是这项技术引发了一系列的实际操作和伦理问题。塑料和金属做的人工心脏能不能真正替代自然心脏还是个问题，我们的自然心脏能每天泵出2000加仑的血液，流过60000英里长的管道（两倍于地球周长），年复一年没有停滞地工作。
戴着人工心脏生活的患者也很辛苦，而且这个过程不可逆转。“你切掉了一大块生命所必需的心脏组织，这项介入一旦开始，就无法回头，”雪松 - 西奈心脏研究所医疗伦理学家斯图尔特·范尔德（Stuart Finder）说。
SynCardia的人工全心脏
心脏不过是一个泵而已，过去的半个世纪里生物工程学家们试图给这个生物机器制造一个机械复制品。他们离成功总是差那么一点点。
1960年代，科学家们承诺十年内制造一个人工全心脏，以攻克末期的双心室心力衰竭。这项提议成功地引起了美国国会的兴趣，向国家心肺血液研究所新成立的人工心脏计划投入了几十万美元。尽管构建一个好用的血泵相对简单，但是让它能和人体协调工作，并且数十年内不出差错就困难得多了。
1970年代制造的第一批原型用了一种听起来不太可能的能源：钚－238——核武器制作过程中的副产品。这个元素通过放射性衰变能提供近一个世纪的热能，理论上它能支持接受者活到老。这听上去很像钢铁侠的故事，只是结局没有那么美好。
“原子心脏”有明显的不足
但“原子心脏”有明显的缺陷。即使它能正常工作，患者也要受到大量核辐射。如果它发生问题了呢？会有多少辐射渗入患者或者他的亲人体内？同事呢？邻居呢？一个联邦评估小组甚至怀疑，恐怖份子会挟持机械心脏接受者，然后把他们改装成武器。
尽管研究者们据理力争，但原子心脏还是被废除了。但它为第一个临床实验的永久性人工心脏Jarvik-7（如上图）铺垫了道路。Jarvik的设计简单：两个人工心室连接到体外空气泵上，通过气泵来推进全身血液循环——和今天威廉姆斯的人工心脏很相像。
1982年，一位61岁患有末期充血性心脏衰竭的患者，医巴尼·克拉克（Barney Clark）同意安装Jarvik-7。他没打算活多久，接受手术就算为科学献身了。12月2日，手术9个小时后克拉克醒了，胸腔里装着两个塑料和钛制作的心室。他是第一个活着的、没有自然心跳的人。
克拉克的身体很难接受这个植入体。他体内出血，多次中风，精神健康状况恶化。接受采访时，他盯着镜头以外的地方眼神空洞，一个洗衣机大小的空气压缩机“大蓝”在他身边不停运转。据说他几次要求医生拔下电源让他去死。
患者形容这个装置就像一个“脱粒机”在胸腔里
1982年3月一个雪天，经历多重器官衰竭后，克拉克大脑死亡。他的人工心脏在112天里跳动了接近1300万次后被关闭。在克拉克之后还有4位患者接受了Jarvik心脏移植，每个结果都一样可怕。这个装置导致肾衰竭、大出血、中风和癫痫。社会学家蕾妮·福克斯（Renee Fox）在她1992年的书《备用零件》里记录了Jarvik的实验。一个Jarvik接受者内出血太严重了，总血量的一半都被替换。这个患者后来形容这个装置就像一个“脱粒机”装在胸腔里。
Jarvik－7正在进行安装手术时的情形
花费了近2.5亿美元之后，国家心肺血液研究所在1988年收回了对人工心脏计划的投资。塑料和金属做的心脏看起来不能和人体匹配，对仿生人的追求结束了。
但不是所有人都放弃了。虽然这个装置并不适合作为心脏的永久替代品，亚利桑那的年轻心脏外科手术医生杰克·科普兰（Jack Copeland）还是看到了人工心脏作为心脏移植的桥梁的潜力。
1980年间他把被称为“凤凰之心”的人工心脏植入一个濒死的病人体内。引起争议的是，科普兰的手术并没有FDA的许可或者病人的同意书，但他认为他当时没有其他选择。“我们没时间坐下来考虑全部的意义，”他说。“我们要救他的命，说到底这才是最重要的考虑。”
救人的迫切性给了科普兰一些法律保护，令医学伦理学家不满的是，FDA也没有惩罚科普兰。科普兰对植入的机械心脏很满意。他回忆说。“机器使病人状况不错，比他原来的心脏强多了。”病人带着机械心脏活了11小时，但在接受生物心脏移植后很快去世了。
植入“凤凰之心”几个月后，科普兰开始用Jarvik-7作为心脏移植的桥梁——这回他有了FDA的批准。1991年他创立了CardioWest，就是后来的SynCardia公司。公司的研究人员获得了Jarvik心脏的使用权并进行了改良。到了1993年，科普兰和同事们获准对“移植桥梁”装置进行十年的临床实验。
人体能够适应不可思议的事情
在81位接受实验的患者中，其中17人在安装人工心脏后死亡。但其他人活到了接受心脏移植的时刻——这个结果前景光明，因为所有参加者都是有立即死亡可能的高危病人。这之后，Cardiowest的装置成为唯一被FDA批准的作为移植桥梁的人工心脏。
曾经被医学界广泛否定的机械心脏，现在已经成为对末期双心室衰竭病人的可行性暂时治疗手段。“这就像1960年代的化疗，人们曾经认为给病人毒药是疯狂的，而现在这变成了常规治疗。”生物和机械心脏外科手术医生、雪松 - 西奈心脏研究所机械循环支持计划主任弗朗西斯科·阿拉比亚（Francisco Arabia）说。“毫无疑问安装“人工全心”后，生活将变得很不一样，但是人体能够适应不可思议的事情。”
凯瑞·坎索·德拉克鲁兹
在雪松 - 西奈医院六楼的心脏病人术后康复区，一个房间里充满了像是时钟的声音，响声之间准确间隔半秒。来自德州的42岁母亲凯瑞·坎索·德拉克鲁兹（Kerrie Cancel De La Cruz）笑容满面地坐在空气泵的喧闹声里。她有一条从脖子到胸口的伤痕，那里面是她的人工心脏。
德拉克鲁兹有一条从脖子到胸口的伤痕，但是她笑容满面
德拉克鲁兹生下来心脏就比较脆弱。18岁时她置入了除颤器，32岁生下一对双胞胎后，她患上造成心律不齐的心房颤动。她皮肤青灰，腹部积水，疼痛使她起不了床。她急需新的心脏，可纤小的身形和大量抗生素使她不适合移植。
2014年春天她转到了雪松 - 西奈医院， 阿拉比亚告诉她，最好的选择是一个机械心脏。手术的生存率能增加7倍以上，同时使她不再手无缚鸡之力，这也是心脏移植的必要条件。德拉克鲁兹还是很犹豫，她含泪回忆到，“我累了，我奋斗够了。我觉得我该去了。”
像德拉克鲁兹这样没有了选择的患者往往最后才来到雪松 - 西奈医院。这座比弗利山旁的豪华医院所进行的人工心脏移植数量，稳居全美之最。阿拉比亚介绍手术过程时得到的反应是各种各样的，有一些患者（多数是男性）对能得到‘超级心脏’感到兴奋，但多数人不感兴趣。直到住进重症监护室濒临死亡前，患者才同意接受。
“濒临死亡的病人是身处狮子与鳄鱼之间。”
正如1967年实施了首例人对人心脏移植手术的南非外科医生，克里斯蒂安·巴纳德（ChristiaanBarnard）说的那样，“濒于死亡的病人是身处狮子和鳄鱼之间。”
如果狮子是机械心脏，生物心脏则是鳄鱼。也许它是更好的选择，但仍然充满了危险。把心脏从一个人的身体摘除后，放进另一个人的身体是极度高危的操作，每一步都可能犯错。捐献的心脏首先要按照特定的方法、从刚刚去世的人体中取出，放置冰上运输几百甚至几千英里，然后安放在一个完全不同的身体内。
雪松 - 西奈医院的弗朗西斯科·阿拉比亚医生
有时供体心脏的一个缺陷，就会导致被移植者迅速死亡。“人的心脏就像二手车，它们有缺陷和疾病，”阿拉比亚医生说。有时，患者的身体排斥移植体——那是一个痛苦的过程 ，免疫系统会攻击并杀死外源器官。有近四分之一的患者会在接受移植后一年内发生排斥反应。
“它不仅进驻你的身体，它还消耗你的精气神。”
人工心脏则不同。因为它们不是人体组织，所以没有排斥反应，也很少有缺陷。“它们百分百能工作，”阿拉比亚说。“但你知道你得到了什么。”
德拉克鲁兹也深知它们也有并发症和缺点，而且是对身体和心理的双重考验。
“它不仅进驻你的身体，它还消耗你的精气神，”德拉克鲁兹说。
尽管最初对它有所保留，德拉克鲁兹还是接受了手术。但在家里暂住了一小段时间后，德拉克鲁兹返回了雪松－西奈。“自由驱动”的强度不足以支持她，她需要更大功率的空气泵，这迫使她几个月都待在医院里。
每天，她都梦想着回到从前的生活：和家人待在一起；在墨西哥湾游泳；随意吃喝（德拉克鲁兹每天只能摄取1.5升液体，还不能摄入钠）。
这对她的两个孩子是严峻的考验，尤其是她上小学的小女儿。“我在家时和她一屋睡，当我必须回到医院时，她说，‘妈妈，我真想你，我睡不着。’”德拉克鲁兹盘腿坐在医院病床上，“我问她为什么，她说，‘因为我听不见你的心跳。’”
“没经历过这些，你不会明白的。”
尽管有它的缺点，SynCardia还是帮助几百人在等待心脏移植时过上了正常一些的生活。现在这家公司要更进一步：它准备向美国病人提供人工全心脏——就是德拉克鲁兹和威廉姆斯使用的这种——作为永久植入。这个项目正在等待FDA的批准。如果获准，它将被提供给更广泛的患者群，包括那些不适合接受心脏移植的病人。
构建一个长期有效的机械心脏是心脏外科医生几十年的梦想。但为此做出的努力无比艰难和昂贵。一个叫做Abiomed的公司在2006年获得了FDA批准使用永久性机械心脏。那个装置既贵又难以安装。临床实验后，公司只给一个病人安装后就放弃了。
SynCardia的挑战之一是岌岌可危的财政状况。这家公司去年九月首次公开募股，以期偿还数千万美元的债务并向拉美和亚洲扩展业务。“为更多需要这个装置的病人提供服务，公司必须有足够的资金接近他们并开展治疗。”SynCardia执行总裁迈克尔·加利帕（Michael Garippa）提到首次公开募股计划时这样表示。
SynCardia在10月收回了公募并且开始裁员。加利帕认为，这是由多变的市场情况导致的。
制造人工心脏的法国公司Carmat也正面临着一场艰苦的战斗。和SynCardia机器的背包式驱动不同，Carmat的机器心脏几乎能够全部植入，由一个小小的能别在腰带上或者由皮套套在衣袖上的锂电池供电。机器心脏外覆盖一层化学处理过的牛心组织（伪皮肤）接触血液，使它有更强的生物相容性，从而降低了对血液稀释剂的需求。这个心脏同样处于临床实验早期。
“我从没感觉这么好过。”一个病人说道，然后不久后他就离世了。
有三个人安装过Carmat的机器心脏（如上图）。第一个病人在他的机器心脏短路前生存了两个半月——这几乎是他预期生存时间的三倍。第二个病人术后回家生活了近5个月。他告诉乐杜杂志星期日报的记者：“我从没感觉这么好过。”采访后不久，机器引擎发生故障，病人离世。第三个病人在六个月前安装了机器心脏，目前状况良好。如果有第四个病人安装这个机器心脏并且活过30天，Carmat公司就能进入下一期临床实验。
很明显Carmat的机器心脏还不能进入市场。除了两个故障事件外，它比正常人的心脏重了三倍而且非常昂贵。尽管如此，公司预计美国和欧洲将有约十万人得益于这种机器，那时将引进下一代机器之心。
“要是我们有小型的全部植入的电磁驱动人工心脏，那毫无疑问将是完美的，”阿拉比亚说。他指出，可信赖的自包含人工心脏短期还不会出现。“我们想要的机器心脏是像正常心脏一样，植入后就不用再管它。”
最大的伦理难题恐怕不是依靠机器之心活着，而是如何带着它死去。和生物心脏不同，人工心脏在身体崩坏时仍然能向全身供血和向脑部供氧。“我的一些病人肝脏和肾脏都衰竭了，皮肤变黄，已经死亡，只有大脑还在正常工作。”阿拉比亚说。死亡被延长了——直到关掉机器。
一个炎热的春天的下午，史蒂夫和玛丽·威廉姆斯开车从奥兰治县的家来到太平洋边，他们通常在一条蜿蜒的自行车和行人路上步行2英里。史蒂夫无比怀念冲浪，来到海边让他更踏实。
“我没有心脏。”
车停进残疾人停车位，威廉姆斯把心脏的空气压缩机从汽车充电器上拔下来，背上14磅重的背包走进南加州的阳光里。在他走上通往海边的小路时，一个头戴军帽身穿冲浪短裤的男人大喊：“你干什么呢，你又不是残疾！”威廉姆斯停下来盯着这个路人甲。“我没有心脏，”威廉姆斯回答，明显有些慌张。
“你有什么残疾？”
事态升级之前，玛丽把他推走了。“他总是得到这样的评论，”玛丽对我说。一次一个侍应生问他背包里是不是有只猴子，因为里面发出奇怪的声音。还有人说他背着炸弹。
他迈出卫生间，没走几步就倒在了地上
被盯着或评论比起其它并发症来说都是小问题。今年早些时候，威廉姆斯准备擦澡时不小心把空气泵碰到地上，电池停止了工作。他迈出卫生间，没走几步就倒在了地上。备用电池开始运行并震醒了威廉姆斯。摔跤和震动给他带来了一些轻伤：一颗崩坏的牙和左脸上一道伤口。
“我试图过正常生活，可总有这个东西连在身上，”他说。手术后一次中风导致他语速缓慢。威廉姆斯了解心脏移植领域所有突破性进展。我们讨论了科学家们试图用干细胞制造出生物人工心脏的努力，全身移植和生物工程学家们设计的“连续流动装置”，那是一个很小的类似涡轮的泵，以持续速率把血液送往全身，很像一个水管或者水龙头。这项技术还倍受争议，但它只有一个移动部分，不必经历太多磨损，而且相对安静。
现在的威廉姆斯陷入一个过渡区间。如果30年前他的心脏停止跳动，恐怕他就死了。如果是30年后他的心脏停止，他可能获得一个永久性非侵入式的人工心脏。甚至可能是他自己心脏的一个完美克隆。而如今他有的是一颗机械心脏，虽然繁重，但能供血供氧。这样的生活很艰难，可威廉姆斯还是觉得很幸运。
“当人们问我这是什么感觉时，我说，‘我是没有心脏。可我原来那颗心毛病太多，要是留着它我今天就不会在这儿了。’”
2015年4月9日早6点，威廉姆斯在给玛丽煮咖啡时家里电话响了。他通话语气不怎么好，对这么早打扰他的人很反感。而这电话却带来了他紧张期盼了51个星期的消息：一个给他的捐赠心脏正运往雪松－西奈医院。
威廉姆斯和玛丽赶往医院做术前准备。第二天凌晨1：30，威廉姆斯的人工心脏被移除，他被连接到心肺体外循环机上，一个陌生人的心脏安装在他身体里。
手术很顺利。可以说他已经获得了“新心”。
他获得了“新心”
“我仍然感到震惊：我不敢相信我的人工心脏没有了，我不敢相信噪音没有了，我不敢相信我不用再服用血液稀释剂了，”移植几个星期后他说。“在这场考验里，我至少已经死三次了，但我还活着。我对发生的一切心怀感激。”
几个月后，移植心脏仍然工作得很好。威廉姆斯计划在雪松－西奈做义工，帮助人工心脏接受者适应新生活。
在医院被密切监控7个月后，德拉克鲁兹也获得了“新心”。但她的手术没有像威廉姆斯一样成功：德拉克鲁兹得身体排斥新器官，她得了肾衰竭。如今她时常出入医院，也许很快还需要一个肾移植。
“这一切让人筋疲力尽。我曾希望得到这个心脏后能活得更好，”德拉克鲁兹这样说。尽管境况可怕，德拉克鲁兹还是保持了乐观。“我还能做些其他些事情去提高我的生活质量...一切会变得更好的。”
编后语：不能停止的未来遐想
一旦永久性人工心脏技术成熟，铺在人类面前的路就变得前所未有的开阔，并且富于想象力了：随着技术的继续进步，比人类心脏功能强大数倍乃至数十倍的机械心脏终会出现。这个时候每个人可能会面临这样的问题：到底是留着这颗原装的低功率版心脏，还是来一次彻底的“机械升级”？在科技爆发式增长的今天，也许变身钢铁侠很快就不再是梦了。
来源： theverge 作者：华金·帕洛米诺 摄影：约翰·弗朗西斯·彼得斯 翻译：wumee DeepTech深科技编辑整理
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