在工程学的角度看来，人的心脏是一个奇迹。在成年人胸腔的心脏，心肌平均每天跳动近十万次，主动脉泵血后，透过动脉向全身输血，包括大脑分支及脚趾。
由于心脏复杂的生理结构，生物医学工程师需要耗费漫长的时间来建造一个机械复制品，使用人工心脏来保持心脏衰竭患者良好地活下去。自 1950 年代以来，雄心勃勃的研究人员试图建造人工心脏，但频频出现障碍。现在，四家公司认为他们找到了正确的技术，他们试图证明这个技术。临床试验和动物试验终于证明永久性人工心脏的可靠性，已准备于 2017 年应用于临床。
目前，仅在美国约 570 万人诊断为心脏衰竭，意味着他们的心脏将逐渐变得无法有效泵血。一些病情严重的患者加入了心脏移植手术的等待名单，但由于捐赠的心脏稀少，许多患者在等待中死亡。
来自美国亚利桑那州的 SynCardia 系统（见首图）的人工心脏已经被美国监管部门批准为“移植桥梁”，现在该公司正在招募患者进行临床试验，将该设备做为永久替代品进行测试。SynCardia 公司 CEO Michael Garippa 说，这项试验的范围很小，只有 28 名患者。之前，已经有超过 1,600 个短时间安置人工心脏的患者证明 SynCardia 心脏是安全的。
Garippa 相信，基于设备简单性的设计，SynCardia 心脏是耐用的。他说：“病人身体内没有任何电子元件。”SynCardia 的心脏有两个塑料腔室，来模仿心脏。每个塑料腔室被一层膜分为两部分，一部分是具有空气的心室，另一部分是具有血液的心房。具有 SynCardia 心脏的患者携带 6 千克的空气压缩机，压缩机连接着穿过腹部的管道，将空气输送到两个心室，透过推动它们的膜以推动另一侧心房的血液泵出。压缩机以每分钟 120 次的稳定速率工作，但伴有响亮的声音。“这虽然不是正常人的生活，但它的跳动方式比心脏衰竭患者以前的心脏跳动更强健。”Garippa 说。
▲ 图片为具有 Syncardia 心脏的患者需要携带一个 6 公斤的箱子，箱子里面是电池和驱动气动泵的空气压缩机。
▲ 图为SynCardia 心脏保持跳动的过程：在 SynCardia 心脏里，空气推动膜运动，继而推动另一侧血液泵出。
法国一家名为 Carmat 的公司希望把人工心脏做得更好。“我们的系统非常安静。”Carmat 的首席医疗负责人 Piet Jansen 说。Carmat 心脏像 SynCardia 的设备一样，也有两个人工腔室，透过膜片向外按压泵血。Carmat 心脏使用植入泵，将液压流体替代压缩空气来驱动膜片。虽然 Carmat 的心脏比 SynCardia 的设备更大、更重、更复杂，但它具有感应器能够根据患者的运动水平来计算患者适合的心率，并透过微处理器来改变心率，Carmat 的设计师为这一项设计而感到自豪。电线需要从患者背部绕到颈部连接三公斤的电池组。
▲ 图为 Carmat 人工心脏，Carmat 人工心脏的操作原理与 Syncardia 设备类似，但是 Carmat 系统是使用液压流体代替空气泵输送血液。
Carmat 的第一个可行性研究似乎是曲折的：四个病人中有两个在三个月内死亡。行业分析师 Andrew Thompson 最近撰写了一篇关于人工心脏的报告，他说这些患者极度虚弱，他们离世并不是设备的故障，是因为患者身体的原因。
欧洲监管机构已经批准了 Carmat 在今年 8 月推出的主要临床试验。监管机构一定会批准该公司接下来的实验，Carmat 外科医生预计于 2017 年底将其装置植入约 20 名患者体内，并希望在 2018 年，其人工心脏能够被认证为欧洲人的永久性替代装置。
另外两家公司尚未进入临床试验阶段，这两家公司采用的技术方法，专家认为更具有发展前景。两家公司都拒绝使用膜来推动血液，而是使用具有旋转功能的离心泵，透过扇形叶片的旋转将血液推向前方，透过动脉运输恒定的血流量。利用 Cleveland Clinic 开发的技术，Cleveland Heart 的人工心脏在 2015 年植入了两只小牛体内，进行了为期 90 天的试验，小牛依旧健康地活着。在美国德州，一家名为 Bivacor 的公司目前正在与德州心脏研究所合作，在小牛体内进行 90 天的研究。两家公司仍在调整他们的设计面向于人类进行试验。
▲ 图为来自美国德州的 Bivacor 公司的人工心脏，被安置在小牛体内进行测试。
▲ 图为 Bivacor 心脏保持跳动的过程：Bivacor 心脏用安装在共同轮圈上的两个离心式叶轮推动血液，该轮圈透过磁悬浮保持悬浮状态。
Gianluca Torregrossa 是一名心脏外科医生，他已经植入了 SynCardia 设备，并记录人工心脏研究的进展，他急切地观察 Carmat 和 Bivacor 这两家公司。Torregrossa 说，两家公司“连续流动”的设计更加优良，如果两家公司的设备移动零件更少的话，将有更好的未来。
当涉及临床试验时，所有的技术必须在非常艰难的情况下证明自己。SynCardia 公司的 Garippa 说：“医生不希望将患者转诊到科学计划，除非患者已经别无选择。如果该技术适用于这些病重患者，那便可证明这是可靠的人工心脏。2017 年的试验终于可以证明人类所创造的奇迹，这是一项工程学奇迹，而不是生物学奇迹。”
- Completely Artificial Hearts: Coming to a Chest Cavity Near You
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：SynCardia）
