心脏是生命的中枢，一旦衰竭生命也将终止。“人工心脏”曾是人们畅想中拯救心脏衰竭的强大武器。日前，46岁男子李先生在济南植入人工心脏，意味着科幻电影里装着人心脏的“钢铁侠”已成现实！人工心脏用于哪些疾病？如何充电呢？记者将带你解密“生命之门”。
◎山东商报·速豹新闻网记者 张蕾 李瑞琪
人工心脏是什么？
日前，46岁的李先生被确诊扩张型心肌病、心力衰竭，出现胸闷、气喘、昏厥、呼吸困难、水肿、乏力等症状。
李先生的爱人刘女士告诉山东商报·速豹新闻网记者，在患病期间，李先生多次住院，身体情况越来越不好。全家每天都提心吊胆的！医生说：“他的生活质量非常差。而且这样的心脏功能随时会有猝死的可能。”
因终末期心力衰竭，1月15日，李先生在济南一医院成功植入国产人工心脏。那么人工心脏到底是什么呢？
人工心脏起搏器，是在解剖学、生理学上能够代替人体因重症丧失功能不可修复的自然心脏的一种人工脏器，即用生物机械手段部分或完全替代心脏的泵血机能，维持全身血液循环的一种精密仪器。其能按一定形式的人工脉冲电流刺激心脏，使心脏产生有节律地收缩，不断泵出血液以供应人体的需要。
按功能划分包括心室辅助血泵和完全人工心脏。辅助人工心脏有左心室辅助、右心室辅助和双心室辅助，以辅助时间的长短又分为一时性辅助（两周以内）及永久性辅助（二年）两种。完全人工心脏包括一时性完全人工心脏、以辅助等待心脏移植及永久性完全人工心脏。
容积式（脉动式）血泵（全人工心脏即第一代人工心脏），是早期开发的全人工心脏和辅助循环装置中的血泵，由于主要模拟人的自然心脏。由一个血袋、控制血流方向的瓣及动力部分组成。单向瓣允许血液从进口端流入和从出口端流出，当动力部分挤压血袋时，血袋的容积减少，从而把血液挤压出去，类似于心脏的收缩过程；当血袋的压力减少时外部的血液就会流入血袋，类似于心脏的舒张过程。按血泵的血袋结构可将泵分为两类：膜式泵和囊式泵。其优点是：与人的正常生理结构相适应，有利于各主要脏器的血液微循环灌注。缺点是体积大、不易植入、溶血严重、管道和线使内外连通，故易感染、关键部件易损坏等。
由于以上缺点制约容积式血泵的进一步应用，于是人们开始研究体积小、可植入式的叶片泵（左心室辅助装置即第二代人工心脏）。其优点为：结构比较简单、体积小、易于植入、与血液接触面积小，抗血栓性能好、耐久性好、低功耗、易于操作、价格也较低等。研究较多的叶片泵主要包括离心泵和轴流泵。但由于叶片泵是平流泵，与人的搏动血流不一样。
随后，第三代磁悬浮人工心脏出现了。磁悬浮技术为血泵内的转子叶轮提供磁力支持，主要有离心式和轴流式两种。磁悬浮人工心脏优势主要体现在机械磨损少、寿命长、动态性能好，易于主动控制、血栓和溶血的发生概率降低、体积小、功率低，适用于体内移植、无需密封及润滑，节约成本。因此磁悬浮人工心脏在临床研究上取得了良好的效果。
啥样的病人可以植入人工心脏？
目前，人工心脏起搏器是治疗各种心动过缓或房室传导阻滞等疾病的有效方法之一。
这类疾病的临床表现有：心室率不足、严重影响心脏的射血引起心脑等重要器官的供血不足、引起阿斯综合征发作、导致休克、晕厥等。如果达到终末期心力衰竭不及时治疗，将面临猝死的危险。
所以这种情况就需要通过介入治疗的方法，植入起搏器。首先发展出生理性起搏，保持患者的正常心脏搏动，产生类似与人体节奏相适应的生理状态，避免并发症的发生。
除了以上所述的情况，等待心脏移植的病人也有靠人工心脏起搏器维持生命的。据中国青年报2016年报道，美国密歇根州曾有一名25岁小伙斯坦·拉金，使用人工心脏555天支持生活，直至换上合适的捐赠者的心脏。
随着科技的不断发展，人工心脏起搏器的功能也在不断扩展，逐渐应用到治疗快速型心律失常、心力衰竭等领域，如：可存在抗心衰起搏器（三腔起搏器）；合并心脏除颤器，植入后如果心脏突然出现室颤，严重心律失常时，可进行除颤挽救生命等。
人工心脏植入手术的适用性
中国工程院院士、中国医学科学院阜外医院院长胡盛寿在一篇文章中介绍：虽然心脏移植是针对许多无法用药物或外科方法治疗的终末期心力衰竭患者的最好治疗方法，但由于心源的限制及人工心脏的使用寿命等原因，心脏移植术不适合40岁以下的患者。
山东省第一医科大学附属中心医院心外科主任张锋泉在接受山东商报·速豹新闻网记者采访时介绍：“人工心脏的植入是一个系统工程，需要庞大的团队来支撑，从术前评估到手术方案，以及术后被人工心脏设备参数的调试，教会患者如何在日后的生活中正确的使用（人工心脏），都需要高级别的专科医师来完成。”
据多位医师在网络回答的患者问题中，记者发现起搏器植入的术前准备也是很重要的。如：有急性感染的情况是不能植入人工心脏的，术前要把心脏或者心脏相关的疾病管理好，把血糖管理在很好的水平上。否则，将会有概率出现感染、电极脱落、起搏器移位、心包填塞等不良情况。
除此之外，在术后还存在一些长期的风险，比如起搏器阈值增高，可能需要定期程控起搏器。一般来说，大多数人工心脏的起搏器使用寿命在5-12年左右，随着使用时间的增加，大约12-13年以后，可能会需要根据起搏器的电池情况更换起搏器，同时检测电极，预防有电极脱落、电极触发不灵敏的情况。
此外，部分型号的心脏起搏器植入手术的操作需要在介入室进行，在造影机下通过进行透视才能完成植入起搏器的操作。在透视的过程中造影机就会发出射线，从而产生辐射。当然，单次起搏器植入手术射线量并不大，一般不会对病人造成身体的危害。
人工心脏如何充电？更换电池？
据长沙政法频道2020年报道，心血管外科教授周新民介绍：一个国外进口的人工心脏起搏器的售价是在100万左右，目前最先进的植入式磁液悬浮心室辅助装置中国“火箭心”，售价则在40-50万元不等。
需要注意的是“人工心脏”不能断电。山东商报·速豹新闻网记者了解到，为了保持人工心脏的正常运行，接受心脏移植手术后李先生需要随时携带一个黑色的小挎包，包里有电源、可充电电池、监控器，通过一根腹部皮下隧道的细电线，能为人工心脏充电。（电线和电池可以同时使用）一共配备了6块电池，每块电池续航6-8小时，可循环使用。那么人工心脏起搏器在电池快没电的时候速率是否会变慢呢？
上海交大科学家易志然带领的研究团队在对“解决人工心脏起搏器的使用寿命问题”的课题接受媒体采访时称，团队正试图用心脏动能代替电池能，其提出：假如心脏的实际作用力是0.5牛顿，那么输出功率大概是在192微瓦，而对商用人工心脏起搏器功率只要不低于10微瓦就足以维持正常的心脏工作。
另外，植入人工心脏起搏器的患者还需要按照每1或2个月的频次到医院进行检查。根据电池装配的数量，植入人工心脏起搏器的患者如果家中停电超过48个小时，需要提前注意，做好准备。
除此之外，患者还要适应“人工心脏”带给他生活上的改变，比如该如何与身体上多出来的电池共处、如何洗澡、最大程度的运动是慢跑、注意远离强磁场（如：机场安检门）、高频震动的物体（如：按摩椅、运行中的发动机）等。但今后可以跟正常人一样生活、工作。（*以上所有内容都根据心脏起搏器的型号不同有一定的浮动区间。）
还有哪些人工器官？
心血管疾病是危害人类健康的常见疾病之一，比较严重的患者，其主要的和辅助的治疗手段为血管移植，自体血管来源有限，因此，临床上人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的移植替代品。其是由尼龙、涤纶、聚四氟乙稀等合成材料制造的，适用于全身各处的血管转流术，其主要分为碳涂层血管、袖状血管、生物混合型人工血管三大类。目前，大、中口径人工血管应用于临床已取得满意的效果。
人工肺又名氧合器或气体交换器，是一种代替人体肺脏排出二氧化碳、摄取氧气，进行气体交换的人工器官。以往仅应用于心脏手术的体外循环，需和血泵配合称为人工心肺机。但在2020年新冠疫情暴发时，此类医疗器械也得到了大范围的应用，并取得了杰出的成效。人工肺大体有三种类型：膜式、气泡型、平面接触型。运用人工肺代替动物肺的研究实验膜式，人工肺使用数万根中空纤维集束组成，每根中空纤维表面上布满了微孔，这些孔极小，使血液渗不出去，但可以排出二氧化碳、吸进氧气，进行气体交换。
人工肾是一种替代肾脏功能的装置，主要用于治疗肾功能衰竭和尿毒症。它将血液引出体外利用透析、过滤、吸附、膜分离等原理排除体内过剩的含氮化合物，新陈代谢产物或逾量药物等，调节电解质平衡然后再将净化的血液引回体内。亦有利用人体的生物膜(如腹膜)进行血液净化。
人工耳蜗是一种电子装置，由体外言语处理器将声音转换为一定编码形式的电信号，通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复或重建聋人的听觉功能。近年来，随着电子技术、计算机技术、语音学、电生理学、材料学、耳显微外科学的发展，人工耳蜗已经从实验研究进入临床应用。现在全世界已把人工耳蜗作为治疗重度聋至全聋的常规方法。
人工心脏瓣膜作为一种治疗心脏瓣膜疾病或缺损的心脏植介入医疗器械，目前已成为心血管治疗领域一种非常重要的医疗器械。
除了以上列举的几种，人工眼、肝、喉、胃、子宫、骨等在医学中也都具有较广泛的运用，对患有各种组织、器官功能丧失或功能障碍症的患者的治疗具有重大意义。
未来人和机械的界限或将越来越模糊
经过近一个世纪的发展，尤其是近年来不断的突破，人造器官移植这门造福人类的医学新技术越来越被人们所接受。
就人工心脏起搏器单方面来讲，“心脏移植是治疗心力衰竭的有效手段，我国心力衰竭患者人数约为1000万，其中等待心脏移植者超过100万人。”张锋泉介绍说，但供体心脏缺乏，且患者能否接受心脏移植要受到年龄、体重、免疫能力、并发症等诸多因素影响。多重因素使得能够接受心脏移植的患者数量很少。全国每年开展心脏移植手术仅600余例，绝大多数患者没有机会获得心脏移植。对于其他器官也都有着大同小异的问题。
此外，如何确立人造器官的行业标准，如何立法保障移植人造器官群体的权利，如何在伦理上改变对人造器官的观念成了亟需全社会解决的问题。
在大火的科幻概念“赛博朋克”的世界观中，人类和机械的界限越来越模糊，在医学的飞速发展之下，这似乎的确会发生在不远的将来。
