多年的经验使医生们认为,凡是心脏肌肉有不能恢复的损伤,如心肌病、心肌梗塞(即心肌坏死),或有心脏瓣膜病、无法治疗的先天性心脏病、心脏肿瘤等,即使尽力治疗,病人也只能存活半年,应该进行心脏移植手术。
关键的问题要有心脏的来源,医学上称为“供体的来源”。一般来说,最合适的供体是30岁左右的外伤后脑死亡的病人,因为这样的病人心脏仍有生存的能力。可见供体的来源十分困难。
医生要有高明的心脏移植手术技术。当然,现在的心脏移植手术,并不切除原来已经“坏”了的心脏,而是把要移植的心脏接到右侧胸腔里。
要使心脏移植成功,还要用静脉注射或口服抗生素控制感染,还要较长期用免疫抑制药物,因为人体有拒绝接受不属于自己的组织和细胞的特性,移植的心脏是外来的组织,被移植者会产生“排异反应”,使移植的心脏难以生存。只有解决了排异反应,才能保证移植的心脏成活。
“试管婴儿”的诞生
1978年7月25日,在英国诞生了世界上第一个试管婴儿——路易斯·布朗,被称为“世纪婴儿”,从此一个巨大的里程碑在制造生命的坎坷历程上竖立起来。
近20年来,试管婴儿研究工作方兴未艾,许多关键技术不断改进,到1990年底,全世界已有上万个试管婴儿来到人间。
1988年3月10日,我国大陆第一个试管婴儿平安诞生,是个女孩,体重3900克,身长52厘米,起名郑萌珠。这一成果是在北京医科大学第三医院张丽珠教授主持下获得的。
萌珠的妈妈已经39岁,结婚20年没有怀孕。1987年5月,不远千里来北京求医,幸得试管婴儿培育成功。
其实,试管婴儿并不是一直长在试管里,只是精子和卵子刚结合的两天内在试管里渡过,然后就把它移到母亲子宫里。那时,受精卵才分裂成2~4个细胞,直径只有0.15毫米,在显微镜下才能看到。
自然怀孕的过程是,精子和卵子在妇女的输卵管里相遇,结合成受精卵后,约3天进入子宫腔,再钻到子宫内膜里,像种子种到肥沃的土壤里一样发育成长。小萌珠的妈妈患输卵管结核,精子和卵子不能相遇。于是,医生在腹腔镜的观察下,用吸卵器把卵子吸出体外,同时取来男方的精液,经过一系列复杂的处理,把活跃的精子集中起来,再把卵子和精子放在一个试管内,试管里有特殊的培养液,经过16小时,卵子受精,成为受精卵;又经过24小时,受精卵分裂成2~4个细胞,就及时把它移到母亲的子宫腔里去种植并发育成长。这叫体外受精和胚胎移植。
胚胎移植可以因许多原因而失败,幸好,萌珠的妈妈子宫正常,受精卵移到子宫后,顺利地着床并发育成长。
试管婴儿的培育技术也在不断发展。在我国,培育试管婴儿,主要是解决不孕症妇女的生育问题。国外,在探索此技术对优化人类遗传素质方面的作用时,有“借体怀胎”、“诺贝尔婴儿”等产生,从而给传统的伦理学带来冲击,已引起人们的关注。
前途无量的人工关节
现今,医学技术的发展,已经使许多事情成为可能。比如,当关节受到外伤、骨肿瘤等受到损害而无法恢复功能时,可以进行人工关节置换术。
1938年,国外用钴铬合金做成一个杯子套在股骨头与髋臼之间,获得活动的髋关节。1940年,国外首先应用合金钢制成人工股骨头,并获得成功。以后陆续应用合金钢、不锈钢、钛合金、陶瓷、塑料、硅橡胶等材料制造人工关节。近年来,又研制了碳纤维复合材料的人工关节。这种材料是一种很好的生物医学工程材料,它与人体的软、硬组织都有良好的生物相容性,弹性模量与骨相近,弯曲强度和抗压强度都很好;材料的表面可制成一定的空隙度,有利于人体组织与其长成一体。它比重小,耐磨损,成本低,是很有前途的人工关节材料。
目前,人工肩、肘、腕、指(趾)、髋、膝、踝关节已在临床上广为应用。用得最多的当属人工髋关节,效果也最好。
人工膝关节
膝关节的活动度大,既能伸展,又有一定的旋转活动,它的功能比髋关节复杂。目前的人工膝关节,都没达到生理解剖的要求。根据人工膝关节的功能,可以分为三类:第一类只有伸屈活动而无旋转活动;第二类除伸屈活动外尚有一定的旋转活动;第三类则除伸屈外有充分的旋转活动,是第三代全膝人工关节。
不论是哪一类人工关节,它们都必须具备以下的基本要求:与人体组织的相容性好,生物化学性能稳定,有足够的强度、耐摩擦,可以在人体内长期使用,更重要的是要满足关节的功能。为此,对于每一个关节构件的形状、大小、配合情况等,都要精心设计,以满足不同年龄、身高病人的需求。
血液净化器——人工肾
我们知道,人体靠肾脏排出代谢产生的废物(如尿素、肌酐等)、多余的水分和盐类,从而保持体内水和电解质的平衡。如果肾脏功能衰竭,发生尿毒症,体内多余的水、代谢废物就不能排出,就会出现全身水肿、恶心、呕吐、电解质紊乱、高血压等一系列症状,最终可导致死亡。为了挽救这类患者的生命,科学家们寻找了许多办法。70年代以来研制的人工肾,就是一种代替肾脏功能的装置,主要用于治疗肾功能衰竭和尿毒症,是目前临床上应用较广、疗效显著的一种人工器官。
第一部人工肾,是1913年埃博等人在狗身上实验使用的。1943年,经过改进后首次用于临床,开创了用人工肾治疗肾功能衰竭患者的先例。我国研究人工肾已有二十多年的历史,上海研制并生产的粘胶空心纤维人工肾,标志着我国人工肾已向小型化、高效化迈进了一步。
人工肾的样子像一台机器,有平板型人工肾、蟠管型人工肾和空心纤维人工肾。它们的基本结构包括血液净化器、液体供给系统和自动监视装置三部分。人工肾的核心部分是血液净化器,根据工作原理的不同可以分为透析型、滤过型和吸附型。人工肾的工作就是把血液引出体外,利用透析、过滤、吸附、膜分离等原理,排出体内过剩的含氮化合物、新陈代谢的产物和药物,以便调节体内的水和电解质平衡,然后再把净化的血液引回体内。一般肾功能衰竭的病人,每周用人工肾透析2~3次,每次4~6小时,就可以维持生命,甚至可以正常生活和工作。据统计,急性肾功能衰竭患者采用人工肾治疗后,死亡率由75%降到7%以下,可见疗效极佳。
人工肾透析
人工肾不仅可用于肾功能衰竭的病人,还可用于许多疾病的急救,如急性肝功能衰竭、心力衰竭、急性肺水肿、巴比妥类药物中毒、某些自身免疫性疾病等。
人工肾的研制发展很快,各国都在研究更接近人体生理状态的人工肾。如1973年,日本生产一种由万支直径200毫微米的细空心纤维组成的人工肾;1985年,日本大阪市立大学医学部研制一种新型人工肾,只靠患者本身的血压即可驱动。1986年,日本利用血液滤过器过滤的液体进入肠管,用活体的肠管代替肾小球的重吸收作用。同年,日本报道了一种患者可随身携带的便携式人工肾,是采用尿素吸附剂的透析液再生式人工肾,它与活性碳、离子交换树脂等组合在一起,透析作用很好。
埃及著名肾病专家阿布拉斯研制成的小型人工肾,大小和人的肾脏一样,患者不必住院,不必外接电线和导管,可随身携带,不影响活动,许多患者试用后效果满意。
现在,科学家们正加强人工肾技术的应用和开发,加强人工肾新材料的研究,加强透析液用水的精制,由电子计算机进行数据采集和自动控制的大型人工肾中心的建立,以及新的植入式人工肾的设计和使用等。
埋在体内的起搏器
心脏起搏器是专门治疗心律失常的医疗器件。
心律失常是常见的心脏病。严重的病人,心跳很慢,每分钟不到50次。病人平日头昏、乏力、心慌,常突然昏迷、抽搐,甚至心跳骤停。对于这类病人,既不能手术,药物治疗效果也不好,心脏起搏器就是这种病人的终生伴侣。
科学家们根据电流可以引起肌肉收缩的现象,制造出了心脏起搏器,它的大小如同一个火柴盒。医生用手术的方法,把起搏器埋在病人的胸部或腰部的皮下组织内,将上面的心内膜电极引到心脏,就可以使病人的心脏正常跳动。目前,每年约有三四十万人要安装起搏器。
心脏起搏器就像一台小巧的发电机。它个头小,结构复杂,技术性能高。它采用先进的集成电路工艺和锂系列电池,外壳是化学性能稳定又不受人体排斥的稀有金属钛制成的,还有光滑无毒、对人体亲和力好的电导管等配件。锂电池在体内可以使用10年以上,甚至可成为终生电源。钛的重量轻,密封性好,可保证电路不受腐蚀。
震荡器是起搏器的核心,供心脏跳动的用电就由此发出。它以恒定不变的电流向电容器充电,当电压升高到一定程度,晶体管构成的开关便接通,把电荷放掉,然后再继续充电。如此周而复始,供心脏跳动用电。
心脏起搏器在不断更新换代,已由过去的固定型向按需型和多功能型发展。
目前多采用按需型,它可以在心律失常时工作,心脏恢复正常跳动时,起搏器就停止输电,这样就可以大大节约能源。
按需起搏器
现在,人们正研究带有微电脑的、寿命更长的起搏器。这种起搏器能随病人的情绪、体温、血液循环等情况的变化而进行自动调节,使心脏跳动与自然起搏过程非常接近,这样就可以增加心脏排血量,病人就可以像正常人一样参加劳动、工作、学习和剧烈的体育运动。
实验用试管“小人”
1991年7月,上海第二医科大学首次培育成功了国际研究热点多项免疫缺陷试管“小人”,许多报纸争相报道。
你一定想知道这是什么样的“小人”,为什么是国际研究的热点。
其实,试管“小人”,并不是真正的“小人”,而是一种经过基因工程施工,获得了新的特殊功能的小鼠。这种小鼠有特殊的本领——它能接受人体的细胞,这是生物界中前所未有的。
试管“小人”的培养过程
我们能把人体细胞移植到这种小鼠的体内,人体细胞也能在它体内长期生长。这样,它就可以帮我们做许多实验,比如它能代替人体进行艾滋病、乙型肝炎病毒实验。
人类的历史,也蕴含着人类与疾病斗争的内容。千百年来,人们在探索着疾病的发病机理。近代医学发展以来,这项工作更向纵深发展,其中有许多是与生理、生化、动物实验有关的,还有一些问题则要在人身上或者我们人类的近亲大猩猩身上做实验。但是艾滋病、乙型肝炎病毒等是决不能在人身上实验的,一般的动物又不感染这类病毒,大猩猩虽然可以感染这些病毒,但大猩猩十分珍贵,这就使实验和研究难以进行。
上海第二医科大学的余贺、马宝骊教师指导他们的博士研究生陈桦,大胆、巧妙地采用了基因工程的方法,即杂交——互交——互交——回交系统,把液体免疫和细胞免疫(这是人类和动物体内抵御疾病的第三道防线)两项缺陷的雄鼠同自然杀伤细胞单项缺陷的雌鼠交配,繁殖到第三代,便得到国际上首次成功的、同时具有雄鼠缺陷和雌鼠缺陷的4项免疫缺陷新品种——超重症联合免疫缺陷小鼠模型,人们也称它为“活体动物试管”。它比两项免疫缺陷的小鼠更容易接受人体细胞移植,并能长期生长。正是由于这点上具有了人的性质,所以又称它为试管“小人”。
试管“小人”能帮我们干不少事情:代替珍稀动物为人类做实验;由于小鼠繁殖快,可以在短时期内,为我们获得大量的实验数据;现在,它还能接受艾滋病、乙型肝炎病毒等感染形成“小病人”,科学家再给它药物治疗,既能观察发病机理,又能筛选有效的药物。
现在,第10代四项免疫缺陷的试管“小人”已培育出来,并且一直稳定地保持着鲜明的特性。它的问世,是我国人类生物学研究的突破性进展,具有重要的价值。
白色的人造血液
如果谈起第二次世界大战,人人都会想到原子弹。
但是,你知道制造原子弹的铀是用什么分离的吗?是一种称为“全氟碳”的物质。而全氟碳正是人造白色血液!
让我们还是先来看看什么是人工血液,然后再谈谈全氟碳的由来。
人工血液是指那些具有携带氧和排出二氧化碳等血液功能,并且输入体内后,在一定时间里,可以全部或部分代替血液功能的液体。
研究人工血液的工作,已经有半个多世纪了。临床上应用的代血浆,就是研究的成果之一。但它只能起到补充血容量的作用,它不能输送氧气和排出二氧化碳,所以严格地说,不能算人工血液。
现在,各国科学家关于人工血液的报道很多,提出的主要研究途径有:人工合成血红蛋白及其类似物,无基质血红蛋白的利用及全氟碳化合物。
其中,全氟碳化合物被称为白色的血液。它的发现,与美国克拉克的名字密切相关。
1966年7月,发生了一件奇迹般的事:美国辛辛那堤医院小儿科教授克拉克,在做实验时,不知什么时候,一只老鼠掉进了白色的全氟三丙胺溶液中。当时他并不知道。几个小时之后,等他回到实验室时,那只老鼠竟然像鱼一样在那白色溶液里欢蹦乱跳。他把这个发现公布后,轰动了整个医学界。1979年4月,日本宣布在世界上首先研究成功人造血,并在临床上获得成功的应用。我国化学家也于1980年6月9日在上海第一次将自己研制成功的这种人造血输入病人体内,至今仍在应用。