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肺衰竭者福音:以后的“人工肺”或可穿戴,小到可以放入背包

2017-03-28 07:44:59

对于处在严重肺部感染后恢复期、或是等待肺移植的人而言,“人造肺”成了权宜之计。据澎湃新闻3月28日报道,目前,研究人员正在研发一种便携式“人造肺”,集血泵和氧合器功能于一身,小到可以放进背包里随身携带。

近日,在国际期刊《心肺移植杂志》上,美国匹兹堡大学教授William Federspiel带领的团队报告了他们这款新型可穿戴式的“人造肺”。在4只成年绵羊身上,他们进行了试验,结果显示,新型“人造肺”可维持绵羊6小时的血氧需求。接下来,他们还将测试供氧延长到5天时的效果。该项目得到美国国立卫生研究院(NIH)340万美元的资助。

William Federspiel团队研发的“人工肺”,商业化后体积或将比图中再缩小30%。

肺衰竭的患者不少伴有心脏功能下降,血液到设备需要一定的外力支持。因而,“人造肺”实际上往往需要承担一部分人工心脏的功能。常见的呼吸辅助设备中最主要的两部分是血泵和氧合器,前者像心脏一样帮助血液传输,后者则模拟肺的呼吸功能,为血液加入氧气,去除二氧化碳。

现有传统的呼吸辅助技术是体外膜肺氧合(ECMO),但说起来是人工心肺机,它的体型与自然的肺和心相差甚远,设备之笨重需要患者卧在病床才能发挥作用。

长期卧床对病人来说并不是一件好事,长期不运动会导致肌肉机能下降, 不利于康复。医生会建议病人绕着医院行走,做一些锻炼,但笨重又拖着长长管子的设备成了病人很大的“包袱”。

除此之外,体外膜肺氧合还有一定感染风险。Federspiel团队为了设计更为轻便和高效的“人造肺”,研发了名为外置可移动式辅助肺(Paracorporeal Ambulatory Assist Lung)的新型设备。它将血泵和氧合器结合在一个装置中,只需一根短短的管子即可以和患者的脖子连接起来。据Federspiel介绍,新型设备可以提高氧气和二氧化碳替换的效率。

而据英国《新科学人》杂志报道,美国卡内基梅隆大学一团队最近正在研发另一款适用于心脏功能正常患者的“人造肺”,将在今年晚些时候发表结果。

卡内基梅隆大学的这款“人工肺”会绑在病人身上,不再有动力泵,仅靠心脏的力量,通过胸腔处穿出的管子,将血液运输至氧合器。借用这款设备,研究人员成功维持3只绵羊的生命长达两周时间,另有1只绵羊上因出现心跳放缓的情况而中止实验。但据实验参与者称,绵羊出现不良反应并不是实验设备引起。

值得一提的是,匹兹堡大学和卡内基梅隆大学的两款“人造肺”都需要氧气罐的辅助,尽管这些氧气罐会远比现有的更易于携带。

也有研究人员在试图真正意义上摆脱氧气罐这一累赘,比如利用屋内的空气就可以供氧而不需要氧气罐。研究人员设想的是一种由聚合物膜(polymer membranes)形成的极其纤细的管道,血液通过时可为气体交换提供更大的空间。这种超薄管的直径仅为20微米,它的另一个好处是,可以模拟人体肺脏的微小毛细血管输送血小板时会产生的压强,做到更为逼真和高效。目前, 这种设备的微型版在大鼠的实验中成功运作。

但穿戴式“人造肺”的真正问世并没有想象得那么简单,至少可能比人造心脏更难些。

“心脏只是一个泵,而肺含有非常复杂气囊分支,用来吸入和呼出血液中的气体。” Federspiel说,“肺有强大的气体交换能力,目前还没有人为的技术可以和它的效率相媲美。”

(记者 王盈颖 实习生 孙乐颖)

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来源:澎湃新闻 | 责任编辑:王佳璐
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