一个汽水罐大小的装置可能有助于为需要肺移植的人争取时间。
需要肺部移植的人只能等待,并希望捐赠的器官能及时出现。但很多时候,时间都用完了。
为了应对美国捐赠器官的严重短缺,研究人员一直在竞相开发人工器官,以作为移植的 "桥梁"。生物肺就是这样一个装置,它可能很快就会在人身上进行测试。
密歇根大学医学中心的外科医生罗伯特-巴特利特(Robert Bartlett)领导了生物肺的研究,密歇根州安阿伯市的密歇根重症监护顾问公司(MC3)负责制造该设备。巴特利特在这个领域很有名气。他被认为发明了目前这一代的人工呼吸机。
八年来,安阿伯团队在其他大学科学家的支持下,一直试图发明一种设备,能够做到今天的机器无法做到的事情:通过使用心脏自身的泵动力,100%地供应病人的氧气需求。"MC3公司总裁Scott Merz说:"为了满足这些设计要求,我们花了那八年的时间进行迭代。
现在在医院使用的系统被称为ECMO,即体外膜氧合。ECMO机器接管了肺部和心脏的功能,泵送血液并在体外将二氧化碳交换为氧气。巴特利特说,ECMO对那些因感染(如肺炎)或创伤(如吸入烟雾)而导致呼吸衰竭的病人很有效。他们只需要在机器上短暂停留,直到他们的肺部愈合到足以开始正常呼吸。
长期的问题
虽然ECMO是一个短期的救命稻草,但它并不适合长期使用。许多人的肺部状况很差,需要进行移植--如严重的肺气肿、囊性纤维化和肺纤维化患者--在ECMO上的存活时间不足以使他们与捐赠器官相匹配。
为了保持血液在机器中流动而不凝结,病人会得到一种血液稀释剂。血液稀释剂可能导致出血。如果血凝块真的形成,它们会损害大脑和其他重要器官。更重要的是,Merz说ECMO中使用的机械泵会损害红血球--携带氧气的细胞。
然而,BioLung不使用机械泵,血液也不会离开身体。它比汽水罐大一点,被植入胸腔内。病人自己的心脏将血液泵入该装置,该装置中装有空心塑料纤维,其上的孔非常小,只有气体分子才能通过它们。当血液通过纤维时,二氧化碳从孔中流出,被周围空气中的氧气取代。然后,血液可能直接回到心脏,被泵送到身体其他部位,或者它可能先在病人的肺部转一圈。
无论哪种方式都有好处和坏处。让血液通过肺部可能有助于过滤掉血凝块,因为肺部有天然的能力。另外,向肺部组织提供新鲜的氧气可能有助于治愈它。但这给心脏带来了更大的负担,提高了心脏衰竭的风险。通过将血液直接送到心脏,人工肺和自然肺有可能共同呼吸。但这可能会让血块进入血液中。
生物肺并不意味着可以终生替代患病的肺。充其量,研究人员希望为那些等待移植的人争取时间,让他们在等待期间过上相对正常的生活,而不是被拴在一个沉重的生命支持装置上。
临床试验
在画板上画了近十年后,"我们正在研究我们认为是最终的设计变化,"Merz说。临床试验可能在一到两年内开始进行。美国国家卫生研究院最近向Bartlett提供了480万美元以继续进行研究。
早期的动物研究一直很有希望。在最新的研究中,德克萨斯大学的研究员Joseph Zwischenberger博士,在肺部因吸入烟雾而严重烧伤的羊身上试用了BioLung。使用BioLung的八只羊中有六只活了五天,而使用外部呼吸机的六只羊中只有一只活了这么久。
与此同时,巴特利特一直在为未来的人体试验进行试水。"他说:"我们想做的是看看移植中心在想什么。所以他给他们发了一份调查。
31个移植中心完成了调查 -- 这些中心负责1999年美国所有肺部移植的72%。大多数人说,他们希望看到BioLung在少于25只动物身上进行30天的研究,然后再开始在人体上测试该设备。几乎所有的人都说他们会支持并参与临床试验。
"美国食品和药物管理局将有最终决定权,"巴特利特说。"这只是一个开始。"
对二十几只动物进行为期一个月的研究可能看起来很仓促,但情况很严峻。去年,有1054人接受了肺部移植,但有477人在等待名单上死亡。截至今年8月,仍有3797人在等待与捐赠者匹配。
大多数回应巴特利特调查的移植中心表示,该设备应首先在特发性(意思是 "原因不明")肺纤维化患者身上进行测试。在这些病人中,病情最重的人很少能活过三个月。