文本：人工器官

人工器官什么是人工器官呢？人工器官是暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。使用较广泛的有：①人工肺（氧合器）模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血；②人工心脏（血泵）。代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术；③人工肾（血液透析器）。模拟肾脏排泄功能的体外装置，1945年开始用于临床。人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。人工器官目前只能模拟被替代器官1～2种维持生命所必需的最重要功能，尚不具备原生物器官的一切天赋功用和生命现象，但它拓宽了疾病治疗的途径，增加了病人获救的机会，已经并仍在继续使越来越多的患者受益。中国研制的电子喉公重20克，发音清晰，音量可控，且男女声可辨。人造假肢可上举约22公斤的重物。使用人工肾业已成为肾功能衰竭末期病人的常规治疗手段，急性肾功能衰竭者采用人工肾治疗后死亡率已由75%降低到7%以下。目前人工肾研制的发展方向是要求其透析性能高，体积小，能佩带甚至能体内植入。埋藏式人工心脏正逐步走向临床试用阶段，1982年底，美国犹他大学医疗中心的德弗利斯博士为一位61岁的退休牙医克拉克安置了世界上第一个永久性人工心脏，使病人活了112天。人们目前已经制成的人工器官有心脏、皮肤、骨骼、肾、肝、肺、喉、眼等等。人工器官按功能分为11类:(1)支持运动功能的人工器官,如人工关节,人工脊椎,人工骨,人工肌腱,肌电控制人工假肢等.(2)血液循环功能的人工器官,如人工心脏及其辅助循环装置,人工心脏瓣膜,人工血管,人工血液等.(3)呼吸功能的人工器官,如人工肺(人工心肺机),人工气管,人工喉等.(4)血液净化功能的人工器官,如人工肾(血液透析机),人工肺等.(5)消化功能的人工器官,如人工食管,人工胆管,人工肠等.(6)排尿功能的人工器官,如人工膀胱,人工输尿管,人工尿道等.(7)内分泌功能的人工器官,如人工胰,人工胰岛细胞.(8)生殖功能的人工器官,如人工子宫,人工输卵管,人工睾丸等.(9)神经传导功能的人工器官,如心脏起搏器,膈起搏器等.(10)感觉功能的人工器官,如人工视觉,人工听觉(人工耳蜗),人工晶体,人工角膜,人工听骨,人工鼻等.(11)其他类,人工硬脊膜,人工皮肤等.人工器官按原理分类机械式装置(如人工心脏瓣膜,人工气管,人工晶体等)电子式装置(如人工耳蜗,人工胰,人工肾,心脏起搏器等).人工器官按使用方式分类植入式,如人工关节,人工心脏瓣膜,心脏起搏器.体外式,如人工肾,人工肺,人工胰.这些体外式人工器官实际上都是由电子控制的精密机械装置.特点:人工器官是多种学科研究的结晶,该学科是生物材料,生物力学,组织工程学,电子学(包括计算机)特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科的交叉学科.下面来介绍一下人工肺。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。70年代初，已将人工肺作为一个单独的人工器官进行研究。因它可以不用血泵而进行部分呼吸支持，并且有植入性人工肺的实验报告。因此，美国人工脏器学会(ASAIO)每年均有专门小组讨论人工肺的进展。现在世界上有１万多病人使用人工肺。人工肺大体有三种类型：膜式、气泡型、平面接触型。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。目前用于心脏手术的人工肺大部采用一次使用的附有热交换装置的鼓泡式人工肺。该式人工肺己趋成熟在国内外得到广泛应用。随着工业化的发展，肺部疾患愈来愈多，人工肺在肺部疾病中的应用亦愈显重要。人工肺的研制成功，特别是近十余年来膜式人工肺的问世，为解决呼吸功能衰竭又开辟了一条新的途径。有两个研究团队研制出了在大鼠体内能正常工作的人工肺，人们希望有一天能将类似的技术用于人体移植器官。对于类似囊性纤维化或慢性阻塞性肺病等疾患引起的终末期肺病病人来说，肺移植是唯一的选择。但是捐献器官非常缺乏，并且即使能得到供体肺，还有可能出现排异。为了解决这两个问题，美国哈佛医学院和耶鲁大学的研究团队分别采用温和的清洗剂将供体大鼠肺从其原来的组织剥离。然后他们在残存的结缔组织”支架”中植入胚胎干细胞，把它们放在营养液中孵育，帮助它们生长。然后他们将新生成的肺“重装”进受体大鼠体内。再生的肺与天然的肺大小相似，为受体大鼠的血液补充氧气的时间达到6小时，然后出现水肿（肺内液体积聚）和毛细管渗漏。加尔夫斯顿市德克萨斯大学医学部的肺组织工程师琼·尼克尔斯说，如果要应用到临床上，将来的工作需要更好的供体细胞系，并等待组织完全发育。目前，人工肺具有与天然肺一样的肺泡结构、大小和功能，但细胞类型有欠完整。例如，没有足够的分泌表面活性剂的细胞。尼克尔斯说：”所有这些不同的细胞相互作用，使得呼吸功能得以完成，这才是完整的肺。”再来介绍一下人工心脏人工心脏是在解剖学、生理学上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。另一种更常见的关于心脏的仪器是人工心脏起搏器。人工心脏起搏器实际上是人工制成的一种精密仪器。它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。人工心脏起搏器可以随时监测患者心脏工作的情况，一旦出现异常情况，它可以“领导”心脏进行有规律地跳动，从而帮助患者免除各种心脏疾病（心动过缓、停搏等）导致的心悸、胸闷、头晕甚至猝死等病症。人工心脏分为辅助人工心脏和完全人工心脏。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（二周以内）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。要想制成像自然心脏那样精确的组织结构、完全模拟其功能的人工正脏是极不容易的，需要医学、生物物理学、工程学、电子学等多学科的综合应用及相当长时期的研究。从广义及泵功能这一角度考虑、人工心脏研究可以回溯到体外循环的动脉泵开始，即1953年Gibbons将体外循环应用于临床。心肺机利用滚筒泵挤压泵管将血泵出，犹如自然的搏血功能进行体外循环。而人工心脏这个血液泵恰是受此启发而开始研究的。1957年美国KOlff和Akutsn将聚乙烯基盐制成的人工心脏植于人体内生存一个半小时，以此为开端展开了世界性人工心脏研究。1958年日本及前联邦德国均设立了专门研究中心。1964年KOlff利用人工心脏使小牛生存24小时。1966年DcBakey将人工心脏用于瓣膜置换病例，辅助数小时。1968年开始临床研究，1969年动物实验生存记录为40天。同年Cooley进行了第一个临床病例植入一时性完全人工心脏后因合并症死亡。1970年Nose等的动物实验生存100天。1973年以后，动物实验成活率迅速上升：1976年Kolff试验牛成活89天、122天；1980年度美和彦试验山羊生存232天、242天、288天；1982年12月1日美国盐湖城犹他大学医学中心人工心脏研究小组为一患者植入完全人工心脏使其存活为112天。人工心脏起搏器如一个火柴盒般大小，重量约为25-50克，外壳由金属钛铸造而成的精密仪器。它是由一个慢脉冲发生器和与之相连的金属导线组成。安装心脏起搏器时，医生在患者的上胸部切一条4-6厘米的切口，将心脏起搏器埋入皮下。起搏器连接一金属导线，医生会选定一条静脉血管（常选取的静脉有头静脉、锁骨下静脉、颈外静脉或颈内静脉），通过静脉血管将金属导线插入患者的心脏。这样，当心脏停止跳动或跳动太慢时，起搏器就肝发放电冲动使心脏跳动。目前，心脏起搏器主要用于治疗患有过缓型心律失常心脏疾病的患者，并且唯一的一种既安全而又有显著疗效的治疗方法。过缓型心律失常的心脏疾病常包括严重心动过缓、窦房阻滞、房颤又伴有心室率缓慢、二度Ⅱ型以上的房室传导阻滞等。此外，人工心脏起搏器还可以用于有房室传导阻滞的严重心脏衰竭的患者，可以改善心脏衰竭。有些人工心脏起搏器还具有去纤颤的作用，可以减低心室纤颤引起的猝死。人工心脏的可调节性是其又一突出进展。将人工心脏与集成电路芯片结合起来根据自体适时需要控制人工心脏的做功。如LD－PACEⅡ左室辅助循环可以根据病人的心电图按1：1到1：8调节心脏做功。预计将来可以结合生物传感器根据更多血流动力学指征进行自身调节。随着人工心脏向小型化、耐用性强及低阻力的发展有可能将来像人工心脏起搏器一样得以广泛应用。人工心脏的发展需要进一步解决四个问题：1、小型而具有高射血效能；2、安全可靠的控制系统和能源供应模型；3、经久耐用的带瓣血室；4、大量的研究经费。随着人工心脏向小型化,耐用性强及低阻力的发展有可能将来像人工心脏起搏器一样得以广泛应用.人工胰腺人工胰是用人工方法取代正常胰腺内分泌功能的一种机械装置,由微机控创.人工胰是糖尿病患者的胰岛素分泌不足时的一种补充.体外型人工胰:是1971年由Siemens发明的,后经不断改进已用于临床.它是由血糖传感器,测量电路,微机控制系统,胰岛素储存器,注射器及能源组成,佩带在病人前肢上.这种人工胰运用生物控制技术,可实时检测患者血液中的血糖含量,用微处理器自动分析并控制注射器向患者输入胰岛素的量.这种人工胰由于使用不方便,目前只在糖尿病患者手术等情况下使用.半生物型人工胰岛:人工胰岛是利用动物胰岛细胞用免疫隔离膜法,防止植入人体后产生排异反应,当人体血糖变化时,则人工胰岛发生反应达到有效控制血糖的目的.这种人工胰岛是1965年由加拿大麦吉尔大学TMSChang发明的,至今进入动物实验阶段,还未进入临床应用.1983年加拿大多伦多大学用海藻酸钙包埋胰岛细胞制成人工胰,他们将人工胰岛细胞植入病鼠腹膜腔内,成功地控制了病鼠的血糖浓度达10个月之久.植入型人工胰:法国蒙彼利埃市大学医疗中心,在世界上首次为一胰岛素依赖型糖尿病患者成功地进行了人工胰腺植入手术.这个人工胰腺主要由胰岛素泵和血糖监测仪两部分组成.胰岛素泵被植入患者腹腔内的胰腺位置上,大约有2厘米厚12厘米长,主要包括一个使用寿命为10年的电池和一个浓缩胰岛素储藏器.跟目前普遍使用的胰岛素泵一样,患者每3个月需要通过皮肤将胰岛素注射进储藏器,然后再由胰岛素泵根据具体情况将胰岛素适量泵入患者的腹腔.血糖监测仪,其数值指示部分留在体外,而探头部分则被植入患者颈部的颈静脉中,并由一根两毫米厚的导管连接至腔静脉.患者在接受手术的第一个月内还需要通过化验手指血来检查血糖含量,并人工调节胰岛素泵,控制胰岛素注射量,此后,他将可以根据血糖监测仪指示的数值调节胰岛素注射量,而无须再采血进行化验.目前,他们还不能把胰岛素泵和血糖监测仪两部分有机地连接起来.为保证患者的健康,必须在反复验证血糖监测仪测量准确无误和肯定人工胰腺植入人体不产生副作用后,才能让人工胰腺真正发挥自然胰腺的作用,即让它根据患者体内的血糖含量自动调节胰岛素的注射量.人工皮肤人工皮肤"它是在受创伤皮肤治疗过程中使用的一种暂时性的创面保护性覆盖材料,科学的名称应该为"人工的烧(创)伤覆盖材料".传统的人工皮肤是由合成纤维制成的,一般由基底层与织物层结合而成.织物层由锦纶、涤沦、丙纶等纤维材料组成.将纤维织成具有特殊的丝绒状或无絮状的表面,其目的是使人体组织可以长入并固定.如把锦纶丝绒结合在厚度为的聚合多肽基底层上,经抗生物质处理,制成的人工皮肤.人工皮肤应具备下列物理、化学及生物化学条件:一是防止水分与体液从创面蒸发与流失;二是防止创面的感染;三是使用肉芽或新皮能逐渐成长,促使治愈.传统的人工皮肤虽有多种,但都有不足之处.由甲壳素纤维制成的人工皮肤,医疗效果显著优于传统的人工皮肤.目前已经商品化了,其中商标为帕斯基奇W的人工皮肤是比较理想的、医疗效果非常出色的创伤保护材料.它是采用血清蛋白质对甲壳素微细纤维进行处理,以提高其吸附性,然后将甲壳素纤维切成长度为5-15mm的短纤维,用水作分散剂,用聚乙烯醇作粘合剂制成非织造布,并切成适当大小,包装灭菌供临床使用.甲壳素人工皮肤耐溶解性强,便于表皮细胞长入,愈后不发生粘连,具