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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

时间:2017-12-28      阅读:1334

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。目前,研究人员正在研发一种便携式“人造肺”,集*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。
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zui主要的两部分是*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*才能发挥作用。 
*卧床对病人来说并不是一件好事,*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*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。

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%。
而据英国《新科学人》杂志报道,美国卡内基梅隆大学一团队zui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。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。”

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