跟火箭共用一颗“心”

2018-07-09

学苑创造·B版 2018年6期

在我国，约有1600万晚期心衰患者面临着死亡威胁，而其中能接受心脏移植手术的不过数百人。要拯救他们，只能靠人工辅助心脏。但进口人工辅助心脏极其昂贵，一套价格高达百万元！于是，研发“中国心”成为当务之急——

穿“皮马甲”的绵羊

炎炎夏日，在天津市泰达国际心血管病医院动物实验中心的草坪上，一只身披“皮马甲”的绵羊悠闲地散着步，过路的市民感到好奇，纷纷拿出手机拍照。

这只羊可不一般，研究人员特意给它取了个吉利的名字——“天久”，寓意“天长地久”。在它的胸膛里，跳动着数千万心衰患者的希望——人工辅助心脏；而它身上的“皮马甲”，则是为人工辅助心脏提供动力的电池。心衰患者安装了这种心脏后，也可以带着电池外出自由活动，不必久卧病榻，生命质量将大大提高。

更令人称奇的是，“天久”所用的人工辅助心脏，是中国运载火箭技术研究院造出来的哟！

火箭专家造“心脏”

都说隔行如隔山，让航天专家跨界制造人身上最重要的器官——心脏，这么风马牛不相及的“混搭”，能行吗？

咱们知道，心脏的功能主要是将血液以一定的压力和流量输出，其原理就如同一部水泵。而控制火箭发动机动作以保证火箭精确入轨的伺服技术，其核心就是精密的电机和泵，它们跟心脏非常相似。因此，利用航天技术来造“心”，看似异想天开，其实是另辟蹊径、令人叫绝的大胆创意。

人工辅助心脏要求体积小、重量轻，这样才方便植入人体；还要功耗低，在同等电池情况下增加使用时间。这些要求，对航天专家们来说都是小菜一碟，因为火箭发动机也是越小、越轻、越低能耗，就越好。目前他们造出的“心”，直径仅49毫米，重177克，功耗4.6瓦，达到了国际先进水平。还有，人命关天，人的心脏一刻也不能“停摆”，因此人工辅助心脏必须要有接近100%的可靠性，而我国的航天系统，无论运载火箭还是导弹，发射成功率有目共睹，可靠性不言而喻。看来，用把“神舟”系列送上天的高超科技水平“造心”，是再合适不过了。

攻克难关带来“心”希望

人类的第一代“人造心”，是仿照心脏搏动研制的搏动泵，体积很大，只能置于体外进行短期辅助。第二代则是由机械轴承带动扇叶旋转，推动血液流动。但机械轴承容易磨损，导致血栓发生，而且旋转的叶片也容易打碎血液中的红细胞，造成溶血。如今的第三代“人造心”，采用了磁悬浮技术来造泵，以非接触方式旋转推动血液，性能大大优于前两代产品。我国的“航天心”，正是从第三代直接起步。

造泵，航天专家们是轻车熟路，但要造不破坏红细胞的泵，却是从未有过的挑战。他们第一次将血液输入磁悬浮泵，出来的血清红得跟番茄汁一样，这就是红细胞被打碎的结果。为了最大限度减少泵对血液的影响，专家们从研究火箭设计转向了研究血液流动、红细胞破坏机理等生物学问题，通过计算机仿真模拟不断优化流场，避免血液在高速流动时产生紊流破坏红细胞。经过两年多的时间，5次更改设计，这一难题才得以解决。

造出了泵，植入生物体内也不容易。比如要在心尖部位打孔，必须打得非常圆滑，不然就会漏血。还有，要防止手术过程中产生的身体组织进入泵中，否则泵会被卡住。为此，研究人员专门设计了打孔刀具，并在后来申请成为专利。

经历了一次次失败，第18次，被植入“航天心”的“天久”终于健康存活。接下来，“天久”2号、3号、4号……又进行了多批次实验，均取得成功。去年6月，一名危在旦夕的心衰患者首次接受了这款“中国航天心”，目前已重获健康，回归正常生活。

至今，这款由我国自主研制的人工心脏已成功救治了3名危重患者。相信在不久以后，它能为更多患者带来“心”生，让他们继续美好的人生旅程。