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首发：~第1473章 人造心的超级难关
“下面我以几个主要标题，盘点研发困难。”
谢科夫说着，在白板上写字，如今他汉字写的很漂亮了，甚至有些过于规整，落笔效果像印刷一样。
【1心动周期】
“一次收缩和舒张构成一个心动周期，但整个周期非常精密，时间血量卡的很死，稍微出现误差，轻则疾病，重则致命。”
“下面的数据我们都采用每分钟75次心跳为例。”
“首先是心室收缩期，第一阶段为等容收缩期，持续005秒，室内压超过房内压，房室瓣关闭阻止血液倒流入心房，此时室内压比主动脉压低，所以半月瓣也关闭，心室短暂成为一个封闭腔。”
“目前有一些大公司在尝试做动物心脏实验，一上来到心室收缩期就出问题，这005秒的封闭腔死活无法有规律地封闭。”
谢科夫说着，用红色马克笔画圈，圈出技术难点。
“射血期，室内压升到超过主动脉压，半月瓣开放，但事情没有这么简单，又分为快速射血期和减慢射血期两阶段，分别持续01秒和015秒，前者心室射出血液量占总射血量的三分之二，后者室内压已经再次低于主动脉压，是靠动能惯性逆压力梯度流入主动脉。”
“心脏收缩过程结束了，接下来是心室舒张期。”
“首先是006秒至008秒的等容舒张期，主动脉血液反流关闭半月瓣，室内压让房室瓣关闭，于是此刻又出现了短暂的封闭腔状态。”
“同样，和刚刚讲的005秒等容收缩期封闭状态一样，人造心这里的封闭也是难点，会有各种问题出现，稍后细讲。”
“最后心室充盈期，又分为011秒的快速充盈期、022秒的减慢充盈期和01秒的心房收缩期。”
“我这里只讲了左心室的变化，右心室的变化幅度要小得多，因为肺动脉压只有主动脉压的六分之一左右，做的时候还得注意差别。”
“整个过程，时间和血流量很难把握精确，从动物实验来看，跳动节奏不精确的生物心脏，甚至还不如匀速泵血的金属心脏耐用，这也是目前医学上大多用金属心脏的原因之一。”
谢科夫再度书写。
【2心输出量】
“心输出量又分两组概念，每搏输出量和射血分数，以及心输出量和心指数，基本概念我就不重复了。”
“但心输出量也必须控制适度，年轻人和老人、男人和女人、胖子和瘦子、高个头矮个头都有差异，甚至还要考虑耗氧量和能量代谢水平，这又要考虑海拔和饮食习惯。”
“不同海拔不同地域的氧气浓度不同，对心脏的要求也截然不同，如果是健康人，上高原下高原还能逐渐自我调节，但人造心如果一开始做不精确，至少动物实验显示会有大麻烦，最恶劣的案例甚至活不过12小时。”
“所以必须建立一个数学模型，把所有因素都考虑进去，生成一颗心输出量适宜的人造心，才能让病人平安度过心脏移植的愈合阶段。”
【3泵血储备】谢科夫再写。
“正常的健康成年人，剧烈运动时的心输出量可以到每分钟三十升，静止不动时则是每分钟五升，六倍的差距，这个就叫泵血储备。”
“泵血储备主要由两方面决定，分别是搏出量储备和心率储备。”
“搏出量储备主要靠心脏收缩扩张的幅度，比如左心室在安静时55毫升到125毫升，剧烈运动时50到140毫升，差距就出来了。”
“心率储备就是剧烈运动的心跳达到静息的2到25倍。”
“同行们做的动物心脏，普遍面临泵血储备不足的情况，一方面目前的生物人造心很难发生较大的形变而不受损，搏出量储备就差。”
“另一方面过于快速的形变，也容易导致前面我说的两个封闭阶段出问题，甚至直接产生严重的细胞撕裂，导致心脏直接解体！”
谢科夫再度把黑色马克笔换成红色，在技术难点上画红圈。
【4血流动力学】
“接下来是关于血管的难题。”谢科夫道。
“泊肃叶定律公式大家肯定记得，血液属于粘滞性流体，在刚性管道内稳定流动时可以直接用泊肃叶定律计算，但实际上血管有弹性，来回收缩扩张，而且随着人的运动，每次收缩扩张的幅度都不一样，实际血流状态会复杂的多。”
“也就是说，由简单的层流变为复杂的湍流！”
“由雷诺数公式我们可以判断出，血流快、血管大、血液粘滞低的状况下湍流会频发，所以恰恰是心室脉和主动脉的湍流多，这对人造心的稳定也是巨大考验。”
“现有技术造出的动物人造心都会出现大量的特征性杂音，这种特征性杂音是正常健康心脏里极少有的，意味着心脏不够正常耐用，埋着巨大隐患！”
【5心脏神经】
“这也是一个巨大技术难点，目前为止全世界还没有像样的解决方案，但神经部分恰恰又是和机械心脏能拉开差距的地方！”
“如果神经部分能做好了，对身体健康起到的效果要远远强于呆板的机械心脏，但如果做不好，则生物人造心依旧不如机械心。”
“心交感神经和心迷走神经是主要神经，如何让神经重新连接支配心脏是个难点，也是心脏移植手术的关注点之一，尽早恢复神经和心脏的有效连接，才能实现移植心脏彻底融为一体。”
【6体液调节】
“这一部分也是非常非常复杂，光是心血管活性多肽目前发现的就有近40种，比如心房利尿钠肽、尾升压素、降钙素基因肽等等，未发现的可能还有更多！”
“加上各种激素、活性物质、酶、气体信号分子随着血液循环往复进出心脏，必须确保心脏细胞对这些成分的反应在合理范围内，否则很容易导致人体系统失衡，酿成疾病！”
【7心病】
“尝试做生物型人造心的团队不止我们一个，有太多前辈努力过，最终出现了一些比较集中的失败，就是心病！”
“造出来的心脏看似完美，跳起来也像那么回事，但移植到动物体内仔细检查后，发现各种奇奇怪怪的毛病都出来了，相当于造了一颗病心脏给患者移植。”
“技术比较差劲的团队，做出来的心脏出现常见的二尖瓣狭窄、二尖瓣关闭不全、主动脉瓣狭窄、主动脉瓣关闭不全、房间隔缺损、法洛四联症，也是普通人心脏常见的问题，但在制造过程中属于较大尺寸误差导致的低级问题，咱们多试一试应该可以避免。”
“技术较好的团队，可以把心脏形状做的误差极低，但又会出现一些其他病，比如限制型心肌病、围生期心肌病、弥漫性间质性心肌炎、转发性巨细胞心肌炎和莫名其妙的原发性心脏肿瘤。”
“这些病本身在临床上就原因不明，造人工心时出现的频率更高了，我们暂时不知道怎么避免，除非我们先搞明白这些病的病因，目前医学上还没有定论。”
【8基因】
谢科夫已经累了，气喘吁吁。
“最后一个问题，我不知道具体难度，因为没多少前辈试过。”
“为了避免免疫排斥，我们的做法是从动物或患者身上取细胞，用动物和患者的原装基因去重新做心脏各种细胞。”
“但这又会在部分患者身上出现问题，因为有些心脏病本身就和基因缺陷高度相关，比如扩张型心肌病、肥厚型心肌病、致心率失常性右室心肌病等等。”
“那么我们用患者本身的基因做心脏，做出来的心脏又会面临各种心脏病风险，所以最直接的办法似乎就是修改基因，但修改人类基因是极大的禁区和风险，因为太多基因是牵一发而动全身，可能把心脏病相关的基因给改了，别的地方又出现问题。”
“好！目前现状大概就这样！”谢科夫累得不行，“我黑板上列的这些问题都解决，一切顺利没遇到其他意外的话，我们基本上就能得到一颗完美无瑕的人造心！”
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