澳洲科学家发明人工心脏 首次在澳洲完成植移手术

澳洲新报：

多年来，它一直处于秘密状态。这是一项心脏外科的「曼哈顿计划」（曼哈顿计划是美国在二战黄期间研究原子弹的秘密计划），悄悄地说要改变世界。现在，经过一位澳洲生物医学工程师 25 年的痴迷追求，澳洲自己的钛合金心脏看起来可以做到这一点。

第一位澳洲患者在布里斯本进行了历史性的心脏手术，植入了澳洲发明家蒂姆斯 （Daniel Timms）研发的人工心脏。

这一手术的成功正在澳洲紧密联系的心脏专家社区中迅速传播，他们兴奋地密切关注这种非凡的人工心脏发展漫长历史中的这一时刻。

蒂姆斯博士是从美国飞来的。他与德克萨斯心脏研究所的心胸外科医生柯恩（ Billy Cohn ）博士一起穿越了太平洋。他来这里是为了将他在昆州的家中几十年来开发的旋转泵心脏带到澳洲。

蒂姆斯博士说：「这有点像 SpaceX（马斯克的太空公司）。我们正带着这颗心去火星。我们实际上要去冥王星。但就目前而言，我们只需要保持谨慎乐观。」

在这个阶段，心脏植入手术是可行性研究的一部分，以证明该设备有效，并让患者活着，直到他们可以进行心脏移植。一旦证明有效，心脏的设计就能够让患者存活多年，而无需移植。

蒂姆斯博士在手术前于悉尼市中心一家医院的导管室接受《澳洲人报》采访时说：「能够带领澳洲走过这段旅程，并成为第一批临床试验的一部分，这对我来说非常重要，也是我从一开始就开始做的事情。」

「我们听到很多设备都是在澳洲诞生的想法，然后它们就消失在世界其他地方了，我们再也看不到它们了，直到它们可能走得很远。我决心确保没有平局。」

蒂姆斯博士发明BiVACOR，这是一种带有机电旋转血泵的钛合金人工心脏，被描述为人工心脏设计的范式转变，主要是在他在布里斯本的昆士兰科技大学完成的博士项目期间的初步研究。这种人工心脏由不断移动的旋转圆盘提供动力，这些旋转圆盘悬浮在磁场中，同时将血液泵送到身体和肺部，能够提供足以满足成年男性运动所需的高流量心输出量。这是第一种可以在没有人类心脏和脉搏的情况下保持心力衰竭患者生命的人工心脏。

上周五早晨，蒂姆斯博士在心脏手术室里与澳洲心脏移植手术最重要的先驱简斯齐（ Paul Jansz） 医生和柯恩医生并肩进行手术准备，这是一项历史性的手术，将第一个人工钛心脏植入一位澳洲心力衰竭患者体内。

简斯齐医生已经为这一刻准备了很长时间。

在十年的大部分时间里，简斯齐医生一直在练习将BiVACOR 植入牛身体，然后植入活羊，就像布里斯本查理斯王子医院（Prince Charles Hospital）的医务人员在二十年前开始的钛心脏漫长发展过程中所做的很多很多次一样。

在那个年代，一心一意的蒂姆斯博士几乎不睡觉，当他睡着时，医院的深切护理（ICU）教授弗雷泽（John Fraser） 买了一张黑色的乙烯基沙发，并把车运到了他的办公室，因为蒂姆斯博士当年没有工资，而且对工作非常投入。蒂姆斯博士把他所有的衣柜都放在弗雷泽教授的小办公室里，日夜摆弄他的工具，让隔壁的临床同事分心。

最终，弗雷泽教授加入了这项探索，并开始与蒂姆斯博士密切合作，完善该设备并组建一个团队，其中包括心脏移植外科医生麦吉芬（David McGiffin），他开始在查理斯王子医院将蒂姆斯博士的心脏装置植入动物体内。最终导致这一点的是关键的早期工作。

现在，终于这个周末，是关键时刻，在澳洲本地实现这一突破。

谨慎的乐观似乎是有根据的。据了解，这名澳洲患者情况非常好，就像今年早些时候在美国植入工人心脏的五名患者一样。

澳洲的医学研究未来基金（Medical Research Future Fund）资助了一项涉及5至15名患者的临床试验，该试验将在这些可行性研究之后进行。这家企业对本周末的手术结果非常令人兴奋，以至于风险投资资金已经到位，其中大部分来自澳洲购险投资公司 OneVentures，该公司的创始人 凯利（Paul Kelly ）是一名内分泌学家。澳洲的制造业和相关行业开始为 BiVACOR 可能催生的行业做准备。

凯利博士说：「我们认为这是下一个『人工耳蜗』（式的创新发明）」，他指的是澳洲著名的人工耳蜗发明。 「这需要时间，但这是澳洲几十年来最令人兴奋的发明创新。」

在迄今为止的所有手术中，蒂姆斯博士都坐在植入心脏的患者的床边。早在7 月，在美国进行第一次手术期间和之后，他在德克萨斯州进行了手术，整夜坐在躺椅床上，旁边是第一个植入心脏的病人，几乎没有睡过一眨眼。在这次手术之前，他并没有那么紧张。他相信自己一心一意的人生目标即将实现。

蒂姆斯博士：「一旦你取出心脏并放入钛心心脏，那么它就会起作用或不起作用。发生的事情是无法隐瞒的。因此，通过切除患者的心脏，即使是一天，它也会运作，如果患者四处走动并且他们能够进行正常的日常活动，并且他们不需要做太多其他事情，我们就可以说『它有效』。」

到目前为止，它已经奏效，超出了预期。

世界上第一位在德克萨斯州植入澳洲设计的人工心脏的终末期心力衰竭患者恢复得比团队预期的要快。患者体内回圈和肾功能恢复正常，术后快速流失 8.6 kg，行走有力。随后在美国进行的四次手术也取得了类似的成功，患者在进行人类心脏移植之前茁壮成长。通过患者身体观察到的血流是任何其他设备所能达到的两倍，使因血流减少和含氧血液而衰竭的其他器官能够进食，由于 BiVACOR 而显著恢复。现在，概念验证，在悉尼市中心，与第一位澳洲患者合作。

蒂姆斯博士于本周末在澳洲手术前说：「我们很乐观，但我们被结果震惊了。我们的方案是让这些患者至少使用该设备两个月，然后才能好到可以进行人类心脏移植，然后他们的肾脏和肝脏才能好到可以承受另一次手术。但他们在五天内就达到了这一点。」

「这里的最终目标是让它成为替代心脏，成为移植的替代品，甚至可能比移植更好。我们不是在制造另一个正在运行的设备。从一开始，我们的原则就是制造一种耐用且可以使用几十年的设备。」

「但当我们进入那个阶段时，我们的目标是采取务实的步骤来达到这一点。最初，它只是通往移植的桥梁。所以这有点像一个概念验证。」

对于迄今为止进行的每一次钛金属人工心脏移植手术，蒂姆斯博士都在手术室与外科医生、麻醉师和专业手术室护士并肩提供专业的工程投入，因为重病患者受到全方位监测，并连接到插入心肺机的无数管子和软管上，该心肺机为患者的血液进行引流、过滤、冷却和充氧。 在将二氧化碳泵回体内之前去除二氧化碳。

这种手术比过去十年对数百只动物进行的手术要容易。它是这样的。外科医生夹住主动脉，阻止天然血液流向患者患病的心脏和肺部。麻醉师为患者的肺部完全放气。外科医生小心翼翼地切开夹住的主动脉，然后切开肺动脉。为了植入 BiVACOR，他们切掉了心脏的泵血腔，留下一个很小的心房组织边缘，心脏的二尖瓣和三尖瓣连接到该边缘，然后小心翼翼地取出瓣膜。钛不能很好地与软组织连接，因此一种涤纶材料在金属和患者的心脏组织之间形成介面。它们将心脏的两个心房边缘与 BiVACOR 的涤纶袖带连接起来——以尖端的方法将生物学和仿生学相结合。

柯恩医生说：「这几乎就像把门拿出来，但只留下包含心脏的框架。所以现在我们要看二尖瓣和三尖瓣原来的两个大孔，在左心房向下看，看到从肺部返回的静脉，我们有主动脉和肺动脉的两端。然后只需缝合四个圆圈，使人工心脏正确贴合即可。」

BiVACOR 的发明诞生于爱的紧迫感和力量。蒂姆斯博士的父亲加里（Gary） 是一名水管工，小时候，他会和父亲一起在潮湿的Ferny Hills区黄昏的草坪上度过数小时，为户外灌溉系统建造泵，或者在他们的后院棚子里素描和制作旋转流动非脉动心脏的虚拟版本。模具的数量变得如此之多，以至于很快家庭厨房就变成了一个充斥着工具的仓库。父子俩是当地Bunnings五金店的常客，当他们在管道部分的地板上坐了几个小时时，困惑的工作人员任由他们观看研究，试图复制人体的浇水循环系统，以插入他们早期的旋转泵设备。

他们创建的早期设计结合了由盘绕的 Bunnings 五金店买来的问题线制成的磁铁，这些磁铁缠绕在设备周围，以便在设备打开时产生磁场。 Timms 博士通过在家庭咖啡桌上展开线轴并精心制作转弯来开发这部分发明。完善BiVACOR 的这一方面花了很长时间，以至于工程工作最终在蒂姆斯博士少年时为这一发明把家中咖啡桌上切出了一条缝隙，促使他的妈妈将她的儿子赶出了客厅，因为儿子破坏了她的家具。

这对父子来说是一项非常个人化的任务。父亲加里·蒂姆斯 （Gary Timms） 患有心力衰竭。儿子争分夺秒，在他父亲的心脏越来越虚弱时，他的人工心脏准备好启动。正是不懈的工作使他走遍了世界各个角落，以利用特定的专业知识——日本开发了BiVACOR 的离心旋转泵和磁悬浮技术，德国开发了该设备的专业原型，德克萨斯州拥有无与伦比的临床专业知识。

蒂姆斯博士心碎了，他父亲没有等到他的成功。对他的父亲来说，与时间的赛跑太慢了。加里·蒂姆斯 （Gary Timms） 于 2008 年在弗雷泽的重症监护室去世，他的儿子在那里辛苦工作了很长时间。父亲死时只有55岁。

心力衰竭折磨着全球 2700 万人，在澳洲每年造成近 5000 人死亡。 70 多年来，人们一直在寻求通过有效的人工心脏来挽救数百万人的生命，而德克萨斯心脏病医院一直处于人工心脏移植手术的中心。这项任务令人鼓舞，但往往以希望破灭为特征。 1969 年，第一个人工心脏被放置在德克萨斯心脏医院的人体胸腔中。那名患者活了64小时。

”BiVACOR 的首席医疗官柯恩医生说：「我们知道我们站在巨人的肩膀上。在过去的七十年里，所有的核心都是带有入口阀和出口阀以及柔性膜的泵送装置。 」

现有的人工心脏置换术只能替代心脏的左侧，但BiVACOR可以替代两侧心脏。

柯恩医生说：「还没有人成功地制造出耐用的人工心脏。唯一获得批准的方法是在美国获得批准的，如果移植名单上的患者开始恶化，可以保持他们的生命，这样你就可以进行移植。」

「其他血液泵转向快速旋转和磁悬浮的东西，这些都取得了巨大的成功，除了你必须将患病的心脏留在胸腔中。蒂姆斯博士发明了一个完全人造心脏的想法，它使用一个旋转圆盘的悬浮来完成心脏两侧的工作，这真是太棒了。」

父亲老蒂姆斯 没有活着看到这一切，但他的遗孀，蒂姆斯博士的妈妈，却活着。她要去悉尼拥抱她的儿子。她感到非常自豪。如果这奏效，澳洲欠蒂姆斯博士的妈妈一张新的咖啡桌。