澳洲科學家發明人工心臟 首次在澳洲完成植移手術

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【本報布里斯本訊】多年來，它一直處於秘密狀態。這是一項心臟外科的「曼哈頓計劃」（曼哈頓計劃是美國在二戰黃期間研究原子彈的秘密計劃），悄悄地說要改變世界。現在，經過一位澳洲生物醫學工程師 25 年的癡迷追求，澳洲自己的鈦合金心臟看起來可以做到這一點。

第一位澳洲患者在布里斯本進行了歷史性的心臟手術，植入了澳洲發明家蒂姆斯 （Daniel Timms）研發的人工心臟。

這一手術的成功正在澳洲緊密聯繫的心臟專家社區中迅速傳播，他們興奮地密切關注這種非凡的人工心臟發展漫長歷史中的這一時刻。

蒂姆斯博士是從美國飛來的。他與德克薩斯心臟研究所的心胸外科醫生柯恩（ Billy Cohn ）博士一起穿越了太平洋。他來這裡是為了將他在昆州的家中幾十年來開發的旋轉泵心臟帶到澳洲。

蒂姆斯博士說：「這有點像 SpaceX（馬斯克的太空公司）。我們正帶著這顆心去火星。我們實際上要去冥王星。但就目前而言，我們只需要保持謹慎樂觀。」

在這個階段，心臟植入手術是可行性研究的一部分，以證明該設備有效，並讓患者活著，直到他們可以進行心臟移植。一旦證明有效，心臟的設計就能夠讓患者存活多年，而無需移植。

蒂姆斯博士在手術前於悉尼市中心一家醫院的導管室接受《澳洲人報》採訪時說：「能夠帶領澳洲走過這段旅程，並成為第一批臨床試驗的一部分，這對我來說非常重要，也是我從一開始就開始做的事情。」

「我們聽到很多設備都是在澳洲誕生的想法，然後它們就消失在世界其他地方了，我們再也看不到它們了，直到它們可能走得很遠。我決心確保沒有平局。」

蒂姆斯博士發明 BiVACOR，這是一種帶有機電旋轉血泵的鈦合金人工心臟，被描述為人工心臟設計的範式轉變，主要是在他在布里斯本的昆士蘭科技大學完成的博士項目期間的初步研究。這種人工心臟由不斷移動的旋轉圓盤提供動力，這些旋轉圓盤懸浮在磁場中，同時將血液泵送到身體和肺部，能夠提供足以滿足成年男性運動所需的高流量心輸出量。這是第一種可以在沒有人類心臟和脈搏的情況下保持心力衰竭患者生命的人工心臟。

上周五早晨，蒂姆斯博士在心臟手術室里與澳洲心臟移植手術最重要的先驅簡斯齊（ Paul Jansz） 醫生和柯恩 醫生並肩進行手術準備，這是一項歷史性的手術，將第一個人工鈦心臟植入一位澳洲心力衰竭患者體內。

簡斯齊醫生已經為這一刻準備了很長時間。

在十年的大部分時間里，簡斯齊醫生一直在練習將 BiVACOR 植入牛身體，然後植入活羊，就像布里斯本查理斯王子醫院（Prince Charles Hospital）的醫務人員在二十年前開始的鈦心臟漫長發展過程中所做的很多很多次一樣。

在那個年代，一心一意的蒂姆斯博士幾乎不睡覺，當他睡著時，醫院的深切護理（ICU）教授弗雷澤 （John Fraser） 買了一張黑色的乙烯基沙發，並把車運到了他的辦公室，因為蒂姆斯博士當年沒有工資，而且對工作非常投入。蒂姆斯博士把他所有的衣櫃都放在弗雷澤教授的小辦公室里，日夜擺弄他的工具，讓隔壁的臨床同事分心。

最終，弗雷澤教授加入了這項探索，並開始與蒂姆斯博士密切合作，完善該設備並組建一個團隊，其中包括心臟移植外科醫生麥吉芬（David McGiffin），他開始在查理斯王子醫院將蒂姆斯博士的心臟裝置植入動物體內。最終導致這一點的是關鍵的早期工作。

現在，終於這個週末，是關鍵時刻，在澳洲本地實現這一突破。

謹慎的樂觀似乎是有根據的。據瞭解，這名澳洲患者情況非常好，就像今年早些時候在美國植入工人心臟的五名患者一樣。

澳洲的醫學研究未來基金（Medical Research Future Fund）資助了一項涉及5至15名患者的臨床試驗，該試驗將在這些可行性研究之後進行。這家企業對本周末的手術結果非常令人興奮，以至於風險投資資金已經到位，其中大部分來自澳洲購險投資公司 OneVentures，該公司的創始人 凱利（Paul Kelly ）是一名內分泌學家。澳洲的製造業和相關行業開始為 BiVACOR 可能催生的行業做準備。

凱利博士說：「我們認為這是下一個『人工耳蝸』（式的創新發明）」，他指的是澳洲著名的人工耳蝸發明。「這需要時間，但這是澳洲幾十年來最令人興奮的發明創新。」

在迄今為止的所有手術中，蒂姆斯博士都坐在植入心臟的患者的床邊。早在 7 月，在美國進行第一次手術期間和之後，他在德克薩斯州進行了手術，整夜坐在躺椅床上，旁邊是第一個植入心臟的病人，幾乎沒有睡過一眨眼。在這次手術之前，他並沒有那麼緊張。他相信自己一心一意的人生目標即將實現。

蒂姆斯博士：「一旦你取出心臟並放入鈦心心臟，那麼它就會起作用或不起作用。發生的事情是無法隱瞞的。因此，通過切除患者的心臟，即使是一天，它也會運作，如果患者四處走動並且他們能夠進行正常的日常活動，並且他們不需要做太多其他事情，我們就可以說『它有效』。」

到目前為止，它已經奏效，超出了預期。

世界上第一位在德克薩斯州植入澳洲設計的人工心臟的終末期心力衰竭患者恢復得比團隊預期的要快。患者體內迴圈和腎功能恢復正常，術后快速流失 8.6 kg，行走有力。隨後在美國進行的四次手術也取得了類似的成功，患者在進行人類心臟移植之前茁壯成長。通過患者身體觀察到的血流是任何其他設備所能達到的兩倍，使因血流減少和含氧血液而衰竭的其他器官能夠進食，由於 BiVACOR 而顯著恢復。現在，概念驗證，在悉尼市中心，與第一位澳洲患者合作。

蒂姆斯博士於本周末在澳洲手術前說：「我們很樂觀，但我們被結果震驚了。我們的方案是讓這些患者至少使用該設備兩個月，然後才能好到可以進行人類心臟移植，然後他們的腎臟和肝臟才能好到可以承受另一次手術。但他們在五天內就達到了這一點。」

「這裡的最終目標是讓它成為替代心臟，成為移植的替代品，甚至可能比移植更好。我們不是在製造另一個正在運行的設備。從一開始，我們的原則就是製造一種耐用且可以使用幾十年的設備。」

「但當我們進入那個階段時，我們的目標是採取務實的步驟來達到這一點。最初，它只是通往移植的橋樑。所以這有點像一個概念驗證。」

對於迄今為止進行的每一次鈦金屬人工心臟移植手術，蒂姆斯博士都在手術室與外科醫生、麻醉師和專業手術室護士並肩提供專業的工程投入，因為重病患者受到全方位監測，並連接到插入心肺機的無數管子和軟管上，該心肺機為患者的血液進行引流、過濾、冷卻和充氧。 在將二氧化碳泵回體內之前去除二氧化碳。

這種手術比過去十年對數百隻動物進行的手術要容易。它是這樣的。外科醫生夾住主動脈，阻止天然血液流向患者患病的心臟和肺部。麻醉師為患者的肺部完全放氣。外科醫生小心翼翼地切開夾住的主動脈，然後切開肺動脈。為了植入 BiVACOR，他們切掉了心臟的泵血腔，留下一個很小的心房組織邊緣，心臟的二尖瓣和三尖瓣連接到該邊緣，然後小心翼翼地取出瓣膜。鈦不能很好地與軟組織連接，因此一種滌綸材料在金屬和患者的心臟組織之間形成介面。它們將心臟的兩個心房邊緣與 BiVACOR 的滌綸袖帶連接起來——以尖端的方法將生物學和仿生學相結合。

柯恩醫生說：「這幾乎就像把門拿出來，但只留下包含心臟的框架。所以現在我們要看二尖瓣和三尖瓣原來的兩個大孔，在左心房向下看，看到從肺部返回的靜脈，我們有主動脈和肺動脈的兩端。然後只需縫合四個圓圈，使人工心臟正確貼合即可。」

BiVACOR 的發明誕生於愛的緊迫感和力量。蒂姆斯博士的父親加里 （Gary） 是一名水管工，小時候，他會和父親一起在潮濕的 Ferny Hills區黃昏的草坪上度過數小時，為戶外灌溉系統建造泵，或者在他們的後院棚子裡素描和製作旋轉流動非脈動心臟的虛擬版本。模具的數量變得如此之多，以至於很快家庭廚房就變成了一個充斥著工具的倉庫。父子倆是當地 Bunnings五金店的常客，當他們在管道部分的地板上坐了幾個小時時，困惑的工作人員任由他們觀看研究，試圖複製人體的澆水循環系統，以插入他們早期的旋轉泵設備。

他們創建的早期設計結合了由盤繞的 Bunnings 五金店買來的問題線製成的磁鐵，這些磁鐵纏繞在設備周圍，以便在設備打開時產生磁場。Timms 博士通過在家庭咖啡桌上展開線軸並精心製作轉彎來開發這部分發明。完善 BiVACOR 的這一方面花了很長時間，以至於工程工作最終在 蒂姆斯博士少年時為這一發明把家中 咖啡桌上切出了一條縫隙，促使他的媽媽將她的兒子趕出了客廳，因為兒子破壞了她的傢俱。

這對父子來說是一項非常個人化的任務。父親加里·蒂姆斯 （Gary Timms） 患有心力衰竭。兒子爭分奪秒，在他父親的心臟越來越虛弱時，他的人工心臟準備好啟動。正是不懈的工作使他走遍了世界各個角落，以利用特定的專業知識——日本開發了 BiVACOR 的離心旋轉泵和磁懸浮技術，德國開發了該設備的專業原型，德克薩斯州擁有無與倫比的臨床專業知識。

蒂姆斯博士心碎了，他父親沒有等到他的成功。對他的父親來說，與時間的賽跑太慢了。加里·蒂姆斯 （Gary Timms） 於 2008 年在弗雷澤的重症監護室去世，他的兒子在那裡辛苦工作了很長時間。父親死時只有55歲。

心力衰竭折磨著全球 2700 萬人，在澳洲每年造成近 5000 人死亡。70 多年來，人們一直在尋求通過有效的人工心臟來挽救數百萬人的生命，而德克薩斯心臟病醫院一直處於人工心臟移植手術的中心。這項任務令人鼓舞，但往往以希望破滅為特徵。1969 年，第一個人工心臟被放置在德克薩斯心臟醫院的人體胸腔中。那名患者活了64小時。

”BiVACOR 的首席醫療官柯恩醫生說：「我們知道我們站在巨人的肩膀上。在過去的七十年裡，所有的核心都是帶有入口閥和出口閥以及柔性膜的泵送裝置。」

現有的人工心臟置換術只能替代心臟的左側，但BiVACOR可以替代兩側心臟。

柯恩醫生說：「還沒有人成功地製造出耐用的人工心臟。唯一獲得批准的方法是在美國獲得批准的，如果移植名單上的患者開始惡化，可以保持他們的生命，這樣你就可以進行移植。」

「其他血液泵轉向快速旋轉和磁懸浮的東西，這些都取得了巨大的成功，除了你必須將患病的心臟留在胸腔中。蒂姆斯博士發明了一個完全人造心臟的想法，它使用一個旋轉圓盤的懸浮來完成心臟兩側的工作，這真是太棒了。」

父親老蒂姆斯 沒有活著看到這一切，但他的遺孀，蒂姆斯博士的媽媽，卻活著。她要去悉尼擁抱她的兒子。她感到非常自豪。如果這奏效，澳洲欠蒂姆斯博士的媽媽一張新的咖啡桌。