“以新换旧”：探秘人体配件“梦工厂”

我是夏雯静

美国电影《重生男人》描绘了一个人工器官像商品一样流通的未来世界。肾脏、视觉器、发声器、膝盖等，无论身体的哪个部位受损，更换一款最新型号的机械制品就可以解决问题。科幻电影中的畅想也许终有一天会变成现实，随着医学发展的进步，人类在不久的将来，可以像变形金刚一样随意更换自身的“零件”。

　　蓉蓉今年刚刚6岁，一直在家人的疼爱下长大。和大多数同龄孩子不一样的是，出生时，蓉蓉没有通过新生儿听力筛查，这就意味着，她缺失了听力。

　　声音进入耳朵时，首先会传到耳蜗，这个螺旋状的器官就像一台精妙的“转换器”，能够将声波震动的机械能转换为生物电能，传递到大脑皮层，从而形成听觉。但小蓉蓉的耳蜗发育残缺，属于先天性双耳重度神经性耳聋。在蓉蓉的世界中，她看得见画面，却听不到声音。为了解决这个问题，医生建议家人为蓉蓉进行耳蜗移植。

　　为小蓉蓉进行人工耳蜗植入手术的主刀医生殷善开，是上海交通大学附属第六人民医院副院长，也是耳鼻咽喉科研究所所长。像这样的人工耳蜗植入手术他每年要完成上百台。而每次手术前，殷善开都会尽可能详细地向患儿家属描述手术过程，如何让没有听力的蓉蓉“听”到声音？殷善开指着一根异常柔软的电极解释道，手术中，他将要把这根电极直接植入耳蜗部位，这样做的目的，是为了让电极绕过耳蜗中无功能的部分，直接向听神经发送信号。

　　手术的原理并不难理解，植入体部分和外部的接收装置相互配合。它们就像一对微型电脑，能够瞬间处理极大量的信号。麦克风采集声音，处理器进行解码分析，再由植入体完成信号转换并传递给大脑的听觉神经，这样，一条人工模拟出的听觉通路就重建完成了。

　　凭借该技术，人类第一次使用医疗器械，替代了人类的一种感官。

　　从20世纪90年代到今天，我国的人工耳蜗植入的技术在不断地取得重大的进步，在最初的起步阶段，全国每年仅有10例左右人工耳蜗植入的病例，发展到现在，每年至少5000余例。

　　“由于人工耳蜗在治疗双侧极重度耳聋方面的巨大成功，使它当之无愧地成为当今社会最为有效、最为成功的人工替代器官。”殷善开说道。

　　手术很成功，就在人工耳蜗正式开机的一瞬间，蓉蓉的表情有了些许变化。此时她听到的，还只是一连串混杂的、类似电流一样的声音。接下来几个月，蓉蓉的大脑要学习这些声音的意义，像刚出生的宝宝一样，她的大脑开始做新的连接。植入人工耳蜗为蓉蓉提供了听的可能，不过想要开口说话，还需要进行系统科学的术后康复，包括听觉康复、言语矫治和语言训练。

　　在第一次听到语音后的半年，蓉蓉开始学着自己说话。暑假里，蓉蓉会去少年宫学琵琶、学跳舞。而在今年秋天，她刚刚成为一所普通小学的一年级学生。植入的人工耳蜗会陪伴她一辈子，这是她回到有声世界、回到主流社会的钥匙。

　　2009年7月，中国残联和卫生部共同启动了“贫困聋儿人工耳蜗抢救性康复项目”，通过中央财政投入，以及社会捐赠，为至少1500名重度以上听力障碍儿童免费植入人工耳蜗，为9000余名听障儿童免费提供助听器。而在蓉蓉之外，每年，全球仍有数以千万计的人不幸成为疾病和事故的受害者，看着那些残缺不全的躯体和荧荧将息的生命，我们是多么希望医生能够像汽车修理工一样，用闪闪发光的新零件替换那些损坏的“旧零件”。

　　这种渴望由来已久。在新疆出土的两千年前的文物中，人们就发现了木头和皮革制作成的义足。虽然用当今的眼光来看，它们都是些中看不中用“摆设”，但这却是人类修补身体最早的尝试。随着人类对我们自身了解的逐步深入和外科技术的日益精细，修复或者替换某个“身体零件”，已经不再是单纯的梦想，越来越多的普通人，正在从中受益。
换个关节散步去

　　家住北京安桂珍，在75岁那一年，体会到了人造器官带给她的便利。在更换了一块金属的关节之后，她终于能够摆脱折磨她已久的疼痛了。“主要就是左边膝盖疼，别说是爬楼梯了，就是遛弯儿时多走几步，回到家膝盖就肿。”安桂珍说。

　　在中日友好医院骨关节外科，郭万首主任经常会见到像安桂珍这样的病人：“人体的任何一个部件都不是永久牌的，总会有磨损，功能也会逐渐减退。特别是随着年龄增长，活动量比较大，或者体重比较大的人，无形当中给关节增加了额外的负担，所以他们的关节磨损就会更快。”

　　问题出在了衰老的左膝关节上。膝关节，是人体内最大、最复杂的关节，承担着我们人体运动的重要功能。当安老太太每跨出一步时，她接触地面的压力，都相当于体重的三倍。不仅仅是行走，就连我们自身的体重，也会给膝关节带来负担。而当自身的关节不可避免地出现损伤或者老化之后，使用一个人工关节，来满足运动和负重的需求，无疑是最明智的选择。

　　“人工关节置换不像咱们老百姓想的那样，不是把这个关节全部拿掉，换个新的。关节置换，它相当于在磨损的关节表面加个套子。” 郭万首解释道，“采用人工关节这种方式，替代病损的关节，恢复关节的功能。这种技术已经几十年了，现在已经非常成熟了。”

　　由金属和聚乙烯材料构成的人工关节，具有耐磨、润滑的优点，它能很好地和人的肉身融为一体。日常生活中，安桂珍根本感觉不到它的存在，现在，安桂珍能够上下楼梯、下蹲，不要小看新关节带来的这些看似简单的改变，郭万首说“人工关节给病人带来了很多的益处，改善了病人的生活质量”，在他看来，小小的人工关节，堪称“骨科历史上一个里程碑似的突破”。

　　科学家们向着人造器官的梦想不断努力。用新零件替换旧零件，人类发挥了天马行空的想象力。在骨科领域，金属、陶瓷、碳纤维甚至泡沫塑料，都是人工骨骼的热门材料。2016年6月，北医三院的手术室里完成了一台不平凡的手术：世界首例3D打印人工椎体手术。植入的多节胸腰椎体，替代了患者被彻底切除的5节脊柱，长度达19厘米。这在以往，是不可想象的。

　　可以完成这例手术的医院、医生，全球寥寥无几。而完成这一壮举的，正是北京大学第三医院骨科主任刘忠军带领的团队：“利用3D打印技术，按照人体的解剖结构，完成脊椎结构重建，完成内固定，最终装上一枚从形状到功能都与人体原本解剖结构相近的人造脊椎，使患者可以挺起脊梁，像普通人一样，正常工作生活。”

　　目前，经国家食品药品监督管理总局（CFDA）注册批准的3D打印人体植入物，我国仅有人工髋关节和人工椎体这两项，这意味着，以前无计可施的患者有可能借助先进的技术得到施治，中国制造将造福更多的患者；并且，产品国产化后也将打破国外产品对高端市场的垄断，大大降低价格，为患者节约大笔医疗支出；对推动整个3D打印产业链的发展具有重大意义。

　　人工耳蜗、人工关节，可以在人类丧失听力、关节退化时，帮助人类恢复健康。但当心脏衰竭、血管堵塞这样的问题出现时，用木头、金属或高分子材料造出一个保命的脏器，在现阶段看来还有些不太现实。尽管移植手术可以满足一小部分病人对器官的需求，但一个严峻的问题是，可供移植的器官实在太稀少。

　　正因为如此，人们尝试用机器来取代部分器官的功能。如今，你可以在一家普通规模的医院里看到这种尝试的结果：比如尿毒症病人离不开的透析机，它就是庞大的体外人工肾；而重症监护室和手术室里的人工心肺机，则是另一种意义上的“人造器官”，依靠它，医生才可以让我们的心脏暂时停止跳动，以完成精细的心脏矫正与修补。这些看起来冰冷、复杂的机器，在挽救危重病人、争取移植时间方面起到了越来越重要的作用。不过，它们还算不上真正意义上的“人造器官”，因为除了功能性之外，用来替换的“零件”最好小巧、便携、节省能源。

　　血管也能涤纶造

　　每年入秋，许宝明都会在自家院子里晒上玉米和辣椒，做这些农活时，她看起来和普通农民没什么区别，但她的身体里，却有着总长度将近60厘米的人造血管。这使她听起来有点像科幻小说里的人物。

　　2012年，北京大学第一医院心脏外科肖锋主任曾主刀，抢救了一位患有“主动脉夹层动脉瘤”的中年女性，她，正是许宝明。主动脉夹层动脉瘤，历来是心外科医生公认的最凶险的一种疾病，病人随时都有可能猝死。正常的血管壁是由内膜、中膜和外膜三层结构组成的。而许宝明的血管发生了病变，血管的膜与膜之间出现了缝隙，致使血液不通过正常的血管腔，而是流进了管壁夹层之间。这样的情况非常凶险。因为一旦外膜支撑不了来自血管的压力，血管就会爆裂。

　　更糟糕的是，许宝明主动脉夹层的范围累及整个胸、腹主动脉及其各大分支。而她自己身上，根本找不到足够粗、足够长的，能够替换的血管。人造血管成了她唯一的选择。

　　“所有的主动脉都换完了”，谈及那次手术的难度，肖锋仍然印象深刻：“从主动脉瓣一出来开始，一直到我们的髂血管，都变成了人造血管。

　　自1952年首次投入使用，人造血管在大约50年的时间里取得了迅猛发展。最初，人们用化纤材料编织成人造血管，比如尼龙、涤纶甚至真丝等。目前，还有一种流行的“面料”是聚四氟乙烯，它还有一个更广为人知的商品名——“特氟龙”。是的，正是厨房中不粘锅的表面涂料。以这种材料编织而成的人工血管可以随意弯曲而不致吸瘪，现在，它们正广泛地应用在大血管替代手术中，为大动脉瘤等重大疾病的治疗提供了出路。如今，更细的人造血管也已接近实用水平，最终攻克冠状动脉等疑难病症的大门即将在人类面前打开！

　　“在心血管外科的话，人工组织器官运用相对来说还是比较普遍的。”肖锋说道，人工器官离我们并不遥远，“老百姓最常知道的人工瓣膜，已经有很多病人都进行过瓣膜置换。人工瓣膜不仅在中国，在全球也是临床运用最多的人工器官之一”。

　　带着体内的涤纶人造血管，许宝明度过了自己的49岁生日。无论是人工瓣膜还是人造血管，这些人造的配件已经不知不觉参与到普通人的生活中，像许宝明这样的普通患者，还能够通过医疗保险来解决大部分的治疗费用。对他们来说，如同离不开空气、食物和水一样，离不开这些人体配件。

　　“正常家务、农活，都能干，要硬说有什么不一样的地方，就是得长期吃凝血的药，它人造的血管跟咱们自己的血管怎么也不一样。”许宝明说道。

　　显然，和使用人工材料制成的身体“零件”相比，有血有肉的器官组织会令人体感到更加舒适。生物工程学家们正在朝这个方向努力，他们尝试利用人体细胞和生物材料复合，在特定的环境下“养”出一个“肉乎乎”的人体组织或者器官。而随着医学与工程学、机械学、生物材料学的不断发展、整合，将会给病人带来更多的益处，甚至，完全颠覆现有的医诊模式。在可期的未来，人体，也许会被更多人工部件取代。