人工組織和器官
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人工組織和器官(artificial tissue and organ)，用來置換病損組織或器官、暫時或永久補償其全部或主要生理功能的以人工醫(yī)用材料制成的制品、器件或裝置。人工醫(yī)用材料包括非金屬材料、金屬材料和高分子材料?；钚蕴际菬o機非金屬材料的代表；不銹鋼、肽合金是常用的金屬材料。醫(yī)用高分子材料有兩大類：一是經(jīng)過加工處理的生物分子材料，如人或動物的硬腦膜、羊膜、心包等；二是人工合成的各種塑料、橡膠和纖維等，常用的有硅橡膠、聚氨酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酯纖維、有機玻璃、水凝膠等。一切用來制作人工組織及器官的醫(yī)用人工材料，都必需具備下列共同特性：①對人體無毒、不致癌、不致畸變、不引起過敏或干擾免疫過程。②置入體內(nèi)的材料要耐老化。③具有良好的、適合環(huán)境的物理機械性能，長期浸泡在血液、體液中者，要有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。④與血液接觸的材料，須有抗凝性能，又不引起溶血和蛋白質(zhì)變性，不破壞血中成分。⑤能耐受滅菌過程，不變性，能制成各種符合形態(tài)要求的制品、器件和裝置。
人工器官和器官移植同屬現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的備件醫(yī)學(xué)，兩者的根本不同點在于器官移植是生物性的，有活性的，同種移植后必然發(fā)生免疫排斥反應(yīng)；而人工器官則屬于機械性的、人造的和無活性的，置入體內(nèi)后不會引起排斥反應(yīng)，但可以導(dǎo)致物理和化學(xué)性的反應(yīng)。早在19世紀就有用人工制品替代有病器官的嘗試，如1897年有人用象牙管子制作人工血管，用于連接血管，但因迅速發(fā)生凝血而失敗。20世紀以來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和醫(yī)學(xué)工程學(xué)的發(fā)展，研制各種人工組織及器官的步伐加快，取得很大的成績。
有廣泛實用價值的人工組織和器官
著名的有人工心臟瓣膜、人工血管、人工心肺機、人工腎等，均已應(yīng)用不下幾十萬次，有的已過百萬例次。①人工心臟瓣膜替換手術(shù)由美國D.E.赫根在1960年第一次應(yīng)用于人體，使用的是球型機械瓣膜?，F(xiàn)在多選用生物瓣（豬主動脈瓣、牛心包瓣等），其優(yōu)點是造價低廉、呈中心流型、血液動力學(xué)效果好，置換后不需終身抗凝，但有容易發(fā)生鈣化或穿孔之虞，遠期療效則尚待觀察。中國1976年制成牛心包瓣。1960年代即開始研制硅橡膠球型機械瓣，植入這種機械瓣的病人存活時間最長者已有18年。②人工血管。1952年用高分子維尼綸纖維制造人工血管成功。目前應(yīng)用的多為聚酯纖維或聚四氟乙烯纖維編織而成，具有一定孔隙的膨體狀空腔管子，不引起凝血和栓塞，但這類人工血管一般只能置換大、中動脈如主動脈、髂動脈和腔靜脈，不能用于內(nèi)徑小于8mm的血管。③人工心肺機（體外循環(huán)機）。1939年由美國小J.H.吉本在動物實驗創(chuàng)制成功，1953年在臨床首次應(yīng)用成功。人工心肺機的問世，使心臟能在暫時完全遮斷循環(huán)的條件下切開，提供無血手術(shù)野，心臟直視手術(shù)得以實現(xiàn)，開始了心內(nèi)手術(shù)的新紀元。④人工腎。主要指血液透析器，利用半透膜的透析原理，將體內(nèi)的代謝產(chǎn)物（如尿素、肌酐等）以及多余的水和鹽類排出體外，替代腎的主要功能，自1913年首次應(yīng)用以來，已成為治療腎功能衰竭不可缺少的設(shè)備。目前，正在研究人工腎的超小型化，以便攜帶和植入體內(nèi)。其他在臨床用之有效的人工組織及器官尚有心臟起搏器、義齒及牙基托、人工皮、人工骨、人工軟骨、人工肺、人工肌腱、義肢、人工關(guān)節(jié)、人工顱骨、人工硬腦膜、人工晶狀體、人工喉、人工鼓膜、人工角膜、人工乳房、人工脂肪等。
人工心臟和人工晶狀體
最引人注目的人工心臟研制已從1960年代開始。首次短暫性全心置換是在1969年，美國得克薩斯州立大學(xué)為 1例男性心臟病患者進行心臟移植，移植前先仗人工心臟維持46小時，可惜該病人在移植心臟后72小時死于肺炎。在動物實驗存活 300余天的基礎(chǔ)上，美國猶他大學(xué)的德夫里斯于1982年第一次為一名心肌病患者植入一顆重300克的永久性人工心臟，植入后病人恢復(fù)良好，病人存活了111天17小時57分，人工心臟跳動了1291萬余次。接著他又繼續(xù)做了多次人工心臟置換，其中最長存活600余天。人工心臟的類型很多，都包含血流泵、驅(qū)動、自動控制和能源4部裝置，除血流泵外，其余部件尚不能植入體內(nèi)。其次值得提出的是人工晶狀體，植入已不下百萬次，適用于白內(nèi)障患者摘除混濁的晶狀體后，所用材料多為丙烯酸類樹脂、透明硅凝膠或有機玻璃，能糾正嚴重光學(xué)缺陷。以往多用“后房固定法”，但術(shù)后人工晶狀體易于脫位。目前已改用“前房固定法”，這有2種類型：虹膜固定法和虹膜—囊膜固定法。植入人工晶狀體的，其手術(shù)方法選擇和操作精巧程度常是成敗的關(guān)鍵。主要并發(fā)癥是角膜變性導(dǎo)致大皰性角膜病變，由于手術(shù)操作水平提高和采用虹膜—囊膜固定法后，這種并發(fā)癥已大為減少。
正在試用或處于研究階段的人工器官和組織
尚有人工肝、人工血液、人工膽管、人工食管、人工胃、人工腸、人工氣管、人工尿道、人工膀胱、人工輸尿管、人工玻璃體、人工肌肉、人工細胞、人工輸卵管、人工子宮、人工眼球、人工胰等多種。其中特別值得提出的是人工血液和人工胰。人工血液與僅具擴容作用的右旋糖酐等血漿代用品不同，它具有攜帶氧、水分、養(yǎng)料和輸出代謝產(chǎn)物等功能。人工合成的液體氟碳化合物代血液即具有上述功能，名為人工血液。1978年德國制成氟碳人工血液，名為FLOSOL-DA，首先在臨床上救治嚴重腦外傷，獲得成功，隨后日美等國都加應(yīng)用。中國也于1980年在臨床應(yīng)用氟碳代血液。人工胰是首次用電子機械方法來替代內(nèi)分泌功能的嘗試，其裝置由連續(xù)測定血糖濃度的傳感器，據(jù)其結(jié)果進行算胰島素需要量的計算機和接受指令而工作的胰島素注射泵三部分組成，用以治療糖尿病。人工胰的制成標志著人工器官已逸出物理和機械功能的范疇，進入具有化學(xué)性內(nèi)分泌功能的更高級新領(lǐng)域。
綜上可見，除腦、神經(jīng)和復(fù)雜的內(nèi)分泌腺體以外，幾乎所有人體組織和器官都已有人工制造的具有不同程度功能的替代裝置。
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