书城自然科学科技探秘
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第8章 生命医学探奇(7)

现在常见的超声类诊断器种类有A型超声波诊断仪、B型超声波诊断仪器和超声心动图仪等。

A型超声波诊断仪又称“幅度调制型超声仪器”,超声波在人体内遇到不同密度组织界面时,部分能量会反射回来形成反射波,我们就可以出现的时间间隔,区分、测量人体内不同组织分界面的位置,根据反射波的有无、多少、强度、形态等综合判断疾病。

B型超声波诊断仪是“亮度调制型超声诊断仪”的简称。由于在荧光屏上能显示断面图像,又被称为“断面显像仪”。它相当直观,显示的图像具有与人体解剖位置直接对应,所以,方便使用,诊断正确率高。近年来,许多脏器的检查是用超声波显像仪,但脑部和眼部等部位的辅助检查仍以A型超声波为主。

器官移植术的发展

古印度的外科医生大约在公元前600年左右就用从患者本人手臂上取下来的皮肤来重新修整鼻子。这种古老的植皮技术,与此后的异体组织移植术是今天异体器官移植手术的先驱,其实就是一种自体组织的移植技术。

最早的器官移植手术——眼角膜移植术

眼角膜移植术是最早取得成功的意图组织移植技术。它1840年由一位爱尔兰内科医生比格首次完成。

在第一次撒哈拉沙漠战争中比格被阿拉伯人俘虏。他在被拘禁期间,做了角膜移植手术,将从羚羊眼球上的角膜取下移植到人的眼球上。

此后大约在1844年,纽约的卡胜医生将猪的角膜移植到人的眼球中,不过不久以后植的角膜就变得不透明了。

而在角膜移植手术,过眼科医生的不断努力,已经是一项很普通的外科手术了。

器官移植手术的难度

与组织移植相比,器官移植要复杂得多,难度也更大。现代的器官移植历史是从美国外科医生阿历克西斯·卡雷尔的工作开始的。

1905年,阿历克西斯将一只小狗的心脏移植到了大狗颈部的血管上,并首次在器官移植中缝合血管成功。结果,小狗的心脏虽然由于血栓栓塞而停止跳动,但它毕竟跳动了2个小时。这位尝试移植心脏的先驱者,也因他的多项研究成果而荣获了1912年诺贝尔医学和生物学奖。

从1951年到1953年,休姆在美国把9个尸体捐赠者的肾脏移植到人体上,其中最长的存活了6个月。这也是世界上最早的取得部分成功的人体重要脏器移植手术。

20世纪50年代,科学家又完成了动物心脏的移植。一只小狗在换了心脏之后,存活了13个月。

使器官移植获得较高的成功率,不仅要不断提高手术技术和改进各种医疗器械(如使用体外循环的心肺机等),最重要的是寻找免疫排斥反应的根源和解决器官移植中免疫排斥的方法。

人体对外来异物的免疫反应,能够非常有效地防御因细菌、病毒等引起的疾病。不幸的是,人体并不会自动加以区别,一旦它辨识为非己之物,哪怕移植来的心脏、肾脏等器官是为了拯救生命,也会被毫不留情地排斥,这也就使得器官移植遭遇到了极大的困难。

因此,从理论上必须解决人类器官移植成败的——免疫排斥反应的根源。美国免疫学家斯奈尔早在20世纪50年代时就发现了小鼠的组织相容性及控制这一特性的H-2基因。免疫学家让·多塞在1958年发现了人体内控制组织相容性基因的“人体白细胞抗原”基因(HLA基因)。70年代,通过动物实验哈佛大学学者巴鲁伊·贝塞纳拉夫发现,HLA基因不仅决定着人体免疫反应的强弱,还影响着人体器官移植的成败。由于其免疫学方面的成就这3位学者获得了1980年的诺贝尔医学奖和生物学奖。

然而,发现免疫排斥的根源与找到解决器官移植中免疫排斥的方法并不一样,它还需要在实践中不断探求。1954年12月,美国波士顿医生莫里成功进行了世界上第一例同卵双胞胎之间的肾脏移植手术,接受手术者因此活了8年。在同卵双胞胎之间白细胞表面抗原大部分相同,组织相容性能匹配,发生排异危险性较小,所以他们进行器官移植是比较容易成功的。

但因为这种情况实在是太少了。1959年,莫里又采用了另外一种方法,他对肾脏移植的患者给予了全身大剂量放射线照射,从而抑制异体排异反应,使非同卵双胞胎间的肾脏移植手术成功。虽然这种方法能抑制排斥反应,但却容易损害受体机体。

后来,英国剑桥大学学者罗伊·卡勒发现,硫唑嘌呤能够阻碍动物身上的异体排斥反应。这一发现也大大提了高器官移植成功率。1967年12月4日,南非开普敦的巴纳德医师成功地完成了首例人类异体心脏移植手术,全世界都为之而振奋。

20世纪80年代初期,卡勒又发现了一种毒性较低的叫做“环孢菌素”的抗免疫排斥的药物,更适用于器官移植使用。

从1954年莫里成功地完成第一例肾脏移植手术到80年代末,器官移植手术已经使20多万人重获新生,世界范围内也已有15万人成功进行了肾脏移植,心脏和肝脏移植则有1万多例,胰脏移植2500多例,心脏同时移植近千例,肺移植300多例。

脑移植是器官移植难度中最大的。瑞典、美国和日本等国家为解决这一难题,都成立了脑移植研究小组。他们用白鼠研究帕金森氏病的治疗,这是一种中脑灰质神经细胞退化的疾病,不能正常分泌多巴胺而导致颤抖和肌肉强直等症状。科学家们在破坏白鼠灰质后,将白鼠胎儿的灰质细胞移植到与具有帕金森氏病相同症状的白鼠脑内,并获得了成功。在征得帕金森氏病重症患者的同意后,瑞典的一家医院对其实施了脑组织移植手术,术后一定程度上减轻了症状。但是,这还不是大脑器官的移植,与其他器官移植比起来,脑移植难度要大得多。不过,随着脑移植研究的不断发展,人类脑移植的可能一定会实现。

相关链接——人工心脏

人工心脏是以一种机械的方法将血液输送到全身各器官从而代替心脏功能,是在解剖学、生理学上替代人体因严重疾病而丧失功能、无法修复的自然心脏的一种人工脏器。

还有一种我们经常听说的关于心脏的仪器是人工心脏起搏器。这其实是一种人工制成的精密仪器,通过一定形式的人工脉冲电流刺激心脏,它能使心脏产生有节律地收缩,从而不断泵出血液来满足人体的需要。人工心脏起搏器可随时监测患者心脏工作的情况,出现异常情况后,它能引导心脏有规律地跳动,从而帮助患者免除如心动过缓、停搏等各种心脏疾病所引发的心悸、胸闷、头晕甚至猝死等症状。

人工心脏分为辅助人工心脏和完全人工心脏。辅助人工心脏有左心室辅助、右心室辅助和双心室辅助,以辅助时间的长短又分为永久性辅助(2年)及一时性辅助(2周以内)两种;完全人工心脏包括一时性完全人工心脏、以辅助等待心脏移植及永久性完全人工心脏。

早在1895年,雅各德就曾试图通过人工心脏泵对机体的组织和器官进行灌流。20世纪30年代,在美国从事研究工作的法国医学家阿历山大·卡雷尔,因为发明了输血治疗法、首次完成器官移植和血管缝合术、发现滋养术等成就而获得1912年诺贝尔医学和生理学奖,与他的美国助手林德伯格合作研发了世界上第一个人工心脏。这是一种暂时的辅助性人工心脏,其实就是一种体外循环机。卡雷尔和林德伯格还发明了世界上第一个人工肺——“铁肺”。病人在植入铁肺后,竟然奇迹般地活了下来。

1957年美国开始完全人工心脏的研究。首先是索尔兹伯里阐述了哺乳动物体内埋植机械的“人工物”代行机体器官机能的可行性。然后是科夫和阿久津哲造开始了真正的研究工作。1957年,他们进行了有关人工心脏的基础研究;1958年制成了人工心脏,并实行了一个以人工心脏置换狗心脏的实验,不过这只狗90分钟后就死了。

经过大量的动物实验后,一个很偶然的机会,人工心脏用在了人上。1969年,一位心脏肿瘤患者因为术后心脏停止跳动,需要马上进行心脏移植手术。在未找到捐赠之者前,使用了人工心脏来维持其生命,并且长达64小时,直至等到捐赠心脏为止。但不幸的是,患者在捐赠心脏移植后32小时,还是去世了。虽然这样,手术还是证明,作为暂时性、部分取代心脏的辅助性人工心脏,已经基本获得了成功。