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炎炎夏日,在天津市泰达国际心血管病医院动物实验中心的草坪上,一只身披“皮马甲,,的绵羊悠闲地散着步,过路的市民感到好奇,纷纷拿出手机拍照.
这只羊可不一般,研究人员特意给它取了个吉利的名字——“天久”,寓意“天长地久”.在它的胸膛里,跳动着数千万心衰患者的希望——人工辅助心脏；而它身上的“皮马甲,,,则是为人工辅助心脏提供动力的电池.心衰患者安装了这种心脏后,也可以带着电池外出自由活动,不必久卧病榻,生命质量将大大提高.
更令人称奇的是,“天久”所用的人工辅助心脏,是中国运载火箭技术研究院造出来的哟！
都说隔行如隔山,让航天专家跨界制造人身上最重要的器官——心脏,这么风马牛不相及的“混搭”,能行吗？
咱们知道,心脏的功能主要是将血液以一定的压力和流量输出,其原理就如同一部水泵.而控制火箭发动机动作以保证火箭精确入轨的伺服技术,其核心就是精密的电机和泵,它们跟心脏非常相似.因此,利用航天技术来造“心”,看似异想天开,其实是另辟蹊径、令人叫绝的大胆创意.
人工辅助心脏要求体积小、重量轻,这样才方便植入人体；还要功耗低,在同等电池情况下增加使用时间.这些要求．对航天专家们来说都是小菜一碟,因为火箭发动机也是越小、越轻、越低能耗,就越好.目前他们造出的“心”,直径仅49毫米,重177克,功耗4.6瓦,达到了国际先进水平.还有,人命关天,人的心脏一刻也不能“停摆”,因此人工辅助心脏必须要有接近100%的可靠性,而我国的航天系统,无论运载火箭还是导弹,发射成功率有目共睹,可靠性不言而喻.看来,用把“神舟,,系列送上天的高超科技水平“造心”,是再合适不过了.
人类的第一代“人造心”,是仿照心脏搏动研制的搏动泵,体积很大,只能置于体外进行短期辅助.第二代则是由机械轴承带动扇叶旋转,推动血液流动.但机械轴承容易磨损,导致血栓发生,而且旋转的叶片也容易打碎血液中的红细胞,造成溶血.如今的第三代“人造心”,采用了磁悬浮技术来造泵,以非接触方式旋转推动血液,性能大大优于前两代产品.我国的“航天心,,,正是从第三代直接起步.
造泵,航天专家们是轻车熟路,但要造不破坏红细胞的泵,却是从未有过的挑战.他们第一次将血液输入磁悬浮泵,出来的血清红得跟番茄汁一样,这就是红细胞被打碎的结果.为了最大限度减少泵对血液的影响,专家们从研究火箭设计转向了研究血液流动、红细胞破坏机理等生物学问题,通过计算机仿真模拟不断优化流场,避免血液在高速流动时产生紊流破坏红细胞.经过两年多的时间,5次更改设计,这一难题才得以解决.
造出了泵,植入生物体内也不容易.比如要在心尖部位打孔,必须打得非常圆滑,不然就会漏血.还有,要防止手术过程中产生的身体组织进入泵中,否则泵会被卡住.为此,研究人员专门设计了打孔刀具,并在后来申请成为专利.
经历了一次次失败,第18次,被植入“航天心”的“天久”终于健康存活.接下来,“天久,,2号、3号、4号……又进行了多批次实验,均取得成功.去年6月,一名危在旦夕的心衰患者首次接受了这款“中国航天心”,目前已重获健康,回归正常生活.
至今,这款由我国自主研制的人工心脏已成功救治了3名危重患者.相信在不久以后,它能为更多患者带来“心,,生,让他们继续美好的人生旅程.
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心脏研究的实验动物一般都是用绵羊.这是因为成年绵羊体重跟人类差不多,而且比较温顺,便于术后护理.更重要的是,羊的心脏非常娇嫩,相当于人类小婴儿的脏器状态,“人造心”植入羊体内如果没问题,那么植入人体会更安全.
在推动人类生命科学进步的过程中,除了绵羊,还有很多动物在默默奉献,它们各有不同“使命”：小鼠身形较小,免疫力较低,通常用于药物尤其是抗肿瘤药物的研究；兔子眼睛较大,多用于眼球研究；犬类一般用于肠道方面的实验,例如阑尾手术；狨猴跟人类最相近,多用于甲状腺、肝炎等的研究.
为纪念这些为人类健康献身的小生命,每年4月24日被定为“国际实验动物日”,请你不要忘了为它们送上你的敬意哟.
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参考文献：
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