生命悬停,为了延续

2019年11月,美国科学家成功地进行了一项将人体置于假死状态的试验,这是有史以来实现的首例“生命悬停”的试验。该试验通过降低人体体温来减缓生命活动进程,从而让外科医生赢得时间来尽力拯救身体受到致命创伤者。

这项试验涉及的关键技术叫作“紧急保存和复苏术”(简称“EPR”)。在试验中,美国马里兰大学医疗中心的泰舍曼教授及其团队使用EPR来救治因严重外伤(如枪击、刺伤)导致心跳停止的伤者。此前,医生仅有几分钟时间来为这类伤者进行手术。时间一旦拖延,伤者就可能因失血过多导致心跳停止,能够幸存的概率很小。

EPR原理

EPR的工作原理是将人体温度快速降低至10~15℃(人体正常体温为36~37℃),然后用冰冷的生理盐水替换全身血液,再将患者与冷却系统断开并送入手术室。这时,医生处理受伤部位的时间由通常的几分钟延长至2小时。在手术后,医生用伤者自身的血液替换掉生理盐水,使伤者体温回升,心脏恢复跳动。

泰舍曼教授在2005年发表了一项以狗为试验对象的研究成果,正是该成果为目前正在进行的人类试验打下了基础。泰舍曼教授此前曾将14只试验狗置于假死状态2小时,然后进行相关试验。这14只试验狗中有12只成功“复活”。这一试验结果有力地证明了使用EPR的可行性。泰舍曼教授解释说,EPR对濒死的重伤者来说是一种争取新生的新方法。体温的急剧下降大幅降低了患者的新陈代谢速率,从而为外科医生争取到比原来多得多的时间来修复伤者创伤。

泰舍曼教授(右二)在实施EPR手术。

目标体温管理

“目标体温管理”(简称“TTM”)概念的首次提出并非是在生命悬停试验中,早在几十年前就曾被用于辅助心脏骤停和中风手术。最近的研究显示,心脏骤停后采取TTM可提高完整保留神经功能的概率(其中的确切机制还有待继续研究)。科学家认为,降低体温对神经的保护作用能减轻毒性自由基对血脑屏障造成的损伤,也能减轻心脏骤停和“脑血管意外”后缺血再灌注(新鲜血液与带有炎性化合物的血液混合)带来的损伤。通过降低体温进而降低了代谢需求,这被认为是临床应用中最重要的方面。

为什么降低体温如此关键?在心脏骤停后的前20秒内,由于心脏不再泵血(氧气供应停止),各组织器官将残留氧气耗尽后,毒素开始在大脑累积。这时如果血流恢复,大脑中的组织损伤还会继续产生。这种“再灌注损伤”被认为是由血液回到缺氧细胞时产生的自由基引起的。对伤者身体进行冷却可以降低大脑代谢速率,从而降低导致细胞损伤的反应速率。伤者的体核温度(指机体深部,包括心、肺、脑和腹部器官的温度)每降低1℃,大脑代谢速率就会降低6%~7%。在实施复苏术后,患者仍保持低体温长达12~24小时,目的是避免苏醒时再次造成脑损伤。医生也会使用药物来避免患者打寒战,从而使体温顺利回升。待体温的回升稳定后,患者身体会以每小时0.1℃的速率缓慢“加热”。当回到正常体温时患者就会苏醒。但是要注意,经历长时间低体温的患者在苏醒后往往会表现出发烧或呼吸道感染的症状。

科学家认为,将EPR全面应用到临床领域的确前景可期,但还有许多方面需要完善,许多难题需要克服,比如:伤者可以保持在低体温状态下多长时间?再灌注会带来哪些副作用?EPR真的有效吗?

等待复生的死者

EPR技术的可能终极形式,是颇具科幻色彩的遗体冷冻、等待未来复活技术。

贝德福德出生于1893年,是美国加利福尼亚大学的一位心理学教授。他是世界上第一个死亡后身体被冷冻保存的人,其遗体至今还保存在美国阿尔科公司。贝德福德生前患有肾癌,后来癌症转移到肺部,当时的医疗条件无法治愈。他留下了10万美元用于自己遗体的冷冻保存及复苏治疗。不过当时对贝德福德使用的冷凍保存剂二甲基亚砜,其效果无法与现代人体冷冻技术相比,而且使用这种保存剂还会限制最终复苏的可能性。在早期,贝德福德的遗体冷冻保存在亚利桑那州凤凰城,后转移到加州。1982年其遗体被搬到当时位于亚利桑那州的阿尔科生命延续基金会后,至今一直保存在那里。

杜虹,重庆女作家,1955年出生。2015年,杜虹不幸罹患胰腺癌。胰腺癌是一种极为凶险的消化道肿瘤,其五年生存率只有7%,死亡率更是远高于肺癌和大肠癌等常见癌症。刚过60岁的杜虹不甘生命就此结束,萌发了“暂停”生命的念头。杜虹和她的女儿、女婿通过网络和美国同学联系,辗转联络到了美国最大的人体冷冻公司阿尔科,希望在她去世后将遗体冷冻保存。

2015年5月30日下午5点,杜虹平静地离开了人世。来自美国的两名外科医生已经在隔壁的房间等待了8个小时。从5月19日起,他们就在为这一刻做准备了。两名医生第一时间向杜虹体内注射了抗凝剂、抗菌药物和抗血栓药物,并用特制设备按压其心脏以维持血液循环。随后杜虹的遗体被放入装满冰块的储存罐中,1小时后被转移到了手术地点。

冷冻舱。正在接受人体冷冻手术的贝德福德。

人体细胞中含有大量水分,在冷冻过程中会凝固成冰晶,刺破细胞。为解决这一问题,冷冻遗体、等待复活的冷冻技术采用凝固点更低、不会结晶的保护液来代替水分,以达到保护细胞及脱水的效果。医生打开杜虹遗体颈部总动脉,输入经稀释的保护液,逐步替换遗体中的血液。

接下来就是整个手术的重头戏——替换头部残留血液。这一过程必须在接近0℃的状态下完成。当杜虹脑部流出的保护液浓度与输入的一致时,头部血液替换就完成了,全过程耗时大约4小时。随后用-60℃的干冰使遗体降温,再转移到-40℃的储存罐中,运至美国洛杉矶阿尔科总部,继续冰冻保存。杜虹的头部与身体分离,单独保存在-196℃的液氮储存罐中,等待未来的复苏。

宇航员冬眠

科幻小说中经常出现这样的内容:将宇航员置于假死状态,以度过在远距离太空旅行中漫长、无聊且可能出问题的时间。现在,欧洲空间局的科学家已经对将人置于假死状态这一技术的工作原理进行了研究,探究该技术对火星或其他行星探索的方案设计会产生什么影响。他们得出最关键的一个结论:如果在太空航行过程中宇航员处于冬眠状态,不仅可以“打发时间”,而且飞行任务所需的飞行器物理空间就会比正常情况下小得多。基于这一假设,科学家将重心放在调整航天器的结构、后勤、防辐射、功耗和整体任务设计方面,还致力于研究如何让宇航员以最佳的方式进入冬眠,如何处理在冬眠过程中发生的紧急情况,如何保障冬眠期间宇航员的安全问题,以及冬眠会对宇航员产生的心理影响。科学家甚至绘制了适合冬眠的飞行器草图以及从地球飞往火星的初步路线,期望能在20年内让人类在冬眠状态下被送往火星。

科学家假设使用药物让宇航员进入冬眠状态,然后将他们安置在一个类似于胶囊的小房间里。小房间内部黑暗且温度很低,目的是使宇航员身体保持低温状态。与其他冬眠动物一样,在进入冬眠状态前,宇航员体内需要储存额外的脂肪。此外,宇航员在冬眠醒来后还将会经历为期21天的恢复期,以便让身体机能有足够时间得以完全恢复。

用于“冬眠”的飞行器(想象图)。飞行器内部结构示意图(想象图)。

宇航員在太空中的大部分时间是在飞行器中度过的,因此辐射(深空旅行的主要危害之一)防护十分必要。冬眠中的宇航员不再需要会议室等空间,也不需要考虑大量食物和水源的储备问题。这样一来,飞行器的重量可减少到原本的1/3,那么设计者就有更大的空间给飞行器加上辐射防护设施。

科学家认为,如果能让冬眠中的宇航员新陈代谢率降低75%,就可以大幅减少飞行器重量并降低飞行成本,那么远距离太空旅行的可行性就能得到大幅提升。20多年来,治疗性低温已经应用于危重创伤者和将要接受重大手术的患者。在此基础上,未来在航空方面的目标是研究人类在开始和结束冬眠时大脑的相关机制,实现可人为“开启或关闭”的冬眠状态,为远距离太空旅行做好准备。

血液到底有多重要?

血液是存在于心血管系统中不断流动的流体物质。由于心脏有节律地搏动,将血液推送到全身所有器官组织,于是血液中携带的氧气和各种营养物质便被送到全身各组织细胞,供细胞代谢利用和完成各种生理功能,如肌肉收缩、腺体分泌和神经细胞活动等,同时组织细胞代谢的终产物也通过血液被送到排泄器官而排出体外。这样,血液就成为既沟通机体内、外环境,又沟通全身器官活动的重要媒介。正常人血量占体重的7%~8%,其中大部分在心血管中流动,小部分存留在肝、肺、腹腔静脉和皮下静脉丛内。正常人的血量是相对稳定的,这对保持心血管系统的充盈以维持正常血压和血流量,保证器官、组织和细胞充足的血液灌注,满足营养物质和氧的供应以及代谢产物的排除,具有重要的生理意义。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午11:33。
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