人工器官的应用和发展培训课件

供体器官来源的展望
1．灵长类动物作为器官供体 除_肾__脏__外，没有任何一种植入的动物器官在人体内存活 超过两周。
2．猪作为器官供体 利用猪的器官，必须克服_免__疫__排__斥__、微生物_交__叉__感__染__和 功能差异三大障碍。
3．利用干细胞和组织工程技术构建人体器官 组织工程是将__细__胞__、三维支架和_细__胞__因__子___应用于体外 组织的再生或体内组织的构建。
【思维激活3】现在我们国家提倡孕妇在分娩后保留脐血，你 知道这是为什么吗？ 提示 脐血中有胚胎干细胞，具有发育的全能性，可以通 过细胞工程技术培养出自己所需的器官。
1．器官移植的现状 (1)同种异体心脏、肝脏、肾移植存活率大幅度提高。 (2)出现了大批长期存活受者群体。 (3)移植病例数成倍增长。 (4)新的器官移植和移植技术不断涌现。 (5)一度趋于低潮的移植又呈上升趋势。 (6)腹部多器官一期移植获得长期存活。 (7)供器官保存液的研究取得了突破性的进展。 (8)新型免疫抑制方案为受者提供了良好的存活率和生存 质量。
1．器官移植技术经过多代生物学家的不懈努力逐步走向成熟。
下列器官移植技术属于器官移植历史“档案”的临床阶段的
是
( )。
A．人造心脏和人造肾脏的出现
B．异种器官移植技术的产生
C．克隆器官技术的逐步成熟
D．美国外科医生默里进行肾移植的成功
解析 A、B、C三项均为供体器官来源的新技术，属于器
官移植历史“档案”的临床发展阶段，只有D项属于临床阶
答案 B
器官移植的实例——肾移植
1．成功率 肾移植最_成__功__，最_稳__定__。
2．影响肾移植成功的因素 _手__术__技__巧__、_供__体__器__官__的质量、供体与受体器官的_组__织__ _相__容__性__。其中供体与受体器官的_组__织__相__容__性__，即两者细 胞表面抗原的相似程度，是器官移植的最关键因素。

字制造
•研究生物机械工程的实用性理论和基础技术，在切实掌握生物机 械的研究、设计、生产及应用技术的基础上，提高关键器件的国 产化配套率； •研究生物机械工程的新理论、新方法，强化生物机械工程与生物 学、医学、信息学、计算机技术、人机工程、仿生学等学科结合 的综合性研究，研究制造新型的生物机械装置； •建立生物机械的生物学评价标准和产品标准，探索生物机械设计 本身的规律； •开展生物机械的软件开发研究，扩大生物机械的应用领域，努力 推广理论及应用成果，使之应用于医疗领域和人民的日常生活； •教育和培训生物机械研发和应用技术人才
第一篇 人工器官概述
生物机械工程的概念 生物机械工程地位
绪论
生物机械工程的主要研究领域
生物机械工程发展的基本条件与主要趋势
人体器 官概述
人工器官简介 人体系统工程及人体组织 人体数学模型
人体系统及 理论
人体光学特性
人体电学特性
人体机械特性
第一章 绪论
生物机械工程的概念
生物机械工程的地位
生物机械工程的主要研究领域
人工器官概述
人工器官置换
• 当人体自然器官因病伤不能用常规的方法救治时，现代医疗技术有可能给 病人置换上一个人工制造的器官，取代病损的器官功能，恢复病人健康，挽救病 人的生命。更换移植器官一般有两种途径，一种是同种异体的人工器官移植；一 种是用人工器官置换病损器官。由于人体器官来源困难，移植后的免疫反应、排 斥等问题尚未能完全解决，所以人工器官为一种行之有效的方法。
人工器官的类型
人工器官的分类(如图5-1所示),人工器官按功能分为11类: 支持运动功能的人工器官，如人工关节、人工脊椎、人工骨、人 工肌腱、肌电控制人工假肢等。 血液循环功能的人工器官，如人工心脏及其辅助循环装置、人工 心脏瓣膜、人工血管、人工血液等。 呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺机）、人工气管、人 工喉等。 血液净化功能的人工器官，如人工肾（血液透析机）、人工肺等。 消化功能的人工器官，如人工食管、人工胆管、人工肠等。 排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工输尿管、人工尿道等。 内分泌功能的人工器官，如人工胰、人工胰岛细胞。 生殖功能的人工器官，如人工子宫、人工输卵管、人工睾丸等。 神经传导功能的人工器官，如心脏起搏器、膈起搏器等。 感觉功能的人工器官，如人工视觉、人工听觉（人工耳蜗）、 人工晶体、人工角膜、人工听骨、人工鼻等。 其他类，人工硬脊膜、人工皮肤等。

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人工肺
❖ 尽管肺移植手术在 我国已开展多年， 但并不是每个人都 能如常所愿。稀缺 的肺源，总是将很 多人拒之肺移植大 门之外。
❖ 那美国的生物人工 肺能否解决这一问 题，他们是利用什 么方法造出的？什 么时候这一技术能 应用到人？
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•应用到人，最少要5年
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人工肺
2004年美国匹兹堡大学医学中心研制出一个能够暂时替代人体60%肺功 能的装置。这个被称为“哈特勒呼吸导管”的“人工肺”，呼吸导管从大 腿处进入人体静脉血管后，曲折上行，最后到达并定位于静脉腔——一根 向心脏回送血液的主静脉。该装置的主要构件是一个外面缠绕着1000根 空心细管的小气球， 它每分钟能够膨胀或收缩300次。在此过程中，血液 被推动着穿过这些细管，并不断从中吸进氧气，排出二氧化碳。
针对这项研究，耶鲁大学的妮可拉森博士说：“这是肺部再生的起步， 最终会用在人类身上。”她说：“到最后，我希望能够创造出一个可直接植 入人体内的肺脏。这样一来，我们就不必再进行肺部移植手术了。”
但徐国彤表示：“从动物试验到临床应用到人，需要很长的路，不是一 蹴而就。但一旦成功，肯定给器官移植行业带来巨大变化。”
微型人工 肺
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人工肺
日前，据澳大利亚广播公司报道，美国科学家首次公布 了一项最新研究成果：在实验室中用干细胞人工培养出 肺脏，植入老鼠体内可使其存活6小时。美国哈佛医学 院的研究团队将老鼠肺脏上的细胞剔除，只留下细胞外 间质作为新肺生长的“撑架”。随后，他们在“撑架” 中植入可定向发展为肺细胞的人类脐带细胞和老鼠胚胎 细胞，并将其放入模拟生物体内环境的培养器中进行培 养。这个微型人工肺在培养器中不断生长，并于大约1 周后开始氧气交换，也就是像正常肺一样“呼吸”。被 植入老鼠体内后，人工肺仍能继续工作，成功使老鼠存 活了6小时。

人工器官什么是人工器官呢？人工器官是暂时或永久性地代替身体某些器官主要功能的人工装置。

使用较广泛的有：①人工肺（氧合器）模拟肺进行O2与CO2交换的装置，通过氧合器使体内含氧低的静脉血氧合为含氧高的动脉血；②人工心脏（血泵）。

代替心脏排血功能的装置，结构与泵相似，能驱动血流克服阻力沿单向流动。

人工心脏与人工肺合称人工心肺机，于1953年首次用于人体，主要适用于复杂的心脏手术；③人工肾（血液透析器）。

模拟肾脏排泄功能的体外装置，1945年开始用于临床。

人工肾由透析器及透析液组成，透析器的核心是一层半透膜，可允许低分子物质如电解质、葡萄糖、水及其他代谢废物（如尿素）等通过，血细胞、血浆蛋白、细菌、病毒等则不能通过，从而调节机体电解质、体液和酸碱平衡，维持内环境的相对恒定。

主要应用于急、慢性肾功能衰竭和急性药物、毒物中毒等。

人工器官目前只能模拟被替代器官1～2种维持生命所必需的最重要功能，尚不具备原生物器官的一切天赋功用和生命现象，但它拓宽了疾病治疗的途径，增加了病人获救的机会，已经并仍在继续使越来越多的患者受益。

中国研制的电子喉公重20克，发音清晰，音量可控，且男女声可辨。

人造假肢可上举约22公斤的重物。

使用人工肾业已成为肾功能衰竭末期病人的常规治疗手段，急性肾功能衰竭者采用人工肾治疗后死亡率已由75%降低到7%以下。

目前人工肾研制的发展方向是要求其透析性能高，体积小，能佩带甚至能体内植入。

埋藏式人工心脏正逐步走向临床试用阶段，1982年底，美国犹他大学医疗中心的德弗利斯博士为一位61岁的退休牙医克拉克安置了世界上第一个永久性人工心脏，使病人活了112天。

人们目前已经制成的人工器官有心脏、皮肤、骨骼、肾、肝、肺、喉、眼等等。

人工器官按功能分为11类:(1)支持运动功能的人工器官,如人工关节,人工脊椎,人工骨,人工肌腱,肌电控制人工假肢等.(2)血液循环功能的人工器官,如人工心脏及其辅助循环装置,人工心脏瓣膜,人工血管,人工血液等.(3)呼吸功能的人工器官,如人工肺(人工心肺机),人工气管,人工喉等.(4)血液净化功能的人工器官,如人工肾(血液透析机),人工肺等.(5)消化功能的人工器官,如人工食管,人工胆管,人工肠等.(6)排尿功能的人工器官,如人工膀胱,人工输尿管,人工尿道等.(7)内分泌功能的人工器官,如人工胰,人工胰岛细胞.(8)生殖功能的人工器官,如人工子宫,人工输卵管,人工睾丸等.(9)神经传导功能的人工器官,如心脏起搏器,膈起搏器等.(10)感觉功能的人工器官,如人工视觉,人工听觉(人工耳蜗),人工晶体,人工角膜,人工听骨,人工鼻等.(11)其他类,人工硬脊膜,人工皮肤等.人工器官按原理分类机械式装置(如人工心脏瓣膜,人工气管,人工晶体等)电子式装置(如人工耳蜗,人工胰,人工肾,心脏起搏器等).人工器官按使用方式分类植入式,如人工关节,人工心脏瓣膜,心脏起搏器.体外式,如人工肾,人工肺,人工胰.这些体外式人工器官实际上都是由电子控制的精密机械装置.特点:人工器官是多种学科研究的结晶,该学科是生物材料,生物力学,组织工程学,电子学(包括计算机)特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科的交叉学科.下面来介绍一下人工肺。