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科技報導

器官移植前最長可在體外待多久?腎臟比心臟更長久



北京時間12月31日,據國外媒體報導,在做器官移植手術時,醫生無疑是在與時間賽跑,而且往往落於下風。首先,一支醫療團隊要將器官從捐獻者體內摘除,這需要多名醫療人員的精密配合。接著,醫生會對摘除下來的器官做一些處理工作,讓它做好長途運輸的準備。有時器官需要空運幾個小時才能抵達目的地。在此之後,移植手術才能真正開始。醫生們必須迅速行動,既要確保病人的安全,又要保證器官仍然鮮活可用。

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資料圖

這段描述聽起來像是電視劇中的情節。你可能也看過電視劇中的醫療人員拿著裝有器官的冷藏箱、在醫院走廊裡飛奔的畫面。這不禁引發了我們的思考:用於移植的器官最長可以在體外停留多久呢?

這要取決於器官本身。就目前而言,這段窗口期從4小時到36小時不等。但醫生們希望,未來有朝一日,這段時間可以被延長到數週之久。

冰上的器官

2018年,單在美國就做了35600起器官移植手術。截至目前為止,腎臟是最常見的移植對象,去年共做了21000起腎臟移植手術。其次是肝臟、心臟和肺,然後是胰腺、腸道和多器官移植。

大多數器官被摘除後,都會以“靜態冷藏”的形式保存起來,即儲存在一個裝滿冰塊的冷藏箱中。

加拿大多倫多大學醫學研究院院長、外科教授劉明耀指出:“冷藏器官的理念和用冰箱保存食物差不多。”

將器官放入冷藏箱之前,醫生首先要向其中註入一種“保存液”,防止器官凍傷受損。

在正常體溫下,細胞會將化學物質不斷泵入、或泵出細胞膜,從而保持細胞內部的低鈉高鉀平衡。但處於低溫下的細胞無法有效開展這一過程,化學物質會透過細胞膜自由進出。時間一長,細胞就會因細胞液過多而腫脹,導致嚴重受損。而保護液可以暫時維持鈉鉀平衡,從而延遲細胞受損的時間。保護液中還含有營養物質和抗氧化劑,可以維持細胞生存、抑制炎症發生。再加上冰塊和冷藏箱,保護液可以讓器官採摘後數小時仍安然無恙。

當氣溫介於0至4攝氏度時,細胞的新陳代謝速度會降至正常水平的5%左右,因此組織消耗能量的速度會緩慢得多,耗氧量也少得多。因此,冷藏器官有助於延遲器官因缺氧而受損的時間。

2019年的一篇報告指出,冷藏器官還可以延長器官能量儲備的使用時間,防止發生有害新陳代謝、破壞器官組織。

紐約北岸大學醫院心臟移植手術主任布萊恩·利馬(Brian Lima)指出,在常見移植器官中,心臟在冷藏狀態下失活的速度最快,冷藏時間最好不超過4到6小時。心臟離體4小時後,心臟細胞功能就會開始失常,移植後無法正常發揮功能的概率也會大大增加。利馬醫生表示,器官移植失敗是移植手術“最可怕的並發症”。

“心臟對缺血最為敏感,”利馬指出,“相比之下,腎臟卻非常強韌。”摘除後的腎臟在冷藏條件下可維持24至36小時的活性,比排在前四位的其它器官都要長。波士頓麻省總醫院移植科主任詹姆斯·馬克曼(James Markmann)補充道,肺可以保存6至8小時,肝臟約為12個小時。

替代方法

儘管冷藏箱並沒有什麼科技含量,但不失為一種“簡單有效的器官保存和運輸方式”,自上世紀60年代以來一直被廣泛採用。但該技術也並非十全十美。冷藏的器官活性只能維持數小時,而且醫生無法評估器官的質量。

簡單來說,只要器官還在冷藏箱裡,醫生就無法通過客觀測試判斷其功能是否仍然正常。不過,一種新型替代技術可以讓醫生在移植手術前檢查器官狀態,也許很快便會被大規模採用。

該方法名叫灌注保存法,需要將摘除下來的器官與一台特殊機器相連,由該機器向器官中泵入富含氧氣和營養物質的液體,就像心臟在人體中的功能一樣。與機器相連後,器官仍能正常代謝能量、產生廢物,而器官的糖分儲備可以得到補充、有毒的代謝產物也能被及時清除。

在醫生摘除器官前,捐獻者的心臟已經停止為器官供血了一段時間,會導致器官受損。此時如果及時將器官與灌注機器相連,也許能給器官組織一個複原的機會。此外,醫生還可通過監測系統中循環的代謝乳酸鹽水平檢查器官狀態。細胞在開展正常代謝功能時需耗用乳酸。因此假如器官運作正常,組織中就不會存在過剩的乳酸。

利馬醫生指出,儘管用乳酸評估器官灌注效果的方式有些簡單粗暴,但與憑目測判斷器官狀態的傳統方法相比,無疑更勝一籌。除此之外,醫生還可以對不同器官採用不同的評估手段,如分析肝臟的膽汁分泌能力等等。

灌注保存法可以延長器官保存時間嗎?

有些灌注系統仍需要讓器官處於冷藏狀態,但在過去20年間,幾支研究團隊嘗試了讓器官保持溫暖、並向其中灌注常溫血液。溫度介於20至33度之間時,離體器官仍能基本維持正常功能。如今,低溫和常溫灌注保存系統在澳大利亞和英國都得到了廣泛採用,但在美國仍基本處於臨床試驗階段。

不過,美國杜克大學醫學中心於今年12月開展的一次心臟移植手術中採用的灌注保存系統引發了人們的強烈關注。醫生們在捐獻者心臟停跳後才將其摘除,然後用常溫灌注系統使心臟“起死回生”。一般在這類手術中,醫生要在已經腦死亡的捐獻者心臟停跳前便將其摘除,防止心肌缺氧受損。美國醫生此前曾“復甦”過兒童的心臟,但復甦成人心臟尚屬首次。在已經採用這套系統數年的國家,符合移植條件的心臟數量已經增加了百分之三四十。如果對應到美國,這將是個無比龐大的數字。

杜克大學外科助理教授、此次心臟移植手術的參與者之一雅各布·施羅德(Jacob Schroder)表示,如果該系統在全美範圍內得到採用,“潛在捐獻者和心臟移植的數量將增加30%”。

問題是,捐贈者的數量也許可以增加,但器官的狀況是否也能有所改善呢?目前還很少有研究將冷藏保存法與灌注保存法進行直接比較,但據說經灌注法保存的器官狀態似乎更好一些。

例如,在一項比較兩種方法的臨床試驗中,醫生共拒絕了32顆通過標準冷藏法保存的肝臟,但僅拒絕了16顆經灌注法保存的肝臟,因為後者受損較輕。劉明耀醫生表示,他在自己經歷的肺移植手術中也觀察到了類似的趨勢。劉明耀和同事們研發了一套“肺體外灌注系統”。在採用該系統之前,他們所在醫院的肺移植手術成功率還不到20%。而如今,該系統的使用率增加了70%,並且“效果極佳”。

摘除下來的肺與灌注系統的連接時間通常介於4至6小時之間。但用動物器官開展的實驗顯示,灌注後的肺可以保持12至18小時的活性,最長甚至可達36小時。劉明耀醫生補充道,遲早有一天,該期限可以被延長到數週之久。器官離體的時間越長,修復受損組織就越費工夫。劉明耀和同事們正在研究阻止灌注後的肺部發炎和細胞死亡的方法。他指出,未來器官與灌注系統相連後,也許可以用基因或乾細胞療法進行處理。

但就目前而言,大多數捐獻的器官仍採用冷藏箱加冰塊的運輸方法。這又是為什麼呢?

“說實話,灌注保存法的障礙主要在於成本。”利馬醫生指出。每個器官對應的灌注系統需耗資數千美元,遠遠超出了標準冷藏箱的價格。再加上直接比較兩種方法的研究並不多,目前還沒有“不容置疑”的數據,不足以說服各大醫院。

但考慮到杜克大學醫學中心近期心臟移植手術的巨大成功,灌注保存法也許不久便會成為器官運輸的標準方法。