人工器官 第一組 4A 謝彥儒 4A 張銘展 4A 洪境澤 4A 張誠豫 4A 王聲聞

一、前言 二、目的 三、人工器官的種類 四、人工心臟瓣膜的介紹 五、人工心臟的介紹 六、結論

一、前言 近年來組織工程發展蓬勃，培養組織、製造 器官的技術也日益進步。 是否有一天， 人類在人體器官有所病變、損 壞時，可以為自己量身訂做器官替換，再也 不需等待捐贈者進器官移植，不必擔心排斥 反應，人類平均壽命能因醫療技術的進步更 為延長。

什麼是「人工器官」？ 用人工材料製成 人工器官 (artificial organs) 是用人工材料製成， 部份或全部代替人體自然器官 能部份或全部代替人體自然器官功能的機械裝置。 兩大天敵：「排斥」與「磨耗」 須長期植入人體，因而對生物相容性和耐生物 老化性均有很高要求。 必須嚴格控制高分子材料中的重金屬元素含量， 因為重金屬元素在體內積累後會破壞酶的功能。

二、目的 為何需要人工器官呢 ? 為了使一些因為意外傷殘或 先天性殘缺的人延續其生命或使他們的生活更為方 便, 讓他們對自己的未來還抱有著希望。 由於現在人的飲食習慣跟以前大大的不同, 有需多 年紀輕輕的年輕人就洗腎讓自己美好的人生毀了, 人工器官是用來部分替代或全部替代受損的自然器 官, 以替代或修復自然器官功能的器件或裝置。

人工器官的發展動向是 : 1. 暫時代替 → 長期或永久代替的發展 2. 體外應用 → 體內植入的發展 3. 裝飾性 → 功能性的發展

人工器官種類？ 依功能分 11 類： 支持運動 1. 支持運動功能的人工器官 : 如人工關節、人工脊椎、人工 骨、人工肌腱、肌電控制人工義肢等。 血液迴圈 2. 血液迴圈功能的人工器官 : 如人工心臟及其輔助迴圈裝置、 人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。 呼吸 3. 呼吸功能的人工器官 : 如人工肺（人工心肺機）、人工氣 管、人工喉等。 血液淨化 4. 血液淨化功能的人工器官 : 如人工腎（血液透析機）等。

消化 5. 消化功能的人工器官 : 如人工食管、人工膽管、人工腸等。 排尿 6. 排尿功能的人工器官 : 如人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。 內分泌 7. 內分泌功能的人工器官 : 如人工胰、人工胰島細胞。 生殖 8. 生殖功能的人工器官 : 如人工子宮、人工輸卵管、人工睾丸等。 神經傳導 9. 神經傳導功能的人工器官 : 如心臟起搏器、膈起搏器等。 感覺 10. 感覺功能的人工器官 : 如人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人 工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。 11. 其他類 : 如人工硬脊膜、人工皮膚等。

心臟解剖結構與瓣膜位置圖 :

房室瓣： 1. 二尖瓣（ mitral ） 2. 三尖瓣 (tricuspid) 動脈瓣： 1. 主動脈瓣 2. 肺動脈瓣 循環系統 : 體循環 1. 體循環 : 左心室 → 主動脈 → 小動脈 → 組織微血管 → 小靜脈 → 大 靜脈（上、下腔靜脈） → 右心房 肺循環 2. 肺循環 : 右心房 → 右心室 → 肺動脈（缺氧的動脈血） → 小動脈 → 肺臟（藉肺微血管進行氧合作用） → 肺部微血管 → 肺靜 脈 → 左心房 → 左心室

人工心臟瓣膜 : 可分為兩種 : 1. 機械性瓣膜： 優點是材質堅固，使用年限比組織瓣膜長，但有可能導致血塊 的形成引起瓣膜功能不良或血管阻塞的危險，所以必須終 生服用抗凝血劑可邁丁 (Coumadin) 。 2. 動物性瓣膜： 是由動物 ( 豬、牛 ) 的瓣膜所縫製而成，是一種生物組織，比較 不易引起血栓，因此不必長期服用抗凝血劑 ( 但開刀後三個 月內仍建議服用抗凝血劑 ) 。 生物性組織瓣膜在體內可因為退化而產生問題，需再度手術。 早期瓣膜的平均壽命約七至十年，現在因技術進步可延長 至 年。

瓣膜的比較圖 :

不同構造的機械瓣各有優點 : 球瓣堅實，具有良好血流動力學性質，使壓力梯度 和溶血减小到最低限度，在臨床上應用的歷史最 長。 碟瓣的優點是外形尺寸比較小，因此對左心室較小 的病人作二尖瓣置換可防止支架碰撞心間隔，從而 保證左心室流出的通暢。 各種機械瓣都需要長期並用抗凝劑以减少血栓的形 成

人工瓣膜的設計標準一 : 它的血液動力學的性質必須保證適量血液是向前流 動的。 不會形成血栓引起血液成分損傷 人工瓣膜必須不會形成血栓或引起血液成分損傷。 理想的人工瓣膜至少要耐用 20~30 年。 人工瓣不應該影響心臟功能，這主要與整個瓣膜的 大小有關。

設計標準二 : 瓣膜的附著必須簡單、安全、可靠。 大小、型號配套，耐受反覆消毒。有合適的持瓣器、包裝 等一整套機械。 裝瓣後，病人能在相對正常條件下生活。人工瓣的活動需 不受體位的影響，不應該限制病人的活動或對病人造成不 適。球瓣中支架的比重應與血液的比重接近，瓣膜運動時 不應發出噪音，否則會引起病人心理上的負擔。 價格必須合理。

組織瓣 ( 生物瓣 ) 支架的設計 : 瓣膜的安裝結構或支架必須具有正常的功能和能吸 收各種應力，因此需要一種柔性的支架，並仔细地 按供體瓣膜的形狀加以定型。

人工瓣膜臨床使用結果 : 已有超過 20 萬個機械瓣和生物瓣植入在人體内。機械瓣以 球瓣和碟瓣為主，其臨床應用歷史最長。 人工瓣的有關併發症一般有血栓栓塞、瓣環處線分離而形 成的瓣周漏，或繼發於抗凝治癒的出血。 75% 以上的病例 存活了五年以上。 用戊二醛固定的豬瓣膜移植到人體上已超過 3 萬例。臨床資 料表明存活率良好，且血栓栓塞率低。因生物瓣的瓣口面 積相對小了一些，故會引起明顯的狹窄，導致很大的壓力 差。

常見參數 : 心搏量 1. 心搏量 (Stroke Volume): 每次心室收縮射出的血液體 積，約 ml 心輸出量 2. 心輸出量 (cardiac output): 一個心室每分鐘射出的血 液體積，約 5500 ml 心跳速率 3. 心跳速率：每分鐘心臟跳動次數，約 70 次 心輸出量 (CO)= 心搏量 (SV)x 心跳次數 (HR) ※心輸出量 (CO)= 心搏量 (SV)x 心跳次數 (HR)

心臟收縮舒張示意圖 :

人工心臟 : 供應臨床上使用的人工心臟有兩大類： 部分人工心臟 – 部分人工心臟 (Partial Artificial Heart, PAH) 全人工心臟 – 全人工心臟 (Total Artificial Heart, TAH) 。 前者即心室輔助裝置，主要作為短期使用 。

全人工心臟 : 全人工心臟是指天然心臟全部摘除後，原位植入人工血泵 ( ㄅㄤˋ : 幫浦 ) 來替代天然心臟的全部功能；或是解剖上、生 理上能完全替代天然心臟人工血泵。 心臟移植人工心臟裝 置。 替換天然心臟的方法有兩種，即心臟移植和人工心臟裝 置。心臟移植存在著供心來源、组織配型、排異反應和供 心的冠狀動脈硬化等因素，在應用上受到一定限制。人工 心臟雖能彌補這個缺點，但還存在不少問題需待解决。

裝置人工心臟有何風險存在？ （一）手術後六週內避免猛烈的移動手臂及肩膀以及舉起５至 １０公斤以上的重物；這會增加電極脫落的危險。 （二）避免高電壓、磁力場或輻射區域；這些會造成心臟節律 器失常。 （三）裝置永久人工心臟節律器患者最好不要使用行動電話， 假如一定要使用行動電話，請勿使用裝置永久人工心臟節 律器的同一側耳朵接聽電話。

裝置人工心臟後會有什麼後遺症呢？ 抗電磁波 （一）心臟起搏器已經具有一定的抗電磁波的功能，但較強的 電磁輻射仍能干擾心臟起搏器內精密電子係統的正常工 作，從而使得患者產生一系列的不適症狀，如頭痛、頭 昏、胸悶不舒、倦怠乏力，且多伴有心神不定、精力分 散、睡眠不安等症狀。 （二）藥物中毒或電解質不平衡：如毛地黃中毒或血鉀過高 等。 （三）有症狀之心跳徐緩：先天性、後天性例如（心肌炎）或 手術後之心臟傳導阻滯。

結論 : 皮膚軟骨 硬骨心臟瓣膜血管再生神經人工眼角膜人工肝 臟人工結締組織 目前科學家致力研發組織工程之人工器官有皮膚、軟骨、 硬骨、心臟瓣膜、血管、再生神經、人工眼角膜、人工肝 臟與人工結締組織等。雖然沒辦法在短期內量產，但可以 補救目前器官捐贈之不足，提供患者安全有效的治療方 法。世界各國組織 工程單位的努力研發，訂做器官將不只 是夢想，醫學技術也將向前跨一大步。隨著組織工程師成 為二十一世紀時大熱門職業的榜首，相信今後組織工程的 發展將一日千里，造福人類的時代即將來臨，人類的壽命 也將延長。

參考文獻 圖 : %E5%BF%83%E8%B7%B3%E3%80%82 圖 : 圖 :