心血管疾病的救星，人工（生物）血管是什麼？
生老病死是人生常態，但是，你知道因為「心臟病」而「登出」的人口比例有多大嗎？
根據衛生福利部 2023 年的資料顯示，國人十大死因中，心臟相關疾病就位居第二名。其中，常見的心血管疾病之一，便是冠狀動脈狹窄造成的心肌梗塞。
不幸發生時該怎麼辦？三軍總醫院血管功能室許博順主任說明，最重要的醫療處置就是儘早暢通血管，方法主要包含血管內氣球或支架擴張術，以及冠狀動脈繞道手術（coronary artery bypass graft, CABG，簡稱搭橋手術）。冠狀動脈繞道手術，簡單來說，是將體內健康的動靜脈血管，利用繞道手術灌注含氧血到冠狀動脈狹窄後的缺氧心肌，以期讓缺氧心肌恢復血流灌注。
冠狀動脈繞道手術通常會使用患者自身的動靜脈血管作移植，最主要的原因是自身血管的內皮細胞可以大幅降低血栓的發生機率。常見適用的靜脈包含腿部的大小隱靜脈、手上的頭臂靜脈；常見適用的動脈則包含內乳動脈（或稱內胸動脈）、手上的橈動脈及尺動脈，或腹腔內的胃網膜動脈。
不過，並不是所有患者都有健康或合適的血管能供手術使用。中山醫學大學醫學系黃相碩教授分享，許多狀況會需要替代方案，像是患者年齡過大，或是患有影響血管品質的疾病（如：糖尿病、腎病或是過度的肥胖者）。這個時候，「人工生物工程血管」（bioengineering artificial blood vessels）就有機會成為患者自身的血管的替代物！
聽過捐血，但為什麼沒聽過捐血管？
除了心臟冠狀動脈繞道手術外，只要是跟血管健康相關的疾病，都可能應用到人工生物工程血管。
許博順主任舉例，人工生物工程血管的廣泛應用，還包含為洗腎患者建立血液透析通路，或是用在器官移植手術的時候。「如果有人發生意外，比如手被輾過，周圍的血管就可能因此壞死。這時候，就需要一段血管繞道，讓血流去灌注遠端缺血的肢體。」
等等，你也許會想，那為什麼我不能用別人的血管？人工生物工程血管難道比較好嗎？我們聽過捐血，但是沒有聽說過捐血管。捐血也會發生排斥反應，只是機制比較簡單，可以依照血型避免；但是人體無法直接利用他人的血管。
許博順主任說明：「因為我們人體組織都有抗原，所以只要是個體以外的，即便是同卵雙胞胎，組織上面的抗原還是有所不同。貿然移植非自體血管的後果，就是會產生排斥反應，造成血管再次阻塞。」
那麼，能夠順利安裝到我們身體裡，並發揮如此多元應用的人工生物工程血管，到底是怎麼做出來的？
我們先來做個名詞區分。目前常見的、已在應用的型態，分別是「人工血管」以及「生物血管」。簡單來說，人工血管是利用合成材料製作而成，生物血管則是利用動物組織製成的。
人工血管常見的材料是聚四氟乙烯（PTFE）或聚酯（Dacron），這些材料的結構強度與耐久性相對較好，構造通常包括內層、中層與外層。內層與血液直接接觸，通常具有抗凝血特性；中層提供血管結構支持，通常由強韌的合成纖維組成；外層則保護血管免受外力損傷，增加血管整體強度。合成材料人工血管的好處是，可以根據需求客製尺寸，但壞處在於生物相容性比較差，長期通透率遠不如自體移植血管，尤其 6 mm 以下更容易有血栓堵住之風險。
生物血管通常來自動物組織（如：豬、牛）的血管，但豬、牛的血管不能直接用，必須經過脫細胞處理，只留下細胞支架，才能減少免疫排斥反應。構造上，生物血管提供血管結構支持和彈性膠原蛋白基質，之後若血液內的幹細胞分化成內皮細胞亦可降低血栓形成之機率。
組織工程技術，用自己的細胞培養自己的血管
既然不能用別人的血管，有沒有可能用自己的細胞做出血管呢？
這的確是最理想的概念！目前世界各國正在進行相關醫療研究，利用生物工程學類中的組織工程學（Tissue engineering）技術，少量萃取患者自身的細胞，培養或建構成可以利用的組織。
「以人工血管為例，最理想的情況，就是我拿你的細胞出來，想辦法把你的細胞分化，培養建構成一條血管。」許博順主任說明，理想的狀況很豐滿，實作上卻很骨感。
取出患者的自體細胞後，需要提供一個生長支架（Scarford），才能藉由組織工程，把細胞培養成我們需要的組織。光是一條動脈血管，就要包含內層內皮細胞、中層平滑肌細胞，以及外層的基質不特定細胞。培養出完全符合的組織並不容易，卻也勢在必行，因為能將現行血管繞道手術的免疫排斥風險降到最低。
儘管人工生物工程血管技術已經應用在醫療現場，還是有耐久性跟生物相容性的考驗。克服的方法是利用「組織工程技術」，以自身細胞製成所需組織。
組織工程技術不是新概念，目前也有相當成功的商業應用案例，大家最熟悉的就是家中常備的人工皮（外傷敷料）。某些款式的人工皮不是化工合成物，是利用人類皮膚的表皮細胞製成的。
雖然較單一的組織（例如，皮膚、軟骨組織等）可以成功應用組織工程技術，若是該組織由多種細胞結合，或是結構複雜，就會大幅提高細胞培養及組織建構的困難度。
目前生物組織工程的研究範疇是讓細胞按照我們希望的方式生長，具備功能性，而且培養時間不能太久，以免造成患者病情惡化。國外已有醫療研究單位利用組織工程培養自體細胞生長成人工生物工程血管，但目前仍然屬於研究階段，距離實際的醫療應用，還有很長一段路要走。
回到我們自己，要怎麼樣保養自己的血管，才能延後「登出」時間呢？
黃相碩教授與許博順主任一致認為，醫療技術再怎麼進步，也很難盡善盡美；在日常生活中保養好自己的身體，才是健康的根本。想維持血管的健康，就要均衡飲食、規律運動、避免菸酒、管理壓力。隨著健康生活習慣與醫療技術進步，期待未來人類不只能活得久，更要活得健康，擁有良好的生活品質。
資料來源
1.採訪三軍總醫院血管功能室許博順主任
2.採訪中山醫學大學醫學系黃相碩教授
本文轉載自《科技大觀園》。原文請<點此>