Najnowsze sztuczne serce: po części krowa, po części maszyna

Nowy rodzaj sztucznego serca, który łączy materiały syntetyczne i biologiczne, a także czujniki i oprogramowanie do wykrywania poziomu wysiłku pacjenta i odpowiedniego dostosowania wydajności, ma zostać przetestowany u pacjentów w czterech ośrodkach kardiochirurgicznych w Europie i na Bliskim Wschodzie. Jeśli urządzenie bioprotetyczne, wyprodukowane przez paryską Carmat , okazuje się być bezpieczny i skuteczny, można go podawać pacjentom oczekującym na przeszczep serca. Obecnie tylko jedno w pełni sztuczne serce, wyprodukowane przez firmę z Tucson w Arizonie SynCardia , ma dopuszczenie do stosowania u pacjentów w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Europie.

Cyborg cardio: Ten rendering przedstawia biologiczne zastawki na szczycie sztucznego serca Carmata.

Próby całkowitego zastąpienia ludzkiego serca urządzeniem protetycznym rozpoczęły się dziesiątki lat temu (patrz RKO dla sztucznego serca). Stworzenie urządzenia, które wytrzyma trudne warunki układu krążenia i niezawodnie odpompuje 35 milionów razy w roku, tak jak serce, jest ogromnym wyzwaniem. Inne komplikacje, takie jak udar spowodowany zakrzepami krwi w sztucznych implantach serca, również spowodowały niepowodzenia. Z tych powodów w pełni sztuczne serca zazwyczaj służą jako środek tymczasowy lub jako pomost do przeszczepu, chociaż FDA ma: niedawno przyznano zwolnienie w celach humanitarnych dla jednego ze sztucznych serc firmy SynCardia dla pacjentów, którzy obecnie nie kwalifikują się do otrzymania serca dawcy.

Jednak wielka potrzeba leczenia ratującego życie pacjentów z niewydolnością serca skłoniła badaczy, zarówno w środowisku akademickim, jak i prywatnym, do podjęcia próby stworzenia lepszego sztucznego serca. Około 5,7 miliona ludzi w USA ma niewydolność serca w dowolnym momencie, według Centers for Disease Control and Prevention . U tych pacjentów zdolność pompowania serca jest tak słaba, że ​​nie jest w stanie dostarczyć organizmowi wystarczającej ilości tlenu i składników odżywczych. Czasami niewydolność ogranicza się do jednej strony serca i można ją leczyć za pomocą implantu, który zwiększa przepływ, ale nie zastępuje całkowicie serca. Ale w przypadkach, gdy zawodzą obie strony serca, pacjent będzie potrzebował przeszczepu serca. A ponieważ zapotrzebowanie na przeszczepy serca znacznie przekracza liczbę darowizn, pacjenci mogą czekać latami na serce dawcy, podczas gdy inni mogą być całkowicie niekwalifikowani z powodu innych problemów zdrowotnych.

Sztuczne serce może stanowić most ratujący życie, podczas gdy pacjent czeka na przeszczep. Chirurdzy wszczepili sztuczne serce SynCardia ponad 1000 pacjentom. Powietrze jest pompowane z zewnętrznego systemu sterowania (który ostatnio ewoluował z dużego, 418-funtowego przetwornika do poręczny kierowca o wadze 13,5 funta ) przez rurki, które łączą się przez skórę z urządzeniem. Podmuchy powietrza rozszerzają dwa małe baloniki wewnątrz każdej komory sztucznego serca, co wypycha krew z protezy.

W projekcie Carmat dwie komory są podzielone membraną, która z jednej strony utrzymuje płyn hydrauliczny. Zmotoryzowana pompa pompuje płyn hydrauliczny do iz komór, a płyn ten powoduje ruch membrany; krew przepływa po drugiej stronie każdej błony. Strona membrany skierowana w stronę krwi jest wykonana z tkanki uzyskanej z worka otaczającego serce krowy, aby urządzenie było bardziej biokompatybilne. Pomysł polegał na opracowaniu sztucznego serca, w którym ruchome części mające kontakt z krwią są wykonane z tkanki [lepiej przystosowanej] do środowiska biologicznego, mówi Piet Jansen, naczelny lekarz w Carmat.

To może sprawić, że pacjenci będą mniej uzależnieni od leków przeciwzakrzepowych. Urządzenie Carmat wykorzystuje również zastawki wykonane z krowiej tkanki serca i ma czujniki do wykrywania zwiększonego ciśnienia w urządzeniu. Informacje te są przesyłane do wewnętrznego systemu kontroli, który może regulować prędkość przepływu w odpowiedzi na zwiększone zapotrzebowanie, na przykład podczas ćwiczeń pacjenta.

System został opracowany dzięki współpracy pomiędzy European Aerospace and Defense Systems a Alainem Carpentierem, kardiochirurgiem, który był pionierem naprawy zastawek serca.

To genialne urządzenie; Martwię się tylko o rozmiar i wytrzymałość mechaniczną, mówi William Cohn , kardiochirurg w Texas Heart Institute w Houston. Większość sztucznych serc, którym trzeba pompować 100 000 razy dziennie lub więcej, nie trwa dłużej niż kilka lat, mówi Cohn. Urządzenie, które działa od dwóch do trzech lat, jest w najlepszym razie prowizorycznym rozwiązaniem do przeszczepu.

Urządzenie Carmata to tylko jedno z kilku sztucznych serc opracowywanych na całym świecie. Cohn i współpracownicy testowali inny rodzaj sztucznego serca, który nie generuje bicia serca, ale zamiast tego nieustannie pompuje krew przez ciało. Istnieje nadzieja, że ​​serce o ciągłym przepływie, chociaż zupełnie inne niż naturalny narząd, uniknie ryzyka mechanicznej awarii, która wisi nad sztucznymi sercami z pulsującym przepływem.

Ostatnio Texas Heart Institute zwerbował australijskiego inżyniera Daniela Timmsa, aby sprowadził swoje nowatorskie sztuczne serce z ciągłym przepływem do Houston. Urządzenie jest małe, nie pulsuje i ma jedną ruchomą część: magnetycznie lewitujący wirnik z dwoma wirnikami, jeden wypycha krew z organizmu do płuc w celu ponownego natlenienia, a drugi wypycha bogaty w tlen krew do ciała. Prostota konstrukcji, która według Cohna powinna być odporna na mechaniczne zużycie, kontrastuje ze złożonym sztucznym sercem Carmat, które zawiera wiele ruchomych części. Ale system Timmsa czeka wiele lat od przetestowania na pacjentach i najpierw zostanie przetestowany na cielętach.

ukryć