211service.com
Sztuczne serce, które nie bije
Na początku tego miesiąca pierwsze w pełni wszczepialne sztuczne serce zostało zatwierdzone przez Food and Drug Administration. Daje nadzieję pacjentom, którzy są bliscy śmierci z powodu niewydolności serca; jednak pozostają z nim pewne poważne problemy – mianowicie jego duże rozmiary i stosunkowo krótka żywotność.
HeartMateII to urządzenie wspomagające pracę serca o ciągłym przepływie. Kardiochirurg Bud Frazier i jego zespół pracują z dwoma takimi urządzeniami, aby opracować sztuczne serce z ciągłym przepływem. (Dzięki uprzejmości: Texas Heart Institute)
Nowa koncepcja sztucznego serca może rozwiązać niektóre z tych problemów. Jednak jego innowacyjna, bezpulsacyjna architektura może również sama w sobie stwarzać problemy.
Sztuczne serce działa poprzez pompowanie odtlenionej krwi z organizmu do płuc. Urządzenie następnie pompuje natlenioną krew przez organizm. Nowo zatwierdzone urządzenie o nazwie AbioCor, wyprodukowane przez firmę Abiomed z Massachusetts, wykorzystuje wszczepiony hydrauliczny system pompujący do symulacji naturalnego bicia serca. Ale alternatywny projekt, wymyślony przez O.H. Bud Frazier, wybitny kardiochirurg i pionier w rozwoju urządzeń kardiologicznych w Texas Heart Institute w Houston, pompuje krew przez ciało w sposób ciągły, a nie z okresowym biciem normalnego serca.
Pompy działające na tej zasadzie, znane jako pompy o ciągłym przepływie, są już stosowane klinicznie jako część urządzeń wspomagających pracę komór, które są wszczepiane pacjentom z pozostałą czynnością serca w celu wspomagania krążenia krwi w organizmie. (Sztuczne serca całkowicie zastępują serce.)
Pompy o ciągłym przepływie są jak małe maszyny turbo, mówi Tim Baldwin, dyrektor programowy oddziału zaawansowanych technologii i chirurgii Narodowego Instytutu Serca, Płuc i Krwi w Bethesda MD. Są trwalsze i pozwalają na wykonanie mniejszych urządzeń.
Dzięki projektowi ciągłego przepływu Frazier dla całkowicie sztucznego serca, poważnie uszkodzone serce jest usuwane i zastępowane dwiema pompami wirnikowymi, które nieustannie przepuszczają krew przez ciało, całkowicie przejmując funkcję serca.
We wstępnych eksperymentach przeprowadzonych w ciągu ostatnich dwóch lat Frazier i jego zespół wszczepili cielętom, którym usunięto serca, pary dostępnych na rynku urządzeń wspomagających pracę komór. Naukowcy twierdzą, że urządzenia były w stanie pompować krew i odpowiadać na potrzeby zwierząt w oparciu o ich aktywność. Wkładasz to do bydła, a one wstają, muczą, jedzą i zastanawiają się, dlaczego wszyscy patrzą na nie tak dziwnie, mówi William Cohn, współpracownik badań i dyrektor minimalnie inwazyjnej technologii chirurgicznej w Texas Heart Institute. Widzisz krowę machającą ogonem i mówisz: wow, to jest przyszłość sztucznego serca.
Największą zaletą pomp wirnikowych lub osiowych jest to, że są małe i stosunkowo proste. Na przykład serce AbioCor jest tak duże, że można je wszczepić tylko u osób z dużymi jamami klatki piersiowej, co czyni go nieodpowiednim dla większości kobiet. Pompy osiowe są wielkości kciuka dorosłego człowieka i mogą pompować więcej krwi niż normalne serce, mówi Frazier.
Pompy o przepływie ciągłym są również trwalsze, ze względu na prostotę ich konstrukcji – jedyną ruchomą częścią jest wirnik. Inne pompy działają dobrze, ale jest wiele ruchomych części, więc podlegają zużyciu mechanicznemu, mówi Cohn. Najdłużej serce AbioCor funkcjonowało w badaniach klinicznych 18 miesięcy, podczas gdy urządzenia z ciągłym przepływem są projektowane tak, aby działały przez 10 lub więcej lat.
Frazier mówi również, że pompy o ciągłym przepływie lepiej reagują na zmieniające się zapotrzebowanie organizmu na krew. Jeśli idziesz, więcej krwi jest pompowane z powrotem do serca, a serce automatycznie pompuje więcej, mówi. Jeśli ciśnienie po jednej stronie pompy wzrasta, przepływ przez urządzenie automatycznie się zwiększa, umożliwiając pompie reagowanie jak wrodzone serce, mówi Frazier.
Ale co z długoterminowym wpływem życia bez tętna? To pytanie jest przedmiotem ożywionej debaty w środowisku urządzeń kardiologicznych. Akif Undar, klinicysta i badacz kardiologiczny z Penn State University, mówi, że puls jest ważny, aby dostarczyć krew do wszystkich małych naczyń włosowatych zasilających narządy. Myślę, że można by zobaczyć uszkodzenia narządów u zwierząt, którym dano [nie pulsujące] serce, mówi. Inni, jak Yukihiko Nose z Baylor College of Medicine, twierdzą, że badania na zwierzętach przeprowadzone przez jego grupę pokazują, że urządzenia z ciągłym przepływem mogą być tak samo bezpieczne, jak urządzenia wykorzystujące pompę pulsacyjną.
Frazier i zespół zamierzają odpowiedzieć na to pytanie w sposób bardziej definitywny za pomocą długoterminowych eksperymentów na zwierzętach, oczekujących na finansowanie projektu. (Najdłuższe eksperymenty, jakie naukowcy przeprowadzili do tej pory, trwały 20 dni). Zespół projektuje również specjalistyczne pompy przystosowane do stosowania jako sztuczne serce, z wirnikami, które skuteczniej reagują na zmiany przepływu. Trzeba wykonać wiele pracy, zanim będzie można rozważyć zastosowanie kliniczne, ostrzega Baldwin z NHLBI.
Nie jest jeszcze jasne, kto byłby głównym kandydatem do serca bez tętna, gdyby okazało się bezpieczne i skuteczne w badaniach na zwierzętach. Ponieważ technologia sztucznego serca jest nadal tak ryzykowna, obecna aprobata FDA dla serca AbioCor ogranicza to urządzenie do pacjentów z niewydolnością serca, którzy nie kwalifikują się do przeszczepu i prawdopodobnie umrą w ciągu miesiąca. Cohn ma nadzieję, że w przyszłości technologia sztucznego serca stanie się znacznie bezpieczniejsza i łatwiejsza w użyciu, poszerzając potencjalną pulę pacjentów. Nie zdziwiłbym się, gdyby na Igrzyskach Olimpijskich 2050 były standardowe i zmodyfikowane podziały [zawodników], mówi.