https://frosthead.com

Pomoć za slomljena srca: Nosiva, biosintetska i umjetna srca bez premca

Nagnute valentine mogu reći da nema lijeka za slomljeno srce. Ali pomoć je na putu onima kojima stvarna srca teže, zahvaljujući inovativnom paketu tehnologija koje bi jednog dana mogle profitirati milijunima ljudi koji pate od zatajenja srca.

Povezani sadržaj

  • Sjećanje na Barneya Clarka, kojemu je etično upitna transplantacija srca napredna znanost
  • Ljutiti tweetovi pomoći Twitteru Otkriti rizik od srčanih bolesti

Srce koristi četiri komore za ispumpavanje krvi u tijelu: jedan atrij i jedan klijet sa svake strane. Nakon što se krv obogati kisikom u plućima, ona se šalje u lijevi atrij i kroz lijevu klijetku kako bi se mogla pumpati po cijelom tijelu. Krv sa smanjenim kisikom vraća se u desni atrij srca, zatim se prebacuje u desnu klijetku i pumpa natrag u pluća.

Većina pacijenata s transplantacijom srca više puta je hospitalizirana zbog teškog zatajenja srca, jer jedna ili obje strane srca ne funkcioniraju pravilno. To je obično uzrokovano oštećenjem srčanih mišića ili zalistaka komora, koronarnom bolešću srca, nasljednim stanjima ili virusnim infekcijama.

Strojevi za srce "nosivi"

Jarvik Srce Umjetno srce Jarvik-7 bilo je napravljeno od poliuretana, a svaka komora bila je veličine šake. (Bettmann / Corbis)

Samo 2.000 do 2.500 darivačkih srca postaje dostupno svake godine u SAD-u, što znači da tisuće kritično bolesnih pacijenata moraju čekati mjesecima ili čak godinama na transplantaciju - ako mogu tako dugo preživjeti. SynCardia Total umjetno srce, nasljednik tehnologije koja se koristi u poznatim Jarvik uređajima 1980-ih, daleko je najčešće korišteno umjetno srce, s više od 1350 uspješnih implantata otkako je odobreno za upotrebu. Djeluje kao kritični most, omogućavajući pacijentima koji pate od srčanog zastoja u biventrikularnom stadiju opstanak dok ljudska transplantacija ne postane dostupna.

Donedavno su, međutim, mnogi ljudi koji koriste uređaj SynCardia bili zatvoreni u bolnicu, jer su srčani motori i elektronika smješteni izvan tijela u velikom, teškom vozačkom uređaju. Vozač se s umjetnim srcem povezuje s dvije cijevi, a ono stvara umjetno otkucaje srca ispunjavajući "balone" unutar umjetnih ventrikula uređaja. To tjera krv u krvožilni sustav brzinom od 2, 5 galona u minuti. Sustav pojednostavljuje pokretne dijelove unutar samog umjetnog srca, što dijelom proizlazi iz njegove izuzetno niske stope otkaza manje od jedan posto.

Ali smanjena kvaliteta života pacijenata zaglavljenih u bolničkoj sobi može uzeti svoj danak. Tako je nakon četiri godine testova, FDA odobrio prijenosni upravljački program Freedom u srpnju 2014. U uporabi u Europi od 2010. godine, ovaj uređaj omogućuje pacijentima da vozače bolničkih perilica posuđa zamijene manjom jedinicom koja teži samo 13, 5 kilograma. Može se nositi u ruksaku ili na kotačima u kotačima ili šetaču. Jedinica radi na litij-ionskim baterijama i može se ponovno napuniti uključivanjem u standardnu ​​zidnu utičnicu ili punjač za automobile, omogućujući pacijentima da se vrate kući i žive relativno normalnim životima dok čekaju na transplantaciju.

Koliko uređaj može pomoći primatelju umjetnog srca? Razmotrite slučaj Randyja Shepherda: Kao tinejdžeru srce mu je bilo oštećeno reumatskom groznicom i njezina dva ventrikula više nisu mogla ispumpati dovoljno krvi da ga održi na životu. Shepherd je dobio srce SynCardia u lipnju 2013. Manje od godinu dana kasnije, Shepherd je iskoristio svoju jedinicu Freedom kako bi dovršio šetnju od 4, 2 kilometra kao ulazak u Pat's Run u blizini Phoenixa u Arizoni.

"Iako se ne osjećam nužno nadahnjujuće, osjećam [to] da ljudima pokažem što je moguće, da se život ne završava lošom medicinskom dijagnozom", napisao je ubrzo nakon događaja u Redditu Pitaj me bilo što. Shepherd, poznat kao "limen čovjek", primio je transplantaciju srca darivatelja u listopadu 2014. godine, nakon što je živio sa svojim umjetnim srcem 15 mjeseci. uspješan oporavak.

Dio stroja, dio krave

CARMAT umjetno srce. CARMAT umjetno srce. (CARMAT)

Za većinu pacijenata SynCardia srce znači zaustavljanje dok se ne nađe donatorska toplina. Izazovniji cilj je osmisliti trajno rješenje.

U Francuskoj, istraživači koriste mješavinu umjetnih i bioloških komponenti da bi to učinili. Umjetno srce CARMAT sastoji se od dvije komore, koje je na pola podijeljeno membranom. S jedne strane nalazi se sustav za pumpanje motora i tekućina koji pomiču membranu da bi krv s druge strane izbacili u cirkulacijski sustav. Senzori i mikroelektronske kontrole nadziru tlak i prilagođavaju brzine protoka da odgovaraju pacijentovoj aktivnosti - na primjer, omogućavajući otkucaje srca prilagodbom vježbanja.

Površina membrane koja je okrenuta pumpnom sustavu izrađena je od poliuretana, dok je okretna strana u kontaktu s ljudskom krvlju izgrađena od tkiva iz kravljih srca. Umjetni ventili srca također su izrađeni od kravljeg tkiva, a dizajneri se nadaju da će ti kemijski sterilizirani biološki materijali ublažiti probleme koji su zadesili prošlost umjetnih srca. Na primjer, nekompatibilnost tijela sa sintetskim materijalima može uništiti crvene krvne stanice ili pokrenuti zgrušavanje.

Prvi primatelj CARMAT-ovog srca, smrtno bolesni 76-godišnji muškarac, implantat je primio u prosincu 2013., a umro je u ožujku sljedeće godine. Drugi pacijent koji je opremljen uređajem napustio je 19. siječnja Sveučilišnu bolnicu u Nantesu naoružan laganim, prijenosnim vanjskim baterijama. Muškarac je srce primio prošlog ljeta u sklopu kliničkog ispitivanja.

„Naša najveća nagrada bila je radost pacijenta ne samo pri povratku aktivnosti koja je bila nezamisliva prije samo nekoliko mjeseci zahvaljujući bioprotezi, nego je još važnije što smo mogli živjeti stvarnim životom kod kuće s obitelji i prijateljima“, šef CARMAT-a izvršni službenik Marcello Conviti rekao je u izjavi za novinare.

Živjeti bez otkucaja srca

Osim rizika od biološkog odbacivanja, veliki problem dizajnera umjetnog srca bilo je uspoređivanje s nevjerojatnom trajnošću dizajna Majke prirode. Zdravo ljudsko srce mora pumpati oko 35 milijuna puta godišnje, nevjerojatno radno opterećenje koje su inženjeri teško imali s bilo kojim uređajem.

Istraživači iz Teksaškog instituta za srce rješavaju taj problem krajnjim poteškoćama - stvarajući srce koje uopće ne kuca, već umjesto toga osigurava neprestani protok krvi. Njihov koncept umjetnog srca BiVACOR iza sebe ima dokazanu povijest. Kad obje strane srca propadnu, transplantacija postaje nužna. Ali ako samo jedna strana ne pumpa pravilno, srce se može liječiti implantatima koji pojačavaju protok. Uređaji za pomoć lijevom ventrikularnom sustavu (LVAD) su implantati neprekidnog protoka koji jačaju bolesna srca stalno rotirajućim rotorima koji guraju krv po tijelu - ponekad preuzimajući većinu ili gotovo čitav ispusni rad ljudskog srca. Više od 20.000 ljudi trenutačno se bavi ovim srčanim pomagačima.

Želeći proširiti ovu tehnologiju na zamjenu cijelog srca, istraživači su dizajnirali uređaj sa samo jednim pokretnim dijelom: rotor s dva noža koji se vrti u maloj titanijskoj komori. Manja lopatica tjera krv kroz desnu komoru do pluća, dok je veća premještena iz lijeve komore u krvožilni sustav i kroz tijelo. Rotor je ovješen magnetskim poljem, što dodatno smanjuje trošenje uklanjanjem trenja. MAGLEV tehnologija kontrolira rotaciju noževa kako bi odgovarala razini aktivnosti korisnika.

Srce BiVACOR jedna je od rijetkih opcija koje su dovoljno malene da se dijete implantira, ključni napredak u odnosu na druge umjetne napore koji mogu biti previše glomazni čak i za manje odrasle osobe. Kao i sve dosadašnje tehnologije umjetnog srca, sustav ima potencijalne nedostatke. Zamjena prirodnog pumpanja propelerom podvrgava se krvi malo pjene koja može pospješiti unutarnja krvarenja, moždane udare ili druge komplikacije. Ali koncept ima barem jednu ranu priču o uspjehu.

Ranija verzija BiVACOR-a implantirana je smrtno bolesnom pacijentu, Craigu Lewisu, u Teksaškom institutu za srce u ožujku 2011. Lewis je živio šest tjedana prije nego što je umro od zatajenja jetre i bubrega povezanih s njegovim srčanim stanjem, što je bilo tako strašno da nije bilo struje tretman bi dao dulji vijek trajanja. Ali dokazao je da je moguće preživjeti duže nego što se mislilo samo nježnim zvrkanjem propelera u prsima.

Pomoć za slomljena srca: Nosiva, biosintetska i umjetna srca bez premca