https://frosthead.com

Abi murtud südamega inimestele: kantavad, biosünteetilised ja „võitmatute” tehis südamed

Jahutatud valentinid võivad öelda, et murtud südant ei saa ravida. Tänu uuenduslikule tehnoloogiakomplektile, millest võiks ühel päeval olla kasu miljonitele südamepuudulikkuse all kannatavatele inimestele, on abi nende jaoks, kelle tegelik süda vaevab.

Seotud sisu

  • Meenutades Barney Clarki, kelle eetiliselt küsitav südamesiirdamise edasijõudnute teadus
  • Angry Tweets Help Twitter aitab tuvastada südamehaiguste riski

Süda kasutab kogu keha vere pumpamiseks nelja kambrit: üks aatrium ja üks vatsake mõlemal küljel. Pärast vere kopsude hapnikuga rikastamist saadetakse see vasakusse aatriumisse ja läbi vasaku vatsakese, et seda saaks kogu kehas pumbata. Hapnikuvaene veri naaseb südame paremasse aatriumisse, liigub seejärel paremasse vatsakesse ja pumbatakse tagasi kopsudesse.

Enamik südame siirdamisega patsiente on raske südamepuudulikkuse tõttu hospitaliseeritud mitu korda, kuna nende süda või mõlemad pooled ei tööta korralikult. Selle põhjuseks on tavaliselt südamelihaste või kodade ventiilide kahjustus, südame isheemiatõbi, pärilikud seisundid või viirusnakkused.

„Kantavad” südamemasinad

Jarviku süda Jarvik-7 tehissüda oli valmistatud polüuretaanist ja iga kamber oli umbes rusika suurune. (Bettmann / CORBIS)

Aastas on USA-s saadaval vaid 2000–2500 doonorisüda, mis tähendab, et tuhanded kriitiliselt haiged patsiendid peavad siirdamist ootama kuude või isegi aastate jooksul, kui nad suudavad nii kaua läbi elada. 1980. aastate kuulsates Jarviku seadmetes kasutatud tehnoloogia pärija SynCardia Total Artificial Heart on kaugelt kõige sagedamini kasutatav tehissüda, millel on pärast kasutamist heaks kiidetud üle 1350 eduka implantaadi. See toimib kriitilise sillana, võimaldades biventrikulaarse lõppstaadiumis südamepuudulikkuse all kannatavatel patsientidel ellu jääda kuni inimese siirdamiseni.

Kuni viimase ajani piirdusid paljud SynCardia seadet kasutavad inimesed haiglas viibimisega, kuna südame mootorid ja elektroonika on väljaspool keha paigutatud suure ja raske juhi seadmesse. Juht ühendatakse kunstliku südamega kahe toruga ja see tekitab kunstliku südamelöögi, täites seadme kunstlike vatsakeste sees õhupalle. See surub vere välja vereringesüsteemi kiirusega 2, 5 gallonit minutis. Süsteem lihtsustab kunstliku südame enda sees liikuvaid osi, mis tuleneb osaliselt selle äärmiselt madalast rikke määrast, alla ühe protsendi.

Kuid haiglaruumi takerdunud patsientide vähenenud elukvaliteet võib selle tasuda. Nii kiitis FDA pärast neli aastat kestnud katseid juulis 2014. aastal kaasaskantava draiveri Freedom kaasaskantavaks. Euroopas alates 2010. aastast kasutuses olev seade võimaldab patsientidel nõudepesumasinasuuruseid haiglajuhte asendada väiksema seadmega, mis kaalub kõigest 13, 5 naela. Seda saab kanda seljakotis või ratastega veerevas caddy-s või jalutajas. Seade töötab liitium-ioon akudega ja seda saab laadida, ühendades selle tavalisse seinakontakti või autolaadijasse, võimaldades patsientidel siirdamist oodates koju naasta ja elada suhteliselt normaalset elu.

Kui palju saab seade aidata kunstliku südame vastuvõtjat? Mõelge Randy Shepherdi juhtumile: Teismelisena oli tema süda kahjustanud reumaatiline palavik ja selle kaks vatsakest ei suutnud enam elus hoida piisavalt verd. Shepherd sai SynCardia südame kätte 2013. aasta juunis. Vähem kui aasta hiljem kasutas Shepherd oma Vabaduse üksust, et viia sisse 4, 2 miili pikkune jalutuskäik sisseastujana Pat's Run'is Phoenixi lähedal Arizonas.

"Kuigi ma ei tunne end tingimata inspireerivana, tunnen siiski, et on oluline inimestele näidata, mis võimalik, et elu ei lõppeks halva meditsiinilise diagnoosiga, " kirjutas ta varsti pärast sündmust ajakirjas Reddit küsi minult midagi. Lambakoer, tuntud kui "Tin Man", sai doonorisüdame siirdamise oktoobris 2014. Pärast seda, kui ta oli 15 kuud oma kunstliku südamega elanud. Ta spekuleerib, et füüsiline aktiivsus, mida ta sai vabaduse üksuse juures nautida, võib olla isegi suurendanud tema tõenäosust edukas taastumine.

Osa masin, osa lehm

CARMAT tehissüda. CARMAT tehissüda. (CARMAT)

Enamiku patsientide jaoks on SynCardia süda mõeldud peatuspaigaks, kuni doonorisoojus on saadaval. Keerulisem eesmärk on kujundada püsiv lahendus.

Prantsusmaal kasutavad teadlased just selleks kunstlike ja bioloogiliste komponentide segu. CARMATi tehissüda on tehtud kahest kambrist, mis on membraaniga pooleks jagatud. Ühel küljel asub mootorite ja vedelike pumpamissüsteem, mis liigutavad membraani, et veri teiselt poolt vereringesüsteemi viia. Andurid ja mikroelektroonilised juhtseadised jälgivad rõhku ja kohandavad voolukiirust vastavalt patsiendi aktiivsusele - võimaldades näiteks pulsisageduse kohandada treeninguga.

Pumpamissüsteemi poole suunatud membraanpind on valmistatud polüuretaanist, samal ajal kui inimese verega kokkupuutuv klapp on tehtud lehma südame kudedest. Südame tehisventiilid on valmistatud ka lehmkoest ja disainerid loodavad, et need keemiliselt steriliseeritud bioloogilised materjalid leevendavad varasemaid kunstlikke südameid vaevanud probleeme. Näiteks võib keha kokkusobimatus sünteetiliste materjalidega hävitada punaseid vereliblesid või põhjustada hüübimist.

CARMATi südame esimene retsipient, lõplikult haige 76-aastane mees, sai implantaadi 2013. aasta detsembris ja suri järgmise aasta märtsis. Teine patsient, kellele seade paigaldati, lahkus Nantesi ülikooli haiglast 19. jaanuaril relvastatud kerge kaasaskantava välise akuga. Mees sai südame mullu suvel kliinilise uuringu osana.

"Meie suurim autasu on olnud patsiendi rõõm mitte ainult tänu bioproteesile mõni kuu tagasi mõeldamatu aktiivsuse taastamine, vaid veelgi tähtsam - perekonna ja sõprade kodus elamine, " ütles CARMATi juhataja ütles tegevjuht Marcello Conviti pressiteates.

Elu ilma südamelöögita

Lisaks bioloogilise hülgamise ohtudele on kunstliku südame kujundajate suureks probleemiks emakese Looduse disaini uskumatu vastupidavuse sobitamine. Terve inimese süda peab aastas pumpama umbes 35 miljonit korda - see on uskumatu töökoormus, mida inseneridel on olnud raske ükskõik millise seadmega kohandada.

Texase Südame Instituudi teadlased tegelevad selle probleemiga, lahendades selle teema lõpuni - luues südame, mis ei löö üldse, vaid pakub pidevat verevoolu. Nende BiVACORi täieliku kunstliku südame kontseptsioonil on tõestatud ajalugu. Kui südame mõlemad pooled ebaõnnestuvad, osutub vajalikuks siirdamine. Kuid kui ainult üks külg ei pumpa korralikult, võidakse süda ravida voolu suurendavate implantaatidega. Vasaku vatsakese abiseadmed (LVAD) on pideva vooluga implantaadid, mis võimendavad vaevlevaid südameid pidevalt pöörleva tiivikuga, mis surub verd läbi keha - mõnikord võtab see üle suurema osa või peaaegu kogu inimese südame pumpamisvõimsuse. Praegu turbiinilaadsed südame abilised spordivad enam kui 20 000 inimest.

Selle tehnoloogia laiendamiseks kogu südame asendamiseks on teadlased kavandanud seadme, millel on vaid üks liikuv osa: kahe labaga rootor, mis pöörleb väikeses titaani kambris. Väiksem tera sunnib verd parema kambri kaudu kopsudesse, suurem aga liigutab seda vasakust kambrist vereringesüsteemi ja läbi keha. Rootor ripub magnetiliste väljade abil, mis vähendab hõõrdumise kaotamisega veelgi kulumist. MAGLEV tehnoloogia kontrollib terade pöörlemist vastavalt kasutaja aktiivsuse tasemele.

BiVACORi süda on üks väheseid võimalusi, mis on lapsele siirdamiseks piisavalt väike, oluline samm teiste kunstlike pingutuste ees, mis võib olla isegi väiksemate täiskasvanute jaoks liiga mahukas. Nagu kõigil senistel kunstlikel südametehnoloogiatel, on süsteemil ka potentsiaalseid varjukülgi. Loodusliku pumpamise asendamine propelleriga paneb verd natuke vahtu tekitama, mis võib soodustada sisemist verejooksu, insulti või muid tüsistusi. Kuid kontseptsioonil on vähemalt üks varajane edulugu.

BiVACORi eelmine versioon implanteeriti 2011. aasta märtsis Texase südameinstituudis lõplikult haigele patsiendile Craig Lewis'le. Lewis elas kuus nädalat, enne kui ta suri südamehaigustest tingitud maksa- ja neerupuudulikkusesse, mis oli nii kohutav, et praegust hetke ei olnud. ravi oleks andnud pikema eluea. Kuid ta tõestas, et lihtsalt propelleri rinna sees oleva kerge heliseva müra abil oli võimalik kauem elada, kui arvati.

Abi murtud südamega inimestele: kantavad, biosünteetilised ja „võitmatute” tehis südamed