Валентинки могут сказать, что нет никакого лекарства от разбитого сердца. Но помощь оказывается на пути к тем, чьи настоящие сердца болеют, благодаря инновационному набору технологий, которые однажды могут помочь миллионам людей, страдающих сердечной недостаточностью.
Связанный контент
- Вспоминая Барни Кларка, чья этически сомнительная пересадка сердца передовая наука
- Сердитые Твиты Помогают Щебету Обнаруживать Риск Болезни сердца
Сердце использует четыре камеры для перекачивания крови по всему телу: одно предсердие и один желудочек с каждой стороны. После того, как кровь обогащается кислородом в легких, она отправляется в левое предсердие и через левый желудочек, чтобы ее можно было прокачивать по всему телу. Обедненная кислородом кровь возвращается в правое предсердие сердца, затем перемещается в правый желудочек и перекачивается обратно в легкие.
Большинство пациентов с пересадкой сердца были госпитализированы несколько раз из-за тяжелой сердечной недостаточности, потому что одна или обе стороны их сердца не функционируют должным образом. Это обычно вызвано повреждением сердечной мышцы или клапанов камер, ишемической болезнью сердца, наследственными заболеваниями или вирусными инфекциями.
«Носимые» машины сердца
Искусственное сердце Jarvik-7 было сделано из полиуретана, и каждая камера была размером с кулак. (Bettmann / КОРБИС) В США ежегодно доступно от 2000 до 2500 донорских сердец, а это означает, что тысячи тяжело больных пациентов должны ждать месяцы или даже годы для пересадки, если они могут выжить так долго. SynCardia Total Artificial Heart, наследник технологии, используемой в знаменитых устройствах Jarvik 1980-х годов, безусловно, является наиболее часто используемым искусственным сердцем с более чем 1350 успешными имплантатами с момента его одобрения к использованию. Он действует в качестве критического моста, позволяя пациентам, страдающим сердечной недостаточностью в бивентрикулярной стадии, выживать до тех пор, пока не станет доступным трансплантат человека.
До недавнего времени, однако, многие люди, использующие устройство SynCardia, были помещены в больницу, потому что двигатели сердца и электроника размещены вне тела в большом, тяжелом устройстве водителя. Водитель подключается к искусственному сердцу двумя трубками и создает искусственное сердцебиение, заполняя «воздушные шарики» внутри искусственных желудочков устройства. Это выталкивает кровь в кровеносную систему со скоростью 2, 5 галлона в минуту. Система упрощает движущиеся части внутри самого искусственного сердца, что частично объясняется крайне низкой частотой отказов, составляющей менее одного процента.
Но снижение качества жизни пациентов, застрявших в больничной палате, может сказаться. Таким образом, после четырех лет испытаний FDA одобрило портативный драйвер Freedom в июле 2014 года. Это устройство используется в Европе с 2010 года. Это устройство позволяет пациентам заменять водителей больницы размером с посудомоечную машину меньшим устройством, которое весит всего 13, 5 фунтов. Его можно носить в рюкзаке или на колесиках в каталке или ходунке. Устройство работает от ионно-литиевых батарей и может заряжаться при подключении к стандартной сетевой розетке или автомобильному зарядному устройству, что позволяет пациентам возвращаться домой и жить относительно нормальной жизнью в ожидании пересадки.
Насколько устройство может помочь искусственному сердцу реципиента? Рассмотрим случай с Рэнди Шепардом. Когда он был подростком, его сердце было повреждено ревматизмом, и два его желудочка больше не могли качать достаточно крови, чтобы поддерживать его жизнь. Пастух получил сердце SynCardia в июне 2013 года. Менее чем через год Шепард использовал свое подразделение Свободы, чтобы пройти 4, 2-мильную прогулку в качестве участника Пэт-Ран, недалеко от Феникса, Аризона.
«Хотя я не обязательно чувствую себя вдохновляющим, я чувствую, что показывать людям то, что возможно, важно, что жизнь не заканчивается плохим медицинским диагнозом», - написал он вскоре после события в Reddit Ask Me Anything. Пастух, известный как «Оловянный человек», получил донорскую пересадку сердца в октябре 2014 года после того, как прожил с искусственным сердцем в течение 15 месяцев. Он полагает, что физическая активность, которой он мог наслаждаться с помощью устройства «Свобода», могла даже увеличить его шансы на успешное восстановление.
Часть Машина, Часть Корова
CARMAT искусственное сердце. (CARMAT) Для большинства пациентов сердце SynCardia должно быть временным промежутком, пока донорское тепло не станет доступным. Более сложной целью является разработка постоянного решения.
Во Франции исследователи используют смесь искусственных и биологических компонентов, чтобы сделать это. Искусственное сердце CARMAT состоит из двух камер, разделенных пополам мембраной. Одна сторона является домом для насосной системы двигателей и жидкостей, которые перемещают мембрану, чтобы вытеснить кровь с другой стороны в кровеносную систему. Датчики и микроэлектронные средства контроля контролируют давление и регулируют скорость потока в соответствии с активностью пациента, например, позволяя измерять частоту сердечных сокращений в соответствии с нагрузкой.
Поверхность мембраны, обращенная к насосной системе, изготовлена из полиуретана, а обратная сторона, соприкасающаяся с кровью человека, изготовлена из тканей коровьих сердец. Искусственные клапаны сердца также сделаны из коровьей ткани, и дизайнеры надеются, что эти химически стерилизованные биологические материалы помогут решить проблемы, которые преследуют искусственные сердца. Например, несовместимость организма с синтетическими материалами может разрушать эритроциты или вызывать свертывание крови.
Первый реципиент сердца CARMAT, неизлечимо больной 76-летний мужчина, получил имплант в декабре 2013 года и умер в марте следующего года. Второй пациент, на котором установлено это устройство, 19 января покинул больницу Нантского университета, вооруженный легким портативным аккумулятором. Человек получил сердце прошлым летом в рамках клинического испытания.
«Нашей величайшей наградой была радость пациента не только восстановить уровень активности, который был немыслим всего несколько месяцев назад благодаря биопротезу, но и, что более важно, иметь возможность жить реальной жизнью дома с семьей и друзьями», - сказал руководитель CARMAT. Об этом в заявлении для прессы заявил исполнительный директор Марчелло Конвити.
Жизнь без сердцебиения
В дополнение к рискам, связанным с биологическим отторжением, большой проблемой для дизайнеров искусственного сердца является соответствие невероятной прочности дизайна Матери-Природы. Здоровое человеческое сердце должно прокачивать около 35 миллионов раз в год, невероятная рабочая нагрузка, которую инженеры с трудом приспосабливают к любому устройству.
Исследователи из Техасского института кардиологии решают эту проблему, решая проблему вокруг себя - создавая сердце, которое совсем не бьется, а вместо этого обеспечивает непрерывный поток крови. Их концепция полного искусственного сердца BiVACOR имеет свою историю. Когда обе стороны сердца терпят неудачу, пересадка становится необходимой. Но если только одна сторона не качает должным образом, сердце можно лечить с помощью имплантатов для увеличения потока. Устройства поддержки левого желудочка (LVAD) представляют собой имплантаты с непрерывным потоком, которые стимулируют больные сердца с помощью постоянно вращающейся крыльчатки, которая выталкивает кровь через тело, иногда принимая на себя большую часть или почти всю работу сердца человека. Более 20 000 человек в настоящее время используют эти турбоподобные сердечные помощники.
Стремясь расширить эту технологию до полной замены сердца, исследователи разработали устройство с одной движущейся частью: ротором с двумя лопастями, который вращается в маленькой титановой камере. Лезвие меньшего размера направляет кровь через правую камеру в легкие, а лезвие большего размера перемещает его из левой камеры в кровеносную систему и через тело. Ротор подвешен на магнитных полях, что дополнительно снижает износ за счет устранения трения. Технология MAGLEV контролирует вращение лопастей в соответствии с уровнем активности пользователя.
Сердце BiVACOR - это один из немногих вариантов, достаточно маленьких, чтобы его можно было имплантировать ребенку. Это ключевой шаг вперед по сравнению с другими искусственными усилиями, которые могут быть слишком громоздкими даже для маленьких людей. Как и все технологии искусственного сердца на сегодняшний день, система имеет потенциальные недостатки. Замена естественной накачки пропеллером заставляет кровь немного пениться, что может вызвать внутреннее кровотечение, инсульты или другие осложнения. Но у концепции есть по крайней мере одна история успеха на раннем этапе.
Предыдущая версия BiVACOR была имплантирована неизлечимо больному пациенту, Крейгу Льюису, в Техасском институте сердца в марте 2011 года. Льюис прожил шесть недель, прежде чем умер от печеночной и почечной недостаточности, связанной с состоянием его сердца, которое было настолько ужасным, что в настоящее время нет лечение продлило бы жизнь дольше. Но он доказал, что выжить можно дольше, чем можно было подумать, просто донося тихий шум пропеллера в его груди.
