Οι άγριοι βαλεντινοί μπορεί να πουν ότι δεν υπάρχει θεραπεία για μια σπασμένη καρδιά. Αλλά η βοήθεια είναι στο δρόμο για εκείνους των οποίων οι πραγματικές καρδιές είναι προβληματικές, χάρη σε μια καινοτόμο σειρά τεχνολογιών που θα μπορούσαν μια μέρα να ωφελήσουν τα εκατομμύρια των ανθρώπων που πάσχουν από καρδιακή ανεπάρκεια.
σχετικό περιεχόμενο
- Μνήμη του Barney Clark, του οποίου η δεοντολογικά αμφισβητήσιμη μεταμόσχευση καρδιάς Προηγμένη επιστήμη
- Θυμωμένος Tweets Βοήθεια Twitter Ανίχνευση κινδύνου καρδιακής νόσου
Η καρδιά χρησιμοποιεί τέσσερις θαλάμους για να αντλεί αίμα σε όλο το σώμα: ένα αίθριο και μία κοιλία σε κάθε πλευρά. Αφού το αίμα εμπλουτίζεται με οξυγόνο στους πνεύμονες, στέλνεται στον αριστερό κόλπο και μέσω της αριστερής κοιλίας, ώστε να μπορεί να αντληθεί σε όλο το σώμα. Το αίμα που έχει εξαντληθεί με οξυγόνο επιστρέφει στον δεξιό κόλπο της καρδιάς, μετά μετακινείται στη δεξιά κοιλία και αντλείται πίσω στους πνεύμονες.
Οι περισσότεροι ασθενείς με μεταμόσχευση καρδιά έχουν νοσηλευτεί πολλές φορές για σοβαρή καρδιακή ανεπάρκεια επειδή η μία ή και οι δύο πλευρές της καρδιάς τους δεν λειτουργούν σωστά. Αυτό προκαλείται συνήθως από βλάβες στους μυς της καρδιάς ή στις βαλβίδες των θαλάμων, στις στεφανιαίες καρδιακές παθήσεις, στις κληρονομικές παθήσεις ή στις ιογενείς λοιμώξεις.
"Φορητές" Μηχανές Καρδιάς
Η τεχνητή καρδιά του Jarvik-7 ήταν κατασκευασμένη από πολυουρεθάνη, και κάθε θάλαμος είχε μέγεθος περίπου μιας γροθιάς. (Bettmann / CORBIS) Μόνο 2.000 έως 2.500 καρδιές δωρητών είναι διαθέσιμες κάθε χρόνο στις ΗΠΑ, πράγμα που σημαίνει ότι χιλιάδες ασθενείς με κρίσιμη νόσο πρέπει να περιμένουν μήνες ή και χρόνια για μεταμόσχευση - αν μπορούν να επιβιώσουν τόσο πολύ. Η SynCardia Total Artificial Heart, κληρονόμος της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται στις φημισμένες συσκευές Jarvik της δεκαετίας του 1980, είναι μακράν η πιο συνηθισμένη τεχνητή καρδιά, με περισσότερα από 1.350 επιτυχή εμφυτεύματα από τότε που εγκρίθηκε για χρήση. Λειτουργεί ως μια κρίσιμη γέφυρα, επιτρέποντας στους ασθενείς που πάσχουν από αμφιβληστροειδική καρδιακή ανεπάρκεια τελικού σταδίου να επιβιώσουν μέχρι να γίνει διαθέσιμη μια ανθρώπινη μεταμόσχευση.
Μέχρι πρόσφατα, όμως, πολλοί άνθρωποι που χρησιμοποιούσαν τη συσκευή SynCardia ήταν περιορισμένοι στο νοσοκομείο, επειδή οι κινητήρες και τα ηλεκτρονικά της καρδιάς στεγάζονται έξω από το σώμα σε μια μεγάλη, βαριά συσκευή οδήγησης. Ο οδηγός συνδέεται με την τεχνητή καρδιά με δύο σωλήνες και δημιουργεί έναν τεχνητό καρδιακό παλμό πληρώνοντας "μπαλόνια" μέσα στις τεχνητές κοιλίες της συσκευής. Αυτό ωθεί το αίμα έξω στο κυκλοφορικό σύστημα με ρυθμό 2, 5 γαλόνια ανά λεπτό. Το σύστημα απλοποιεί τα κινούμενα μέρη μέσα στην ίδια την τεχνητή καρδιά, η οποία οφείλεται, εν μέρει, στο εξαιρετικά χαμηλό ποσοστό αποτυχίας που είναι μικρότερο από το ένα τοις εκατό.
Αλλά η μειωμένη ποιότητα ζωής των ασθενών που έχουν κολλήσει σε ένα νοσοκομειακό δωμάτιο μπορεί να επηρεάσει. Έτσι, μετά από τετραετή δοκιμή, ο FDA ενέκρινε τον φορητό οδηγό της Freedom τον Ιούλιο του 2014. Χρησιμοποιώντας την Ευρώπη από το 2010, η συσκευή επιτρέπει στους ασθενείς να αντικαταστήσουν τους νοσοκομειακούς οδηγούς με πλυντήριο πιάτων με μικρότερη μονάδα που ζυγίζει μόλις 13, 5 λίβρες. Μπορεί να μεταφερθεί σε σακίδιο ή τροχόσπιτο σε κύλινδρο ή περιπατητή. Η μονάδα λειτουργεί με μπαταρίες ιόντων λιθίου και μπορεί να φορτιστεί συνδέοντας σε μια τυπική πρίζα τοίχου ή φορτιστή αυτοκινήτου, επιτρέποντας στους ασθενείς να επιστρέψουν στην πατρίδα τους και να ζήσουν σχετικά κανονική ζωή ενώ περιμένουν μεταμοσχεύσεις.
Πόσο μπορεί να βοηθήσει η συσκευή έναν τεχνητό αποδέκτη καρδιάς; Εξετάστε την περίπτωση του Randy Shepherd: Ως έφηβος, η καρδιά του είχε υποστεί βλάβη από ρευματικό πυρετό και οι δύο κοιλίες του δεν μπορούσαν πλέον να αντλούν αρκετό αίμα για να τον κρατήσουν ζωντανό. Ο Shepherd έλαβε καρδιά SynCardia τον Ιούνιο του 2013. Λιγότερο από ένα χρόνο αργότερα, ο Shepherd χρησιμοποίησε τη μονάδα της Ελευθερίας για να ολοκληρώσει έναν περίπατο 4, 2 μιλίων ως νεοεισερχόμενος στην εκδρομή Pat's Run κοντά στο Φοίνιξ της Αριζόνα.
"Ενώ δεν αισθάνομαι απαραίτητα εμπνευσμένη, αισθάνομαι [ότι] δείχνοντας στους ανθρώπους τι είναι δυνατό είναι σημαντικό, ότι η ζωή δεν τελειώνει με κακή ιατρική διάγνωση", γράφει σύντομα μετά το γεγονός σε ένα Reddit Ask Me Anything. Ο Shepherd, γνωστός ως "ο άνθρωπος του κασσίτερου", έλαβε μεταμόσχευση καρδιάς από τον δωδεκάδα τον Οκτώβριο του 2014, αφού ζούσε με την τεχνητή καρδιά του για 15 μήνες. Υποθέτει ότι η σωματική δραστηριότητα που μπορούσε να απολαύσει με τη μονάδα Ελευθερίας μπορεί να έχει αυξήσει τις πιθανότητες του μια επιτυχημένη ανάκαμψη.
Μέρος μηχάνημα, μέρος αγελάδα
Μια τεχνητή καρδιά CARMAT. (CARMAT) Για τους περισσότερους ασθενείς, μια καρδιά SynCardia προορίζεται να είναι μια διακοπή μέχρις ότου διατίθεται θερμότητα του δότη. Ο πιο δύσκολος στόχος είναι να σχεδιάσετε μια μόνιμη λύση.
Στη Γαλλία, οι ερευνητές χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό τεχνητών και βιολογικών συστατικών για να το κάνουν ακριβώς αυτό. Η τεχνητή καρδιά CARMAT αποτελείται από δύο θαλάμους χωρισμένους στο μισό από μια μεμβράνη. Η μία πλευρά φιλοξενεί ένα σύστημα άντλησης κινητήρων και υγρών, τα οποία μετακινούν τη μεμβράνη για να πιέσουν το αίμα από την άλλη πλευρά στο κυκλοφορικό σύστημα. Οι αισθητήρες και τα μικροηλεκτρονικά χειριστήρια παρακολουθούν την πίεση και ρυθμίζουν τις παροχές ώστε να ταιριάζουν με τη δραστηριότητα ενός ασθενούς - επιτρέποντας, για παράδειγμα, στον καρδιακό ρυθμό να ασκεί την άσκηση.
Η επιφάνεια της μεμβράνης που είναι στραμμένη προς το σύστημα άντλησης είναι κατασκευασμένη από πολυουρεθάνη, ενώ η πλευρική πλευρά σε επαφή με ανθρώπινο αίμα έχει κατασκευαστεί από ιστούς από καρδιές αγελάδων. Οι τεχνητές βαλβίδες της καρδιάς είναι επίσης κατασκευασμένες από αγελαδινό χαρτί και οι σχεδιαστές ελπίζουν ότι αυτά τα χημικά αποστειρωμένα βιολογικά υλικά θα ανακουφίσουν τα προβλήματα που έχουν μαστίσει τις τεχνητές καρδιές. Για παράδειγμα, η ασυμβατότητα του σώματος με συνθετικά υλικά μπορεί να καταστρέψει τα ερυθρά αιμοσφαίρια ή να προκαλέσει θρόμβωση.
Ο πρώτος παραλήπτης της καρδιάς CARMAT, ένας τεχνητά άρρωστος άνδρας 76 ετών, έλαβε το εμφύτευμα τον Δεκέμβριο του 2013 και πέθανε τον Μάρτιο του επόμενου έτους. Ο δεύτερος ασθενής που ήταν εφοδιασμένος με τη συσκευή εγκατέλειψε το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Νάντης στις 19 Ιανουαρίου, οπλισμένος με μια ελαφριά, φορητή εξωτερική τροφοδοσία μπαταρίας. Ο άνθρωπος έλαβε την καρδιά το περασμένο καλοκαίρι στο πλαίσιο κλινικής δοκιμής.
"Η μεγαλύτερη ανταμοιβή μας ήταν η χαρά του ασθενούς όχι μόνο να ανακτηθεί ένα επίπεδο δραστηριότητας που ήταν αδιανόητο μόλις πριν από λίγους μήνες χάρη στη βιοπροστασία, αλλά κυρίως να είναι σε θέση να ζήσει μια πραγματική ζωή στο σπίτι με την οικογένεια και τους φίλους", δήλωσε ο επικεφαλής της CARMAT δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος Marcello Conviti σε δήλωση Τύπου.
Ζώντας χωρίς καρδιακό παλμό
Εκτός από τους κινδύνους από τη βιολογική απόρριψη, ένα μεγάλο πρόβλημα για τους τεχνητούς καρδιακούς σχεδιαστές ταιριάζει με την απίστευτη αντοχή του σχεδιασμού της Μητέρας Φύσης. Μια υγιής ανθρώπινη καρδιά πρέπει να αντλεί περίπου 35 εκατομμύρια φορές το χρόνο, ένα απίστευτο φόρτο εργασίας που οι μηχανικοί είχαν δυσκολία να φιλοξενήσουν με οποιαδήποτε συσκευή.
Οι ερευνητές στο Texas Heart Institute αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα με ένα τέλος στο θέμα-δημιουργώντας μια καρδιά που δεν κτυπά καθόλου, αλλά προσφέρει μια συνεχή ροή αίματος. Η ιδέα της τεχνητής καρδιάς BiVACOR έχει κάποια αποδεδειγμένη ιστορία πίσω από αυτό. Όταν αποτυγχάνουν και οι δύο πλευρές μιας καρδιάς, απαιτείται μεταμόσχευση. Αλλά εάν μόνο μία πλευρά δεν αντλήσει σωστά, η καρδιά μπορεί να αντιμετωπιστεί με εμφυτεύματα που αυξάνουν τη ροή. Οι συσκευές αριστερής κοιλιακής υποβοηθήσεως (LVAD) είναι εμφυτεύματα συνεχούς ροής που ενισχύουν τις καρδιές που πάσχουν από κακώσεις με μια συνεχώς περιστρεφόμενη πτερωτή που ωθεί το αίμα μέσω του σώματος-μερικές φορές αναλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος ή σχεδόν όλη την άντληση της ανθρώπινης καρδιάς. Περισσότεροι από 20.000 άνθρωποι ασχολούνται επί του παρόντος με αυτούς τους τουρμπίνας σαν καρδιά βοηθούς.
Προσπαθώντας να επεκτείνουν την τεχνολογία αυτή σε αντικατάσταση καρδιάς, οι ερευνητές έχουν σχεδιάσει μια συσκευή με ένα μόνο κινητό μέρος: έναν ρότορα με δύο λεπίδες που περιστρέφεται μέσα σε ένα μικρό θάλαμο τιτανίου. Μια μικρότερη λεπίδα αναγκάζει το αίμα μέσω του δεξιού θαλάμου στους πνεύμονες, ενώ ένα μεγαλύτερο το μετακινεί από τον αριστερό θάλαμο στο κυκλοφορικό σύστημα και μέσα από το σώμα. Ο ρότορας είναι αναρτημένος από μαγνητικά πεδία, γεγονός που μειώνει περαιτέρω τη φθορά εξαλείφοντας την τριβή. Η τεχνολογία MAGLEV ελέγχει την περιστροφή των λεπίδων ώστε να ταιριάζει με το επίπεδο δραστηριότητας του χρήστη.
Η καρδιά BiVACOR είναι μία από τις λίγες επιλογές που είναι αρκετά μικρές για εμφύτευση σε ένα παιδί, μια σημαντική πρόοδος σε σχέση με άλλες τεχνητές προσπάθειες που μπορεί να είναι πολύ ογκώδεις ακόμη και για τους μικρότερους ενήλικες. Όπως όλες οι τεχνολογίες τεχνητής καρδιάς μέχρι σήμερα, το σύστημα έχει πιθανά μειονεκτήματα. Αντικατάσταση της φυσικής άντλησης με έλικα υποβάλλει το αίμα σε λίγο αφρό που μπορεί να προάγει εσωτερική αιμορραγία, εγκεφαλικά επεισόδια ή άλλες επιπλοκές. Αλλά η ιδέα έχει τουλάχιστον μια πρώιμη ιστορία επιτυχίας.
Μία προηγούμενη έκδοση του BiVACOR εμφυτεύτηκε σε έναν τερματικά άρρωστο ασθενή Craig Lewis στο Texas Heart Institute το Μάρτιο του 2011. Ο Lewis έζησε για έξι εβδομάδες πριν πεθάνει από ηπατική και νεφρική ανεπάρκεια που σχετίζεται με την κατάσταση της καρδιάς του, η θεραπεία θα είχε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Αλλά απέδειξε ότι ήταν δυνατόν να επιβιώσει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από ό, τι ήταν δυνατόν με μόνο τον ήπιο σφυρηλατημένο θόρυβο μιας έλικας μέσα στο στήθος του.
