211service.com
Et kunstigt hjerte, der ikke slår
Tidligere på måneden blev det første fuldt implanterbare kunstige hjerte godkendt af Food and Drug Administration. Det bringer håb til patienter, der er tæt på at dø af hjertesvigt; alligevel er der stadig nogle store problemer med den - nemlig dens store størrelse og relativt korte levetid.
HeartMateII er en hjerteassistent med konstant flow. Hjertekirurg Bud Frazier og hans team arbejder med to sådanne enheder for at udvikle et kunstigt hjerte med konstant flow. (Med høflighed: Texas Heart Institute)
Et nyt koncept for et kunstigt hjerte kunne løse nogle af disse problemer. Men dens innovative pulsfrie arkitektur kan også rejse sine egne problemer.
Kunstige hjerter virker ved at pumpe iltfattigt blod fra kroppen til lungerne. Enheden pumper derefter iltet blod gennem kroppen. Den nyligt godkendte enhed, kaldet AbioCor, lavet af Massachusetts-baserede Abiomed, bruger et implanteret hydraulisk pumpesystem til at simulere et naturligt hjerteslag. Men et alternativt design, udtænkt af O.H. Bud Frazier, en fremtrædende hjertekirurg og pioner inden for udviklingen af hjerteudstyr på Texas Heart Institute i Houston, pumper blod gennem kroppen kontinuerligt i stedet for med det normale hjertes periodiske slag.
Pumper, der arbejder efter dette princip, kendt som kontinuerlige flow-pumper, er allerede i klinisk brug som en del af ventrikulære hjælpeanordninger, som implanteres i patienter med en resterende hjertefunktion for at hjælpe med at cirkulere blod gennem kroppen. (Kunstige hjerter erstatter hjertet helt.)
Kontinuerlige flowpumper er som små turbomaskiner, siger Tim Baldwin, programdirektør for den avancerede teknologi- og kirurgiafdeling af National Heart, Lung and Blood Institute i Bethesda MD. De er mere holdbare og giver dig mulighed for at lave mindre enheder.
Med Fraziers kontinuerlige flow-design til et helt kunstigt hjerte, fjernes et alvorligt beskadiget hjerte og erstattes med to rotorbaserede pumper, der kontinuerligt cirkulerer blod gennem kroppen og fuldstændigt overtager hjertets funktion.
I foreløbige eksperimenter udført i løbet af de sidste to år har Frazier og hans team implanteret par kommercielt tilgængelige ventrikulære hjælpeanordninger i kalve, der fik deres hjerter fjernet. Forskerne siger, at enhederne var i stand til at pumpe blod og reagere på dyrenes behov baseret på deres aktiviteter. Man putter det her i kvæg, og de rejser sig og mumler og spiser og undrer sig over, hvorfor alle kigger så underligt på dem, siger William Cohn, der er samarbejdspartner i forskningen og direktør for minimalt invasiv kirurgisk teknologi ved Texas Heart Institute. Du ser en ko logre med halen, og du siger, wow, dette er fremtiden for det kunstige hjerte.
Den største fordel ved rotor- eller aksialpumperne er, at de er små og relativt enkle. AbioCor-hjertet er for eksempel så stort, at det kun kan implanteres i mennesker med store brysthuler, hvilket gør det upassende for de fleste kvinder. Aksiale pumper er omtrent på størrelse med en voksen tommelfinger og kan pumpe mere blod end et normalt hjerte, siger Frazier.
Kontinuerlige flowpumper er også mere holdbare på grund af deres enkle design - den eneste bevægelige del er rotoren. Andre pumper fungerer godt, men der er masser af bevægelige dele, så de er udsat for mekanisk slid, siger Cohn. Det længste AbioCor-hjertet fungerede i kliniske forsøg var 18 måneder, mens kontinuerligt flow-enheder er designet til at fungere i 10 eller flere år.
Frazier siger også, at kontinuerlige flowpumper er bedre i stand til at reagere på kroppens skiftende behov for blod. Hvis du går, pumpes mere blod tilbage til hjertet, og hjertet vil automatisk pumpe mere, siger han. Hvis trykket på den ene side af pumpen stiger, øges flowet gennem enheden automatisk, hvilket tillader pumpen at reagere som et indfødt hjerte, siger Frazier.
Men hvad med den langsigtede virkning af at leve pulsfrit? Det spørgsmål er et spørgsmål om livlig debat i hjerteapparatsamfundet. Akif Undar, en kliniker og hjerteforsker ved Penn State University, siger, at puls er vigtig for at få blod til alle de små kapillærer, der fodrer organerne. Jeg tror, man ville se organskader hos dyr, der får et [ikke-pulserende] hjerte, siger han. Andre, som Yukihiko Nose fra Baylor College of Medicine, siger, at dyreforsøg udført af hans gruppe viser, at enheder med kontinuerlig strømning kan være lige så sikre som enheder, der bruger en pumpe med en puls.
Frazier og team sigter mod at besvare dette spørgsmål mere endeligt med langsigtede dyreforsøg, i afventning af finansiering til projektet. (De længste eksperimenter, forskerne hidtil har udført, varede 20 dage.) Holdet designer også specialiserede pumper, der er skræddersyet til brug som kunstige hjerter, med rotorer, der reagerer mere effektivt på ændringer i flow. Der skal gøres meget arbejde, før dette overhovedet kan overvejes til klinisk anvendelse, advarer NHLBI's Baldwin.
Det er endnu ikke klart, hvem der ville være de primære kandidater til det pulsløse hjerte, hvis det skulle vise sig sikkert og effektivt i dyreforsøg. Fordi kunstig hjerteteknologi stadig er så risikabelt, begrænser den nuværende FDA-godkendelse af AbioCor-hjertet enheden til patienter med hjertesvigt, som ikke er berettiget til transplantation og sandsynligvis vil dø inden for en måned. Cohn håber, at kunstig hjerteteknologi i fremtiden vil blive meget sikrere og lettere at bruge, hvilket udvider den potentielle pulje af patienter. Det ville ikke overraske mig, hvis der ved OL i 2050 var standard og modificerede [konkurrent] divisioner, siger han.