Jilted valentines voivat sanoa, että särkyneelle sydämelle ei ole parannusta. Apua on kuitenkin matkalla niille, joiden todellinen sydämeni on vaikeuksissa, innovatiivisen teknologiasarjan ansiosta, joka voisi jostakin päivä hyödyttää miljoonia ihmisiä, jotka kärsivät sydämen vajaatoiminnasta.
Asiaan liittyvä sisältö
- Muistaen Barney Clarkin, jonka eettisesti kyseenalainen sydämensiirron edistynyt tiede
- Vihaiset twiitit auttavat Twitteriä tunnistamaan sydänsairauden riski
Sydän käyttää neljää kammiota veren pumppaamiseen kehossa: yksi eteis ja yksi kammio molemmilla puolilla. Kun veri on rikastettu hapella keuhkoissa, se lähetetään vasempaan eteiseen ja vasemman kammion läpi, jotta sitä voidaan pumpata koko kehoon. Happipitoinen veri palaa sydämen oikeaan eteiseen, sitten siirtyy oikeaan kammioon ja pumpataan takaisin keuhkoihin.
Suurin osa sydämensiirtopotilaista on sairaalahoidossa useita kertoja vaikean sydämen vajaatoiminnan vuoksi, koska heidän sydämensä toinen tai molemmat puolet eivät toimi kunnolla. Se johtuu yleisesti sydänlihasten tai kammioiden venttiilien vaurioista, sepelvaltimo sydänsairauksista, perinnöllisistä tiloista tai virusinfektioista.
”Kytkettävät” sydämen koneet
Jarvik-7 -sydän oli valmistettu polyuretaanista, ja jokaisen kammion koko oli nyrkin kokoinen. (Bettmann / CORBIS) Vain 2 000 - 2 500 luovuttajan sydäntä on saatavana vuosittain Yhdysvalloissa, mikä tarkoittaa, että tuhansien kriittisesti sairaiden potilaiden on odotettava kuukautta tai jopa vuosia elinsiirtoa - jos he selviävät niin kauan. SynCardia Total Artificial Heart, 1980-luvun tunnetuissa Jarvik-laitteissa käytetyn tekniikan perillinen, on ylivoimaisesti yleisimmin käytetty keinosydän, ja siinä on yli 1350 onnistunutta implanttia sen hyväksymisen jälkeen. Se toimii kriittisenä siltana, joka mahdollistaa biventrikulaarisen loppuvaiheen sydämen vajaatoiminnasta kärsivien potilaiden selviytymisen, kunnes ihmisensiirto tulee saataville.
Viime aikoihin saakka kuitenkin monet SynCardia-laitetta käyttävät ihmiset olivat vain sairaalassa, koska sydämen moottorit ja elektroniikka sijaitsevat kehon ulkopuolella suuressa, raskas kuljettajalaitteessa. Kuljettaja yhdistää keinotekoiseen sydämeen kahdella putkella, ja se luo keinotekoisen sykettä täyttämällä ”ilmapalloja” laitteen keinotekoisiin kammioihin. Se työntää veren verenkiertoelimeen nopeudella 2, 5 gallonaa minuutissa. Järjestelmä yksinkertaistaa liikkuvia osia itse sydämen sisällä, mikä johtuu osittain sen erittäin matalasta vajaan prosentin vikaantumisasteesta.
Mutta sairaalahuoneeseen jumittuneiden potilaiden heikentynyt elämänlaatu voi viedä veron. Joten neljän vuoden kokeiden jälkeen FDA hyväksyi kannettavan Freedom-ajurin heinäkuussa 2014. Euroopassa vuodesta 2010 käytetyn laitteen avulla potilaat voivat korvata astianpesukokoiset sairaalan kuljettajat pienemmällä yksiköllä, joka painaa vain 13, 5 kiloa. Sitä voidaan kuljettaa reppussa tai pyörittää liikkuvassa caddyssa tai kävelijässä. Laite toimii litium-ioni-akkuilla ja sitä voidaan ladata kytkemällä se tavalliseen pistorasiaan tai autolaturiin, jolloin potilaat voivat palata kotiin ja elää suhteellisen normaalia elämää odottaessaan elinsiirtoja.
Kuinka paljon laite voi auttaa keinotekoisen sydämen vastaanottajaa? Mieti Randy Shepherdin tapausta: Teini-ikäisenä hänen sydämensä oli vaurioitunut reumakuumeen ja sen kaksi kammioa eivät enää pystyneet pumppaamaan tarpeeksi verta pitämään hänet hengissä. Shepherd sai SynCardian sydämen kesäkuussa 2013. Vähemmän kuin vuotta myöhemmin Shepherd käytti Freedom-yksikköään suorittaakseen 4, 2 mailin kävelymatkan tulijana Pat's Run'ssa lähellä Phoenixia, Arizona.
"Vaikka en ole välttämättä inspiroivaa, tunnen, että on tärkeää näyttää ihmisille, mikä on mahdollista, että elämä ei pääty huonoon lääketieteelliseen diagnoosiin", hän kirjoitti pian tapahtuman jälkeen Redditissä. Paimen, joka tunnetaan nimellä "Peltomies", sai luovuttajan sydämensiirron lokakuussa 2014, kun hän oli asunut keinotekoisella sydämellään 15 kuukautta. Hän spekuloi, että fyysinen toiminta, jonka hän voi nauttia Freedom-yksikön kanssa, on saattanut jopa lisätä hänen kertoimiaan onnistunut toipuminen.
Osa kone, osa lehmä
CARMAT keinotekoinen sydän. (CARMAT) Useimmille potilaille SynCardia-sydän on tarkoitettu pysähdykseksi, kunnes luovuttajan lämpö on saatavana. Haastavampaa päämäärää on suunnitella pysyvä ratkaisu.
Ranskassa tutkijat käyttävät juuri sitä keinotekoisten ja biologisten komponenttien yhdistelmää. CARMAT-keinosydän on valmistettu kahdesta kammiosta, joka on jaettu puoliksi kalvolla. Toisella puolella on moottorien ja nesteiden pumppausjärjestelmä, jotka liikuttavat kalvoa pakottamaan veren toiselta puolelta verenkiertoelimeen. Anturit ja mikroelektroniset säätimet tarkkailevat painetta ja säätävät virtausnopeutta potilaan toiminnan mukaan - jolloin syke sopii esimerkiksi liikuntaan.
Pumppausjärjestelmää kohti oleva membraanipinta on valmistettu polyuretaanista, kun taas ihmisen veren kanssa kosketukseen joutunut puoli on muodostettu lehmän sydämen kudoksista. Sydämen keinotekoiset venttiilit ovat myös lehmän kudosta, ja suunnittelijat toivovat, että nämä kemiallisesti steriloidut biologiset materiaalit lievittävät ongelmia, jotka ovat vaivanneet keinotekoisia sydämiä. Esimerkiksi kehon yhteensopimattomuus synteettisten materiaalien kanssa voi tuhota punasoluja tai aiheuttaa hyytymistä.
CARMAT-sydämen ensimmäinen vastaanottaja, terminaalisesti sairas 76-vuotias mies, sai implantin joulukuussa 2013 ja kuoli seuraavan vuoden maaliskuussa. Toinen potilaalla varustettava laite lähti Nantesin yliopistollisesta sairaalasta 19. tammikuuta aseistautuneena kevyellä, kannettavalla ulkoisella akkuvirralla. Mies sai sydämen viime kesänä osana kliinistä tutkimusta.
"Suurin palkitsemme on ollut potilaan ilo siitä, että palaamme takaisin aktiivisuustasolle, joka ei ollut ajateltavissa vain muutama kuukausi sitten bioprosessin ansiosta, ja mikä tärkeintä, kykymme elää tosielämää kotona perheen ja ystävien kanssa", CARMAT-päällikkö toimitusjohtaja Marcello Conviti sanoi lehdistötiedotteessa.
Eläminen ilman sykettä
Biologisesta hyljinnästä aiheutuvien riskien lisäksi keinotekoisen sydämen suunnittelijoille suuri ongelma on ollut Äiti-Luonnon suunnittelun uskomaton kestävyys. Terveen ihmisen sydämen on pumpattava noin 35 miljoonaa kertaa vuodessa, mikä on uskomatonta työmäärää, jota insinööreillä on ollut vaikea sovittaa mihinkään laitteeseen.
Texas Heart Institute -yrityksen tutkijat käsittelevät tätä ongelmaa loppupuolella ongelman luomalla sydämen, joka ei lyö lainkaan, vaan tarjoaa jatkuvan verenvirtauksen. Heidän BiVACOR-keinotekoisen sydämen konseptinsa takana on todistettu historia. Kun sydämen molemmat puolet epäonnistuvat, elinsiirto on tarpeen. Mutta jos vain toinen puoli ei pumppaa kunnolla, sydän voidaan hoitaa virtausta lisäävillä implantteillä. Vasemman kammion apulaitteet (LVAD) ovat jatkuvan virtauksen implantteja, jotka lisäävät sairaita sydämiä jatkuvasti pyörivällä juoksupyörällä, joka työntää verta kehon läpi - joskus ottaen suurimman osan tai melkein kaiken ihmisen sydämen pumppaamisesta. Yli 20 000 ihmistä urheilee tällä hetkellä näitä turbiinin kaltaisia sydämen auttajia.
Pyrkiessään laajentamaan tätä tekniikkaa koko sydämen korvaamiseen, tutkijat ovat suunnitelleet laitteen, jossa on vain yksi liikkuva osa: kahden terän roottori, joka pyörii pienessä titaanikammiossa. Pienempi terä pakottaa veren oikean kammion läpi keuhkoihin, kun taas suurempi vertaa sitä vasemmasta kammiosta verenkiertoelimeen ja kehon läpi. Roottori ripustetaan magneettikentillä, mikä vähentää kulumista entisestään poistamalla kitka. MAGLEV-tekniikka säätelee terien pyörimistä vastaamaan käyttäjän aktiivisuutta.
BiVACOR-sydän on yksi harvoista vaihtoehdoista, joka on riittävän pieni lapselle istuttamiseksi, mikä on tärkeä edistysaskel muihin keinotekoisiin ponnisteluihin nähden, jotka voivat olla liian suurikokoisia pienemmillekin aikuisille. Kuten kaikki tähän asti tehdyt keinotekoiset sydämen tekniikat, järjestelmällä on potentiaalisia haittapuolia. Luonnollisen pumppauksen korvaaminen potkurilla altistaa veren hiukan vaahtoamista, mikä voi edistää sisäistä verenvuotoa, aivohalvauksia tai muita komplikaatioita. Mutta konseptilla on ainakin yksi varhainen menestystarina.
Aikaisempi BiVACOR-versio istutettiin terminaalisesti sairaalle potilaalle Craig Lewisille Texasin sydäninstituutiossa maaliskuussa 2011. Lewis asui kuusi viikkoa ennen kuolemaansa sydämensä sairauteen liittyvästä maksa- ja munuaisten vajaatoiminnasta, joka oli niin vakava, että ei nykyistä hoito olisi antanut pidemmän eliniän. Mutta hän osoitti, että oli mahdollista selviytyä pidempään kuin ajateltiin mahdollista vain potkurin lempeällä ryntävällä melulla rinnassaan.
