Kunstherz

Mechanische Herzen

Mechanische Herzen, zu denen totale Kunstherzen und ventrikuläre Assistenzgeräte (VADs) gehören, sind Maschinen, die in der Lage sind, die Pumpfunktion des Herzens für längere Zeit zu ersetzen oder zu unterstützen, ohne die Blutbestandteile übermäßig zu schädigen. Die Implantation eines totalen Kunstherzens erfordert die Entfernung der beiden Ventrikel (unteren Kammern) des Patienten. Bei der Verwendung eines VAD zur Unterstützung entweder der rechten oder der linken Herzkammer verbleibt jedoch das gesamte Herz im Körper. Mechanische Herzen werden nur dann implantiert, wenn die maximale medizinische Behandlung versagt hat. Sie können zur Herzwiederbelebung nach einem Herzstillstand, zur Erholung von einem kardiogenen Schock nach einer Herzoperation und bei einigen Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz, die auf eine Herztransplantation warten, eingesetzt werden. Gelegentlich werden mechanische Herzen als dauerhafte Unterstützung bei Patienten eingesetzt, die nicht für eine Herztransplantation in Frage kommen, oder als Überbrückung bis zur Genesung des eigenen kranken Herzens des Patienten. Das Ziel ist es, ein sicheres, effektives System zur Verfügung zu stellen, das es dem Empfänger erlaubt, sich frei zu bewegen und so die Lebensqualität zu verbessern. Einige Empfänger von VADs haben mehrere Jahre gelebt und sind zur Arbeit und zu normalen körperlichen Aktivitäten zurückgekehrt.

Ein linkes VAD pumpt sauerstoffreiches Blut aus der linken Herzkammer in die Aorta. Der pumpende Teil des Geräts wird in den linken Oberbauch oder die linke Seite des Brustkorbs implantiert. Ein Schlauch von der Pumpe tritt aus der Haut aus und ist mit einem Steuergerät, das die Funktion der Pumpe regelt, und mit einer Stromquelle verbunden. Pneumatische Geräte haben Membranen oder Säcke, die durch Luftdruck bewegt werden, um das Blut zu pumpen, während elektrische Geräte elektromechanische Systeme für den Antrieb verwenden. Es werden elektrische Geräte entwickelt, die vollständig implantierbar sind und keinen Schlauch benötigen, der aus der Haut austritt; bei diesen Geräten wird die Energie für die Pumpe zwischen externen und internen Batterien durch die intakte Haut übertragen.

Die meisten mechanischen Herzen enthalten verschiedene Zentrifugalpumpen, parakorporale pulsatile Pumpen, kardiopulmonale Bypass-Pumpen (CPB) und die intra-aortale Ballonpumpe (IABP). Diese Pumpen erzeugen einen pulsierenden Blutfluss und Druck, die denen des natürlichen Herzens ähneln. Kleinere Geräte, die als Axialflusspumpen bekannt sind, erzeugen dagegen einen kontinuierlichen Blutfluss durch eine düsenmotorartige Technologie. Ein erfahrenes Operationsteam wählt das zu implantierende Gerät aus, indem es die Größe des Patienten, den Unterstützungsbedarf des Herzens und die voraussichtliche Dauer der Unterstützung beurteilt.

Der erste erfolgreiche Einsatz eines mechanischen Herzens bei einem Menschen wurde von Michael E. DeBakey im Jahr 1966 durchgeführt. Nach einer Operation, bei der die Aorta und die Mitralklappe des Patienten ersetzt wurden, wurde ein linkes VAD installiert, das es ermöglichte, den Patienten von der Herz-Lungen-Maschine zu entwöhnen; nach 10 Tagen des Pumpflusses durch das VAD erholte sich das Herz und das VAD wurde entfernt. In den 1970er Jahren wurden synthetische Materialien entwickelt, die die Entwicklung von permanenten Kunstherzen erheblich erleichterten. Ein solches Gerät, das von dem amerikanischen Arzt Robert K. Jarvik entwickelt wurde, wurde 1982 von dem amerikanischen Chirurgen William C. DeVries in einen Patienten implantiert. Das Gerät aus Aluminium und Kunststoff, nach seinem Erfinder Jarvik-7 genannt, ersetzte die beiden Herzkammern des Patienten. Zwei Gummimembranen, die die Pumpleistung des natürlichen Herzens nachahmen sollten, wurden durch einen externen Kompressor, der über Schläuche mit dem Implantat verbunden war, am Schlagen gehalten. Dieser erste Empfänger überlebte 112 Tage und starb an verschiedenen körperlichen Komplikationen, die durch das Implantat verursacht wurden. Nachfolgenden Patienten erging es wenig besser oder sogar schlechter, so dass die Verwendung des Jarvik-7 eingestellt wurde. Im Jahr 2001 implantierte ein Team amerikanischer Chirurgen das erste komplett eigenständige Kunstherz, das sogenannte AbioCor Kunstherz. Der Patient überlebte 151 Tage.

Im Jahr 2008 wurde von der französischen Firma Carmat, die von dem Kardiologen Alain Carpentier gegründet wurde, ein voll funktionsfähiges Kunstherz entwickelt. Das Gerät wurde mit einem speziell entwickelten biosynthetischen Material überzogen, um die Bildung von Blutgerinnseln zu verhindern und die Wahrscheinlichkeit einer Immunabstoßung zu verringern – Probleme, die mit den Kunstherzen AbioCor und Jarvik-7 verbunden waren. Das Carmat-Herz verwendet auch Sensoren, um den Blutfluss und den Herzschlag zu regulieren. Pläne, das Herz zunächst an Kälbern und Schafen und später an Menschen mit terminaler Herzinsuffizienz zu testen, wurden entwickelt.

George P. Noon