Sztuczne serce

Serca mechaniczne

Serca mechaniczne, do których zalicza się całkowite sztuczne serca i urządzenia wspomagające pracę komór (VAD), są urządzeniami zdolnymi do zastąpienia lub wspomagania czynności pompowania serca przez dłuższy czas bez powodowania nadmiernego uszkodzenia składników krwi. Implantacja całkowitego sztucznego serca wymaga usunięcia obu komór (dolnych) serca pacjenta. Jednak w przypadku zastosowania VAD wspomagającego pracę prawej lub lewej komory, całe serce pozostaje w organizmie. Serca mechaniczne są wszczepiane tylko wtedy, gdy zawiodło maksymalne postępowanie medyczne. Można je stosować w celu resuscytacji po zatrzymaniu krążenia, w okresie rekonwalescencji po wstrząsie kardiogennym po operacji serca oraz u niektórych pacjentów z przewlekłą niewydolnością serca, oczekujących na przeszczep serca. Niekiedy mechaniczne serca są stosowane jako stałe wsparcie u pacjentów, którzy nie kwalifikują się do przeszczepu serca lub jako pomost do powrotu do zdrowia chorego serca pacjenta. Celem jest zapewnienie bezpiecznego, skutecznego systemu, który pozwala odbiorcy na swobodne poruszanie się, poprawiając w ten sposób jakość życia. Niektórzy odbiorcy VAD żyją już kilka lat, powrócili do pracy i normalnej aktywności fizycznej.

Lewy VAD pompuje natlenowaną krew z lewej komory serca do aorty. Część pompująca urządzenia jest wszczepiana w lewej górnej części brzucha lub po lewej stronie klatki piersiowej. Rurka z pompy wychodzi przez skórę i łączy się ze sterownikiem, który reguluje działanie pompy, oraz ze źródłem zasilania. Urządzenia pneumatyczne mają membrany lub worki, które są poruszane przez ciśnienie powietrza w celu pompowania krwi, podczas gdy urządzenia elektryczne wykorzystują systemy elektromechaniczne do zasilania. Opracowywane są urządzenia elektryczne, które są całkowicie wszczepialne i nie wymagają rurki wychodzącej przez skórę; w tych urządzeniach zasilanie pompy jest przekazywane między bateriami zewnętrznymi i wewnętrznymi przez nienaruszoną skórę.

Większość serc mechanicznych zawiera różne pompy odśrodkowe, pulsacyjne pompy pozaustrojowe, pompy do krążenia pozaustrojowego (CPB) oraz pompę balonową wewnątrzaortalną (IABP). Pompy te generują pulsacyjny przepływ krwi i ciśnienie podobne do tych, które występują w naturalnym sercu. Mniejsze urządzenia, znane jako pompy o przepływie osiowym, generują ciągły przepływ krwi za pomocą technologii typu silnika odrzutowego. Doświadczony zespół chirurgów wybiera konkretne urządzenie, które ma być wszczepione, oceniając wielkość pacjenta, ilość wsparcia, jakiego wymaga serce, oraz oczekiwany czas trwania wsparcia.

Pierwsze udane zastosowanie mechanicznego serca u człowieka zostało wykonane przez Michaela E. DeBakeya w 1966 roku. Po operacji wymiany aorty i zastawki mitralnej u pacjenta zainstalowano lewy VAD, co umożliwiło odłączenie pacjenta od maszyny płucno-sercowej; po 10 dniach pompowania z VAD serce wróciło do normy i VAD został usunięty. W latach 70-tych XX wieku opracowano materiały syntetyczne, które w znacznym stopniu ułatwiły konstruowanie stałych sztucznych serc. Jedno z takich urządzeń, zaprojektowane przez amerykańskiego lekarza Roberta K. Jarvika, zostało wszczepione chirurgicznie pacjentowi przez amerykańskiego chirurga Williama C. DeVriesa w 1982 roku. Wykonane z aluminium i tworzywa sztucznego urządzenie, nazwane od nazwiska wynalazcy Jarvik-7, zastąpiło dwie komory serca pacjenta. Dwie gumowe membrany, zaprojektowane tak, aby naśladować działanie pompujące naturalnego serca, były podtrzymywane przez zewnętrzny kompresor, który był połączony z implantem za pomocą węży. Ten pierwszy biorca przeżył 112 dni i zmarł w wyniku różnych fizycznych komplikacji spowodowanych przez implant. Kolejni pacjenci radzili sobie niewiele lepiej lub nawet gorzej, dlatego zaprzestano stosowania Jarvik-7. W 2001 roku zespół amerykańskich chirurgów wszczepił pierwsze całkowicie samodzielne sztuczne serce, nazwane sztucznym sercem AbioCor. Pacjent przeżył 151 dni.

W 2008 roku w pełni funkcjonalne sztuczne serce zostało opracowane przez Carmat, francuską firmę założoną przez kardiologa Alaina Carpentiera. Urządzenie zostało pokryte specjalnie zaprojektowanym materiałem biosyntetycznym, aby zapobiec powstawaniu skrzepów krwi i zmniejszyć prawdopodobieństwo odrzucenia przez układ odpornościowy – problemy związane ze sztucznym sercem AbioCor i Jarvik-7. Serce Carmat wykorzystuje również czujniki do regulacji przepływu krwi i bicia serca. Plany przetestowania serca najpierw u cieląt i owiec, a później u ludzi z terminalną niewydolnością serca są w trakcie opracowywania.

George P. Noon