KPR pro umělé srdce

Ve čtyřech amerických lékařských střediscích chirurgové, sestry a anesteziologové tiše hledají návrat jednoho z nejhanebnějších zdravotnických prostředků, jaké kdy byly vytvořeny – umělého srdce. Každý ze čtyř týmů byl před rokem napojen na Abiomed, málo známá společnost Danvers, Massachusetts, jejíž inženýři pracovali více než deset let na sestavení 900gramového elektromechanického čerpadla, kterému říkají PulsaCor. Chirurgové z Texas Heart Institute a Massachusetts General Hospital, mimo jiné, nyní cvičí vkládání syntetického srdce do lýtek. David Lederman, generální ředitel Abiomed, říká, že operaci provedou na člověku dříve, než vyjde rok 2000.

Ten první pacient už bude se vší pravděpodobností mrtvý. Lederman se svěřuje, že obezřetně se pohybující Abiomed požádá o povolení k provedení chirurgického suchého běhu na jedinci s mrtvým mozkem na úplné podpoře života. Než si lékaři a sestry navlečou rukavice, nedávno svolaná rada etických poradců Abiomedu strávila měsíce dohledem nad výběrem kandidátů. A co víc, Lederman vymyslel komplikované schéma sdílení kreditů, aby zajistil, že žádný hráč neukradne pozornost toho, co, jak věří, bude velmi viditelnou událostí. Dokonce i rozhodnutí udělit TR přístup inženýrům a zařízením Abiomed bylo pečlivě zváženým mediálním testovacím případem.

Tento příběh byl součástí našeho vydání z května 1999

• Viz zbytek čísla
• předplatit

Důvodem tohoto mimořádného přístupu dětských rukavic je problematická historie umělého srdce. Zařízení, které se stalo jednorázovým lékařským zázrakem, se nyní nachází na krátkém seznamu technologií, které americká společnost označila za to prostě nestojí. Jak to tam skončilo, vedle nadzvukových letadel a jaderných elektráren, je příběh, který sahá až do roku 1982, kdy chirurgický tým z University of Utah nahradil nemocné srdce 61letého zubaře Barneyho Clarka zařízením nazvaným Jarvik- 7. Pneumatické čerpadlo poháněné vzduchovými kabely vedoucími z konzole velikosti pračky do Clarkovy hrudi dokázalo, že mechanické srdce dokáže udržet lidský život. Clark žil 112 dní. Druhý pacient, který dostal Jarvik-7, William Schroeder, žil úžasných 620 dní.

Když tomu říkáš žít. Bioetik z Bostonské univerzity George Annas, odborník na lidské experimenty, říká: Mluvil jsem s Billem... a on nenáviděl umělé srdce. Jsou věci, které jsou horší než smrt a tohle byla jedna z nich. Do 21. dne zařízení infikovalo Schroederovu krev. 420 dní měl horečku. Po dobu 366 dnů byl krmen přes hadičku. Čtyřikrát utrpěl Schroeder mrtvici, protože ztvrdlé krevní sraženiny, které se nahromadily v srdci, se rozlomily do jeho krevního oběhu. Když se smrtelné chyby Jarvik-7 staly jasnými, mediální humbuk se změnil v odsouzení krutého a předčasného experimentu.

Nyní je koncept, který byl v úvodníku New York Times nazván Drákula lékařské technologie, zpět – a vrátily se s ním některé staré, ožehavé otázky. Někteří říkají, že vládní program umělého srdce (který dosud platil výzkum a vývoj Abiomedu) je tvorem politiky, nikoli vědy. Jiní se obávají dalšího ukvapeného dobrodružství gung-ho chirurgů. A mnozí se ptají, zda stroj bude někdy znamenat něco víc než jen bídu prodlužující studii transplantace srdce.

V předměstských laboratořích Abiomedu se PulsaCor odčerpává v nádrži se slanou vodou a téměř nemíchá plastové kuličky, které plavou na povrchu nádrže, aby zastavily odpařování. Sůl, která napodobuje korozivní účinky těla na kov, je součástí rozsáhlého laboratorního testování, aby se zjistilo, zda toto zařízení z titanu a plastu dokáže pumpovat 160 milionůkrát bez selhání – dost na to, aby přemístilo 2 miliony litrů krve, které pacient potřebuje k životu. po dobu pěti let.

Stejně jako lidské srdce má PulsaCor čtyři ventily, které uzavírají vstup a výstup krve. Tím ale podobnost končí. Toto srdce má pouze dvě komory, místo čtyř průhledných plastových kopulí ve tvaru hamburgerové housky, které jsou připevněny na obou stranách kovového pouzdra. Toto uzavřené jádro o velikosti hokejového puku obsahuje elektrický motor, který pohání rotující čepel prostřednictvím hydraulické kapaliny. Tekutina tlačí ven proti dvěma membránám, které vytlačují krev z komor, přes chlopně a do tepen.

Na rozdíl od Jarvik-7 je PulsaCor od Abiomed navržen tak, aby se zcela vešel do těla, takže pacient může opustit nemocnici a možná se dokonce vrátit do práce. K dosažení tohoto cíle systém obsahuje implantovatelnou baterii a balíček ovladače obsahující elektroniku, která určuje rychlost pumpy. Každá je velká asi jako malý brožovaný román, připojený k pumpě, ale implantovaný do břicha. Vzhledem k tomu, že lithium-iontový článek může napájet pouze 12- až 20-wattový příkon čerpadla po dobu asi jedné hodiny, bude se muset neustále dobíjet z přenosné externí baterie. Dvojice spirálových indukčních cívek – jedna vně těla, jedna uvnitř – elektrická energie ducha přes kůži. Je to zvláštní uspořádání, ale říká Robert Kung, šéf inženýrství Abiomed, každý kabel procházející kůží je pozvánkou k infekci.

Několik technických pokroků od dob Jarvik-7 přineslo cíl zcela implantovatelného umělého srdce na dosah. Lepší baterie například umožňují eliminovat externí zdroj energie, který udržoval Clarka a Schroedera připoutáni k nemocničním lůžkům. Rychlejší počítačové procesory umožnily inženýrům modelovat pohyb krve umělými komůrkami a chlopněmi, a tím eliminovat místa, kde by se mohla krev hromadit a srážet.

Přesto vytvoření pumpy, která je ultraspolehlivá, extrémně energeticky účinná a dostatečně malá, aby se vešla do 12centimetrového prostoru mezi páteří a hrudním košem, si vyžádalo určité technické požadavky. Napětí na ohybové membrány je vysoké a neklesající, ale vyhýbají se prahu, při kterém se mohou tvořit trhliny. Chlopně jsou odolné vůči sraženinám, ale ne srážení, pacienti budou i nadále muset užívat léky na ředění krve. Balíček ovladače a baterie uniknou do těla teplo, ale méně než 2,3 miliwattů na centimetr čtvereční, které mohou poškodit okolní tkáň. David Myerson, elektroinženýr, který se stal kardiologem na Univerzitě Johnse Hopkinse, srovnává umělé srdce s bombardérem Stealth: Oba jsou technické odlehlé hodnoty. Létá, ale vyžaduje každý trik, který máte.

Inženýři, kteří pracovali na umělých srdcích, měli 35 let na to, aby se naučili některé z těchto triků. Národní institut zdraví (NIH) založil v roce 1964 na naléhání kardiochirurga z Baylor College of Medicine Michaela DeBakeye Program Artificial Heart Program Office. Tehdy do příchodu transplantace srdce zbývaly tři roky a pacienti, kterým selhalo srdce, čelili jisté smrti. Mnozí si mysleli, že vývoj mechanické náhrady bude trvat jen deset let – v době mise Apollo vypadalo protlačování krve pumpou eminentně proveditelné.

Původní očekávání bylo, že můžete vzít existující komponenty a dát je dohromady. To se ukázalo jako mylný předpoklad, říká John Watson, ředitel úřadu bioinženýrství NIH National Heart, Lung and Blood Institute (NHLBI), který nyní financuje umělé srdce. Zblízka byl projekt hydra, všude vyrážely neočekávané materiály, výkon a designové výzvy.

Technologie nebyla jediným problémem. Zdá se, že symbolický význam lidského srdce unáší lidi pryč a zaslepuje zúčastněné, jaké jsou překážky, říká Rene Fox, lékařský antropolog z University of Pennsylvania. Foxová ve své knize Náhradní díly z roku 1992 zaznamenala, jak kombinace technologických nedostatků a chirurgické horlivosti vedla k fiasku Jarvik-7.

Od 80. let se umělé srdce snažilo přežít – a dostalo se do bitvy mezi politiky a vůdci NIH. V lednu 1988 legislativa týkající se výdajů vyžadovala, aby NHLBI udělila 22,6 milionů dolarů čtyřem dodavatelům (včetně Abiomedu) na navržení a vybudování zcela implantovatelného umělého srdce. Představitelé NHLBI s odkazem na nedostatečnou technologii smlouvy o několik měsíců později zrušili, jen aby je obnovili, když zasáhli senátor Ted Kennedy a Orrin Hatch (oba měli složky pracující na projektu). Od té doby se program posouvá kupředu s malou fanfárou – ale pod podezřením, že jej kupředu žene spíše politika než věda.

NHLBI nyní ztenčila pole z původních čtyř na pouhé dva týmy: Abiomed a Pennsylvania State University (jejichž srdce je koncipováno podobně jako Abiomed, ale v detailech se liší). Každý tým zatím od NHLBI obdržel přibližně 13 milionů dolarů, což je staví před méně dobře financované snahy na univerzitách v Evropě a Japonsku. V roce 1997, říká Lederman, jeho techničtí pracovníci a poradci dospěli k závěru, že je čas začít investovat vlastní peníze Abiomed do projektu, oddělit jej od akademického balíku a pokročit před plánem NHLBI (v Penn State výzkumníci neočekávají klinické testy před rokem 2001). V roce 1998 Abiomed nalil 10 milionů dolarů do projektu PulsaCor a letos Lederman očekává, že utratí ještě více.

Abiomed v současné době nemá žádné komerční konkurenty. Victor Poirier, generální ředitel společnosti Thermo Cardiosystems se sídlem ve Walthamu, Massachusetts, znamenají skličující technické problémy umělého srdce v kombinaci s jeho problematickým veřejným obrazem, že jediným důvodem, proč lidé nadále pracují na umělém srdci, je to, že za to zaplatila vláda. . Společnost Thermo před lety upustila od svého vlastního programu a spolu s většinou ostatních hráčů v poli obrátila svou pozornost na jednodušší typ implantabilní pumpy známé jako zařízení na podporu levé komory (LVAD), které pomáhá slabému srdci spíše než je nahrazovat.

Úřad pro potraviny a léčiva (FDA) již schválil použití LVAD jako dočasného mostu k transplantaci, který pomáhá pacientům, kteří potřebují lidské srdce, vydržet, dokud nebude k dispozici dárcovský orgán. Bridge-to-transplant by byla zřejmá počáteční aplikace totálního umělého srdce, ale kvůli probíhajícím jednáním s FDA Lederman neřekne, zda to bude první použití PulsaCor. Nakonec, říká, Abiomed plánuje prokázat schopnost umělého srdce jako trvalého implantátu pro 315 000 Američanů, kteří podle jeho odhadu každý rok zemřou na náhlé infarkty a další typy akutního srdečního selhání, které nezbývají čas na transplantace. To je většina pacientů, se kterými se musíme vypořádat, říká O. H. Frazier, špičkový skalpel v Texas Heart Institute a dlouholetý spolupracovník Abiomed. Měli jsme 40letého, který přišel včera v noci se [infarktem] a v podstatě měl zničené srdce. Jediné, co ho mohlo zachránit, bylo totálně umělé srdce.

Bude ten 40letý skutečně typický příjemce umělého srdce? Názory se různí. Mehmet Oz, chirurg z Columbia Presbyterian Medical Center, si myslí, že toto zařízení najde mnohem omezenější roli, především jako náhrada, když příjemce transplantátu odmítne darované srdce a nebude mít nárok na jiné. Jiní jsou ještě méně optimističtí. Mám určité pochybnosti o tom, jak dobře bude fungovat jako trvalý implantát, říká DeBakey. Historie nám říká, že je to velmi obtížné.

Bez ohledu na míru jejich skepse se všichni pozorovatelé shodují, že odpovědi přinesou pouze lidské testy. Lederman slíbil, že testy na lidech začnou do konce příštího roku. Když však TR šel do tisku, inženýři Abiomed stále ladili konečný design srdce; FDA bude vyžadovat, aby Abiomed provozoval přibližně 12 až 20 jednotek v laboratoři po dobu až jednoho roku s malým nebo žádným mechanickým selháním, než budou moci začít studie na lidech.

A ačkoli testy Abiomed na zvířatech vypadají slibně, přechod od zdravých telat k nemocným lidem představuje mnoho neznámých, říká Richard Smith, vedoucí programu umělého srdce na Arizonské univerzitě. Jak bude lidská kůže reagovat například na elektricky vodivé cívky? Budeme se muset učit tak, jak jsme se vždycky učili – což je ta nejtěžší cesta, říká Smith.

Tento názor je široce sdílený a Alan Snyder, který vede inženýrský tým pracující na srdci Penn State, varuje, že veřejnost by měla mít realistická očekávání. Poznamenává, že i pacienti, kterým byla nahrazena pouze jedna srdeční chlopeň mechanickou náhradou, mají určitou šanci na mozkovou mrtvici. Se čtyřmi syntetickými chlopněmi si podle něj musíte uvědomit, že těmto pacientům se stanou věci, které si přejeme, aby se nestaly.

V Abiomed Lederman nadále dělá vše, co může, aby se zapsal do historie, aniž by ji opakoval. Žádná technická péče nebo etická opatrnost, poradní sbory nebo testovací případy médií však nemohou s jistotou říci, jak si PulsaCor povede při testování na lidech. Frazier říká, že dříve nebo později se budeme muset posunout vpřed s určitými nejistotami.

skrýt