211service.com
Umělé srdce, které nebije
Začátkem tohoto měsíce bylo první plně implantovatelné umělé srdce schváleno Food and Drug Administration. Přináší naději pacientům, kteří jsou blízko smrti na srdeční selhání; přesto s ním přetrvávají některé velké problémy – jmenovitě jeho velké rozměry a relativně krátká životnost.
HeartMateII je zařízení na podporu srdeční činnosti s nepřetržitým průtokem. Srdeční chirurg Bud Frazier a jeho tým pracují se dvěma takovými zařízeními na vývoji umělého srdce s kontinuálním průtokem. (S laskavým svolením: Texas Heart Institute)
Některé z těchto problémů by mohl vyřešit nový koncept umělého srdce. Ale jeho inovativní bezpulsní architektura může také způsobit vlastní problémy.
Umělá srdce fungují tak, že pumpují odkysličenou krev z těla do plic. Přístroj pak pumpuje okysličenou krev tělem. Nově schválené zařízení nazvané AbioCor, vyrobené společností Abiomed se sídlem v Massachusetts, využívá implantovaný hydraulický čerpací systém k simulaci přirozeného srdečního tepu. Ale alternativní design, koncipovaný O.H. Bud Frazier, významný kardiochirurg a průkopník ve vývoji srdečních přístrojů v Texas Heart Institute v Houstonu, pumpuje krev tělem nepřetržitě, spíše než pravidelným tepem normálního srdce.
Pumpy fungující na tomto principu, známé jako pumpy s kontinuálním průtokem, jsou již klinicky používány jako součást komorových asistenčních zařízení, která se implantují pacientům s určitou zbývající funkcí srdce, aby napomohly cirkulaci krve v těle. (Umělá srdce zcela nahrazují srdce.)
Čerpadla s kontinuálním průtokem jsou jako malé turbo stroje, říká Tim Baldwin, programový ředitel pobočky pokročilých technologií a chirurgie Národního institutu srdce, plic a krve v Bethesda MD. Jsou odolnější a umožňují výrobu menších zařízení.
S Frazierovým designem kontinuálního průtoku pro zcela umělé srdce je vážně poškozené srdce odstraněno a nahrazeno dvěma pumpami na bázi rotoru, které nepřetržitě cirkulují krev tělem a zcela přebírají funkci srdce.
V předběžných experimentech prováděných v posledních dvou letech Frazier a jeho tým implantovali páry komerčně dostupných komorových pomocných zařízení do telat, kterým bylo odebráno srdce. Vědci tvrdí, že zařízení byla schopna pumpovat krev a reagovat na potřeby zvířat na základě jejich aktivit. Dáte to do dobytka a oni vstanou, bučí a jedí a diví se, proč se na ně všichni dívají tak divně, říká William Cohn, spolupracovník na výzkumu a ředitel minimálně invazivní chirurgické technologie v Texas Heart Institute. Vidíš krávu vrtící ocasem a říkáš si, wow, tohle je budoucnost umělého srdce.
Největší výhodou rotorových nebo axiálních čerpadel je, že jsou malá a relativně jednoduchá. Srdce AbioCor je například tak velké, že jej lze implantovat pouze lidem s velkými hrudními dutinami, takže je pro většinu žen nevhodné. Axiální pumpy jsou velké asi jako dospělý palec a mohou pumpovat více krve než normální srdce, říká Frazier.
Kontinuální průtoková čerpadla jsou také odolnější díky jednoduchosti jejich konstrukce – jedinou pohyblivou částí je rotor. Jiná čerpadla fungují dobře, ale existuje mnoho pohyblivých částí, takže podléhají mechanickému opotřebení, říká Cohn. Nejdéle fungovalo srdce AbioCor v klinických studiích 18 měsíců, zatímco zařízení s kontinuálním průtokem jsou navržena tak, aby fungovala 10 nebo více let.
Frazier také říká, že pumpy s kontinuálním průtokem jsou schopny lépe reagovat na měnící se potřeby těla po krvi. Pokud chodíte, více krve je pumpováno zpět do srdce a srdce bude automaticky pumpovat více, říká. Pokud se tlak na jedné straně pumpy zvýší, průtok zařízením se automaticky zvýší, což pumpě umožní reagovat jako přirozené srdce, říká Frazier.
Ale co dlouhodobý dopad života bez pulzu? Tato otázka je předmětem živé diskuse v komunitě srdečních zařízení. Akif Undar, lékař a kardiologický výzkumník na Penn State University, říká, že puls je důležitý, aby se krev dostala do všech malých kapilár vyživujících orgány. Myslím, že byste viděli poškození orgánů u zvířat s [nepulzujícím] srdcem, říká. Jiní, jako Yukihiko Nose z Baylor College of Medicine, říkají, že studie na zvířatech provedené jeho skupinou ukazují, že zařízení s kontinuálním průtokem mohou být stejně bezpečná jako zařízení, která používají pumpu s pulzem.
Frazier a tým se snaží tuto otázku definitivně zodpovědět pomocí dlouhodobých pokusů na zvířatech, které čekají na financování projektu. (Nejdelší experimenty, které výzkumníci dosud provedli, trvaly 20 dní.) Tým také navrhuje specializovaná čerpadla přizpůsobená pro použití jako umělá srdce s rotory, které reagují efektivněji na změny průtoku. Je třeba udělat hodně práce, než se o tom bude vůbec uvažovat pro klinickou aplikaci, varuje Baldwin z NHLBI.
Zatím není jasné, kdo by byl hlavními kandidáty na srdce bez pulzu, pokud by se ukázalo, že je bezpečné a účinné ve studiích na zvířatech. Protože technologie umělého srdce je stále tak riskantní, současné schválení FDA pro srdce AbioCor omezuje zařízení na pacienty se srdečním selháním, kteří nejsou způsobilí k transplantaci a pravděpodobně by do měsíce zemřeli. Cohn doufá, že v budoucnu bude technologie umělého srdce mnohem bezpečnější a snadněji použitelná, čímž se rozšíří potenciální skupina pacientů. Nepřekvapilo by mě, kdyby na olympijských hrách v roce 2050 existovaly standardní a upravené [soutěžící] divize, říká.