Sådan fungerer kunstige hjerter

Dit hjerte er motoren inde i din krop, der holder alt kørende. I bund og grund, hjertet er en muskulær pumpe, der opretholder ilt og blodcirkulation gennem dine lunger og krop. På en dag, dit hjerte pumper omkring 2, 000 liter blod. Som enhver motor, hvis hjertet ikke bliver passet godt på, kan det bryde sammen og pumpe mindre effektivt, en tilstand kaldet hjertesvigt.

I lang tid, den eneste mulighed for mange alvorlige hjertesvigtpatienter var en hjertetransplantation. Imidlertid, der er kun lidt mere end 2, 000 hjertetransplantationer udført i USA årligt, hvilket betyder, at titusinder af mennesker dør og venter på et donorhjerte. Den 2. juli, 2001, patienter med hjertesvigt fik nyt håb som kirurger på Jewish Hospital i Louisville, Kentucky, udførte den første kunstige hjertetransplantation i næsten to årtier. Det AbioCor implanterbart udskiftningshjerte var det første helt selvstændige kunstige hjerte og forventes at mindst fordoble hjertepatienters forventede levetid.

I denne artikel, du får et indgående kig på, hvordan dette kunstige hjerte fungerer, hvordan det er implanteret i en patients bryst, og hvem kan være en kandidat til at modtage et af disse mekaniske hjerter. Vi vil også sammenligne AbioCor -hjertet med de kunstige hjerter, der tidligere har fejlet.

1. Et hydraulisk drevet hjerte
2. Den syv timers kirurgi
3. Den sygeste af de syge

Et hydraulisk drevet hjerte

Det gennemsnitlige voksne menneskelige hjerte pumper blod med en hastighed på 60 til 100 slag i minuttet . Hvis du har læst, hvordan dit hjerte fungerer, så ved du, at hjertet trækker sig sammen i to faser:

1. I den første fase, højre og venstre atria kontrakt på samme tid, pumpe blod til højre og venstre ventrikel.
2. I anden fase, det ventrikler kontrakt sammen for at drive blod ud af hjertet.

Hjertemusklen slapper derefter af inden næste hjerteslag. Dette gør det muligt for blod at fylde hjertet igen.

Patienter med et implanteret AbioCor -hjerte har stadig atria, der slår på samme tid, men det kunstige hjerte, som erstatter begge ventrikler, kan kun tvinge blod ud en ventrikel ad gangen . Så, det sender skiftevis blod til lungerne og derefter til kroppen, i stedet for begge på samme tid som et naturligt hjerte gør. AbioCor kan pumpe mere end 10 liter i minuttet , hvilket er nok til hverdagsaktiviteter.

Det AbioCor , udviklet af Abiomed, er et meget sofistikeret medicinsk udstyr, men enhedens kernemekanisme er den hydrauliske pumpe, der kører hydraulisk væske fra side til side. For at forstå, hvordan det fungerer, lad os se på de forskellige komponenter i systemet:

• Hydraulisk pumpe - Grundidéen med denne enhed ligner de hydrauliske pumper, der bruges i tungt udstyr. Kraft, der påføres på et tidspunkt, overføres til et andet punkt ved hjælp af en inkomprimerbar væske. Et gear inde i pumpen snurrer ved 10, 000 omdrejninger pr. Minut (rpm) for at skabe tryk.
• Portventil - Denne ventil åbner og lukker for at lade hydraulikvæsken flyde fra den ene side af det kunstige hjerte til den anden. Når væsken bevæger sig til højre, blod pumpes til lungerne gennem en kunstig ventrikel. Når væsken bevæger sig til venstre, blod pumpes til resten af ​​kroppen.
• Trådløst energioverførselssystem - Også kaldet Transkutan energioverførsel (TET), dette system består af to spoler, en intern og en ekstern, der overfører strøm via magnetisk kraft fra et eksternt batteri hen over huden uden at gennembore overfladen. Den interne spole modtager strømmen og sender den til det interne batteri og styreenheden.
• Intern batteri - Et genopladeligt batteri er implanteret inde i patientens mave. Dette giver en patient 30 til 40 minutter til at udføre bestemte aktiviteter, såsom brusebad, mens den er afbrudt fra hovedbatteripakken.
• Eksternt batteri - Dette batteri bæres på en velcrobælte omkring patientens talje. Hvert genopladeligt batteri tilbyder omkring fire til fem timers strøm.
• Controller - Denne lille elektroniske enhed er implanteret i patientens mavevæg. Den overvåger og styrer hjertehastigheden.

AbioCor -hjertet, som er sammensat af titanium og plast, forbinder til fire steder:

• Højre atrium
• Venstre atrium
• Aorta
• Lungepulsåren

Hele systemet vejer cirka 0,9 kilo. I det næste afsnit, du vil lære, hvordan kirurger implanterede AbioCor-hjertet under en syv timers operation.

Den syv timers kirurgi

Operationen for at implantere et AbioCor kunstigt hjerte er ekstremt sart. Kirkerne skærer ikke kun ud og udtrækker det naturlige hjertes højre og venstre ventrikler, men de placerer også et fremmedlegeme i patientens bryst. Patienten skal placeres på, og senere fjernet fra, -en hjerte-lunge maskine . Operationen kræver hundredvis af sting , for at sikre hjertet korrekt til kunstige ventrikler. Grafts tilslut AbioCor til de resterende dele af det naturlige hjerte. Grafts er en slags syntetisk væv, der bruges til at forbinde den kunstige enhed til patientens naturlige væv.

På grund af operationens kompleksitet, der er masser af medicinsk personale til rådighed under operationen. Operationen den 2. juli, 2001, som var den første af sin slags i verden, inkluderet et team af de to ledende kirurger, 14 sygeplejersker, perfusionister, anæstesilæger og andet hjælpepersonale.

Her er proceduren, som beskrevet af University of Louisville kirurg Robert Dowling :

1. Kirurger implanterer energioverføringsspolen i maven.
2. Brystbenet åbnes, og patienten lægges på en hjerte-lungemaskine.
3. Kirurger fjerner højre og venstre ventrikel i det indfødte hjerte. De forlader i højre og venstre atria, aorta og lungearterien. Denne del af operationen alene tager to til tre timer.
4. Atrielle manchetter sys til det indfødte hjertes højre og venstre forkammer.
5. En plastmodel placeres i brystet for at bestemme den korrekte placering og pasform af hjertet i patienten.
6. Grafts skæres i en passende længde og sys til aorta og lungearterien.
7. AbioCor placeres i brystet. Kirurger bruger "hurtige forbindelser" - ligesom små snaps - til at forbinde hjertet med lungearterien, aorta og venstre og højre atria.
8. Al luft i enheden fjernes.
9. Patienten tages af hjerte-lungemaskinen.
10. Det kirurgiske team sikrer, at hjertet fungerer korrekt.

Siden denne første transplantation, flere procedurer er blevet udført.

Oprindeligt, Abiomed -embedsmænd advarede mod alt for optimistiske resultater; de mest optimistiske forudsigelser var, at en patient kunne leve op til seks måneder med AbioCor -hjertet. Enheden er designet til at dobbelt levealder for patienter, der kun havde cirka 30 dage at leve før operationen.

Robert Tools , patienten, der modtog hjertetransplantation den 2. juli 2001, på Jewish Hospital i Louisville, er gået bort. Ti andre patienter er også døde, men modtagerne af AbioCor -hjertet har i gennemsnit levet fem måneder efter deres transplantationer.

I 1982, Dr. William Devries implanteret Jarvik-7 , den første enhed designet til at være et helt permanent erstatnings hjerte. Operationen blev udført på University of Utah, og patienten var Dr. Barney Clark , en tandlæge fra Seattle. Clark levede i 112 dage på hjertet, før han bukkede under for komplikationer forårsaget af enheden.

Jarvik-7 var et luftdrevet hjerte designet af Dr. Willem Kolff og Dr. Don Olsen. I modsætning til den selvstændige AbioCor, Jarvik-7-hjertet krævede flere eksterne ledninger, som stak ud af patienten og sluttede til en stor ekstern enhed. Disse fremspringende ledninger førte til flere infektioner i Clark.

Yderligere fire patienter modtog Jarvik-7, før den blev afbrudt på grund af komplikationer, herunder slagtilfælde, problemer med mekanisk svigt og anatomisk pasform. Det er siden blevet forbedret og omdøbt, nu kaldet CardioWest hjerte . Det bruges kun i eksperimentelle situationer og som en undersøgelsesbro til transplantation.

De Sygste af de Syge

Den amerikanske Food and Drug Administration (FDA) har givet Abiomed mulighed for at udføre 15 implantater som en del af et klinisk forsøg. Tolv af de foreslåede 15 operationer er blevet udført. Disse operationer har fundet sted på medicinske centre i Houston, Los Angeles, Boston og Philadelphia. FDA har gennemgået resultaterne af disse transplantationer fra sag til sag for at bestemme fremtiden for AbioCor-enheden. Hvis de $ 70, 000 til $ 100, 000 enhed er vellykket, hvilket betyder, at det kan forlænge en patients liv uden komplikationer, det kunne godkendes til brug i flere hjertecentre rundt om i USA. Faktisk, flere nyhedsbureauer rapporterer, at Abiomed i år vil søge godkendelse fra U.S. Food and Drug Administration i år for at sælge AbioCor -hjertet. Enheden vil blive brugt til at behandle patienter med hjertesvigt i slutstadiet under en såkaldt "humanitær enhedsfritagelse".

Laman Gray sagde, at de indledende kandidater til hjertet vil være de "sygeste af de syge." FDA og Abiomed -embedsmænd har lagt et par parametre for, hvem der kan blive en af ​​de første modtagere af det kunstige hjerte. Patienten skal passe til følgende profil:

• Har hjertestop i slutstadiet
• Har en forventet levetid på mindre end 30 dage
• Er ikke kandidat til en naturlig hjertetransplantation
• Har ingen anden levedygtig behandlingsmulighed

Et andet krav er, at apparatet i størrelse med grapefrugt skal passe ind i patientens bryst. For at bestemme enhedens pasform, patienten skal gennemgå en CAT-scanning og røntgen af ​​brystet. Derefter, ved hjælp af et computerstøttet design (CAD) -program, det naturlige hjerte fjernes praktisk talt, og AbioCor -hjertet placeres praktisk talt i patientens bryst. Hvis computerprogrammet viser, at enheden passer, læger kan fortsætte med operationen for at implantere det kunstige hjerte.

I næsten to måneder efter operationen, hospital og AbioMed -embedsmænd beholdt navnet på første modtager en hemmelighed. Imidlertid, den 21. august, 2001, det blev afsløret, at Robert Tools , en beboer i Kentucky og tidligere ansat i telefonselskabet, var den historiefremstillende patient. Selvom Tools har kæmpet mod en infektion og havde brug for en ventilator efter sin operation, hans læger rapporterer, at det mekaniske hjerte fortsat fungerer uden problemer.

Her er hvad der var kendt om værktøjer før hans operation:

• Han led af klasse IV hjertesvigt.
• Han havde alvorlig bi-ventrikelsvigt.
• Han blev afvist af et hjertetransplantationscenter.
• Han havde tidligere været igennem en koronar bypass -operation.
• Han havde flere hjerteanfald.
• Han havde diabetes.

I øjeblikket, der er mellem 2 millioner og 3 millioner amerikanere, der lever med hjertesvigt, og 400, 000 nye tilfælde diagnosticeres årligt. Hjertesvigt forårsager 39, 000 dødsfald om året , ifølge National Heart, Lunge, og Blood Institute (NHLBI). De fleste mennesker med diagnosen hjertesvigt kan forvente at leve omkring fem år, og vil normalt have en hjertetransplantation for at forlænge deres liv.

Alene i USA, 2, 143 hjertetransplantationer blev udført i 2003. Dog blev tusinder af potentielle modtagere dør årligt, mens de venter på en hjertetransplantation. Læger opfordrer stadig offentligheden til at blive organdonorer, men AbioCor kan redde mange af dem, der ikke har mulighed for en naturlig transplantation eller at vente på et tilgængeligt hjerte.

For mere information om AbioCor og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -links

• Sådan fungerer dit hjerte
• Sådan virker hjertesvigt
• Sådan fungerer hjerteanfald

Andre store links

• Abiomed
• Det jødiske hospital, Louisville, KY
• American Heart Association
• Yahoo! - Kunstigt hjerte fuld dækning