Автономное искусственное сердце — показания и имплантация

Содержание

Автономное искусственное сердце

Человеческое сердце — один из самых уязвимых органов, особенно у сильной половины населения — мужчин. Каждый третий мужчина в мире погибает от поломок сердечно-сосудистой системы.
Современная медицина не стоит на месте, проводятся сложнейшие оперативные вмешательства, даже трансплантация, чтобы спасти человеческую жизнь. Но трансплантацию сердца многие пациенты ожидают годами, а у многих из них просто нет времени ждать… Таким пациентам облегчить жизнь, или дождаться очереди на трансплантацию может помочь искусственное сердце. Мы живём в век современных технологий, когда механические приборы проникают в наш быт, в наше тело, а также в наши сердца. Человек с искусственным сердцем — реальность или герой книги жанра фэнтези? Может ли механический прибор стать заменой родному «мотору» человеческого организма?

1 Искусственные детали

Протезы клапанов, каркасные стенты и кардиостимулятор
В развитом современном обществе уже никого не удивишь новостью о протезировании клапана, или установке искусственного кардиостимулятора, стента в коронарный сосуд. А ведь все эти имплантируемые устройства, направленные на поддержание работы родного, человеческого «мотора» являются запчастями, деталями сердца искусственного.
Кардиостимулятор заменяет клетки, ответственные за выработку импульсации, механический протез клапана берёт на себя роль повреждённого и успешно с ней справляются, каркасные стенты, представляющие собой металлическую сетку спасли уже не одну жизнь от инфарктов, поскольку восстанавливают нарушенный коронарный кровоток. Искусственные сердечные запчасти успешно имплантируются в сердечно-сосудистую систему, приживаются и спасают жизни.
А как насчёт того, чтобы собрать все эти запчасти воедино и создать полностью искусственное сердце? Немного истории.

2 Первые шаги от естественного к искусственному

4 апреля 1969 года в кардиологический центр г. Хьюстона поступает умирающий пациент сорока семи лет с диагнозом «сердечная недостаточность». Оперирующий хирург идёт на рискованную операцию: он устанавливает пациенту механический насос, который временно исполняет функцию отказавшего органа. Трое суток установленный насос качает кровь за него. Благодаря именно этому насосу пациент выживает до пересадки ему донорского органа. Так дата 4 апреля 1969г. стала началом подобия имплантации искусственного сердца.

3 Сердечные механические запчасти

В помощь повреждённым болезнью, неспособным справляться с перекачиванием крови по организму желудочкам сердца, учёные создали искусственный желудочек. Это механическое устройство, насос, облегчающее перекачивание крови. Эти механизмы могут быть расположены как снаружи, так и внутри органа. Первые модели искусственных желудочков сердца были изготовлены в Америке. На первых механических моделях желудочки заменяли два пластиковых мешочка, а работы сердечных клапанов выполняли пластиковые мембраны, изготавливались детали в основном из полихлорвинила.
Механизм работал от огромной пневматической машины, она была чрезвычайно шумной, а также выглядела очень громоздко, пациент с таким имплантированным устройством мог жить лишь в условиях стационара. У данной модели было много недостатков. В конце 90-х годов появились усовершенствованные миниатюрные электрические турбины. Данные турбины имеют большое сходство с двигателями от самолётов, они способны перекачивать кровь десятилетиями. Насос с турбиной весит примерно 200-250 грамм, его габариты 10-15 см.

Схема работы искусственного желудочка
Выглядит он куда меньше человеческого кулака. Данный прибор подсоединён к управляющему блоку, процессору с аккумулятором выглядит она как сумка, которая прикрепляется на пояс человеку. Аккумулятор необходимо перезаряжать спустя несколько часов. Человек при помощи этого блока способен регулировать работу искусственного желудочка, замедлять или ускорять вращение турбин. От процессора отходит кабель, идёт через кожные покровы непосредственно к искусственному желудочку.
Показаниями для использования данных турбин чаще возникают при отказе в работе родного левого желудочка сердца. Именно он быстрее всех «изнашивается» при сердечной недостаточности. Турбина содержит электродвигатель или осевой насос, который и осуществляет перекачивание крови. Осевые насосы для искусственного аппарата лёгкие, имеют малые размеры, потребляют минимум энергии. Насос создаёт не пульсирующий, а постоянный ток крови.
Поэтому у людей с вживлённым механическим желудочком нет пульса. Но отсутствие пульсовой волны никак не сказывается на качестве жизни. Электрический левый желудочек может работать параллельно с родным сердцем, облегчая работу последнего. На сегодняшний день искусственные желудочки успешно внедрены и работают в телах нескольких тысяч пациентов по земному шару, они позволяют людям ходить, водить автомобиль, вести полноценный образ жизни, пусть и с некоторыми ограничениями.

4 Способна ли машина к чувствам?

Помните историю о железном дровосеке, который отправился к волшебному Гудвину за сердцем? С детства нам известно, что металл не способен отвечать на чувства и эмоции. Как же искусственное сердце будет реагировать на эмоциональные всплески, чувства, переживания? Ведь родной человеческий «мотор» чутко улавливает эмоции, смену настроения, и даёт отклик организму в виде гемодинамических изменений — урежения или усиления ЧСС, снижения или повышения давления. Эти изменения необходимы, чтобы обеспечить кислородом и нутриентами все органы в условиях общего стресса.
Способно ли искусственное сердце человека также подстраиваться под изменения настроения? Учёные разработали быстродействующий цифровой процессор — «мозг», управляющий искусственным органом. В доли микросекунды система распознаёт изменения в работе механического прибора и перезапускает его работу заново. Но полностью доверить работу таким процессорам пока не разрешено. Человек сам может задавать ритм и частоту биения (вращения двигателя) искусственного сердца путем переключения кнопок на внешнем носителе, к которому оно подключено.
Полностью программируемое механическое сердце, как обещают, ученые еще в перспективе, на сегодняшний день есть наработки, которые еще требуют изучения. Все модели искусственных сердец и новые технологии должны проходить крупномасштабные испытания. Первыми испытателями искусственных сердец обычно становятся годовалые телята или свиньи. Их сердца наиболее близки к человеческим по размеру, и перекачивают примерно одинаковые объёмы крови.

5 Минусы искусственного прибора

Несмотря на большие преимущества, которые дарит искусственное сердце, у пациентов могут возникать следующие осложнения:

  • Тромбозы. Риск инсультов у таких пациентов высок, поскольку вращающиеся турбины двигателя повреждают форменные элементы крови, а повреждённые тромбоциты имеют большую способность к склеиванию и оседанию. Также сам насос, являясь инородным телом, провоцирует тромбообразование. В последнее время на внутреннюю поверхность насоса и турбин наносят алмазную наноплёнку, она нужна для профилактики тромбообразования, поскольку именно тромбозы являлись главным осложнением после вживления искусственных деталей механического сердца.
  • Восходящая инфекция. Часто именно инфекция служит причиной летального исхода пациентов с искусственным сердцем. Ворота инфекции — кабель, одним концом подсоединённый к внешнему процессору, а вторым к искусственному вживлённому в сердце механическому устройству.

Учёные пытаются сделать искусственное сердце человека полностью автономным, без внешних аккумуляторов, тогда бы многие риски и осложнения снизилась бы во много раз.

6 Полная замена

В 2010 году в Америке 55-летний пациент с крайней степенью сердечной недостаточности дал согласие на пересадку искусственного сердца — двух миниатюрных электрических турбин, выполняющих роль правых и левых сердечных камер с постоянным кровотоком. Работой обеих турбин управляет внешний процессор. На протяжении первых двух недель пациент чувствовал себя очень хорошо, но прожил он чуть больше месяца. Пересадка искусственного сердца — двух турбин, полностью заменяющих родной «мотор», производиться во многих странах, эта операция позволяет многим пациентам дожить до трансплантации.

7 Не «вместо», а «в помощь»

В России специалисты клиники Мешалкина и Института прикладной физики разработали механическое сердце — прибор, способный поддерживать больной «мотор» человека, а именно ослабленный левый желудочек. Его значительным преимуществом является дисковый насос, который существенно снижает риск образования тромбов. Показаниями к его вживлению могут стать пациенты, ожидающие пересадки сердца, пациенты с тяжёлой сердечной недостаточностью, с отказавшим в работе левым желудочком.

http://zabserdce.ru/serdce/avtonomnoe-iskusstvennoe-serdce.html

Пересадка сердца: реальный шанс жить

Валерия Тонкошкурова
кандидат медицинских наук, врач-кардиолог кардиохирургического отделения ФГКУ «ГВКГ имени Н. Н. Бурденко»
Что делать, если по той или иной причине сердце перестало справляться со своей работой? Насос ослаб и больше не может перекачивать необходимый для нормальной жизни объем крови. Сила тяжести противодействует нормальному продвижению крови, лишняя жидкость скапливается в тканях и полостях нашего организма, нарастают симптомы сердечной недостаточности. Очень часто с ситуацией удается справиться с помощью лекарств. Но бывают случаи, когда таблетки уже «не работают».
Именно тогда у человека остается одна надежда: новое сердце. Донорское или искусственное. Современная медицина активно работает по обоим направлениям, причем путь к искусственному миокарду оказался более длинным и интересным. Несмотря на то что полноценное искусственное сердце до сих пор не создано, различные методики, разработанные по пути к великой цели, активно применяются уже сегодня.
Первые попытки создать искусственный аналог главного человеческого органа датированы серединой 30-х годов прошлого века. Причем пионером данного направления стал российский ученый Владимир Демихов, в далеком 1937 году вжививший лабораторной собаке пластиковый насос с электродвигателем. Собака прожила с искусственным сердцем два с половиной часа – и открыла в медицине новую эру.

Кратковременная замена сердца

Сегодня в арсенале врачей есть множество приборов, позволяющих снять нагрузку с сердца, пока пациент находится на операционном столе, или поддержать работу сердца во время пребывания его в реанимации.
Искусственное кровообращение
«Сердце на пару часов» сегодня рутинно применяется во время кардиологических операций – например, при аортокоронарном шунтировании или протезировании клапанов. В качестве механического сердца выступает аппарат искусственного кровообращения, он же «аппарат сердце – легкие». Собственное сердце пациента во время операции может быть остановлено, а может и продолжать работать, при этом практически не испытывая нагрузки. Минусы аппарата – он в 2 раза больше стиральной машины, его трудно вывезти из операционной, а работа насоса по возможности не должна продолжаться больше 3 часов – в дальнейшем с каждым часом риск серьезных осложнений возрастает в геометрической прогрессии.
Если сердце после операции еще слабое и не может работать в полную силу, то после отключения аппарата искусственного кровообращения пациента переводят на экстракорпоральную мембранную оксигенацию. В этом случае аппарат подключают уже не непосредственно к сердцу, а к артериям и венам – например, на бедре. Поэтому пациент на ЭКМО может находиться в отделении реанимации несколько дней. Аппарат насыщает кровь кислородом, разгружает легкие, тем самым облегчая работу сердца и улучшая его питание. Через несколько суток, когда функции сердца и легких восстановятся, аппарат отключают, органы продолжают нормально работать без механической поддержки. Благодаря этому аппарату, несколько дней трудящемуся за легкие и сердце, многие тяжелые больные переносят спасительную кардиохирургическую операцию.
Контрпульсатор
Это устройство размещается внутри аорты и раздувается при каждом сердечном сокращении, давая крови дополнительный толчок. К тому же оно улучшает кровоснабжение самого сердца. Конечно, ВАБК (внутриаортальный баллонный контрпульсатор) не заменяет сердце, но оказывает ему значительную поддержку во время операций или при острой сердечной недостаточности после инфаркта.
Обход левого или правого желудочка
Еще один способ поддержать работу ослабшего сердца, который обычно применяется во время операции, а затем служит несколько дней после ее завершения. Если пациента пора отключать от аппарата искусственного кровообращения, а его сердце пока не может полностью выполнять свои функции, то к нему подключается насос, помогающий проталкивать кровь. Когда состояние пациента стабилизируется и сердце сможет работать самостоятельно, а это может занять несколько дней, хирурги отключат систему.

Поддержка надолго искусственное сердце

Искусственный желудочек первоначально был разработан, чтобы помочь людям с сердечной недостаточностью дожить до трансплантации донорского органа. Но со временем технологии так усовершенствовались, что сегодня с «механическим сердцем» можно жить несколько лет. Это особенно важно для тех, кому трансплантация противопоказана.
Речь не идет о полной замене сердца на искусственную конструкцию – они работают совместно. Искусственный желудочек – это насос, который с помощью трубок соединяется с левым желудочком и аортой или находится непосредственно в левом желудочке. «Умная» конструкция дает возможность максимально увеличить производительность, при этом лучше других сберегая клетки крови, ведь случайное разрушение эритроцитов и лейкоцитов – одна из основных опасностей применения механического сердца. Чтобы кровь не сворачивалась и не разрушались ее форменные элементы, внутренний контур канюль и насоса покрыт специальным веществом, разработкой которого занималась космическая промышленность. После установки механизма и отладки системы часть поступившей крови выбрасывает в аорту сам левый желудочек, а часть – насос искусственного сердца.
Минус механического сердца в том, что до сих пор пациент вынужден носить на плече или поясе сумку с батареей и «мозговым центром» насоса. Говорят, что своя ноша не тянет, но если учесть, что вес сумочки составляет несколько килограммов, становится очевидной потеря мобильности. Тем не менее многие пациенты смогли практически полностью вернуться к активной жизни: водят автомобиль, работают, отдыхают на море. Ведь благодаря помощнику нагрузка на сердце падает более чем в 2 раза, значительно уменьшаются симптомы сердечной недостаточности.

Сердце из принтера

И все-таки большинство ученых уверены, что будущее трансплантологии не за механическим сердцем, и даже не за донорскими органами. Новые горизонты в пересадке органов открывает тканевая инженерия – наука на стыке генетики, анатомии, физиологии и механики. Если удастся вырастить сердце из собственных стволовых клеток человека, это будет лучшим возможным решением. С одной стороны, исчезают проблемы, связанные с отторжением трансплантата и необходимостью постоянной иммуносупрессии, которая резко ослабляет возможности организма защищаться не только от инфекционных заболеваний, но и от рака. С другой стороны, в отличие от механических сердец выращенный орган не повышает риск инфекционных осложнений и тромбообразования.
Ни один орган, напечатанный на 3D-биопринтере, еще не был имплантирован человеку. Зато есть более 10 разных случаев успешной пересадки таких органов животным.
Ученым уже удалось вырастить из стволовых клеток пациента мочевой пузырь и трахею, которые были удачно пересажены самим же донорам клеток. Осенью 2006 года исследователи из Университета Цюриха впервые в мире вырастили сердечные клапаны из стволовых клеток околоплодных вод беременной. Такой подход позволит пересаживать новый клапан ребенку после рождения, если он страдает врожденным пороком сердца. Весной 2007 года группе британских ученых под руководством Магди Якуба удалось вырастить из стволовых клеток фрагмент соединительной ткани сердца. А в 2013 году японские ученые из Киотского университета вырастили из столовых клеток настоящий миокард. Мало того, что он был полностью идентичен натуральному, но еще и сокращался с частотой 50–70 ударов в минуту.
Уже сегодня сделан и следующий шаг для полноценного производства органов – разработана методика укладки дифференцирующихся стволовых клеток в трехмерную структуру, полностью повторяющую границы создаваемого органа.
Ученые уверены: к 2030 году человеку будет пересажена первая почка, напечатанная на 3D-биопринтере.
Речь идет о так называемых биологических принтерах, успешно «напечатавших» фрагменты мочевого пузыря, почки и некоторых других органов. Сначала в виде каркаса ученые использовали выщелоченные (лишенные клеток) трупные органы, затем предпочли применять в качестве основы специальный гидрогель. При этом на каркас из геля напыляются стволовые клетки, а затем, по аналогии с рассасывающимся шовным материалом, каркас растворяется.
А с недавних пор ученые начали применять 3D-биопринтер, которому вообще не нужен каркас органа. Этот прибор использует компьютерную трехмерную модель органа и печатает ее – не чернилами, а клетками. Он точно знает, в какую точку пространства положить каждую клетку. Исследователи полагают, что уже в ближайшие 20 лет с помощью 3D-биопринтера будут «напечатаны» все основные органы человека, пригодные для пересадки.
Выводы «Здоровья»

  • Уже сегодня у россиянина, столкнувшегося с проблемой изношенного сердца, есть реальный шанс выжить. Работает система подбора доноров для трансплантации (за 2013 год только в НИИ трансплантологии и искусственных органов в Москве выполнено 100 пересадок сердца), а тем, кто не может ждать, на время вживляют искусственные сердца. Главное – при возникновении проблемы как можно быстрее обращаться в ведущие профильные учреждения, там обязательно помогут. Подобное лечение проводится в нашей стране совершенно бесплатно, работает система квот на высокотехнологичную медицинскую помощь.
  • Мы живем в эпоху бурного развития биотехнологий. Если вам сейчас 30, то вы вполне можете надеяться, что, когда ваше собственное сердце износится, медицина уже сможет предложить вам полноценную замену – орган, выращенный из ваших стволовых клеток. Главное – вести пока здоровый образ жизни, чтобы сердце не износилось быстрее, чем будут внедрены новые технологии.

http://zdr.ru/articles/serdechnoe_iskusstvo

Впервые полностью искусственное сердце успешно пересадили пациенту

Ожидается, что уже к началу 2015 года операция по имплантации искусственного сердца CARMAT станет доступной в пределах Евросоюза

Компьютерная модель имплантируемой части автономного искусственного сердца CARMAT

Внутреннее устройство автономного искусственного сердца CARMAT
Каждый год в мире более чем 100 тысяч человек нуждаются в пересадке сердца, и всего лишь около 4 тысяч донорских органов ежегодно попадают в распоряжение трансплантологов. В связи с этим во многих странах уже с начала 80-х годов ведутся активные разработки по созданию искусственного сердца.

Несколько лет назад французским биоинженерам и кардиохирургам удалось сделать прорыв в этой области. Группа специалистов компании CARMAT под руководством профессора Алена Карпантье (Alain Carpentier) в сотрудничестве с Европейским аэрокосмическим и оборонным концерном создали первое в мире полностью автономное искусственное сердце. На это ушло около 20 лет, и это весьма короткий срок для подобного проекта.
Тандем высококвалифицированных хирургов и флагмана европейской аэрокосмической промышленности привёл к созданию оптимизированного имплантата, который удовлетворяет всем клиническим требованиям.
Новое искусственное сердце отвечает по форме и объёму биологическому аналогу. Сейчас вес имплантата составляет 900 граммов, что в 3 раза больше веса сердца взрослого мужчины, поэтому ведутся активные работы, необходимые для снижения этого параметра.
Имплантат соответствует физиологическим потребностям пациента, то есть позволит ему одинаково комфортно чувствовать себя как в активном состоянии и при физических нагрузках, так и во время отдыха. Протез обладает гемосовместимостью (совместим с кровотоком человека, не вызывает разрушение эритроцитов), биостабильностью и отсутствием тромбогенности (не провоцирует образование тромбов).

Французское искусственное сердце рассчитано на эффективную и бесперебойную работу на протяжении пяти лет.
Устройство состоит из двух частей – имплантируемой и внешней. В отличие от всех своих предшественников внутренняя часть устройства, как и живое сердце, имеет два желудочка – левый и правый, которые разделены с помощью гибкой биомембраны. Один из них предназначен для крови, другой – для специальной жидкости, которая также заполняет и внешний пластичный мешок устройства.
Два миниатюрных насоса создают гидравлическое действие и заставляют жидкость давить на мембрану, имитируя тем самым сокращение сердечной мышцы. При этом искусственные клапаны обеспечивают перекачивание крови строго в одном направлении.
Работу протеза регулирует встроенный микропроцессор и система датчиков высоты и давления, которые отслеживают параметры кровотока в сердце. Благодаря этой миниатюрной системе искусственный орган мгновенно реагирует на изменения со стороны организма и корректирует скорость потока внутри себя. Это ещё одно весомое преимущество перед аналогами, поскольку большинство из них перекачивают кровь с постоянной скоростью.
Снаружи на теле пациента будет закреплена система для записи и передачи данных о работе сердца. Таким образом, лечащий врач сможет наблюдать за своими пациентами дистанционно.

В домашних условиях предполагается наличие внешнего блока питания, который можно будет повесить через плечо или перемещать на тележке. Сейчас это литиевые аккумуляторы. В дальнейшем планируется создание топливных элементов, которые при весе менее 3 килограммов обеспечат 12 часов бесперебойной работы искусственного сердца.
В сентябре 2013 года правительство Франции дало разрешение на проведение первых четырёх операций. Все добровольцы страдали от терминальной сердечной недостаточности в завершающей стадии заболевания.
Первая операция была проведена 18 декабря в Европейском госпитале Жоржа Помпиду (HEGP). Первопроходцем стал 75-летний мужчина, который перед операцией находился в предсмертном состоянии. Сейчас его здоровье оценивается как \»нормальное\» и \»стабильное\», пациент идёт на поправку. Уже на второй день после операции мужчина был отключён от аппарата искусственного дыхания.
Ведущие специалисты в области кардиохирургии, включая генерального директора CARMAT Марселло Конвити (Marcello Conviti) и самого Алена Карпантье, пока остерегаются долгосрочных прогнозов, но воодушевлённо оценивают высокий успех операции.
Если дальнейшие испытания искусственного сердца и последующие имплантации пройдут успешно, то протез станет доступен в пределах Евросоюза уже к началу 2015 года. Его ориентировочная цена вместе с операцией составит от 140 до 180 тысяч евро, то есть от 6 до 9,5 миллионов рублей.

На сайте функционирует система коррекции ошибок. Обнаружив неточность в тексте, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
© 2019 Сетевое издание \»Вести.Ру\». Учредитель: Федеральное государственное унитарное предприятие \»Всероссийская государственная телевизионная и радиовещательная компания\» (ВГТРК). Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77-72266 от 24.01.2018. Выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Главный редактор: Ениколопов Н.С. Адрес электронной почты редакции: info@vesti.ru, телефон редакции: +7(495)232-63-33. Для детей старше 16 лет.
Все права на любые материалы, опубликованные на сайте, защищены в соответствии с российским и международным законодательством об интеллектуальной собственности. Любое использование текстовых, фото, аудио и видеоматериалов возможно только с согласия правообладателя (ВГТРК). Партнер Рамблера

http://www.vesti.ru/doc.html?id=1171645&cid=2161

С сердцем в рюкзаке. Как живут люди с искусственным «мотором»

8 марта 1952 года впервые во врачебной практике был применён аппарат искусственного кровообращения.

Сегодня есть немало медицинских приборов, имитирующих естественные органы или части органов человека: усилитель слуха, электронный водитель сердечного ритма, хрусталик глаза, созданный из специальной пластмассы, биопротезы и т. д. Особняком стоит искусственное сердце, ведь этот орган является жизненно важным, и без него невозможна дальнейшая жизнь человека, которая, например, может сохраняться без одной почки или лёгкого.

Что представляет собой аппарат

Искусственное сердце — четырёхкамерный протез с желудочками мешотчатого типа. Аппарат состоит из двух частей, каждая из которых имеет искусственное предсердие и желудочек, который состоит из рабочей камеры, корпуса, выходных и входных клапанов. Корпус у него изготовлен из специальных силиконовых материалов посредством многослойного нанесения. Для изготовления рабочей камеры также используют латексную резину и силиконовые детали. Толщина стенок разнится, а также они отличаются определённой пассивностью и активностью. При этом конструкция сделана так, что стенки её во время работы не соприкасаются, чтобы не повредить кровеносные сосуды.
К сожалению, искусственное сердце — это пока только аппарат, который вживляется на время, чтобы человек мог дождаться своей очереди на пересадку жизненно важного органа. Ресурс такого аппарата может быть разным: в среднем он рассчитан примерно на год использования. Но известен случай, когда пациент прожил с ним 17 месяцев, нося устройство за спиной в рюкзаке. Тем не менее работы и исследования ведутся, и врачи рассчитывают на то, что когда-нибудь они создадут аппарат, который можно будет вживлять на постоянной основе.
Из минусов можно выделить тот факт, что пациентам приходится постоянно носить с собой тяжёлый аккумулятор для аппарата. Без него вся работа встанет. Правда, современные разработчики уже придумали, как облегчить такую тяжёлую ношу. Они создали экзопротез ноги с генератором. Это устройство, которое надевается на ногу, но при этом не мешает движениям. Энергия вырабатывается во время ходьбы. При этом использование такой разработки не исключает применение и дополнительного аккумулятора в качестве запасного. Ночью же при использовании такой технологии можно переключать сердце на большой аккумулятор.

Принцип действия

Искусственное сердце работает следующим образом: для начала в воздушные камеры подаётся воздух, затем он через гибкую мембрану поступает в кровяную камеру и начинает толкать кровь в магистральный сосуд. В воздушной камере тем временем образуется вакуум, из-за чего мембрана втягивается внутрь. В кровяную камеру кровь поступает из предсердия. Весь этот процесс регулируется приводом аппарата.
Искусственное сердце устанавливают тем людям, у которых диагностируют:

  • Ишемию, развившуюся на фоне тяжёлого инфаркта;
  • Ряд форм дилатационной кардиомиопатии, а также иные тяжёлые патологии сердечной мышцы, когда она перестаёт справляться со своими фуекциями.

Такие патологии нередко требуют пересадки сердца, т. к. само по себе оно не может уже больше работать полноценно.

http://www.aif.ru/health/life/s_serdcem_v_ryukzake_kak_zhivut_lyudi_s_takim_apparatom

Идеальное искусственное сердце должно иметь вечную батарейку и не стучать

МОСКВА, 29 сен — РИА Новости, Анна Урманцева. Всемирная федерация сердца в 1999 году учредила Всемирный день сердца, который отмечается ежегодно 29 сентября. Сердечно-сосудистые заболевания — самая распространенная причина смертности в мире, хотя она в последнее десятилетие и значительно снизилась.

В мире зарегистрированы сотни патентов, защищающих авторские права как создателей отдельных желудочков сердца, так и полноценных аппаратов — искусственных сердец. Однако небольшое количество операций по установке полностью искусственных сердец (всего несколько десятков) пока несравнимо по количеству с тысячами проведенных операций по имплантации отдельных искусственных желудочков. Причем желудочки устанавливают чаще всего на время, пока пациент ждет донорское сердце. Получается, что ни одна инженерная разработка пока не может заменить сердце биологическое.

Поясняет главный трансплантолог Сибирского федерального округа, разработчик искусственного сердца Александр Чернявский: \»Сейчас в мире существует несколько используемых разработок искусственного сердца. Самое продвинутое пневматическое сердце — это SinCardia от американской компании CardioWest. Это сердце создано много лет назад, и его постоянно совершенствуют. Последняя модель довольно удачная — там маленький пневмопривод. В ходу и еще одна американская модель — Jarvik 7. У всех на слуху самое инновационное французское сердце — Carmat, но с ним пока много проблем. У нас в России пока разработан только искусственный левый желудочек АВК-Н \»Спутник\». Но в мире в этой области сделано очень много, поэтому если мне кто-то скажет, что предложил что-то новое, я не поверю, потому что сделать это сейчас исключительно сложно.\»

После установки искусственных сердец и желудочков обычно возникает три проблемы. Первая — это инфекционные осложнения, потому что пока не удается имплантировать искусственное сердце так, чтобы оно не подзаряжалось от внешних носителей. А выход на поверхность тела для провода является одновременно входом для инфекции. Пока не найдены подходы по преодолению этой проблемы, хотя изучалась возможность подзарядки через кожу, но разница потенциалов обычно вызывает сильный дерматит. Также были фантазии по поводу установки внутри тела человека небольшого термоядерного реактора, который мог бы вырабатывать энергию, но и на эту тему ученые думать уже перестали. Пока любое искусственное сердце или желудочек питается от батарейки снаружи. В среднем менять батарейку нужно через 8-10 часов.

Вторая проблема — тромбогеморрагические осложнения. Все люди, имеющие искусственные сердца, принимают препараты, разжижающие кровь. В искусственном сердце имеется четыре искусственных клапана, которые довольно быстро приходят в негодность. Поэтому анализы таких пациентов всегда показывают повышенную тромбоопасность. Для того чтобы снизить ее, в некоторых конструкциях отсутствует пульс, то есть аппараты гонят кровь непрерывным потоком. Некоторые специалисты считают, что таким образом снижается опасность тромбообразования, поэтому идеальное искусственное сердце не должно пульсировать.

Третья проблема — гемолиз, то есть разрушение эритроцитов крови с выделением в окружающую среду гемоглобина. Люди постепенно желтеют, их кровь портится. Однако с этой проблемой справиться легче всего.
Кроме этих трех проблем, есть еще задачи, которые пока не ясно, как решать.
Объясняет директор Национального медицинского исследовательского центра трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова, академик РАН Сергей Готье: \»Любой искусственный насос проигрывает, так как не имеет возможности самообновляться, как это делает биологическая ткань. Почему у нас сердце работает всю жизнь? Потому что происходит смена клеточного состава и есть постоянный приток кислорода. Сердце работает настолько гемодинамически идеально, что не возникает ни турбуленции, ни тромбоза, если конечно, речь идет о здоровом сердце. Оно ускоряется, если мы побежим, и замедляет пульсацию, когда мы останавливаемся. Для того чтобы искусственный насос работал в таком режиме, он должен управляться микрокомпьютером. Получается, что нужно создать очень высокотехнологичное устройство. А это очень дорого! Пока оптимальным решением и по цене, и по эффективности работы является пересадка донорского сердца.\»
Тем не менее, как считает академик Сергей Готье, разработки искусственных сердец нужно непременно продолжать, поскольку, получив идеальное искусственное сердце, человек избавится от тяжести иммуносупрессии — отторжения чужеродной ткани, которая происходит при трансплантации. На данный момент биологические сердца пока незаменимы, но искусственные образцы постепенно совершенствуются и завоевывают признание врачей.

http://ria.ru/20170929/1505797611.html

Шанс на спасение — искусственное сердце

При крайней степени нарушения сократительной способности сердца или при проведении кардиологических вмешательств используется механическое устройство, временно поддерживающее достаточный уровень жизненно-важных параметров.
Все аппараты для искусственного кровообращения подразделяют на оксигенаторы (насыщают кровь кислородом) и кардиопротезы (имплантируют в организм). Такие устройства помогают провести длительные операции на открытом миокарде или быть надеждой на спасение жизни в период ожидания донорского органа для трансплантации.
Читайте в этой статье

История открытия механического сердца

Первооткрывателем возможности поддержания кровотока по сосудам вне организма был советский врач Демихов. Он провел операцию собаке еще в 1937 году, установив на место сердца насос, который был соединен с электрическим двигателем. В 60-е годы американские ученые Кольф и Акутсу создали сердце из пластика с 4-мя трехстворчатыми клапанами. Его работа обеспечивалась пневматическим приводом.
Но настоящая успешная имплантация искусственного сердца осуществлена только в 1969 году хирургом из Америки Кули. Пациент страдал от аневризмы левого желудочка. Ему провели обширную резекцию (удаление) части миокарда, после чего было невозможно отключить от аппарата экстракорпорального кровообращения.
Так как единственным шансом на спасение жизни могла бы быть пересадка сердца, то до ее проведения установили механический трансплантат. Он проработал 64 часа, затем было найдено и пересажено донорское сердце. К сожалению, больной погиб от пневмонии, прожив менее 2 суток. Но подобная двухэтапная трансплантация лежит в основе современных операций.
Все дальнейшие попытки создания искусственного аналога сердца не привели к ожидаемому результату. Модели российских аппаратов могут работать до 100 дней, их внешний двигатель громоздкий, подзарядка должна быть каждые 12 часов.
Так как спрос на искусственное сердце повышается с каждым годом, то проводится постоянное совершенствование приборов и научные открытия в этой области. К новейшим, но экспериментальным разработкам, относится сердце, напечатанное на 3D принтере, а также выращенное из стволовых клеток.
Рекомендуем прочитать статью об установке кардиостимулятора. Из нее вы узнаете о целях установки устройства и его типах, методике имплантации и возможных осложнениях.
А здесь подробнее о гипертрофии миокарда.

Удачные примеры установки искусственного органа в разных странах

Долгое время самым известным механическим сердцем была модель Джарвик 7, рекордная продолжительность жизни больного составила 620 дней. Именно столько прожил со времени установки (в 1985 году) У. Шредер, доказав, что можно заменить биологический орган на рукотворный.
Модель искусственного сердца Джарвик 7
Следующей версией такого прибора был Симбион, а в настоящее время Синкардия является практически единственной успешной моделью искусственных сердец. Основная проблема подобных устройств – это вес зарядного устройства, которое нужно было возить с собой или носить в рюкзаке за спиной.
Пациенты с таким аппаратом не избавлены от необходимости пересадки донорского органа, но они могут ожидать трансплантацию не только в больнице, как было раньше, а зарядить аккумулятор от обычной розетки, находясь дома. Синкардии установлены 1600 больным, максимальный срок работы превысил 3,5 года. Поэтому у пациентов появился шанс дожить до того момента, когда будет найден подходящий донор.

Что такое синдром пересаженного сердца

Несмотря на то, что после пересадки механического аналога сердца или замены его клапанов появляется шанс на жизнь, многие пациенты не ощущают облегчения. Это связано с такими причинами:

  • возникает страх поломки устройства,
  • шум от работы по ночам не дает возможности уснуть,
  • больной постоянно фиксирован на ритме сердцебиений,
  • нарастает депрессия и суицидальные наклонности.

Появляются жалобы на головную боль, онемение конечностей, обмороки и головокружения, сильную утомляемость. Это заставляет больных резко ограничивать физическую активность.

Риски установки аппарата

Операция довольно сложная, она имеет прогнозируемые и внезапные осложнения. Так, например, ни один врач не может дать гарантию, что во время установки механического сердца не возникнет смерть.
К достаточно ожидаемым рискам относятся:

  • аллергические реакции на медикаменты,
  • формирование кровяных сгустков,
  • интенсивное кровотечение,
  • инфекция,
  • поломки или помехи в работе механизма.

Все же большинство операций проходят успешно и без осложнений, а пациенты с искусственным сердцем способны даже пробежать марафонскую дистанцию. Все зависит как от заболевания, так и от стремления пациента к выздоровлению и соблюдения рекомендаций врача.
Смотрите на видео об установке искусственного сердца:

Системы искусственного кровообращения

Экстракорпоральное кровообращение, то есть подключение сосудистой сети пациента к аппаратам для очистки, насыщения кислородом или введения медикаментов, бывает таких видов:
Если нужно изолировать орган или систему от общего кровотока для того, чтобы в вести большую концентрацию лекарственного вещества, то такой способ назван регионарным или изолированным. Он применяется онкологами и хирургами для перфузии цитостатиков или антибиотиков.
Вспомогательное кровообращение снижает нагрузку на сердце путем снижения притока крови или сопротивления периферических сосудов. Проводится в виде внутриартериальной баллонной контрпульсации, разгрузки при подключении к роликовым или центрифужным насосам, а также установки искусственных желудочков сердца.

Что представляет собой аппарат искусственного кровообращения

В составе устройства, которое может взять на себя основные функции организма – дыхание и циркуляцию крови для передачи кислорода тканям, входят такие части:

  • оксигенатор (аналог легких),
  • теплообменник (поддерживает температуру),
  • насос с регуляцией производительности (искусственное сердце),
  • магистрали для передвижения крови,
  • фильтры для поглощения газовых пузырьков, кровяных сгустков, разрушенных клеток крови.

Дополнительно в составе могут быть системы для поглощения крови из раневой зоны, дренажа левого желудочка, измерения скорости кровотока, температуры венозной и артериальной крови, давления, содержания кислорода. Для заправки прибора могут быть использованы:

  • физиологический раствор глюкозы или хлорида натрия,
  • реополиглюкин,
  • калия хлорид,
  • бикарбонат натрия,
  • эритроцитарная масса из донорской крови.

Принципы работы

Подключение аппарата для искусственного кровообращения зависит от выбранной методики оперативного вмешательства. Наиболее распространенная схема предусматривает такие этапы:

  • Забор крови из обеих полых вен или из правого предсердия, желудочка.
  • Поступление в оксигенатор.
  • Накачивание насосом в бедренную артерию.
  • Продвижение по брюшной и грудной части аорты (против обычного направления).
  • Через дугу аорты кровь течет в коронарные и мозговые артерии.
  • Длительность подключения зависит от вида операции – от нескольких минут до 4 — 8 часов. При этом врач старается как можно меньше держать пациента на искусственной перфузии. Если для операции требуется более часа, то кровь дополнительно охлаждается. Это позволяет понизить потребность в кислороде, а значит, и скорость кровотока. При особо сложных вмешательствах гипотермия может достигать 15 градусов.

    Действие искусственного кровообращения на организм

    Условия гемодинамики, которые воспринимаются организмом как стрессовые, включают:

    • обратный поток крови в аорте,
    • минимальный уровень давления в полостях сердца,
    • разрушение клеток крови в период продвижения по жестким магистралям,
    • отключение легочного кровотока,
    • скопление в крови медиаторов боли,
    • гипотония и низкое сопротивление сосудов.

    Операция с подключением к аппарату искусственного кровообращения подобна тяжелой травме, кровопотере и шоковому состоянию. Для компенсации организм перераспределяет питание таким образом, чтобы защитить головной мозг и сердце в ущерб для остальных органов. Это мешает достигнуть нормального кровотока даже на высокой скорости перфузии. Поэтому ткани страдают от недостатка кислорода и обменного закисления крови.

    Осложнения после

    Самыми сложными для последующего лечения являются такие нарушения после отключения пациента от прибора:

    • закупорка сосудов жизненно-важных органов эмболом, тромбом, кальцием или каплями жира, воздухом;
    • ишемия органов;
    • реакция на консервированную кровь;
    • чрезмерная кровоточивость из-за введения Гепарина или активации фибринолиза.

    Для предотвращения этих осложнений в период экстракорпорального кровотока проводится постоянное исследование состояния пациента и лабораторных показателей. Современные аппараты снабжены системами многоступенчатых фильтров.
    Рекомендуем прочитать статью о жизни после установки кардиостимулятора. Из нее вы узнаете о восстановлении после операции, особенностях жизни с устройством, возможности занятий спортом и необходимости регулярных осмотров.
    А здесь подробнее о лечении гипертрофии левого желудочка сердца.
    Искусственное сердце представляет собой прибор, через который проходит кровь в период кардиохирургических вмешательств или его имплантируют в организм пациента. Несмотря на то, что есть примеры длительной жизни с подобным устройством, такая установка является временной мерой для больных, ожидающих донорское сердце.
    Протезированные клапаны или желудочки сердца могут взывать сложные психологические проблемы. В период операции замена собственных функций легких и сердца на аппаратные позволяет провести необходимые манипуляции на открытом сердце.
    Выполняется пересадка сердца по показаниям. Операция проводится в России, Украине, Германии, Белоруссии. Делают ее даже ребенку. Сколько живут после — зависит от многих факторов: как прижился орган, образ жизни пациентов, наличие осложнений и т.д.
    Патология дилатационная кардиомиопатия — опасное заболевание, которое может спровоцировать внезапную смерть. Как проводится диагностика и лечение, какие могут возникнуть осложнения при застойной дилатационной кардиомиопатии?
    Спасти жизнь может протезирование клапанов сердца, например, митрального и аортального. Операции по вживлению протеза проводят даже на бьющемся сердце. Могут быть осложнения, нужна реабилитация.
    Возникает аритмия после операции довольно часто. Причины появления зависят от того, какое именно вмешательство было проведено — РЧА или абляция, шунтирование, замена клапанов. Также возможна аритмия после наркоза.
    Тяжелым осложнением считается аневризма сердца после инфаркта. Прогноз существенно улучшается после операции. Иногда лечение проводится медикаментозно. Сколько живут с постинфарктной аневризмой?
    Если выявлена аневризма сердца, операция может стать единственным шансом на спасение, только с ней прогноз улучшается. Жить без операции в целом можно, но только в том случае, если аневризма, например, левого желудочка очень маленькая.
    Развиваться гипертрофия миокарда может незаметно, стадии и признаки вначале неявные. Механизм развития гипертрофии левого желудочка и предсердий известен, их видов выделяют концентрическую, эксцентрическую. Какие экг-признаки и лечение в этом случае?
    Такое исследование, как биопсия сердца, не делается без особой необходимости. Например, важна эндомиокардиальная биопсия после пересадки сердца. Как проводится и как проходит для пациента биопсия сердца?
    Если предстоит операция по установке кардиостимулятора, то, конечно же, пациент переживает, как она проходит, сколько длится, опасна ли для жизни. Стоит успокоить — эта операция достаточно безопасна, проводят ее за сутки, на вторые пациент может идти домой.

    http://cardiobook.ru/iskusstvennoe-serdce/

    Российские ученые создали искусственное сердце на основе дисков

    Существует несколько видов искусственных сердец: они либо заменяют человеческое полностью, либо только одну его часть. Чаще всего используется второй вариант — насос, работающий как искусственный левый желудочек (хотя бывают и правые). Показаний для подобной имплантации, как правило, несколько. Первое и одно из самых распространенных — насос как «мост» к трансплантации (ТС): когда пациенту необходима ТС, но по каким-то причинам в данный момент донорского сердца нет, и нужно дождаться его появления. Второй вариант — «мост» к принятию решений: когда пересаживать сердце рискованно, так как имеются некоторые противопоказания — нарушения функции внутренних органов, повышенное давление легочной артерии и т. д. В этом случае пациент наблюдается от трех до девяти месяцев: обычно за это время проходят неблагоприятные симптомы, и становится возможной полноценная пересадка. Другие случаи происходят реже: в частности, абсолютные противопоказания к пересадке — например, людям со злокачественными опухолями. После трансплантации сердца необходима иммуноподавляюшая терапия, а раковым больным она противопоказана. В такой ситуации врачи предлагают пациенту продлить жизнь с помощью искусственного сердца, которого может хватить на несколько лет. Описаны случаи, когда пациенты свыше десяти лет живут с аппаратами вспомогательного кровообращения и даже отказываются от предложений о пересадке донорского сердца, мотивируя это хорошим самочувствием. — После подобного вмешательства человек ограничен в передвижениях, потому что насос постоянно требует подзарядки, — рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре им. академика Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский. — Например, будет трудно улететь в Америку: современные аккумуляторы держатся не более 9 часов, а полет длится 12. Зато на поезде проще — там есть розетки.

    Александр Чернявский
    Наиболее редкое показание — временная имплантация для восстановления пораженной сердечной мышцы. Бывают случаи, когда у человека обнаруживается острый вирусный миокардит. В результате функция сердца падает настолько, что ее нужно замещать. Для этого и имплантируется насос: он несколько месяцев «прокачивает» сердце, а оно в это время восстанавливается в процессе лечения миокардита. Существует несколько видов таких насосов. Первый — лопастный — давно создан и в России, и за рубежом. Он работает благодаря импеллеру — колесу с лопастями, вращающемуся вокруг продольной оси со скоростью от 7 000 до 10 000 оборотов в минуту: таким образом насос прокачивает до 10 литров крови за 60 секунд. — Питание идет благодаря двум батарейкам: каждая из них обеспечивает работу насоса примерно четыре часа, — добавляет Александр Чернявский. — Когда одна разряжается, пациент ставит ее на зарядку, а сердце в это время работает от другой. Во время сна пациенты подключаются к обычной электрической сети через специальный коммутатор. Зарядка происходит через кабель, выходящий из тела: за ним нужно ухаживать, перевязывать, чтобы не было инфекций. Еще у устройства есть контроллер: через специальный разъем туда вводятся параметры, необходимые для работы сердца: производительность, скорость вращения ротора и т. д.

    Лопастный насос
    Другой тип таких насосов — дисковый, где вращается не импеллер, а (что логично) диски. Специалисты Клиники Мешалкина создали первый отечественный дисковый насос совместно с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН: сердце было сделано на основе насоса, ранее применявшегося в космосе. Получившееся устройство представляет собой пакет дисков, расположенных друг над другом с фиксированным зазором в 0,5 мм. При вращении диски крутятся благодаря специальному электродвигателю, за счет молекулярного трения захватывают кровь и в итоге выбрасывают ее обратно в организм. — Новый насос совсем небольшой — диаметром в 4 см и высотой в 2 см, так что его легче и удобнее имплантировать, — отмечает специалист. — При этом он способен качать 7—8 литров крови в минуту. Также насос снижает контакт деталей с кровью и риск образования тромбов. Около стенки диска образуется безэритроцитный слой плазмы, поэтому эритроциты не контактируют с поверхностью и благодаря этому предотвращается повреждение элементов крови. Пока насос на стендовых испытаниях: неизвестно, сколько времени понадобится, прежде чем он войдет в практику. Еще решены не все проблемы: у ученых пока не получилось создать хороший мотор, крутящий диски с малым потреблением энергии и без нагрева. Мотор — специфичное изделие, которое должно быть небольшим, компактным, хорошо управляемым и обладать мощностью в 5—6 ватт. Моторы на 25—30 ватт быстро нагреваются, а температура более 40 °C в организме приводит к ожогам окружающих тканей и свертыванию крови. — Мы обратились в новосибирскую компанию «Импульс-проект», которая взялась за эту задачу и в течение двух лет работает над созданием мотора, — добавляет Александр Чернявский. — Как только мы сделали хороший мотор, потребляющий мало энергии, выяснилось: другая часть насоса слабая. Чтобы это поправить, необходимо разработать не только подшипник, но и специальное покрытие для снижения трения и нагрева корпуса насоса и ротора. Сейчас мы заняты созданием специального покрытия, чтобы трение подшипника было минимальным. Так что проблем при разработке больше, чем нам казалось изначально, но я надеюсь, что года за два мы закончим этот проект и перейдем к испытанию насоса в эксперименте на животных.+ Технология постоянно развивается: сейчас появляется идея о зарядке сердца через кожу с помощью электромагнитного поля. Пока это не совсем безопасно — в результате такого «питания» появляется дерматит и воспаление кожи, однако ученые занимаются разработкой специальных защитных гелей. Если всё получится, система будет полностью имплантирована в организм — без кабеля, который является основным источником инфекции.
    Материал предоставлен сайтом «Наука в Сибири»

    http://www.popmech.ru/science/416622-rossiyskie-uchenye-sozdali-iskusstvennoe-serdce-na-osnove-diskov/

    Добавить комментарий

    1serdce.pro
    Adblock detector