Přehled

v Průběhu druhé poloviny dvacátého století ischemické choroby srdeční se stal hlavní příčinou úmrtí v bohatých, průmyslových zemích. Navíc více než polovina úmrtí ve Spojených státech byla způsobena kardiovaskulárními chorobami. Mnoho z těchto úmrtí mohlo být zabráněno agresivním řízením a chirurgickými zákroky, včetně operací transplantace srdce. Nedostatek dárců srdce, nicméně, vedl k naději, že zcela implantabilní mechanické zařízení, může překonat nedostatek a vyhnout se problému imunologické odmítnutí, ale první pokusy implantovat trvalý umělé srdce byla kritizována jako předčasné lidské experimenty. Ostatně, spory, vznesené experimentální implantací v roce 1960 může mít inhibuje rozvoj trvalé náhradní srdce. Špatná kvalita života poskytovaná umělým srdcem místo toho vedla k úsilí o vývoj nové generace pomocných zařízení levé komory.

pozadí

lidské srdce je pozoruhodný orgán-o něco větší než pěst—který bije více než 100 000krát denně bez odpočinku. U průměrného dospělého srdce pumpuje více než 4 300 galonů (16 000 litrů) krve denně prostřednictvím téměř 100 000 mil (161 000 km) krevních cév. Michael E. DeBakey, průkopník srdeční chirurgie, který se nazývá „Texaské tornádo“, si představoval srdce jako pumpu a předpověděl, že mechanické zařízení může duplikovat jeho hlavní funkci. Umělé srdce, skutečně datují do roku 1957, kdy Willem Kolff, vynálezce umělé ledviny, a Tetsuzo Akutsu implantované experimentální srdce do zvířat. Kolffovo vzorné srdce udržovalo psa naživu 36 hodin. Srdce specialisté a vědci sledovali čtyři obecné přístupy k srdci výměna: umělé srdce, transplantaci dárce srdce, pomoci zařízení, které nahradí jen součástí přirozeného srdce, a náhrada srdce vyvinut tkáňového inženýrství v laboratoři, nebo srdce pěstované v geneticky upravených zvířat.

ideální umělé srdce by fungovalo v podstatě bezúdržbové po mnoho let v horkém, vlhkém a korozivním vnitřním prostředí těla. Návrh úspěšného umělého srdce by musel překonat obtíže, které byly odhaleny od doby, kdy byla první taková zařízení testována v šedesátých letech: poškození krve způsobená kontaktem s umělými materiály, odmítnutí náhradního srdce tím, že imunitní systém těla, potíže při dosahování adequatepower čerpadla bez připojení přes kůži, miniaturizing čerpadla, dost pro použití v děti a malé dospělé, a seřizování průtoku krve v reakci na fyziologický stres. Ačkoli umělá srdce ve vývoji během 90. let mohou vyřešit mnoho z těchto problémů, tato zařízení se pravděpodobně nestanou praktickými nebo rutinními po mnoho let. Historie umělého srdce je skutečně historií kontroverzních případů.

Dopad

Studie provedené Institutem Medicíny v roce 1990, odhaduje se, že 10.000 až 20.000 Američanů za rok by mohly být kandidáty na celkové umělé srdce a další 25 000 až 50 000 potřebovat levostranná srdeční podpora. Srdeční selhání postihuje asi 5 milionů Američanů ročně; úmrtnost na srdeční selhání se navíc mezi lety 1974 a 1994 zvýšila trojnásobně. Různé formy umělých čerpadel poskytly dočasné „mosty“, které udržují pacienty naživu během čekání na transplantaci, ale počet darovaných srdcí je pouze asi 2 000 ročně. U mnoha pacientů mohou být asistenční pumpy, známé také jako pomocná zařízení levé komory (LVAD), praktičtější než nahrazení celého srdce. DeBakey začal pracovat na umělém srdci a souvisejících zařízeních v roce 1960. Vynalezl jednoduchou krevní pumpu, LVAD, která by mohla pomoci srdci, zatímco pacient čekal na transplantaci. V roce 1966 provedl DeBakey první lidskou implantaci LVAD.

jedna z nejdramatičtějších událostí v chirurgii dvacátého století nastala v roce 1967, kdy Jihoafrický chirurg Christiaan Barnard (1922 -) provedl první transplantaci lidského srdce. (V mnoha případech může být srdeční onemocnění tak závažné, že pacient nemusí přežít čekání na dárcovské srdce.) Pokusy o použití zvířecích orgánů, jako například transplantace srdce paviána Leonarda Baileyho z roku 1984 novorozenci, který byl identifikován jako dítě Fae, skončily neúspěchem. Nedostatek dárcovských orgánů proto poskytl velký impuls k rozvoji umělého srdce.

dne 4. Dubna 1969 provedl Denton a. Cooley první lidskou implantaci celkového umělého srdce, když použil zařízení vyvinuté Domingem Liottou k udržení života Haskella Karpa. Karp byl 47letý pacient, který byl po operaci srdečního selhání pro aneuryzma levé komory. Karp žil s umělým srdcem v hrudi 65 hodin, ale zemřel krátce po transplantaci srdce. DeBakey tvrdil, že srdce, které Cooley použil, bylo totožné s tím, které se vyvíjelo v jeho laboratoři, a že ho Cooley použil bez povolení. Protože zařízení bylo u telat používáno pouze s omezeným úspěchem, DeBakey považoval implantaci člověka za předčasnou a nerozumnou. Ačkoli Cooley získal souhlas s operací od pacienta, nepožádal o povolení od kontrolní komise nemocnice ani od federálních agentur. On a Liotta si mysleli, že povolení by nebylo uděleno a že by ztratili perfektní příležitost provést experiment. Pracovní vztah mezi Cooley a DeBakey byl zničen kontroverzí obklopenou operací Karp.

pak Karpova vdova podala proti Cooleymu žalobu na neoprávněnou smrt. Tvrdila, že ona a její manžel nebyli plně informováni o rizicích experimentálního postupu. Soudce žalobu zamítl, a rozhodl, že pacient dal informovaný souhlas a že nemocnice a lékaři měli důkladně informovat pacienta o rizicích zákroku a nízká pravděpodobnost úplného uzdravení nebo přežití. Rozhodnutí v tomto případě je považováno za mezník ve vývoji a implementaci lékařské technologie.

v roce 1981 Cooley provedl další kontroverzní operaci, implantaci celkového umělého srdce vyvinutého Tetsuzo Akutsu. 36letý pacient byl udržován na umělém srdci po dobu 55 hodin, dokud nebylo k dispozici dárcovské srdce k transplantaci. Robert Jarvik, lékař a biomedicínský inženýr, přiblížil DeBakey o testování podobných zařízení, známý jako Jarvik-7, ale DeBakey odmítl, protože on si nemyslel, že byl přístroj připraven pro použití u člověka. O rok později, Williama Devriese, ve spolupráci s Jarvik, implantované do Jarvik-7 srdce do hrudi Barney Clark, 61-rok-starý Seattle zubaře umírá na selhání srdce.

na rozdíl od Karpa případě, kdy umělé srdce implantované jako most k transplantaci, DeVries a Jarvik určeny používat jejich umělé srdce jako trvalou náhradu za nemocné srdce. Clarka, který přežil 112 dní na umělé srdce, byl poctěn tím, že členové implantát tým jako „skutečný průkopník“ kdo pochopil, že on byl zúčastněných v experimentu, že bylo nepravděpodobné, aby si zachránil život, ale ten, který by poskytl informace, které vám biomedicínské vědy a dalších pacientů.

pět podobných implantátů bylo provedeno do roku 1985. Nejdéle přežil William Schroeder, který byl podporován Jarvikem-7 po dobu 620 dnů. Podívaná špatnou kvalitu života a bolestivé komplikace vydržel u pacientů, jako jsou Clark a Schroeder vytvořil značný odpor veřejnosti proti umělé srdce. Navíc, mnozí lékaři, vědci, etiků a politiků k závěru, že používání umělé srdce bylo předčasné a že by bylo dobré do dalšího století, než se nová generace umělé srdce výrazně zlepšila životy pacientů. Problémy spojené s implantovatelnými umělými srdci nakonec vedly k obecné shodě, že asistenční zařízení by bylo praktičtější a přínosnější pro pacienty. Původním účelem LVADs bylo udržet lidi s terminálním srdečním selháním naživu, dokud nebude k dispozici dárcovské srdce. Tímto způsobem byl Jarvik-7 později použit u stovek pacientů jako Most k transplantaci.

počátkem 90. let se sofistikované LVAD běžně používaly v nemocnicích po celém světě. Mnoho z prvních zařízení, nicméně, byly příliš velké pro použití u dětí a malých dospělých. Vědci se tak zaměřili na vývoj malého, ale stále silného LVAD. DeBakey a další museli provést některé ze svých experimentů a klinických studií v Evropě, protože vládní pravidla týkající se klinických studií byla ve Spojených státech přísnější. Inovativní řešení problému vytvoření lepšího čerpadla vyrostlo ze spolupráce mezi DeBakey a vědci Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA). (Tato spolupráce vznikla po operaci, kterou DeBakey provedl na Davidu Saussierovi, inženýrovi NASA.

DeBakey Ventrikulární Pomoci Zařízení (VAD), miniaturní čerpadla přibližně jedna desetina velikosti starší zařízení, způsobil menší poškození krevních buněk, vyžaduje méně než osm wattů, a může být dobíjet přes kůži. Mnoho dalších experimentálních zařízení také procházelo testováním do roku 1998, kdy 90letý DeBakey odjel do Německa, aby osobně dohlížel na první lidské pokusy svého VAD. Celkem šest pacientů, první, který byl v době operace v kritickém stavu, zemřel o šest týdnů později. Druhý nechal zařízení odstranit kvůli tvorbě krevní sraženiny v mechanismu, ale další dva pacienti byli schopni opustit nemocnici se zařízením stále na místě.

nová generace LVADs nabízí naději mnoha pacientům kvůli neočekávanému jevu, který hlásí několik center pro transplantaci srdce. Někteří pacienti používající LVADS při čekání na dárcovské srdce se skutečně zotavovali. Zdá se, že úplný odpočinek levé komory poskytovaný LVAD do značné míry zvrátil srdeční selhání a zvětšené srdeční buňky se vracely do normální velikosti. Proto, LVADs mohou být také použity jako “ Most k zotavení.“

kromě lidské transplantace srdce a mechanické srdce, někteří vědci si myslí, že živočišných tkání a orgánů, nebo kombinace živých buněk s umělými materiály, bude nakonec být použity na pomoc nebo nahradit churavějící srdce. Vědci se nyní snaží v laboratoři pěstovat tkáň srdečního svalu, srdeční chlopně a krevní cévy; tento přístup se nazývá tkáňové inženýrství. Protože celé srdce zřídka selže, může být možné pomoci mnoha pacientům s tkáňovým srdečním svalem. Kromě toho v oblasti zvané xeno-transplantace vědci již hledají způsoby, jak změnit zvířecí orgány tak, aby nebyli odmítnuti lidskými příjemci. Opozice zvířecích aktivistů a hrozba dříve nerozpoznaných virů učinila primáty méně žádoucími jako zdroje orgánů, ale transgenní prasata mohou nakonec poskytnout orgány pro člověka. Jiní vědci se však domnívají, že velké části sociální a individuální zátěže srdečních chorob lze zabránit cvičením, změnami ve stravě a eliminací kouření.

LOIS N. MAGNER

další čtení

knihy

Ad Hoc Task Force on Cardiac Replacement. Srdeční náhrada: lékařské, etické, psychologické a ekonomické důsledky. Washington, DC: u. s. Government Printing Office, 1969.

Conrad, Peter, and Rochelle Kern, eds. Sociologie zdraví & nemoc: kritické perspektivy. 4.vydání. New York: St. Martin ‚ s Press, 1994.

Hogness, John R., ed. Umělé srdce: prototypy, politiky a pacienti. Washington, DC: National Academy Press, 1991.

Kolff, Willem. Umělé Orgány. New York: Wiley, 1976.

Lubeck, D. A J. P. Bunker. Umělé srdce: náklady, rizika a přínosy. Washington, DC: Office of Technology Assessment, 1982.

Reiser, Stanley Joel a Michael Anbar, eds. Stroj u lůžka: strategie pro použití technologie v péči o pacienta. New York: Cambridge University Press, 1984.

Shaw, Margery W., ed. Po Barneym Clarkovi: úvahy o programu umělého srdce v Utahu. Austin, TX: University of Texas Press, 1984.

periodika

Jarvik, Robert. „Celkové Umělé Srdce.“Scientific American 244 (1981): 74-80.

Stover, Dawn. „Umělé Srdce.“Popular Science 254 (Únor 1999): 11-17.