oversigt

i anden halvdel af det tyvende århundrede blev koronar hjertesygdom den største dødsårsag i velhavende industrialiserede lande. Desuden var mere end halvdelen af dødsfaldene i USA forårsaget af hjerte-kar-sygdomme. Mange af disse dødsfald kunne have været forhindret ved aggressiv styring og kirurgiske procedurer, herunder hjertetransplantationsoperationer. Manglen på donorhjerter førte imidlertid til håb om, at en fuldstændig implanterbar mekanisk enhed kunne overvinde manglen og undgå problemet med immunologisk afvisning, men tidlige forsøg på at implantere permanente kunstige hjerter blev kritiseret som for tidlige menneskelige eksperimenter. Faktisk kan kontroverserne rejst af eksperimentelle implantationer i 1960 ‘ erne have hæmmet udviklingen af en permanent hjerteudskiftning. Den dårlige livskvalitet leveret af kunstige hjerter førte i stedet til bestræbelser på at udvikle en ny generation af venstre ventrikulære hjælpeapparater.

baggrund

det menneskelige hjerte er et bemærkelsesværdigt organ—lidt større end en knytnæve—der slår over 100.000 gange om dagen uden hvile. I en gennemsnitlig voksen pumper hjertet mere end 4.300 gallon (16.000 liter) blod om dagen gennem næsten 100.000 miles (161.000 km) blodkar. Michael E. DeBakey, en pioner inden for hjerteoperation, der er blevet kaldt “Tornado”, forudsagde, at en mekanisk enhed kunne duplikere sin hovedfunktion. Kunstige hjerter går faktisk tilbage til 1957, da Villem Kolff, opfinder af den kunstige nyre, og Tetsus Akutsu implanterede et eksperimentelt hjerte i dyr. Kolffs modelhjerte holdt en hund i live i 36 timer. Hjertespecialister og forskere har forfulgt fire generelle tilgange til udskiftning af hjerte: kunstige hjerter, transplantation af donorhjerter, hjælpeapparater, der kun erstatter en del af det naturlige hjerte, og udskiftningshjerter udviklet af vævstekniske teknikker i laboratoriet, eller hjerter dyrket i genetisk ændrede dyr.

det ideelle kunstige hjerte ville fungere i det væsentlige vedligeholdelsesfrit i mange år inden for det varme, fugtige, ætsende indre miljø i kroppen. Designet af et vellykket kunstigt hjerte skulle overvinde de vanskeligheder, der er blevet afsløret siden de første sådanne enheder blev testet i 1960 ‘ erne: skader på blodet forårsaget af kontakt med kunstige materialer, afvisning af erstatnings hjertet af kroppens immunsystem, vanskeligheder med at levere tilstrækkeligkraft til pumpen uden forbindelser gennem huden, miniaturisering af pumperne nok til brug hos børn og små voksne og justering af blodgennemstrømningen som reaktion på fysiologisk stress. Selvom de kunstige hjerter under udvikling i 1990 ‘ erne kan løse mange af disse problemer, vil disse enheder sandsynligvis ikke blive praktiske eller rutinemæssige i mange år. Faktisk er det kunstige hjertes historie en historie med kontroversielle sager.

Impact

undersøgelser foretaget af Institute of Medicine i 1990 ‘ erne anslog, at 10.000 til 20.000 amerikanere om året kunne være kandidater til et totalt kunstigt hjerte, og yderligere 25.000 til 50.000 har muligvis brug for en venstre ventrikulær hjælpeanordning. Hjertesvigt påvirker omkring 5 millioner amerikanere om året; derudover steg dødeligheden af hjertesvigt tredobbelt mellem 1974 og 1994. Forskellige former for kunstige pumper har givet midlertidige” broer”, der holder patienterne i live, mens de afventer en transplantation, men antallet af donerede hjerter er kun omkring 2.000 om året. For mange patienter kan hjælpepumper, også kendt som venstre ventrikulær hjælpeanordninger (LVAD), være mere praktiske end at erstatte hele hjertet. DeBakey begyndte at arbejde på et kunstigt hjerte og relaterede enheder i 1960. Han opfandt en simpel blodpumpe, LVAD, der kunne hjælpe hjertet, mens en patient ventede på en transplantation. I 1966 udførte DeBakey den første humane implantation af en LVAD.

en af de mest dramatiske begivenheder i det tyvende århundredes kirurgi fandt sted i 1967, da Christiaan Barnard (1922 -), en sydafrikansk kirurg, udførte den første menneskelige hjertetransplantation. (I mange tilfælde kan hjertesygdomme være så alvorlig, at en patient muligvis ikke overlever ventetiden på et donorhjerte.) Forsøg på at bruge dyreorganer, såsom Leonard Bailey ‘ s 1984 transplantation af en bavian hjerte til en nyfødt, der blev identificeret som Baby Fae, endte i fiasko. Derfor gav manglen på donororganer en stor impuls til udviklingen af et kunstigt hjerte.

den 4. April 1969 udførte Denton A. Cooley den første menneskelige implantation af et totalt kunstigt hjerte, da han brugte en enhed udviklet af Domingo Liotta til at opretholde Haskell Karps liv. Karp var en 47-årig patient, der var i hjertesvigt efter operation for en venstre ventrikulær aneurisme. Karp levede med det kunstige hjerte i brystet i 65 timer, men døde kort efter at have modtaget en hjertetransplantation. DeBakey hævdede, at det hjerte, Cooley brugte, var identisk med et under udvikling i hans laboratorium, og at Cooley havde brugt det uden tilladelse. Fordi enheden kun var blevet brugt med begrænset succes hos kalve, betragtede DeBakey menneskelig implantation for tidlig og uklog. Selvom Cooley havde fået samtykke til operationen fra patienten, havde han ikke søgt tilladelse fra hospitalets gennemgangsudvalg eller fra føderale agenturer. Han og Liotta mente, at der ikke ville være givet tilladelse, og at de ville have mistet en perfekt mulighed for at udføre eksperimentet. Arbejdsforholdet mellem Cooley og DeBakey blev ødelagt af kontroversen omkring Karp-operationen.

Derefter bragte Karps enke en uretmæssig dødssag mod Cooley. Hun hævdede, at hun og hendes mand ikke var blevet fuldt informeret om risikoen ved den eksperimentelle procedure. Dommeren afviste sagen og besluttede, at patienten havde givet informeret samtykke, og at hospitalet og kirurgerne grundigt havde informeret patienten om risikoen ved proceduren og den lave sandsynlighed for fuldstændig bedring eller overlevelse. Beslutningen i denne sag betragtes som et vartegn i udviklingen og implementeringen af medicinsk teknologi.i 1981 udførte Cooley en anden kontroversiel operation, implantationen af et totalt kunstigt hjerte udviklet af Tetsus Akutsu. Den 36-årige patient blev opretholdt på det kunstige hjerte i 55 timer, indtil et donorhjerte var tilgængeligt til transplantation. Robert Jarvik, en læge og biomedicinsk ingeniør, henvendte sig til DeBakey om at teste en lignende enhed, kendt som Jarvik-7, men DeBakey nægtede, fordi han ikke troede, at enheden var klar til menneskelig brug. Et år senere implanterede Vilhelm DeVries i samarbejde med Jarvik Jarvik-7-hjertet i brystet af Barney Clark, en 61-årig Seattle-tandlæge, der døde af hjertesvigt.

i modsætning til Karp-sagen, hvor det kunstige hjerte blev implanteret som en bro til transplantation, havde DeVries og Jarvik til hensigt at bruge deres kunstige hjerte som en permanent erstatning for det syge hjerte. Clark, der overlevede i 112 dage på det kunstige hjerte, blev hædret af medlemmer af implantatteamet som en “ægte pioner”, der forstod, at han deltog i et eksperiment, der sandsynligvis ikke ville redde hans liv, men et, der ville give information til at hjælpe biomedicinsk videnskab og andre patienter.

fem lignende implantater blev udført gennem 1985. Den længste overlevende var Vilhelm Schroeder, som blev støttet af Jarvik – 7 i 620 dage. Synet af den dårlige livskvalitet og smertefulde komplikationer, som patienter som Clark og Schroeder udholdt, skabte en betydelig offentlig tilbageslag mod det kunstige hjerte. Desuden konkluderede mange læger, forskere, etikere og beslutningstagere, at brugen af det kunstige hjerte var for tidligt, og at det ville være langt ind i det næste århundrede, før en ny generation af kunstige hjerter forbedrede patienternes liv betydeligt. Problemerne forbundet med implanterbare kunstige hjerter førte til sidst til en generel enighed om, at en hjælpeanordning ville være mere praktisk og gavnlig for patienterne. Det oprindelige formål med LVADs var at holde mennesker med terminal hjertesvigt i live, indtil et donorhjerte blev tilgængeligt. På denne måde blev Jarvik-7 senere brugt i hundredvis af patienter som en bro til transplantation.

i begyndelsen af 1990 ‘erne blev sofistikerede LVAD’ er brugt rutinemæssigt på hospitaler over hele verden. Mange af de tidlige enheder var imidlertid for store til brug hos børn og små voksne. Forskere fokuserede således på udviklingen af en lille, men stadig kraftig LVAD. DeBakey og andre måtte udføre nogle af deres eksperimenter og kliniske forsøg i Europa, fordi statslige regler vedrørende kliniske forsøg var strengere i USA. Innovative løsninger på problemet med at skabe en bedre pumpe voksede ud af et samarbejde mellem DeBakey og National Aeronautics and Space Administration (NASA) forskere. (Dette samarbejde opstod efter en operation, som DeBakey havde udført på David Saussier, en NASA-ingeniør.

DeBakey ventrikulær hjælpeanordning (VAD), en miniaturiseret pumpe ca.en tiendedel af størrelsen på de ældre enheder, forårsagede mindre skade på blodlegemer, krævede mindre end otte vandkraft og kunne genoplades gennem huden. Mange andre eksperimentelle enheder blev også testet i 1998, da den 90-årige DeBakey rejste til Tyskland for at overvåge de første menneskelige forsøg på hans VAD personligt. Seks patienter i alt, den første, der var i kritisk tilstand på operationstidspunktet, døde seks uger senere. Den anden fik sin enhed fjernet på grund af dannelsen af en blodprop i mekanismen, men to andre patienter var i stand til at forlade hospitalet med enheden stadig på plads.

den nye generation af LVADs giver håb til mange patienter på grund af et uventet fænomen rapporteret af flere hjertetransplantationscentre. Nogle af de patienter, der brugte LVAD ‘ er, mens de ventede på et donorhjerte, var faktisk ved at komme sig. Tilsyneladende vendte den komplette hvile til venstre ventrikel leveret af LVAD i betydelig grad hjertesvigt, og forstørrede hjerteceller vendte tilbage til normal størrelse. Derfor, LVAD ‘ er kan også bruges som en “bro til bedring.”

ud over menneskelige hjertetransplantationer og mekaniske hjerter tror nogle forskere, at dyrevæv og organer eller kombinationer af levende celler med kunstige materialer i sidste ende vil blive brugt til at hjælpe eller erstatte skrantende hjerter. Forskere forsøger nu at dyrke hjertemuskelvæv, hjerteklapper og blodkar i laboratoriet; denne tilgang er kendt som vævsteknik. Fordi et helt Hjerte sjældent fejler, kan det være muligt at hjælpe mange patienter med vævskonstrueret hjertemuskel. Desuden ser forskerne allerede på måder at ændre dyreorganer på, så de ikke bliver afvist af menneskelige modtagere. Modstand fra dyreaktivister og truslen om tidligere ukendte vira har gjort primater mindre ønskelige som kilder til organer, men transgene grise kan i sidste ende give organer til mennesker. Andre forskere mener imidlertid, at meget af den sociale og individuelle byrde af hjertesygdomme kunne forhindres gennem motion, ændringer i kost og eliminering af rygning.

LOIS N. MAGNER

yderligere læsning

bøger

Ad Hoc taskforce om Hjerteudskiftning. Hjerteudskiftning: medicinske, etiske, psykologiske og økonomiske konsekvenser. USA ‘ s Trykkeri, 1969.

Conrad, Peter og Rochelle Kern, eds. Sundhedssociologien & sygdom: kritiske perspektiver. 4. udgave. St. Martin ‘ s Press, 1994.

Hogness, John R., Red. Kunstigt hjerte: prototyper, politikker og patienter. National Academy Press, 1991.

Kolff. Kunstige Organer. København, 1976.Lubeck, D. og J. P. Bunker. Det kunstige hjerte: omkostninger, risici og fordele. Kontoret for Teknologivurdering, 1982. Reiser, Stanley Joel og Michael Anbar, eds. Maskinen ved sengen: strategier til brug af teknologi i patientpleje. Cambridge University Press, 1984.

Sha, Margery, Red. Efter Barney Clark: refleksioner over Utah Artificial Heart-programmet. Aarhus Universitet, 1984.

tidsskrifter

Jarvik, Robert. “Det Samlede Kunstige Hjerte.”Scientific American 244 (1981): 74-80.

Stover, daggry. “Kunstigt Hjerte.”Popular Science 254 (Februar 1999): 11-17.