yleiskatsaus

1900-luvun jälkipuoliskolla sepelvaltimotaudista tuli johtava kuolinsyy rikkaissa teollisuusmaissa. Lisäksi yli puolet Yhdysvaltain kuolemista johtui sydän-ja verisuonitaudeista. Monet näistä kuolemista olisi voitu estää aggressiivisilla hoito-ja kirurgisilla toimenpiteillä, kuten sydämensiirtoleikkauksilla. Luovuttajasydämien puute antoi kuitenkin toivoa siitä, että täysin implantoitavalla mekaanisella laitteella voitaisiin voittaa puute ja välttää immunologisen hylkimisreaktion ongelma, mutta varhaisia yrityksiä istuttaa pysyviä keinotekoisia sydämiä arvosteltiin ennenaikaisina ihmiskokeina. Kokeellisten istutusten herättämät kiistat 1960-luvulla saattoivatkin estää pysyvän sydänkorvauksen kehittymisen. Keinosydämten tarjoama huono elämänlaatu sen sijaan johti pyrkimyksiin kehittää uuden sukupolven vasemman kammion avustinlaitteita.

Tausta

ihmissydän on merkittävä elin—vähän nyrkkiä isompi—joka lyö yli 100 000 kertaa päivässä ilman lepoa. Keskivertoaikuisella sydän pumppaa yli 16000 litraa verta päivässä lähes 100000 Mailin (161000 kilometrin) verisuonten läpi. Sydänkirurgian uranuurtaja Michael E. DeBakey, jota on kutsuttu ”Texasin tornadoksi”, kuvitteli, että mekaaninen laite voisi toistaa sen päätehtävän. Keinosydämet ovat peräisin vuodelta 1957, jolloin keinomunuaisen keksijä Willem Kolff ja tetsuzo Akutsu istuttivat koe-eläimiin koesydämen. Kolffin mallisydän piti koiraa hengissä 36 tuntia. Sydänasiantuntijat ja tutkijat ovat noudattaneet neljää yleistä lähestymistapaa sydämen korvaamiseen: tekosydämet, luovuttajasydämen siirto, apuvälineet, jotka korvaavat vain osan luonnollisesta sydämestä, ja korvaavat sydämet, jotka on kehitetty kudostekniikan tekniikoilla laboratoriossa, tai sydämet, jotka on kasvatettu geneettisesti muunnelluilla eläimillä.

ihanteellinen tekosydän toimisi käytännössä ilman huoltoa useiden vuosien ajan kehon kuumassa, kosteassa, syövyttävässä sisäisessä ympäristössä. Onnistuneen tekosydämen suunnittelussa olisi voitettava vaikeudet, jotka ovat paljastuneet siitä lähtien, kun ensimmäisiä tällaisia laitteita testattiin 1960-luvulla.: veren vaurioituminen, joka johtuu kosketuksesta keinotekoisiin materiaaleihin, korvaussydämen hylkäämisestä kehon immuunijärjestelmässä, vaikeudet riittäväntehon toimittamisessa pumpulle ilman yhteyksiä ihon läpi, pumppujen pienentäminen riittävästi käytettäväksi lapsilla ja pienillä aikuisilla ja verenkierron säätäminen fysiologisen stressin vuoksi. Vaikka 1990-luvulla kehitteillä olleet keinosydämet saattavat ratkaista monia näistä ongelmista, näistä laitteista ei todennäköisesti tule käytännöllisiä tai rutiininomaisia moneen vuoteen. Tekosydämen historia on kiisteltyjen tapausten historiaa.

Impact

Institute of Medicinen 1990-luvulla tekemissä tutkimuksissa arvioitiin, että 10 000-20 000 amerikkalaista vuodessa voisi saada täydellisen tekosydämen ja toiset 25 000-50 000 saattaisivat tarvita vasemman kammion avustimen. Sydämen vajaatoiminnasta kärsii vuosittain noin 5 miljoonaa amerikkalaista; lisäksi kuolleisuus sydämen vajaatoimintaan kolminkertaistui vuosien 1974 ja 1994 välillä. Erilaiset keinotekoiset pumput ovat muodostaneet tilapäisiä ”siltoja”, jotka ovat pitäneet potilaat elossa elinsiirtoa odotellessa, mutta luovutettujen sydänten määrä on vain noin 2000 vuodessa. Monille potilaille avustuspumput, tunnetaan myös nimellä vasemman kammion avustinlaitteet (LVAD), voivat olla käytännöllisempiä kuin koko sydämen korvaaminen. DeBakey alkoi työstää tekosydäntä ja siihen liittyviä laitteita vuonna 1960. Hän keksi yksinkertaisen veripumpun, LVAD: n, joka voisi auttaa sydäntä potilaan odottaessa elinsiirtoa. Vuonna 1966 DeBakey suoritti ensimmäisen LVAD-implantaation.

yksi 2000-luvun kirurgian dramaattisimmista tapahtumista sattui vuonna 1967, kun eteläafrikkalainen kirurgi Christiaan Barnard (1922 -) teki ensimmäisen ihmisen sydämensiirron. (Monissa tapauksissa sydänsairaus voi olla niin vakava, että potilas ei välttämättä selviä luovuttajan sydämen odottamisesta.) Yritykset käyttää eläinten elimiä, kuten Leonard Baileyn vuonna 1984 tekemä paviaanin sydämen siirto vastasyntyneeseen, joka tunnistettiin Epäihmisvauvaksi, päättyivät epäonnistumiseen. Siksi luovuttajien puute antoi suuren sysäyksen tekosydämen kehittämiselle.

huhtikuun 4.päivänä 1969 Denton A. Cooley suoritti ensimmäisen ihmisen totaalisen tekosydämen Implantoinnin, kun hän käytti Domingo Liottan kehittämää laitetta, joka ylläpiti Haskell karpin elämää. Karp oli 47-vuotias potilas, jolla oli leikkauksen jälkeen sydämen vajaatoiminta vasemman kammion aneurysman vuoksi. Karp eli tekosydän rinnassaan 65 tuntia, mutta kuoli pian sydämensiirron jälkeen. DeBakey väitti, että Cooleyn käyttämä sydän oli identtinen hänen laboratoriossaan kehitteillä olevan sydämen kanssa ja että Cooley oli käyttänyt sitä ilman lupaa. Koska laitetta oli käytetty vain heikolla menestyksellä vasikoilla, DeBakey piti ihmisen istuttamista ennenaikaisena ja epäviisaana. Vaikka Cooley oli saanut luvan leikkaukseen potilaalta, hän ei ollut pyytänyt lupaa sairaalan tarkastuslautakunnalta tai liittovaltion virastoilta. Hän ja Liotta ajattelivat, että lupaa ei olisi myönnetty ja että he olisivat menettäneet täydellisen mahdollisuuden suorittaa koe. Cooleyn ja Debakeyn työsuhde tuhoutui karpin operaatiota ympäröineessä kohussa.

tämän jälkeen karpin Leski nosti syytteen cooleya vastaan. Naisen mukaan hänelle ja hänen miehelleen ei oltu täysin tiedotettu kokeellisen toimenpiteen riskeistä. Tuomari hylkäsi jutun ja katsoi, että potilas oli antanut tietoon perustuvan suostumuksen ja että sairaala ja kirurgit olivat perusteellisesti kertoneet potilaalle toimenpiteen riskeistä ja täydellisen toipumisen tai eloonjäämisen vähäisestä todennäköisyydestä. Tässä tapauksessa päätöstä pidetään virstanpylväänä lääketieteellisen teknologian kehittämisessä ja toteuttamisessa.

vuonna 1981 Cooley suoritti toisen kiistanalaisen leikkauksen, tetsuzo Akutsun kehittämän totaalisen tekosydämen Implantoinnin. 36-vuotiasta potilasta pidettiin tekosydämessä 55 tuntia, kunnes hänelle saatiin luovutettava sydän elinsiirtoa varten. Lääkäri ja biolääketieteen insinööri Robert Jarvik lähestyi Debakeya testatakseen samankaltaista laitetta, joka tunnetaan nimellä Jarvik-7, mutta DeBakey kieltäytyi, koska ei uskonut laitteen olevan valmis ihmisen käyttöön. Vuotta myöhemmin William DeVries istutti Jarvik-7-sydämen yhdessä jarvikin kanssa sydämen vajaatoimintaan kuolleen 61-vuotiaan seattlelaisen hammaslääkärin Barney Clarkin rintaan.

toisin kuin karpin tapauksessa, jossa tekosydän istutettiin siltana elinsiirtoa varten, DeVries ja Jarvik aikoivat käyttää tekosydämeään sairaan sydämen pysyvänä korvaajana. 112 päivää tekosydämellä selvinnyt Clark sai implanttiryhmän jäseniltä kunnian ”todellisena pioneerina”, joka ymmärsi osallistuvansa kokeeseen, joka ei todennäköisesti pelastaisi hänen henkeään, vaan joka tarjoaisi tietoa biolääketieteen ja muiden potilaiden avuksi.

vuonna 1985 tehtiin viisi samanlaista implanttia. Pisin selviytyjä oli William Schroeder, jota Jarvik-7 tuki 620 päivää. Clarkin ja Schroederin kaltaisten potilaiden huonon elämänlaadun ja kipeiden komplikaatioiden spektaakkeli loi merkittävän julkisen vastareaktion tekosydäntä vastaan. Lisäksi monet lääkärit, tiedemiehet, eetikot ja poliittiset päättäjät tulivat siihen tulokseen, että tekosydämen käyttö oli ennenaikaista ja että menisi pitkälle seuraavalle vuosisadalle, ennen kuin uusi tekosydämen sukupolvi parantaisi merkittävästi potilaiden elämää. Implantoitaviin keinosydämiin liittyvät ongelmat johtivat lopulta yleiseen yksimielisyyteen siitä, että apuväline olisi potilaille käytännöllisempi ja hyödyllisempi. LVADs: n alkuperäinen tarkoitus oli pitää kuolemaan johtaneesta sydämen vajaatoiminnasta kärsivät ihmiset elossa, kunnes luovuttajasydän saatiin käyttöön. Tällä tavalla Jarvik-7: ää käytettiin myöhemmin sadoilla potilailla siltana elinsiirtoon.

1990-luvun alkuun mennessä pitkälle kehitettyjä Lvadeja käytettiin rutiininomaisesti sairaaloissa ympäri maailmaa. Monet varhaisista laitteista olivat kuitenkin liian suuria lasten ja pienten aikuisten käyttöön. Tutkijat keskittyivätkin pienen, mutta silti voimakkaan LVAD: n kehittämiseen. Debakeyn ja muiden oli suoritettava joitakin kokeitaan ja kliinisiä kokeita Euroopassa, koska hallituksen säännöt kliinisistä kokeista olivat tiukemmat Yhdysvalloissa. Innovatiiviset ratkaisut ongelmaan luoda parempi pumppu syntyi yhteistyössä DeBakey ja National Aeronautics and Space Administration (NASA) tutkijat. (Tämä yhteistyö syntyi sen jälkeen, kun DeBakey oli tehnyt operaation David Saussierille, Nasan insinöörille.

DeBakey Ventrikular Assist Device (vad), joka oli kooltaan noin kymmenesosa vanhemmista laitteista, aiheutti verisoluvaurioita vähemmän, vaati alle kahdeksan watin tehon ja voitiin ladata ihon läpi. Myös monia muita kokeellisia laitteita testattiin vuoteen 1998 mennessä, jolloin 90-vuotias DeBakey matkusti Saksaan valvomaan VADINSA ensimmäisiä ihmiskokeita henkilökohtaisesti. Kaikkiaan kuusi potilasta, joista ensimmäinen, joka oli leikkaushetkellä kriittisessä tilassa, kuoli kuusi viikkoa myöhemmin. Toinen poistatti laitteensa, koska mekanismiin oli muodostunut veritulppa, mutta kaksi muuta potilasta pääsi lähtemään sairaalasta laitteen ollessa vielä paikoillaan.

uuden sukupolven Lvadit tarjoavat toivoa monille potilaille useiden sydämensiirtokeskusten ilmoittaman yllättävän ilmiön vuoksi. Osa potilaista, jotka käyttivät LVADEJA odottaessaan luovuttajaa, oli toipumassa. Ilmeisesti täydellinen lepo vasempaan kammioon, jonka LVAD tarjosi, käänsi sydämen vajaatoiminnan merkittävässä määrin ja laajentuneet sydänsolut palasivat normaaliin kokoon. Siksi LVADs voidaan käyttää myös ” silta elpymiseen.”

ihmisen sydämensiirtojen ja mekaanisten sydämien lisäksi jotkut tutkijat arvelevat, että eläinten kudoksia ja elimiä tai elävien solujen yhdistelmiä, joissa on keinotekoisia materiaaleja, käytetään lopulta sairaiden sydänten auttamiseen tai korvaamiseen. Tutkijat yrittävät nyt kasvattaa laboratoriossa sydänlihaskudosta, sydänläppiä ja verisuonia; tätä lähestymistapaa kutsutaan kudostekniikaksi. Koska kokonainen sydän pettää harvoin, voi olla mahdollista auttaa monia potilaita, joilla on kudosmuokkattu sydänlihas. Lisäksi Xeno-elinsiirroiksi kutsutulla alalla tutkijat pohtivat jo keinoja muuttaa eläinten elimiä, jotta ne eivät joutuisi ihmisperäisten vastaanottajien hylkäämiksi. Eläinaktivistien vastustus ja aiemmin tunnistamattomien virusten uhka on tehnyt kädellisistä vähemmän haluttavia elinten lähteinä, mutta siirtogeeniset siat saattavat lopulta tarjota elimiä ihmisille. Toiset tutkijat ovat kuitenkin sitä mieltä, että suuri osa sydänsairauksien sosiaalisesta ja yksilöllisestä taakasta voitaisiin ehkäistä liikunnalla, ruokavaliomuutoksilla ja tupakoinnin lopettamisella.

LOIS N. MAGNER

Further Reading

Books

Ad Hoc Task Force on Cardiac Replacement. Sydämen korvaaminen: lääketieteelliset, eettiset, psykologiset ja taloudelliset vaikutukset. Washington, DC: Yhdysvaltain hallituksen Kirjapaino, 1969.

Conrad, Peter ja Rochelle Kern, toim. The Sociology of Health & Illness: Critical Perspectives. 4.toim. New York: St. Martin ’ s Press, 1994.

Hogness, John R., toim. Tekosydän: prototyyppejä, politiikkoja ja potilaita. Washington, DC: National Academy Press, 1991.

Kolff, Willem. Keinotekoiset Elimet. New York: Wiley, 1976.

Lubeck, D. ja J. P. Bunker. Tekosydän: kustannukset, riskit ja hyödyt. Washington, DC: Office of Technology Assessment, 1982.

Reiser, Stanley Joel ja Michael Anbar, toim. Kone sängyn vieressä: strategiat teknologian käyttämiseksi potilaan hoidossa. New York: Cambridge University Press, 1984.

Shaw, Margery W., toim. After Barney Clark: Reflections on the Utah Artificial Heart Program. Austin, TX: University of Texas Press, 1984.

aikakausjulkaisut

Jarvik, Robert. ”Täydellinen Tekosydän.”Scientific American 244 (1981): 74-80.

Stover, Dawn. ”Tekosydän.”Popular Science 254 (Helmikuu 1999): 11-17.