人工心臓の発明
概要
二十世紀の後半の間に冠状動脈性心疾患は、裕福な、先進国での死亡の主要な原因となりました。 さらに、米国での死亡者の半数以上が心血管疾患によって引き起こされた。 これらの死亡の多くは、心臓移植手術を含む積極的な管理と外科的処置によって予防されている可能性があります。 しかし、ドナーの心臓の不足は、完全に移植可能な機械装置が不足を克服し、免疫学的拒絶の問題を避けることができることを期待するようになったが、永久的な人工心臓を移植する初期の試みは、時期尚早の人体実験として批判された。 確かに、1960年代の実験的移植によって提起された論争は、永久的な心臓置換の発達を阻害している可能性がある。 代わりに人工心臓によって提供される生活の質の悪さは、新しい世代の左心室補助装置を開発する努力につながった。
背景
人間の心臓は、拳よりも少し大きい顕著な器官であり、1日に100,000回以上休むことなく鼓動します。 平均的な成人では、心臓は1日に4,300ガロン（16,000リットル）以上の血液を約100,000マイル（161,000km）の血管に送ります。 心臓を単なるポンプとして描いて、「テキサス竜巻」と呼ばれている心臓手術の先駆者であるMichael E.DeBakeyは、機械装置がその主な機能を複製する可能性がある 人工心臓は、1957年に人工腎臓の発明者であるウィレム-コルフと阿久津哲三が実験的な心臓を動物に移植したことにさかのぼります。 コルフのモデルハートは36時間生きている犬を保った。 心臓の専門家や科学者は、人工心臓、ドナー心臓の移植、自然の心臓の一部だけを置き換える補助装置、実験室で組織工学技術によって開発された置換心臓、ま
理想的な人工心臓は、身体の高温、湿気の多い、腐食性の内部環境の中で、本質的に長年にわたってメンテナンスフリーで機能するでしょう。 成功した人工心臓の設計は、1960年代に最初のそのような装置が試験されて以来明らかにされてきた困難を克服しなければならないであろう: 人工物質との接触による血液の損傷、身体の免疫系による置換心臓の拒絶、皮膚を介して接続せずにポンプに十分な電力を供給することの困難、子供や小 1990年代に開発された人工心臓は、これらの問題の多くを解決する可能性がありますが、これらのデバイスはおそらく長年にわたって実用的またはルーチン 確かに、人工心臓の歴史は物議を醸すケースの歴史です。
インパクト
1990年代に医学研究所が実施した研究では、年間10,000-20,000人のアメリカ人が人工心臓全体の候補になる可能性があり、さらに25,000-50,000人が左心室補助装置を必要とする可能性があると推定されている。 心不全は年間約5万人のアメリカ人に影響を与え、さらに心不全による死亡率は1974年から1994年の間に三倍に増加した。 様々な形の人工ポンプが一時的な”橋”を提供し、移植を待っている間に患者を生き返らせていますが、寄付された心臓の数は年間約2,000に過ぎません。 多くの患者にとって、左心室補助装置（ＬＶＡＤ）としても知られる補助ポンプは、心臓全体を交換するよりも実用的であり得る。 デベイキーは1960年に人工心臓と関連する装置の研究を開始した。 彼は、患者が移植を待っている間に心臓を助けることができる単純な血液ポンプ、LVADを発明しました。 1966年、デベイキーはLVADの最初のヒト移植を行った。
二十世紀の手術で最も劇的な出来事の一つは、南アフリカの外科医であるChristiaan Barnard（1922-）が最初の人間の心臓移植を行った1967年に発生しました。 （多くの場合、心臓病は患者が提供者の中心のための待ち時間を存続させないかもしれないほど厳しいかもしれません。）レナード-ベイリーの1984年のヒヒの心臓の新生児への移植のような動物の器官を使用しようとする試みは失敗に終わった。 したがって、ドナー臓器の不足は、人工心臓の発達に大きな刺激を与えた。
4月、1969年、Denton A.Cooleyは、Domingo Liottaによって開発されたデバイスを使用してHaskell Karpの寿命を維持したときに、最初の人工心臓のヒト移植を行いました。 Karpは、左心室動脈瘤の手術後に心不全にあった47歳の患者でした。 カープは人工心臓を胸に65時間住んでいたが、心臓移植を受けた直後に死亡した。 DeBakeyは、Cooleyが使用した心臓は彼の研究室で開発中の心臓と同じであり、Cooleyが許可なしにそれを使用したと主張した。 装置が子牛で限られた成功だけと使用されたので、DeBakeyは人間の注入を時期尚早および賢明と考慮した。 クーリーは患者から手術の同意を得ていたが、病院審査委員会や連邦機関からの許可を求めていなかった。 彼とリオッタは、許可が与えられていないだろうと、彼らは実験を実行する絶好の機会を失っているだろうと考えました。 クーリーとデベイキーの関係は、カープ作戦を取り巻く論争によって破壊された。
その後、カープの未亡人は、クーリーに対して不正な死の訴訟をもたらしました。 彼女は、彼女と彼女の夫は実験手順のリスクを完全に知らされていなかったと主張した。 裁判官は、患者がインフォームドコンセントを与えていたと病院と外科医が徹底的に手順のリスクと完全な回復または生存の低確率の患者に通知していたことを判断し、ケースを却下しました。 この場合の決定は、医療技術の開発と実施における画期的なものとみなされています。
1981年、クーリーは阿久津哲三によって開発された人工心臓の移植という別の論争の的となった手術を行った。 36歳の患者は、ドナー心臓が移植のために利用可能になるまで55時間人工心臓に持続した。 医師で生物医学技術者のRobert Jarvikは、Jarvik-7として知られる同様の装置のテストについてDeBakeyに近づいたが、DeBakeyは装置が人間の使用の準備ができているとは思わなかったので拒否した。 1年後、William DeVriesはJarvikと協力して、心不全で死んでいる61歳のシアトルの歯科医Barney Clarkの胸にJarvik-7心臓を移植しました。
人工心臓が移植のための橋として移植されたKarpのケースとは対照的に、DeVriesとJarvikは人工心臓を罹患した心臓の永久的な代替品として使用することを 人工心臓で112日間生存したクラークは、インプラントチームのメンバーから、彼の命を救うことはまずないが、生物医学や他の患者を助けるための情報を提供する実験に参加していることを理解した”真のパイオニア”として表彰された。
1985年までに同様のインプラントが行われた。 最も長い生存者はWilliam Schroederであり、Jarvik-7によって620日間支援されました。 ClarkやSchroederのような患者によって耐えられた生活の質の悪さと痛みを伴う合併症の光景は、人工心臓に対する大きな国民の反発を引き起こしました。 さらに、多くの医師、科学者、倫理学者、政策立案者は、人工心臓の使用は時期尚早であり、新世代の人工心臓が患者の生活を大幅に改善する前に、次の世紀に 移植可能な人工心臓に関連する問題は、最終的には、補助装置がより実用的であり、患者にとって有益であるという一般的なコンセンサスにつながった。 LVADsの本来の目的は、ドナーの心臓が利用可能になるまで、末期心不全を持つ人々を生き続けることでした。 このようにして、Jarvik-7は後に移植への橋渡しとして数百人の患者に使用されました。
1990年代初頭までに、洗練されたLVADsは世界中の病院で日常的に使用されていました。 しかし、初期のデバイスの多くは、子供や小さな大人に使用するには大きすぎました。 研究者は、このように小さいが、まだ強力なLVADの開発に焦点を当てました。 DeBakeyらは、臨床試験に関する政府の規則が米国でより厳格であったため、ヨーロッパでの実験と臨床試験のいくつかを実施しなければならなかった。 より良いポンプを作るという問題に対する革新的な解決策は、DeBakeyとNational Aeronautics And Space Administration（NASA）の科学者との共同作業から生まれました。 （この共同作業は、デベイキーがNASAのエンジニアであるDavid Saussierに行った操作に続いて行われました。
DeBakey心室アシスト装置（VAD）、古いデバイスの約十分の一のサイズの小型化されたポンプは、血液細胞への損傷を引き起こし、電力の八ワット未満を必要とし、皮膚を介して再充電することができました。 他の多くの実験装置も1998年までにテストを受けていましたが、90歳のDeBakeyは彼のVADの最初の人間の試験を個人的に監督するためにドイツに行きました。 手術時に危篤状態にあった最初の患者は六週間後に死亡した。 第二は、機構内の血栓の形成のために彼の装置を除去したが、他の二人の患者は、装置がまだ所定の位置にある状態で病院を出ることができた。
LVADsの新世代は、いくつかの心臓移植センターによって報告された予期せぬ現象のために、多くの患者に希望を提供します。 ドナーの心臓を待っている間にLVADSを使用している患者の中には、実際に回復していた人もいました。 明らかに、LVADによって提供された左心室への完全な休息は、かなりの程度まで心不全を逆転させ、拡大した心臓細胞は正常なサイズに戻っていた。 したがって、LVADsは”回復への橋”としても使用される可能性があります。”
人間の心臓移植や機械的な心臓に加えて、一部の科学者は、動物の組織や器官、または人工材料と生きている細胞の組み合わせが、最終的に病んでいる心を支援または交換するために使用されると考えています。 科学者たちは現在、実験室で心筋組織、心臓弁、および血管を成長させようとしています。 全体の中心がまれに失敗しないので、ティッシュ設計された心筋を持つ多くの患者を助けることは可能かもしれません。 さらに、xeno-transplantationと呼ばれる分野では、科学者たちはすでに動物の器官を変えて、人間の受容者によって拒絶されないようにする方法を検討しています。 動物活動家からの反対と以前に認識されていないウイルスの脅威は、霊長類を臓器源としてあまり望ましくしなかったが、トランスジェニック豚は最終的には人間のための臓器を提供する可能性がある。 しかし、他の科学者は、運動、食事の変化、喫煙の排除を通じて、心臓病の社会的および個人的負担の多くを防ぐことができると信じています。
LOIS N.
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