overzicht

tijdens de tweede helft van de twintigste eeuw werd coronaire hartziekte de belangrijkste doodsoorzaak in rijke, geïndustrialiseerde landen. Bovendien werd meer dan de helft van de sterfgevallen in de Verenigde Staten veroorzaakt door hart-en vaatziekten. Veel van deze sterfgevallen hadden kunnen worden voorkomen door agressieve behandeling en chirurgische procedures, waaronder harttransplantatie operaties. Het tekort aan donorharten leidde echter tot de hoop dat een volledig implanteerbaar mechanisch apparaat het tekort kon overwinnen en het probleem van immunologische afstoting kon voorkomen, maar vroege pogingen om permanente kunstharten te implanteren werden bekritiseerd als voortijdige menselijke experimenten. Inderdaad, de controverses opgeworpen door experimentele implantaties in de jaren 1960 kan de ontwikkeling van een permanente hartvervanging hebben geremd. De slechte kwaliteit van leven die door kunstmatige harten in plaats daarvan leidde tot inspanningen om een nieuwe generatie van linker ventriculaire hulp apparaten te ontwikkelen.

Achtergrond

het menselijk hart is een opmerkelijk orgaan—iets groter dan een vuist—dat meer dan 100.000 keer per dag slaat zonder rust. Bij een gemiddelde volwassene pompt het hart meer dan 16.000 liter bloed per dag door bijna 161.000 km aan bloedvaten. Michael E. DeBakey, een pionier op het gebied van hartchirurgie, die de “Texas Tornado” wordt genoemd, voorspelde dat een mechanisch apparaat zijn hoofdfunctie zou kunnen dupliceren. Kunstharten dateren eigenlijk uit 1957, toen Willem Kolff, uitvinder van de kunstnier, en Tetsuzo Akutsu een experimenteel hart in dieren implanteerden. Kolffs modelhart hield een hond 36 uur in leven. Hartspecialisten en wetenschappers hebben vier algemene benaderingen gevolgd voor hartvervanging: kunstmatige harten, transplantatie van donorharten, hulpmiddelen die slechts een deel van het natuurlijke hart vervangen, en vervangende harten die zijn ontwikkeld door weefseltechnische technieken in het laboratorium, of harten die zijn gekweekt in genetisch gewijzigde dieren.

het ideale kunsthart zou in wezen gedurende vele jaren onderhoudsvrij functioneren binnen de hete, vochtige, corrosieve interne omgeving van het lichaam. Het ontwerp van een succesvol kunsthart zou de moeilijkheden moeten overwinnen die zijn geopenbaard sinds de eerste dergelijke apparaten werden getest in de jaren 1960: schade aan het bloed veroorzaakt door contact met kunstmatige materialen, afstoting van het vervangende hart door het immuunsysteem van het lichaam, moeilijkheden bij het leveren van voldoende kracht aan de pomp zonder verbindingen via de huid, miniaturisering van de pompen genoeg voor gebruik bij kinderen en kleine volwassenen, en het aanpassen van de bloedstroom in reactie op fysiologische stress. Hoewel de kunstmatige harten in ontwikkeling tijdens de jaren 1990 veel van deze problemen kunnen oplossen, zullen deze apparaten waarschijnlijk niet praktisch of routine voor vele jaren. Inderdaad, de geschiedenis van het kunsthart is een geschiedenis van controversiële gevallen.

Impact

Studies uitgevoerd door het Institute of Medicine in de jaren negentig schatten dat 10.000 tot 20.000 Amerikanen per jaar kandidaten zouden kunnen zijn voor een totaal kunsthart en nog eens 25.000 tot 50.000 zouden een linkerventrikelassistent nodig kunnen hebben. Hartfalen treft ongeveer 5 miljoen Amerikanen per jaar; bovendien is de mortaliteit door hartfalen tussen 1974 en 1994 verdrievoudigd. Verschillende vormen van kunstmatige pompen hebben gezorgd voor Tijdelijke “bruggen”, die patiënten in leven houden in afwachting van een transplantatie, maar het aantal gedoneerde harten is slechts ongeveer 2000 per jaar. Voor veel patiënten, assist pompen, ook bekend als linkerventrikel assist devices (LVAD), kan praktischer zijn dan het vervangen van het hele hart. DeBakey begon te werken aan een kunsthart en aanverwante apparaten in 1960. Hij vond een eenvoudige bloedpomp uit, de LVAD, die het hart kon helpen terwijl een patiënt wachtte op een transplantatie. In 1966 voerde DeBakey de eerste menselijke implantatie van een LVAD uit.een van de meest dramatische gebeurtenissen in de twintigste-eeuwse chirurgie vond plaats in 1967, toen Christiaan Barnard (1922- ), een Zuid-Afrikaanse chirurg, de eerste menselijke harttransplantatie uitvoerde. (In veel gevallen kan hartziekte zo ernstig zijn dat een patiënt het wachten op een donorhart niet kan overleven. Pogingen om dierlijke organen te gebruiken, zoals Leonard Bailey ‘ s 1984 transplantatie van het hart van een baviaan in een pasgeborene, die werd geïdentificeerd als baby Fae, eindigde in mislukking. Daarom gaf het tekort aan donororganen een grote impuls aan de ontwikkeling van een kunsthart.op 4 April 1969 voerde Denton A. Cooley de eerste menselijke implantatie uit van een volledig kunsthart toen hij een apparaat gebruikte dat door Domingo Liotta werd ontwikkeld om het leven van Haskell Karp in stand te houden. Karp was een 47-jarige patiënt die hartfalen had na een operatie voor een linkerventrikel aneurysma. Karp leefde 65 uur met het kunsthart in zijn borst, maar stierf kort na een harttransplantatie. DeBakey beweerde dat het hart dat Cooley gebruikte identiek was aan een in ontwikkeling in zijn laboratorium en dat Cooley het zonder toestemming had gebruikt. Omdat het apparaat met slechts beperkt succes bij kalveren was gebruikt, vond DeBakey menselijke implantatie prematuur en onverstandig. Hoewel Cooley toestemming had verkregen voor de operatie van de patiënt, had hij geen toestemming gevraagd van de hospital review board of van federale agentschappen. Hij en Liotta dachten dat toestemming niet zou zijn verleend en dat ze een perfecte gelegenheid om het experiment uit te voeren zou hebben verloren. De werkrelatie tussen Cooley en DeBakey werd vernietigd door de controverse rondom De Karp-operatie.

toen kwam Karp ‘ s weduwe met een aanklacht wegens onrechtmatige dood tegen Cooley. Zij beweerde dat zij en haar man niet volledig waren geïnformeerd over de risico ‘ s van de experimentele procedure. De rechter wees de zaak af en oordeelde dat de patiënt geïnformeerde toestemming had gegeven en dat het ziekenhuis en de chirurgen de patiënt grondig hadden geïnformeerd over de risico ‘ s van de procedure en de geringe kans op volledig herstel of overleving. De beslissing in deze zaak wordt beschouwd als een mijlpaal in de ontwikkeling en implementatie van medische technologie.in 1981 voerde Cooley een andere controversiële operatie uit, de implantatie van een volledig kunsthart, ontwikkeld door Tetsuzo Akutsu. De 36-jarige patiënt bleef 55 uur op het kunsthart totdat een donorhart beschikbaar was voor transplantatie. Robert Jarvik, een arts en biomedisch ingenieur, benaderde DeBakey over het testen van een soortgelijk apparaat, bekend als de Jarvik-7, maar DeBakey weigerde omdat hij niet dacht dat het apparaat klaar was voor menselijk gebruik. Een jaar later implanteerde William DeVries, in samenwerking met Jarvik, het Jarvik-7 hart in de borst van Barney Clark, een 61-jarige tandarts uit Seattle die stierf aan hartfalen.

In tegenstelling tot het Karp-geval, waarin het kunsthart werd geïmplanteerd als een brug naar transplantatie, waren DeVries en Jarvik van plan hun kunsthart te gebruiken als een permanente vervanging voor het zieke hart. Clark, die 112 dagen op het kunsthart overleefde, werd door leden van het implantaatteam geëerd als een “echte pionier” die begreep dat hij deelnam aan een experiment dat zijn leven waarschijnlijk niet zou redden, maar een experiment dat informatie zou bieden om de biomedische wetenschap en andere patiënten te helpen.

vijf soortgelijke implantaten werden tot en met 1985 uitgevoerd. De langste overlevende was William Schroeder, die 620 dagen lang werd ondersteund door de Jarvik-7. Het schouwspel van de slechte kwaliteit van leven en pijnlijke complicaties van patiënten als Clark en Schroeder zorgde voor een belangrijke publieke reactie op het kunsthart. Bovendien concludeerden veel artsen, wetenschappers, ethici en beleidsmakers dat het gebruik van het kunsthart voorbarig was en dat het tot ver in de volgende eeuw zou duren voordat een nieuwe generatie kunstharten het leven van patiënten aanzienlijk zou verbeteren. De problemen in verband met implanteerbare kunstharten leidden uiteindelijk tot een algemene consensus dat een assist-apparaat praktischer en voordeliger zou zijn voor patiënten. Het oorspronkelijke doel van LVADs was om mensen met terminaal hartfalen in leven te houden totdat er een donorhart beschikbaar kwam. Op deze manier werd de Jarvik-7 later gebruikt bij honderden patiënten als brug naar transplantatie.in het begin van de jaren negentig werden geavanceerde LVAD ‘ s routinematig gebruikt in ziekenhuizen over de hele wereld. Veel van de vroege apparaten waren echter te groot voor gebruik bij kinderen en kleine volwassenen. Onderzoekers richtten zich dus op de ontwikkeling van een kleine, maar toch krachtige LVAD. DeBakey en anderen moesten een aantal van hun experimenten en klinische proeven in Europa uitvoeren omdat de overheidsregels met betrekking tot klinische proeven strenger waren in de Verenigde Staten. Innovatieve oplossingen voor het probleem van het creëren van een betere pomp ontstond uit een samenwerking tussen DeBakey en National Aeronautics and Space Administration (NASA) wetenschappers. (Deze samenwerking kwam tot stand na een operatie die DeBakey had uitgevoerd op David Saussier, een NASA-ingenieur.

Het DeBakey Ventricular Assist Device (VAD), een geminiaturiseerde pomp van ongeveer een tiende van de grootte van de oudere apparaten, veroorzaakte minder schade aan de bloedcellen, had minder dan acht watt vermogen nodig en kon via de huid worden opgeladen. Veel andere experimentele apparaten werden ook getest in 1998, toen de 90-jarige DeBakey naar Duitsland ging om persoonlijk toezicht te houden op de eerste menselijke proeven met zijn VAD. Zes patiënten in totaal, de eerste, die in kritieke toestand was op het moment van de operatie, overleed zes weken later. De tweede liet zijn Apparaat verwijderen vanwege de vorming van een bloedstolsel in het mechanisme, maar twee andere patiënten konden het ziekenhuis verlaten met het apparaat nog op zijn plaats.

de nieuwe generatie LVADs biedt veel patiënten hoop vanwege een onverwacht fenomeen dat door verschillende harttransplantatiecentra is gemeld. Sommige patiënten die LVADS gebruikten tijdens het wachten op een donorhart herstelden. Blijkbaar heeft de volledige rust in de linker ventrikel die door de LVAD werd verstrekt, het hartfalen in belangrijke mate omgekeerd en vergrote hartcellen keerden terug naar normale grootte. Daarom kan LVADs ook worden gebruikt als een ” brug naar herstel.”

naast menselijke harttransplantaties en mechanische harten, denken sommige wetenschappers dat dierlijke weefsels en organen of combinaties van levende cellen met kunstmatige materialen uiteindelijk zullen worden gebruikt om zieke harten te helpen of te vervangen. Wetenschappers proberen nu hartspierweefsel, hartkleppen en bloedvaten in het laboratorium te laten groeien; deze aanpak staat bekend als weefselengineering. Omdat een heel hart zelden faalt, kan het helpen van veel patiënten met weefsel-engineered hartspier mogelijk zijn. Bovendien zijn wetenschappers op het gebied van xenotransplantatie al op zoek naar manieren om dierlijke organen te veranderen, zodat ze niet door mensen worden afgewezen. Verzet van dierenactivisten en de dreiging van voorheen niet-herkende virussen hebben primaten minder wenselijk gemaakt als bron van organen, maar transgene varkens kunnen uiteindelijk organen voor de mens. Andere wetenschappers geloven echter dat veel van de sociale en individuele last van hart-en vaatziekten kan worden voorkomen door middel van lichaamsbeweging, veranderingen in het dieet en de eliminatie van roken.

LOIS N. MAGNER

verder lezen

boeken

Ad Hoc Task Force on Cardial Replacement. Hartvervanging: medische, ethische, psychologische en economische implicaties. Washington, DC: U. S. Government Printing Office, 1969.

Conrad, Peter, and Rochelle Kern, eds. De sociologie van gezondheid & ziekte: kritische perspectieven. 4e ed. New York: St. Martin ‘ s Press, 1994.

Hogness, John R., ed. Kunsthart: Prototypes, beleid en patiënten. Washington, DC: National Academy Press, 1991.

Kolff, Willem. Kunstmatige Organen. New York: Wiley, 1976.

Lubeck, D., and J. P. Bunker. Het kunsthart: kosten, risico ‘ s en voordelen. Washington, DC: Office of Technology Assessment, 1982.

Reiser, Stanley Joel, And Michael Anbar, eds. De machine aan het bed: strategieën voor het gebruik van technologie in de patiëntenzorg. New York: Cambridge University Press, 1984.

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

Periodics

Jarvik, Robert. “Het Totale Kunsthart.”Scientific American 244 (1981): 74-80.

Stover, Dawn. “Kunsthart.”Popular Science 254 (Februari 1999): 11-17.