Prezentare generală

în a doua jumătate a secolului al XX-lea boala coronariană a devenit principala cauză de deces în națiunile bogate, industrializate. Mai mult, mai mult de jumătate din decesele din Statele Unite au fost cauzate de boli cardiovasculare. Multe dintre aceste decese ar fi putut fi prevenite prin management agresiv și proceduri chirurgicale, inclusiv operații de transplant de inimă. Cu toate acestea, lipsa inimilor donatoare a dus la speranța că un dispozitiv mecanic total implantabil ar putea depăși lipsa și ar putea evita problema respingerii imunologice, dar încercările timpurii de implantare a inimilor artificiale permanente au fost criticate ca experimente umane premature. Într-adevăr, controversele ridicate de implantările experimentale din anii 1960 ar fi putut inhiba dezvoltarea unei înlocuiri permanente a inimii. Calitatea slabă a vieții oferită de inimile artificiale a dus în schimb la eforturile de a dezvolta o nouă generație de dispozitive de asistență a ventriculului stâng.

context

inima umană este un organ remarcabil—puțin mai mare decât un pumn—care bate de peste 100.000 de ori pe zi fără odihnă. La un adult mediu, inima pompează mai mult de 4.300 de galoane (16.000 de litri) de sânge pe zi prin aproape 100.000 de mile (161.000 km) de vase de sânge. Imaginându-și inima ca doar o pompă, Michael E. DeBakey, un pionier al chirurgiei cardiace, care a fost numit „tornada din Texas”, a prezis că un dispozitiv mecanic ar putea duplica funcția sa principală. Inimile artificiale datează de fapt din 1957, când Willem Kolff, inventatorul rinichiului artificial, și Tetsuzo Akutsu au implantat o inimă experimentală în animale. Inima model a lui Kolff a ținut un câine în viață timp de 36 de ore. Specialiștii în inimă și oamenii de știință au urmărit patru abordări generale ale înlocuirii inimii: inimi artificiale, transplant de inimi donatoare, dispozitive de asistență care înlocuiesc doar o parte a inimii naturale și inimi de înlocuire dezvoltate prin tehnici de inginerie tisulară în laborator sau inimi cultivate la animale modificate genetic.

inima artificială ideală ar funcționa în esență fără întreținere timp de mulți ani în mediul intern fierbinte, umed și coroziv al corpului. Proiectarea unei inimi artificiale de succes ar trebui să depășească dificultățile care au fost dezvăluite de când primele astfel de dispozitive au fost testate în anii 1960: deteriorarea sângelui cauzată de contactul cu materiale artificiale, respingerea inimii de înlocuire de către sistemul imunitar al organismului, dificultăți în furnizarea adecvatăputere la pompă fără conexiuni prin piele, miniaturizarea pompelor suficient pentru utilizare la copii și adulți mici și ajustarea fluxului sanguin ca răspuns la stresul fiziologic. Deși inimile artificiale în curs de dezvoltare în anii 1990 pot rezolva multe dintre aceste probleme, aceste dispozitive probabil nu vor deveni practice sau de rutină timp de mulți ani. Într-adevăr, istoria inimii artificiale este o istorie a cazurilor controversate.

Impact

studiile efectuate de Institutul de medicină în anii 1990 au estimat că 10.000 până la 20.000 de americani pe an ar putea fi candidați pentru o inimă artificială totală și alți 25.000 până la 50.000 ar putea avea nevoie de un dispozitiv de asistență ventriculară stângă. Insuficiența cardiacă afectează aproximativ 5 milioane de americani pe an; în plus, mortalitatea cauzată de insuficiența cardiacă a crescut de trei ori între 1974 și 1994. Diferite forme de pompe artificiale au oferit „Poduri” temporare, menținând pacienții în viață în așteptarea unui transplant, dar numărul inimilor donate este de aproximativ 2.000 pe an. Pentru mulți pacienți, pompele de asistență, cunoscute și sub numele de dispozitive de asistență ventriculară stângă (LVAD), pot fi mai practice decât înlocuirea întregii inimi. DeBakey a început să lucreze la o inimă artificială și la dispozitive conexe în 1960. El a inventat o simplă pompă de sânge, LVAD, care ar putea ajuta inima în timp ce un pacient aștepta un transplant. În 1966 DeBakey a efectuat prima implantare umană a unui LVAD.unul dintre cele mai dramatice evenimente din chirurgia secolului al XX-lea a avut loc în 1967, când Christiaan Barnard (1922- ), un chirurg sud-African, a efectuat primul transplant de inimă umană. (În multe cazuri, bolile de inimă pot fi atât de severe încât un pacient poate să nu supraviețuiască așteptării unei inimi donatoare.) Încercările de a folosi organe de animale, cum ar fi transplantul lui Leonard Bailey din 1984 al inimii unui babuin într-un nou-născut, care a fost identificat ca Baby Fae, s-au încheiat cu un eșec. Prin urmare, lipsa de organe donatoare a oferit un mare impuls dezvoltării unei inimi artificiale.la 4 aprilie 1969, Denton A. Cooley a efectuat prima implantare umană a unei inimi artificiale totale atunci când a folosit un dispozitiv dezvoltat de Domingo Liotta pentru a susține viața lui Haskell Karp. Karp era un pacient în vârstă de 47 de ani care se afla în insuficiență cardiacă după o intervenție chirurgicală pentru un anevrism ventricular stâng. Karp a trăit cu inima artificială în piept timp de 65 de ore, dar a murit la scurt timp după ce a primit un transplant de inimă. DeBakey a susținut că inima folosită de Cooley era identică cu cea în curs de dezvoltare în laboratorul său și că Cooley o folosise fără permisiune. Deoarece dispozitivul a fost utilizat cu succes limitat la viței, DeBakey a considerat implantarea umană prematură și neînțeleaptă. Deși Cooley obținuse consimțământul pentru operație de la pacient, el nu ceruse permisiunea Comisiei de revizuire a spitalului sau a agențiilor federale. El și Liotta au crezut că permisiunea nu ar fi fost acordată și că ar fi pierdut ocazia perfectă de a efectua experimentul. Relația de lucru dintre Cooley și DeBakey a fost distrusă de controversa din jurul operațiunii Karp.apoi văduva lui Karp a intentat un proces împotriva lui Cooley. Ea a susținut că ea și soțul ei nu au fost pe deplin informați cu privire la riscurile procedurii experimentale. Judecătorul a respins cazul, hotărând că pacientul și-a dat consimțământul în cunoștință de cauză și că spitalul și chirurgii au informat temeinic pacientul cu privire la riscurile procedurii și la probabilitatea scăzută de recuperare completă sau supraviețuire. Decizia în acest caz este considerată un reper în dezvoltarea și implementarea tehnologiei medicale.

în 1981 Cooley a efectuat o altă operație controversată, implantarea unei inimi artificiale totale dezvoltate de Tetsuzo Akutsu. Pacientul în vârstă de 36 de ani a fost susținut pe inima artificială timp de 55 de ore până când o inimă donatoare a fost disponibilă pentru transplant. Robert Jarvik, medic și inginer biomedical, l-a abordat pe DeBakey despre testarea unui dispozitiv similar, cunoscut sub numele de Jarvik-7, dar DeBakey a refuzat pentru că nu credea că dispozitivul este gata pentru uz uman. Un an mai târziu, William DeVries, în colaborare cu Jarvik, a implantat inima Jarvik-7 în pieptul lui Barney Clark, un dentist din Seattle, în vârstă de 61 de ani, care a murit de insuficiență cardiacă.spre deosebire de cazul Karp, în care inima artificială a fost implantată ca o punte de transplant, DeVries și Jarvik intenționau să-și folosească inima artificială ca înlocuitor permanent pentru inima bolnavă. Clark, care a supraviețuit timp de 112 zile pe inima artificială, a fost onorat de membrii echipei de implant ca un „adevărat pionier” care a înțeles că participă la un experiment care este puțin probabil să-i salveze viața, dar care ar oferi informații pentru a ajuta știința biomedicală și alți pacienți.

cinci implanturi similare au fost efectuate până în 1985. Cel mai lung supraviețuitor a fost William Schroeder, care a fost susținut de Jarvik-7 timp de 620 de zile. Spectacolul calității slabe a vieții și complicațiile dureroase suferite de pacienți precum Clark și Schroeder a creat o reacție publică semnificativă împotriva inimii artificiale. Mai mult, mulți medici, oameni de știință, eticieni și factori de decizie politică au ajuns la concluzia că utilizarea inimii artificiale a fost prematură și că va fi bine în secolul următor înainte ca o nouă generație de inimi artificiale să îmbunătățească semnificativ viața pacienților. Problemele asociate cu inimile artificiale implantabile au dus în cele din urmă la un consens general că un dispozitiv de asistență ar fi mai practic și mai benefic pentru pacienți. Scopul inițial al LVADs a fost de a menține în viață persoanele cu insuficiență cardiacă terminală până când o inimă donatoare a devenit disponibilă. În acest mod, Jarvik-7 a fost folosit ulterior la sute de pacienți ca punte către transplant.

la începutul anilor 1990, LVAD-urile sofisticate erau utilizate în mod obișnuit în spitale din întreaga lume. Cu toate acestea, multe dintre dispozitivele timpurii erau prea mari pentru a fi utilizate la copii și adulți mici. Cercetătorii s-au concentrat astfel pe dezvoltarea unui LVAD mic, dar încă puternic. DeBakey și alții au trebuit să efectueze unele dintre experimentele și studiile clinice în Europa, deoarece regulile guvernamentale privind studiile clinice erau mai stricte în Statele Unite. Soluțiile inovatoare la problema creării unei pompe mai bune au apărut dintr-o colaborare între DeBakey și oamenii de știință ai Administrației Naționale de Aeronautică și spațiu (NASA). (Această colaborare a avut loc în urma unei operațiuni pe care DeBakey a efectuat-o pe David Saussier, un inginer NASA.dispozitivul de asistență ventriculară DeBakey (VAD), o pompă miniaturizată de aproximativ o zecime din dimensiunea dispozitivelor mai vechi, a provocat mai puține daune celulelor sanguine, a necesitat mai puțin de opt wați de putere și ar putea fi reîncărcată prin piele. Multe alte dispozitive experimentale au fost, de asemenea, testate până în 1998, când DeBakey, în vârstă de 90 de ani, a plecat în Germania pentru a supraveghea personal primele studii umane ale VAD-ului său. Șase pacienți în total, primul, care era în stare critică la momentul operației, a murit șase săptămâni mai târziu. Al doilea i-a fost îndepărtat dispozitivul din cauza formării unui cheag de sânge în mecanism, dar alți doi pacienți au putut părăsi spitalul cu dispozitivul încă la locul său.

noua generație de LVADs oferă speranță multor pacienți din cauza unui fenomen neașteptat raportat de mai multe centre de transplant de inimă. Unii dintre pacienții care foloseau LVADS în așteptarea unei inimi donatoare se recuperau de fapt. Aparent, restul complet al ventriculului stâng furnizat de LVAD a inversat insuficiența cardiacă într-o măsură semnificativă și celulele inimii mărite au revenit la dimensiunea normală. Prin urmare, LVADs ar putea fi, de asemenea, utilizat ca o „punte spre recuperare.”pe lângă transplanturile de inimă umană și inimile mecanice, unii oameni de știință cred că țesuturile și organele animale sau combinațiile de celule vii cu materiale artificiale vor fi folosite în cele din urmă pentru a ajuta sau înlocui inimile bolnave. Oamenii de știință încearcă acum să crească țesutul muscular al inimii, supapele cardiace și vasele de sânge în laborator; această abordare este cunoscută sub numele de inginerie tisulară. Deoarece o inimă întreagă rareori eșuează, ajutarea multor pacienți cu mușchi cardiac modificat prin țesut poate fi posibilă. În plus, în domeniul numit xeno-transplant, oamenii de știință caută deja modalități de a schimba organele animale, astfel încât acestea să nu fie respinse de destinatarii umani. Opoziția activiștilor pentru animale și amenințarea virusurilor nerecunoscute anterior au făcut primatele mai puțin de dorit ca surse de organe, dar porcii transgenici pot furniza în cele din urmă organe pentru oameni. Cu toate acestea, alți oameni de știință cred că o mare parte din povara socială și individuală a bolilor de inimă ar putea fi prevenită prin exerciții fizice, modificări ale dietei și eliminarea fumatului.

LOIS N. MAGNER

lecturi suplimentare

Cărți

grupul de lucru ad-Hoc privind înlocuirea cardiacă. Înlocuirea cardiacă: implicații medicale, etice, psihologice și economice. Washington, DC: Biroul de tipărire al Guvernului SUA, 1969.

Conrad, Peter, și Rochelle Kern, eds. Sociologia sănătății& boala: perspective critice. A 4-a ed. New York: St. Martin ‘ s Press, 1994.

Hogness, John R., ed. Inima artificială: prototipuri, politici și pacienți. Washington, DC: National Academy Press, 1991.Kolff, Willem. Organe Artificiale. New York: Wiley, 1976.

Lubeck, D., și J. P. Bunker. Inima artificială: costuri, riscuri și beneficii. Washington, DC: Biroul de evaluare tehnologică, 1982.

Reiser, Stanley Joel, și Michael Anbar, eds. Mașina de la noptieră: strategii pentru utilizarea tehnologiei în îngrijirea pacientului. New York: Cambridge University Press, 1984.

Shaw, Margery W., ed. După Barney Clark: reflecții asupra programului inimii artificiale din Utah. Austin, TX: Universitatea din Texas Press, 1984.

periodice

Jarvik, Robert. „Inima Artificială Totală.”Scientific American 244 (1981): 74-80.Stover, Dawn. „Inima Artificială.”Știința Populară 254 (Februarie 1999): 11-17.