science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe kunstmatige harten werken

De AbioCor was het eerste kunsthart dat in bijna twee decennia werd gebruikt. Zie meer moderne geneeskunde foto's. Foto met dank aan Abiomed

Je hart is de motor in je lichaam die alles draaiende houdt. In principe, het hart is een spierpomp die de zuurstof en de bloedcirculatie door uw longen en lichaam in stand houdt. In een dag, je hart pompt ongeveer 2, 000 liter bloed. Zoals elke motor, als het hart niet goed wordt verzorgd, kan het kapot gaan en minder efficiënt pompen, een aandoening die hartfalen wordt genoemd.

Voor een lange tijd, de enige optie voor veel patiënten met ernstig hartfalen was een harttransplantatie. Echter, er zijn er maar iets meer dan 2, 000 harttransplantaties die jaarlijks in de Verenigde Staten worden uitgevoerd, wat betekent dat tienduizenden mensen sterven in afwachting van een donorhart. Op 2 juli, 2001, hartfalenpatiënten kregen nieuwe hoop als chirurgen in het Joods Ziekenhuis in Louisville, Kentucky, voerde de eerste kunstmatige harttransplantatie in bijna twee decennia uit. De AbioCor implanteerbaar vervangend hart was het eerste volledig op zichzelf staande kunstmatige hart en zal naar verwachting de levensverwachting van hartpatiënten ten minste verdubbelen.

In dit artikel, krijgt u een diepgaand inzicht in hoe dit kunsthart werkt, hoe het in de borst van een patiënt wordt geïmplanteerd en wie in aanmerking komt voor het ontvangen van een van deze mechanische harten. We zullen het AbioCor-hart ook vergelijken met de kunstmatige harten die in het verleden hebben gefaald.

Inhoud
  1. Een hydraulisch aangedreven hart
  2. De zeven uur durende operatie
  3. De ziekste van de zieken

Een hydraulisch aangedreven hart

Kamers van een natuurlijk hart

Het gemiddelde volwassen menselijke hart pompt bloed met een snelheid van 60 tot 100 slagen per minuut . Als je hebt gelezen hoe je hart werkt, dan weet je dat het hart in twee fasen samentrekt:

  1. In de eerste fase, rechts en links atria tegelijkertijd contracteren, het bloed naar de rechter en linker ventrikels pompen.
  2. In de tweede fase, de ventrikels samentrekken om het bloed uit het hart te stuwen.

De hartspier ontspant dan voor de volgende hartslag. Hierdoor kan het bloed het hart weer vullen.

Patiënten met een geïmplanteerd AbioCor-hart hebben nog steeds atria die tegelijkertijd kloppen, maar het kunstmatige hart, die beide ventrikels vervangt, kan alleen bloed naar buiten dwingen één ventrikel tegelijk . Dus, het stuurt afwisselend bloed naar de longen en vervolgens naar het lichaam, in plaats van beide tegelijk zoals een natuurlijk hart doet. De AbioCor kan meer pompen dan 10 liter per minuut , wat genoeg is voor dagelijkse activiteiten.

Diagram van het AbioCor-hart Bron:AbioCor

De AbioCor , ontwikkeld door Abiomed, is een zeer geavanceerd medisch hulpmiddel, maar het kernmechanisme van het apparaat is de hydraulische pomp die hydraulische vloeistof heen en weer pendelt. Om te begrijpen hoe het werkt, laten we eens kijken naar de verschillende componenten van het systeem:

  • Hydraulische pomp - Het basisidee van dit apparaat is vergelijkbaar met de hydraulische pompen die in zwaar materieel worden gebruikt. Kracht die op het ene punt wordt uitgeoefend, wordt overgebracht naar een ander punt met behulp van een onsamendrukbare vloeistof. Een tandwiel in de pomp draait op 10, 000 omwentelingen per minuut (rpm) om druk te creëren.
  • Poortklep: - Deze klep opent en sluit om de hydraulische vloeistof van de ene kant van het kunsthart naar de andere te laten stromen. Als de vloeistof naar rechts beweegt, bloed wordt via een kunstmatige ventrikel naar de longen gepompt. Als de vloeistof naar links beweegt, bloed wordt naar de rest van het lichaam gepompt.
  • Draadloos energieoverdrachtssysteem - Ook wel de Transcutane energieoverdracht (TET), dit systeem bestaat uit twee spoelen, een interne en een externe, die kracht via magnetische kracht van een externe batterij over de huid overbrengen zonder het oppervlak te doorboren. De interne spoel ontvangt de stroom en stuurt deze naar de interne batterij en het controllerapparaat.
  • Interne batterij - Een oplaadbare batterij wordt in de buik van de patiënt geïmplanteerd. Dit geeft een patiënt 30 tot 40 minuten om bepaalde activiteiten uit te voeren, zoals douchen, terwijl deze is losgekoppeld van de hoofdaccu.
  • Externe batterij - Deze batterij wordt gedragen aan een klittenband om het middel van de patiënt. Elke oplaadbare batterij biedt ongeveer vier tot vijf uur stroom.
  • Controller - Dit kleine elektronische apparaatje wordt in de buikwand van de patiënt geïmplanteerd. Het bewaakt en regelt de pompsnelheid van het hart.

Het AbioCor-hart, die is samengesteld uit titanium en plastic, verbindt met vier locaties:

  • Rechter atrium
  • Linker atrium
  • Aorta
  • longslagader

Het hele systeem weegt ongeveer 2 pond (0,9 kilogram). In de volgende sectie, u leert hoe chirurgen het AbioCor-hart tijdens een zeven uur durende operatie hebben geïmplanteerd.

De zeven uur durende operatie

Chirurgen die het AbioCor-hart implanteren Foto met dank aan Abiomed

De operatie om een ​​AbioCor kunsthart te implanteren is uiterst delicaat. Niet alleen snijden en verwijderen de chirurgen de rechter en linker hartkamers van het natuurlijke hart, maar ze plaatsen ook een vreemd voorwerp in de borst van de patiënt. De patiënt moet op, en later verwijderd uit, een hart-longmachine . De operatie vereist honderden hechtingen , om het hart goed te bevestigen aan kunstmatige ventrikels. enten verbind de AbioCor met de overige delen van het natuurlijke hart. Transplantaten zijn een soort synthetisch weefsel dat wordt gebruikt om het kunstmatige apparaat te verbinden met het natuurlijke weefsel van de patiënt.

Vanwege de complexiteit van de operatie, er is veel medisch personeel aanwezig tijdens de operatie. De operatie op 2 juli 2001, die de eerste in zijn soort ter wereld was, omvatte een team van de twee hoofdchirurgen, 14 verpleegsters, perfusionisten, anesthesiologen en ander ondersteunend personeel.

Hier is de werkwijze, zoals beschreven door de Universiteit van Louisville chirurg Robert Dowling :

  1. Chirurgen implanteren de energieoverdrachtsspoel in de buik.
  2. Het borstbeen wordt geopend en de patiënt wordt op een hart-longmachine gelegd.
  3. Chirurgen verwijderen de rechter en linker ventrikels van het oorspronkelijke hart. Ze vertrekken in de rechter en linker atria, de aorta en de longslagader. Dit deel van de operatie alleen al duurt twee tot drie uur.
  4. Atriale manchetten worden aan de rechter- en linkerboezems van het oorspronkelijke hart genaaid.
  5. Een plastic model wordt in de borstkas geplaatst om de juiste plaatsing en pasvorm van het hart bij de patiënt te bepalen.
  6. Transplantaten worden op een geschikte lengte gesneden en aan de aorta en longslagader genaaid.
  7. De AbioCor wordt in de kist geplaatst. Chirurgen gebruiken "quick connects" -- een beetje zoals kleine klikjes -- om het hart met de longslagader te verbinden, aorta en linker en rechter atria.
  8. Alle lucht in het apparaat wordt verwijderd.
  9. De patiënt wordt van de hart-longmachine gehaald.
  10. Het chirurgisch team zorgt ervoor dat het hart goed werkt.

Sinds deze eerste transplantatie, meer procedures zijn gedaan.

Oorspronkelijk, Abiomed-functionarissen waarschuwden voor al te optimistische resultaten; de meest optimistische voorspellingen waren dat een patiënt zou kunnen leven tot zes maanden met het AbioCor-hart. Het apparaat is ontworpen om dubbele levensverwachting voor patiënten die nog maar ongeveer 30 dagen te leven hadden voor de operatie.

Robert Tools , de patiënt die op 2 juli de harttransplantatie kreeg, 2001, in het Joods ziekenhuis in Louisville, is overleden. Tien andere patiënten zijn ook overleden, maar de ontvangers van het AbioCor-hart hebben na hun transplantatie gemiddeld vijf maanden geleefd.

De Jarvik-7

1982, Dr. William Devries de geïmplanteerde Jarvik-7 , het eerste apparaat dat is ontworpen als een volledig permanent vervangend hart. De operatie werd uitgevoerd aan de Universiteit van Utah, en de patiënt was Dr. Barney Clark , een tandarts uit Seattle. Clark leefde 112 dagen op het hart voordat hij bezweek aan complicaties veroorzaakt door het apparaat.

De Jarvik-7 was een luchtgedreven hart ontworpen door Dr. Willem Kolff en Dr. Don Olsen. In tegenstelling tot de op zichzelf staande AbioCor, het Jarvik-7-hart had verschillende externe draden nodig, die uit de patiënt stak en verbonden was met een grote externe eenheid. Deze uitstekende draden leidden tot verschillende infecties in Clark.

Nog vier patiënten kregen de Jarvik-7 voordat deze werd stopgezet vanwege complicaties, inclusief beroerte, mechanisch falen en problemen met de anatomische pasvorm. Het is sindsdien verbeterd en hernoemd, heet nu de CardioWest hart . Het wordt alleen gebruikt in experimentele situaties en als een onderzoeksapparaat voor brug-naar-transplantatie.

Lees verder

De ziekste van de zieken

Röntgenfoto van het AbioCor-apparaat geïmplanteerd in een patiënt Foto met dank aan Abiomed

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) heeft Abiomed toestemming gegeven om 15 implantaten te plaatsen als onderdeel van een klinische proef. Twaalf van de voorgestelde 15 operaties zijn uitgevoerd. Deze operaties hebben plaatsgevonden in medische centra in Houston, Los Angeles, Boston en Philadelphia. De FDA heeft de resultaten van deze transplantaties geval per geval beoordeeld om de toekomst van het AbioCor-apparaat te bepalen. Als de $ 70, 000 tot $ 100, 000 apparaat is succesvol, wat betekent dat het het leven van een patiënt zonder complicaties kan verlengen, het zou kunnen worden goedgekeurd voor gebruik in meer hartcentra in de Verenigde Staten. In feite, verschillende persbureaus melden dat Abiomed dit jaar goedkeuring zal vragen van de Amerikaanse Food and Drug Administration om het AbioCor-hart te verkopen. Het apparaat zal worden gebruikt voor de behandeling van patiënten met hartfalen in het eindstadium onder wat bekend staat als een 'uitzondering voor humanitaire hulpmiddelen'.

Laman Gray zei dat de eerste kandidaten voor het hart de 'ziekste van de zieken' zullen zijn. FDA en Abiomed-functionarissen hebben een paar parameters vastgesteld voor wie een van de eerste ontvangers van het kunstmatige hart kan worden. De patiënt moet voldoen aan het volgende profiel:

  • Eindstadium hartfalen hebben
  • Een levensverwachting hebben van minder dan 30 dagen
  • Is geen kandidaat voor een natuurlijke harttransplantatie
  • Heb geen andere haalbare behandelingsoptie

Een andere vereiste is dat het apparaat ter grootte van een grapefruit in de borst van de patiënt moet passen. Om de pasvorm van het apparaat te bepalen, de patiënt moet een CAT-scan en thoraxfoto ondergaan. Vervolgens, met behulp van een computer-aided design (CAD) programma, het natuurlijke hart wordt virtueel verwijderd en het AbioCor-hart wordt virtueel in de borst van de patiënt geplaatst. Als het computerprogramma aangeeft dat het apparaat past, artsen kunnen doorgaan met de operatie om het kunstmatige hart te implanteren.

Gedurende bijna twee maanden na de operatie, ziekenhuis en AbioMed-functionarissen hielden de naam van de eerste ontvanger een geheim. Echter, op 21 augustus, 2001, het werd onthuld dat Robert Tools , een inwoner van Kentucky en voormalig medewerker van een telefoonmaatschappij, was de geschiedenismakende patiënt. Hoewel Tools een infectie heeft gehad en een beademingsapparaat nodig had na zijn operatie, zijn artsen melden dat het mechanische hart probleemloos blijft functioneren.

Patiënt Robert Tools met Dr. Laman Gray (links) en Dr. Robert Dowling (rechts) Foto met dank aan Joods ziekenhuis

Dit is wat er bekend was over Tools voorafgaand aan zijn operatie:

  • Hij leed aan klasse IV hartfalen.
  • Hij had ernstig biventriculair falen.
  • Hij werd afgewezen door een harttransplantatiecentrum.
  • Hij had eerder een coronaire bypass-operatie ondergaan.
  • Hij had meerdere hartaanvallen.
  • Hij had suikerziekte.

Momenteel, er zijn tussen de 2 miljoen en 3 miljoen Amerikanen die leven met hartfalen, en 400, Jaarlijks worden er 000 nieuwe gevallen gediagnosticeerd. Oorzaken van hartfalen 39, 000 doden per jaar , volgens het Nationaal Hart, Long, en Bloed Instituut (NHLBI). De meeste mensen met de diagnose hartfalen kunnen ongeveer vijf jaar leven, en zullen meestal een harttransplantatie moeten ondergaan om hun leven te verlengen.

Alleen al in de Verenigde Staten, 2, In 2003 werden 143 harttransplantaties uitgevoerd. duizenden potentiële ontvangers sterven jaarlijks in afwachting van een harttransplantatie. Artsen moedigen het publiek nog steeds aan om orgaandonor te worden, maar de AbioCor kan velen redden die niet de mogelijkheid hebben voor een natuurlijke transplantatie of om te wachten op een beschikbaar hart.

Voor meer informatie over de AbioCor en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-links

  • Hoe je hart werkt
  • Hoe congestief hartfalen werkt
  • Hoe hartaanvallen werken

Andere geweldige links

  • Abiomed
  • Joods ziekenhuis, Louisville, KY
  • American Heart Association
  • Yahoo! - Kunstmatige hart volledige dekking

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Celkarakteristieken
  2. Wat is een kruisverwijzingssysteem?
  3. Hoeveel chromosomen zijn er in cellen van het menselijk lichaam?
  4. Interessante feiten over plantencellen
  5. Hoe zijn planten en dieren afhankelijk van elkaar?
  6. Een ellebooggewricht bouwen Model
  7. De verschillen tussen mannelijke pollen en vrouwelijke zaden dennenappels
  8. De chemie van melanine
  9. Hoe beïnvloedt de temperatuur het metabolisme?

Wetenschap