Впервые создано биомеханическое человеческое сердце

7 июня, 2013 Кардиология  Нет комментариев

Ученые и инженеры создали сердце-киборг, состоящее из комбинации искусственных материалов и живой тканий. Новое устройство может помочь миллионам людей, которые ждут пересадки сердца.

Французская компания Carmat создала новый тип искусственного сердца, который сочетает синтетические и биологические материалы, а также датчики и специальное программное обеспечение, которое имитирует работу живого сердца.

Разработчики Carmat в конце мая получили разрешение проверить свое изобретение в условиях реальной имплантации пациентам в четырех клиниках в Европе и на Ближнем Востоке. Если биомеханическое сердце будет работать безопасно и эффективно, оно будет применяться для лечения пациентов, которым по тем или иным причинам не могут или не успевают пересадить живое донорское сердце.

Только в США около 5,7 млн. человек имеют сердечную недостаточность, то есть, их сердца не могут поставлять достаточно крови и кислорода к другим органам. Понятно, что нет и речи о том, чтобы найти столько доноров, и эта проблема глобальная – больных гораздо больше, чем донорских органов.

В настоящее время к использованию в США, Канаде и Европе одобрено лишь одно искусственное сердце, производимое американской компанией SynCardia Systems. Но его используют в основном для пациентов, которым не полагается пересадка донорского сердца, то есть тем, у кого нет других шансов. Кроме того, оно тяжелое (6,1 кг) и требует сложного дополнительного оборудования, которое размещается в отдельной сумке-контейнере.

Попытки полностью заменить человеческое сердце протезом началась десятилетия назад, но до сих пор полноценную замену живому сердцу создать не удалось. На первый взгляд, сердце – это простой насос, а при нынешних технологиях создать достаточно компактный насос, казалось бы, совсем не трудно. Однако не все так просто, поскольку наше сердце обладает фантастической производительностью. Оно не только выдерживает существование внутри организма, но и сокращается 35 миллионов раз в год. Кроме того, искусственные имплантаты вызывают различные осложнения, такие как инсульт, вызванный образованием тромбов. Из-за этого аппараты, заменяющие сердце, служат лишь временной мерой в ожидании трансплантации донорского органа.

Тем не менее, попытки создать полнофункциональное искусственное сердце не прекращаются. Устройство Carmat на сегодняшний день является одним из самых совершенных аналогов живого сердца.

В конструкции Carmat используются две камеры, каждая из которых разделена мембраной. С одной стороны мембраны находится жидкость, которую перемещает мотор-насос, а с другой – кровь. Часть мембраны, контактирующая с кровью, изготовлена из живой ткани, полученной из сердечного мешка коровы. Это делает искусственное сердце более биосовместимым и снижает риск осложнений. В частности, уменьшается вероятность образования тромбов, что позволяет значительно снизить потребление антикоагуляционных лекарств.

Уникальной особенностью Carmat является наличие датчиков, которые регулируют интенсивность работы насоса в зависимости от физической нагрузки реципиента. Врачей больше всего беспокоит надежность и срок службы нового искусственного сердца, которое должно без сбоев выдавать до 100 тыс. и более ударов в сутки. Это очень большая нагрузка – другие механические заменители сердца могут работать в таком режиме 2-3 года.

Устройство Carmat является лишь одним из нескольких проектов по созданию искусственного сердца. Другие, правда, еще не дошли до стадии клинических испытаний, но некоторые обещают быть гораздо компактнее и надежнее всех существующих прототипов.

Дело в том, что очень сложно создать высоконадежный импульсный насос: имитация сокращений живого сердца требует клапанов, насосов и других механических частей, которые склонны к износу. Более перспективными были бы обычные проточные насосы, которые качают кровь, как обычный водяной насос с крыльчаткой. Например в Texas Heart Institute разработали такой тип искусственного сердца, основанный на прямоточном насосе с ротором на магнитном подвесе. Потенциально такой насос может проработать без ремонта десятилетия, но до сих пор непонятно, как отреагирует организм на отсутствие привычного сердцебиения. Теоретически, изменение мощности насоса будет создавать необходимые пульсации кровотока. В ближайшее время работоспособность насоса планируют проверить на телятах, так что в ближайший год-два будет подтверждена или опровергнута работоспособность данного принципа построения искусственного сердца.

Читайте также