تلاش محققان برای همه گیر شدن تولید قلب مصنوعی

تلاش محققان برای همه گیر شدن تولید قلب مصنوعی

تنها در ایالات متحده آمریکا حدود ۶۱۰،۰۰۰ نفر از بیماری های قلبی هر ساله می میرند. شمار قابل توجهی از این مرگ و میرها به طور بالقوه ممکن است با پیوند قلب پیشگیری شود، اما متأسفانه، تعداد کمی از این قلب های مصنوعی موجود است.

 

در سال ۱۹۶۷ جراح آفریقای جنوبی کریستیان بارنارد اولین پیوند قلب انسان را در کیپ تاون انجام داد. و از آن زمان به بعد پزشکان در سراسر جهان شروع به پیوند زدن قلب کردند.

مشکل پیوند قلب این بود که هر یک از انسان هایی که گیرنده قلب بودند بعد از یک سال فوت می کردند. سیستم ایمنی بیماران بافت خارجی را رد می کرد. برای غلبه بر این، بیماران برای جلوگیری از سیستم ایمنی بدن داروهایی مصرف می کردند. اما به هر حال، این داروهای پیشگیرانه ایمنی بسیار موثر بودند: آنها سیستم ایمنی را تا حد زیادی تضعیف می کردند تا بالاخره بیماران در نهایت از عفونت جان می دادند.

*************************************************************************************
مکانیزم های اولیه

یک راه حل که محققان از اواخر دهه ۱۹۶۰ دنبال کرده اند، قلب مصنوعی است. شاید مهمترین وسیله ای بود که توسط Willem Kolff، پزشک و مخترع تولید کننده اولین دستگاه دیالیز کلیه ساخته شد.

Kolff از یک مهندس پزشکی دیگر به نام رابرت جاروار، کمک گرفت  و نتیجه ساخت اولین قلب مصنوعی به نام Jarvik-7 بود. Jarvik-7 ساخته شده از دو پمپ، دو شلنگ هوا و چهار دریچه بود .  Jarvik-7 بیش از دو برابر بزرگتر از بزرگترین  قلب طبیعی انسان بود و تنها در بزرگترین بیماران و به طور عمده مردان بالغ می توان از آن استفاده کرد. این چرخ ها، مانند بزرگ و سنگین (اگرچه نه به اندازه قد) به عنوان یک یخچال خانگی استاندارد بود، و به طور معمول به منابع هوای فشرده، خلاء و برق متصل بود.

در سال ۱۹۸۲ رابرت جاروار و Kolff تأیید اداره غذا و داروی آمریکا را برای استفاده از آن در بیماران انسانی به دست آوردند و آن را در همین سال اعمال کردند. نخستین بیمار آنها یک دندانپزشک ۶۱ ساله به نام بارینی کلارک بود که در ۱۱۲ روز زندگی خود را با Jarvik-7 زندگی  کرد. بیمار دوم در سال ۱۹۸۴ وارد عمل شد و بعد از ۶۲۰ روز فوت کرد. تاریخچه مجموع پنج بیمار را که برای Jarvik-7 به کار میرفته اند، در طی ۱۸ ماه از عمل جراحی از عفونت یا سکته مغزی جان خود را از دست دادند.

این دستگاه چندین بار تغییر یافته و تغییر داده شده است. در زمان نوشتن، این تنها قلب مصنوعی جایگزین کامل FDA در جهان بود که به عنوان یک پل به پیوند برای بیماران مورد استفاده قرار گرفت. یکی دیگر از قلب مصنوعی که به طور مستقیم از Jarvik-7 استفاده می شود SynCardia است. و در اوایل دهه ۲۰۰۰، شرکت آویومید، شرکت Massachusetts، یک قلب جدید را معرفی کرد که (بر خلاف SynCardia) برای دائمی طراحی شده بود – یک قلب کامل جایگزینی برای بیماران مبتلا به نارسایی نهایی که نامزد پیوند بودند و نمی توانستند کمک کنند توسط هر گونه درمان در دسترس دیگر.

اما تمام این نسخه ها از دستگاه های قلب مصنوعی، چه آنها به منظور پشتیبانی از قلب و یا به طور کامل جایگزینی، در حال تلاش برای کپی کردن توابع قلب، تقلید جریان طبیعی است. نتیجه آن چیزی است که یک پمپ پالس نامیده می شود، جریان خون به بدن مانند یک قلب بومی، به طور متوسط ​​۸۰ بار در دقیقه مورد نیاز برای حفظ زندگی است. این باعث حرکت ملایم شما می شود که انگشتان دست خود را به مچ دست یا قفسه سینه تان می اندازید – پالس شما، که با ضرب و شتم قلب شما مطابقت دارد.

امروزه دانشمندان در حال ایجاد یک موج جدید از قلب مصنوعی با یک تفاوت اساسی هستند: آنها ضرب و شتم نیست.

******************************************************************

قلب پر سر و صدا

پیچ Archimedes یک دستگاه باستانی است که برای افزایش آب در برابر گرانش استفاده می شود. اساسا، یک پیچ در لوله توخالی است؛ با قرار دادن پایه پایین در آب و تبدیل آن، آب به بالا، بالا می رود. در سال ۱۹۷۶، در طول ماموریت داوطلبانه پزشکی در مصر، متخصص قلب، دکتر ریچارد وامپلر، مردانی را با استفاده از یک چنین دستگاهی برای پمپ آب کردن یک رودخانه دید. او الهام بخش بود. شاید، او فکر کرد، این اصل را می توان برای انتقال خون استفاده کرد.

نتیجه Hemopump بود، یک دستگاه به اندازه یک پاک کن مداد. هنگامی که پیچ داخل پمپ چرخید، خون از قلب به طرف دیگر بدن پمپ شد. این اولین پمپ جریان مداوم در جهان بود: توربین های با سرعت چرخش، یک جریان مانند آب را از طریق یک شلنگ باغ ایجاد می کنند، به این معنی که جریان خون از لحظه به لحظه پیوسته است.

از این جهت، خونریزی در خون ایجاد نمی شود. هیچ ضربان قلب وجود ندارد. قلب خود بیمار هنوز ضرب و شتم است، اما جریان پیوسته از دستگاه پالس آن را ماسک می کند، به این معنی که اغلب در مچ دست یا گردن قابل شناسایی نیست.

و Hemopump در روح دستگاه های جدیدتر زندگی می کند. جدیدترین نمونه پروانه قلب Abiomed، Impella، از تکنولوژی مشابهی بهره می گیرد که از جهش در مهندسی مدرن تقویت شده است. این موتور دارای یک موتور کوچک است و در داخل دستگاه در انتهای کاتتر قرار دارد، نه از خارج از بدن. Impella کوچکترین پمپ ضربان قلب در حال استفاده امروز است – خیلی بزرگتر از یک مداد نیست – و از مارس ۲۰۱۵ توسط FDA برای استفاده بالینی تایید شده است، حمایت از قلب به مدت شش ساعت در عمل جراحی قلب.

در همین حال، در موسسه قلب تگزاس، HeartMate II در حال توسعه است. مانند Hemopump، قلب را جایگزین نمی کند، بلکه به عنوان یک جفت عصا برای آن کار می کند. در مورد اندازه و وزن یک آووکادو کوچک، HeartMate II برای دامنه وسیعتری از بیماران از SynCardia مناسب است و در طول مقاله عمر طولانی تر آن – تا ۱۰ سال است. از آنجا که تأیید FDA در ژانویه ۲۰۱۰، نزدیک به ۲۰،۰۰۰ نفر از جمله دیک چنی، معاون سابق ایالات متحده، HeartMate II را دریافت کرده اند، ۲۰ نفر از این دستگاه برای بیش از هشت سال زندگی می کنند. همه با پالس تقریبا غیر قابل کشف.

********************************************************************************

آینده پیوند قلب

من سعی می کنم دنیا را پر از مردم بدون پالس تصور کنم. چگونه در چنین آینده ای می توانیم تعیین کنیم که آیا یک فرد زنده یا مرده است؟ ویلیام (بیلی کوهن)، یک جراح در موسسه قلب تگزاس، می گوید: “این خیلی آسان است، و منجر به افسردگی وجودی من می شود. “هنگامی که انگشت شست ما را خراب می کنیم و از صورتی به سفید می رود و بلافاصله به صورتی می رسد، این بدان معنی است که خون از طریق بدن جریان می یابد. شما همچنین می توانید بگویید اگر فرد هنوز زنده است اگر هنوز تنفس می کنند. ”

او اذعان می کند که یک بار دیگر از این دستگاه ها به بیماران کاشته می شود، به یک روش استاندارد برای تعیین چنین افرادی نیاز داریم. Cohn تصور می کند که آنها دستبند را پوشانده یا حتی خالکوبی کرده اند تا مردم را به حالت بی حسی خود هشدار دهند.

من تعجب می کنم که مردم چگونه به قلب می اندیشند که به معنای واقعی کلمه شکست نمی خورند. شاید همانند زمانی که بیماران اولین پیوند قلب را ارائه می دادند: مقاومت، پس از پذیرش به علت نیاز قریب به اتفاق، ارائه می شد.

جندر دنتون کولی می گوید: “هر روش جدید منتقدان می شود.” او می گوید: “در روزی که کریستیان بارنارد اولین پیوند قلب را انجام داد، منتقدان تقریبا قوی یا قوی تر از طرفداران پیوند قلب [مصنوعی] بودند.” “بسیاری از رمز و راز با قلب و عملکرد آن می رود. اما بسیاری از منتقدان، من فکر کردم، نادان، بی اطلاع و یا فقط خرافاتی بودند. ”

کوئلی اولین پیوند قلب ایالات متحده را در ماه مه سال ۱۹۶۸ انجام داد. در ۹۴ سالگی، او در سال ۱۹۶۹، زمانی که اولین قلب مصنوعی را به Haskell Karp و اولین “قلب مصنوعی” را به “Haskell Karp” تزریق کرد و همچنان “رضایتمندی” زندگی انسان است. ”

او می گوید: “من همیشه تصور می کردم که قلب تنها یک عملکرد دارد و این همان چیزی است که پمپ خون می شود.” “در این رابطه ارگان بسیار ساده است.