Искусственное сердце человека. Пламенный мотор

Если сердце или его какая-нибудь часть не могут выполнять свою функцию, то пациенту грозит смерть. Его может спасти только замена больного сердца. Такая замена может производиться двумя способами. Первый - пересадка донорского сердца (трансплантация), второй - имплантация протеза (искусственного сердца). Уже несколько десятилетий ученые из самых разных стран пытаются создать искусственное сердце, способное нормально функционировать. Однако до сих пор этого не удалось сделать. Все созданные модели крайне сложны и слишком велики по размеру. Поэтому основная часть протеза (насос) чаще всего располагается вне тела человека. Не решена и проблема питания протеза. Пациенту требуется постоянно носить с собой заряженные аккумуляторы. В силу этих причин искусственный протез сердца используют только временно, например, при подготовке к трансплантации в ожидании донорского образца. Однако испытания и разработки протеза основного органа человеческого организма постоянно продолжаются.

Типы сердечных имплантов

Типы сердечных имплантов различаются по функции: замена протезом только двух желудочков сердца и замена протезом сердца. Если протез замещает только функцию двух желудочков сердца, то остаются предсердия, легочный ствол и аортальные клапаны пациента. Сердечные желудочки удаляются одновременно с клапанами, препятствующими возврату крови в предсердия. На их место имплантируются искусственные, созданные по форме сердечных желудочков.

В последние годы совершенствуются протезы по замещению всех функций сердца. Ученые стремятся создать протез, который бы наилучшим образом выполнял не только функцию сердца, но и соответствовал его анатомической структуре. Это особенно важно, так как в грудной клетке для импланта столько места, сколько занимает естественное сердце. Наличие протеза, превышающего габаритные размеры естественного сердца, вызовет нарушение функции легких и затруднит присоединение к нему крупных сосудов.

До сих пор не сконструировано искусственное сердце, которое можно было имплантировать на всю жизнь. Поэтому импланты используются только временно - пока подбирается донорский орган. В 1982 году пациенту в Америке было имплантировано искусственное сердце, системой зондов присоединенное к маленькому компрессору, стоящему рядом с кроватью. Протез качал сжатый воздух, его насосная функция была аналогична функции естественного сердца. С этим протезом пациент прожил 4 месяца.

При кардиологических операциях пациента подключают к сложной системе искусственного жизнеобеспечения, все составные части которой, находятся вне тела человека.

Опасно ли имплантирование искусственного сердца?

После операции возникает много осложнений, связанных со свертыванием крови . Особенно в месте соединения импланта и естественных кровеносных сосудов, при этом быстро формируются опасные сгустки крови, при отрыве которых может произойти эмболия легких, сосудов головного мозга и других органов или систем. Кроме того, в месте соединения возможно образование трещин или разрывов стенок кровеносных сосудов, которые являются причинами тяжелых внутренних кровотечений. Поэтому операция по имплантации искусственного сердца достаточно опасна. Она выполняется лишь в том случае, если нет других способов поддержать жизнь пациента до пересадки донорского сердца.

Надеемся, что ученым когда-нибудь удастся изобрести совершенное искусственное сердце. Тем более, что в последние годы в информационных технологиях, космической и авиационной промышленности постоянно создаются эффективные, скоростные, мощные и в то же время компактные мини-машины и приборы. Сложность заключается в том, что необходим электрический ток и мощный насос. Как правило, такие системы потребляют очень много энергии, а существующие на сегодняшний день аккумуляторы не отвечают необходимым требованиям.

Медицинская техника современности дает возможность производить частичную или полную замену больных органов человека. для слабослышащих людей, электронный водитель сердечного ритма, изготовленный из специальной пластмассы хрусталик - это лишь некоторые примеры применения техники в области медицины. Более распространенными становятся биологические протезы, которые приводятся в движение при помощи миниатюрных блоков питания, реагирующих на биотоки человеческого организма.

В процессе сложнейших хирургических вмешательств неоценимую помощь врачам оказывают «Искусственное легкое», «Аппарат для искусственного кровообращения» и прочие искусственные органы. Они принимают на себя функции систем, подвергающихся операции, позволяя на время приостановить их деятельность.

Как показывает практика, сегодня достаточно много людей, страдающих нарушениями в работе (недостаточностью или сужением). Существует возможность реконструкции или замены пораженного клапана на искусственный Для этих целей применяют современные биологические или механические протезы.

Аппарат «Искусственное сердце» вошел в медицинскую практику. Однако полностью заменить настоящее он пока не может.

Искусственное сердце - это четырехкамерный протез с мешотчатого типа желудочками. Модель имеет правую и левую половину. Каждая из них состоит из искусственного предсердия и желудочка. Составными элементами последнего являются рабочая камера, корпус, выходной и входной клапаны. Для изготовления корпуса применяется силиконовая резина и метод наслоения. Согласно технологии в жидкий полимер погружается матрица, вынимается, затем высушивается. Так до тех пор, пока на ее поверхности не создастся многослойная плоть. Аналогичную форму имеет рабочая камера. Для ее изготовления применяется латексная резина и силикон. Рабочая камера имеет конструктивную особенность - толщина стенок ее разная и в них различают пассивные и активные участки. Расчет конструкции произведен таким образом, что исключено соприкосновение противоположных стенок ее рабочей поверхности даже в случае полного напряжения активных участков. Это предотвращает травму форменных кровяных элементов. Российские ученые продолжают работу над созданием и совершенствованием доступной конструкции протеза.

Довольно дорогостоящая зарубежная система «Искусственное сердце» позволяет пациенту в течение года ожидать операции. Аппарат оснащен кейсом, где находятся два желудочка. Наружный сервис, состоящий из монитора контроля, компьютера находится у врачей в клинике. Дома у пациента блок питания. Зарядка производится от сети. При этом главная задача пациента - следить за зеленым индикатором, указывающим на состояние аккумуляторов.

Чтобы «Искусственное сердце» стало применяться как постоянно функционирующий аппарат, необходимо, чтобы оно:

Имело небольшие размеры;

Регулировало выброс в соответствии с запросами организма;

Обеспечивало необходимый выброс крови;

Без труда подвергалось стерилизации;

Обеспечивало прокачку крови без каких-либо резких толчков, во избежание гемолиза (разрушения эритроцитов).

Сегодня разработаны лишь устройства, полностью заменяющие желудочки. При пересадке две нижние сердечные камеры соединяются с верхними (предсердиями). Предварительно производится ампутация заменяемых желудочков.

Продолжительность жизни пациента, которому была впервые произведена долгосрочная составила 112 дней. Тогда искусственное сердце совершило тринадцать миллионов ударов.

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ - аппарат для полной замены на то или иное время насосной функции сердца; находится в процессе разработки.

Первая модель И. с. была создана советским ученым В. Демиховым в 1937 г. и применена в эксперименте на собаках, к-рым удалялись желудочки сердца. Она состояла из двух спаренных насосов мембранного типа, приводимых в действие электромотором, расположенным вне грудной полости. С помощью этого аппарата удавалось поддерживать кровообращение в организме собаки в течение двух с половиной часов. Однако широкие исследования по этой проблеме начались лишь в конце 50-х гг.

В 1966 г. под руководством Б. В. Петровского во Всесоюзном научно-исследовательском ин-те клинической и экспериментальной хирургии была создана первая в СССР лаборатория И. с. Проблема создания И. с. развивается по двум направлениям. Одно из них - создание И. с. с внешним приводом. Практическое значение работ в этом направлении обусловлено в первую очередь необходимостью иметь для экстренных реанимационных ситуаций готовую к использованию модель сердца, способную на непродолжительный период времени (от нескольких часов до нескольких дней) обеспечить кровоток, необходимый для жизнедеятельности организма, от момента внезапного прекращения деятельности больного сердца * до момента подбора сердечного трансплантата. Кроме того, создание И. с. с внешним приводом позволяет производить в условиях эксперимента исследование материалов для изготовления модели имплантируемого искусственного сердца, изучать режимы ее работы, а также влияние аппарата на организм в целом и на отдельные органы и системы. Второе, неизмеримо более сложное направление - создание и применение полностью имплантируемого И. с., предназначенного для многолетнего обеспечения организма адекватным кровообращением.

Модели таких аппаратов И. с. при использовании в эксперименте позволяют проводить также испытания различных материалов, систем автоматического управления. Ведется поиск специальных источников и преобразователей энергии.

С 70-х гг. советские ученые-медики в содружестве с инженерами создали более 20 моделей И. с.

Техническим и медико-биологическим требованиям в результате длительных испытаний на гидродинамических стендах отвечают две модели. Одна из них - модель «мешотчатого типа» (рис. 1) - изготовлена из фторсиликонового каучука. В основу этой модели положены топографические исследования сердца человека и требования, предъявляемые к «сердечному насосу». Эти требования предусматривают: использование материалов, способных выдерживать длительные циклические нагрузки и препятствовать тромбообразованию; создание конструкций, исключающих образование застойных зон, областей повышенных скоростей сдвига и местных напряжений; сведение до минимума площади циклически соприкасающихся поверхностей, от величины которых во многом зависит травма форменных элементов крови.

Наружная стенка камер желудочков жесткая или полужесткая, а внутренняя - мягкая и эластичная. На входе и выходе из внутреннего мешка имеются клапаны. При подаче воздуха или жидкости между стенками такого желудочка внутренний мешок сжимается и происходит выжимание из него крови»

При снижении давления между мешками происходит расправление внутреннего мешка; давление внутри него становится меньше, чем давление перед входным клапаном, клапан открывается и происходит заполнение желудочка кровью.

Современная модель И. с. имеет желудочки, обеспечивающие пульсирующий ток крови. Эта модель имеет небольшой вес, соответствует средней величине сердца человека, удобна для имплантации. Аппарат высокочувствителен к венозному притоку и обладает способностью увеличивать число пульсовых циклов до 140-150 в 1 мин., что позволяет достигать минутного объема перекачиваемой крови до 14-15 л.

Другая модель И. с. (рис. 2) имеет «диафрагменный тип» конструкции в жестком корпусе. Активные предсердия снижают давление пульсирующего тока крови в венозном русле, благодаря чему снижается гемолиз.

Систолический выброс крови в этой модели И. с. и последующее заполнение желудочков происходят в результате перемены положения диафрагмы под давлением на ее поверхность газа или жидкости от привода. Однонаправленный ток крови в искусственных желудочках обеспечивают входной и выходной клапаны.

Конструкции клапанов для И. с. чрезвычайно разнообразны. Все их можно разделить на лепестковые и вентильного типа. Лепестковые клапаны бывают одно-, двух-, трех- и даже четырех лепестковые. Клапаны вентильного типа имеют запирательные элементы в форме диска, конуса или полусферы. В некоторых моделях И. с. с внешним приводом применяются естественные (свежие или консервированные) клапаны сердца животных (телят или свиней), которые закрепляют на специальных каркасах. Поверхность жесткой конструкции корпуса используется для нанесения токопроводного слоя, который служит обкладкой конденсатора емкостного датчика объема крови; второй обкладкой конденсатора является кровь на границе раздела кровь - диафрагма.

В качестве приводов для И. с. довольно широко используются электромеханические устройства. В различных конструкциях И. с. они отличаются друг от друга; самый простой электромеханический привод состоит из электромоторов постоянного тока. Расположенные снаружи приводы соединяются с камерами исполнительных механизмов с помощью пластмассовых шлангов для подведения газа или жидкости к насосам.

Диаметр магистралей, через которые проходит газ, зависит от того, какой газ используется в системе. Напр., при применении воздуха диаметр магистрали должен быть не менее 6-7 мм. В тех случаях, когда необходимо подвести электроэнергию, используют провода, покрытые биологически инертными пластмассами.

В одной из моделей в качестве источника энергии используется радиоизотопная ампула с плутонием-238, помещенная в тепловой аккумулятор. Двигателем служит двухпоршневая тепловая машина с независимым приводом на каждый желудочек И. с. Кровяной насос является одновременно и теплообменником, и первичным датчиком для системы регулирования. Общий вес модели менее 2 кг, объем ок. 1,8 л.

Наряду с техническими вопросами по созданию И. с. большие трудности представляет проблема изыскания материалов для изготовления узлов И. с. К ним предъявляются следующие требования: высокая прочность, отсутствие «усталости», способность сохранять свои физ.-хим. свойства в организме человека, обладать биол, инертностью.

При конструировании И. с. используются нержавеющая сталь, титановые сплавы, полимерные материалы (фторопласты, полиолефины), различные соединения кремнийорганических каучуков (силиконы), полиуретаны, полиэфирсиликонуретаны, пироуглероды, материалы с тромборезистентными покрытиями на основе гидрофильных гелей, полиэлектролитных комплексов с отрицательным поверхностным зарядом и др. Конструкции из полимерных материалов даже при длительной работе позволяют уменьшить опасность тромбоза. Однако, несмотря на это, проблема профилактики тромбоза, который наблюдается как в полостях сердца, так и в соединительных магистралях и внутриорганных кровеносных сосудах, остается актуальной. В связи с этим проводятся исследования патогенетических механизмов тромбообразования в условиях контакта крови с большой площадью полимерной поверхности, обширной операционной травмы, обусловленной кардиэктомией, особенностями искусственного кровообращения и травмой форменных элементов крови. При этом отмечается значительный выброс в кровь тканевого и кровяного тромбопластина, который создает гиперкоагуляционный фон и способствует активизации тромбообразующих свойств крови.

Кроме того, большую роль в процессах, происходящих на границе кровь - полимер, играют электрокинетические явления. Они связаны с тем, что форменные элементы и белки крови заряжены отрицательно. Неизмененная внутренняя оболочка сердца и сосудов также несет отрицательный заряд. Отталкивание элементов крови от одноименно заряженной сосудистой стенки - важ ный фактор, препятствующий тромбообразованию. Наличие положительного или нулевого потенциала на поверхности полимерного материала, по-видимому, одна из причин, предрасполагающих к тромбообразованию.

Лаймен (D. Lyman, 1972), Адати (М. Adachi, 1973) отметили особенность синтетических материалов типа велюр с нерассеченной петлей или с очень короткими ворсинками при использовании их в качестве пластического материала в хирургии сердца - способность задерживать форменные элементы крови. При пропитывании кровью такой поверхности в петлях велюра или между ворсинками оседают форменные элементы и белки крови и через 40-45 дней формируется очень гладкая и тонкая биол, выстилка, по микроскопическому строению чрезвычайно похожая на эндотелий. Длительность срока образования защитной выстилки на поверхности синтетических материалов значительно ограничивает возможности использования такого способа профилактики тромбообразования в И. с., т. к. за это время не исключается возможность образования тромбов на поверхности используемых полимерных материалов.

Важное место в разработке И. с. занимают гидродинамические исследования. Главная их цель - совершенствование геометрии полостей, исключение застойных зон, вихревых турбулентных течений, потоков с большими градиентами скоростей.

Не менее сложная задача - создание автоматического управления работой И. с., обеспечивающего кровоток в соответствии с потребностями организма. Известно, что сердце человека и животных меняет свою динамику в очень широком диапазоне. Так, у человека в состоянии покоя она равна 5,5-6,5 л в 1 мин. и при значительной физ. нагрузке возрастает в несколько раз.

В модели И. с. «диафрагменного типа» система управления основана на информации от емкостного датчика объема предсердия. Разрабатывается система управления, в к-рой в качестве датчика информации используется остающаяся часть живого сердца -его предсердия и синусовый узел, служащие мультипараметрическим датчиком в системе управления. Для формирования частоты сокращений желудочков используют Р-волновый электрический кардиостимулятор и преобразователь длительности систолы.

Имплантация И. с. не получила клин, применения. Готовые модели И. с., отдельные его узлы (напр., клапаны и приводы), прежде чем их начинают изучать в эксперименте на животных, исследуются на различных стендах (рис. 3). Эти стенды - гидравлическая модель сердечно-сосудистой системы, конечно, со множеством допущений и упрощений. Жидкость, к-рая циркулирует на стенде, по своей вязкости приближается к вязкости крови. Как правило, в контур стендовых установок включают расходомеры и ряд других устройств, напр, камеру для измерения величины обратного тока жидкости через входной и выходной клапаны при различных режимах работы И. с. Датчики давления, вводимые в различные отделы И. с., позволяют определять колебания давления внутри его, перепады давления на клапанах и ряд других параметров. На специальных стендах изучают также турбулентность потоков жидкости, проходящих через И. с. и его клапаны, степень разрушения крови и т. д.

Испытанные на стендах модели И. с. имплантируются животным (собакам, свиньям, овцам, но чаще телятам весом 70-110 кг). Выбор, напр., телят обусловлен тем, что форменные элементы их крови по своим физ. свойствам наиболее близки к человеческим. Кроме того, размеры сердца теленка указанного веса приблизительно равны габаритам сердца взрослого человека.

Операция имплантации И. с. в эксперименте выполняется под эндотрахеальным наркозом в условиях искусственного кровообращения (см.) или под гипотермией (см. Гипотермия искусственная).

После выключения сердца животного из кровообращения его удаляют, оставляя правое и левое предсердия. Аорта и легочный ствол пересекаются на уровне полулун ных клапанов. Затем производят имплантацию И. с. с помощью канюль или сосудистых швов, соединяющих соответствующие камеры. При использовании канюль предсердия, аорта и легочная артерия И. с. соединяются с предсердиями и крупными сосудами животного. Более совершенной является методика имплантации И. с. с помощью сосудистых швов. Техника этой операции принципиально не отличается от общепринятой техники ортотопической пересадки сердца (см.). После соединения И. с. с организмом воздух из всех полостей его вытесняется физиол, р-ром; только после удаления даже мельчайших пузырьков воздуха Й. с. можно включать. Как только работа И. с. стабилизировалась, грудную клетку зашивают.

Продолжительность жизни экспериментальных животных с И. с. составляет в среднем 3-5 дней. В отдельных экспериментах она приближается к 1 мес.

При работе И. с. развиваются различные изменения в легких, печени, почках и др. органах. Эти изменения могут быть как функциональными, так и морфологическими.

Библиография: Проблемы искусственного сердца и вспомогательного кровообращения, под ред. Б. В. Петровского и В. И. Шумакова, М., 1970; Шумаков В. И. и др. Модель искусственного сердца для интраперикардиальной имплантации, Мед. техника, №5, с. 5, 1970, библиогр.; A k u t s u T. Artificial heart, Total replacement and partial-support, Amsterdam, 1975; Kennedy J. H. a. o. Progress toward an orthotopic cardiac prosthesis, Biomater, med. Devices artif. Org., v. 1, p. 3, 1973; Lyman D. J., Hill D. W. a. S t i r k R. K. The interaction of tissue cells with polymer surfaces, Trans. Amer. Soc. artif. intern. Org., v. 18, p. 19, 1972, bibliogr.

В. И. Шумаков.

Современная медицина не стоит на месте, проводятся сложнейшие оперативные вмешательства, даже трансплантация, чтобы спасти человеческую жизнь. Но трансплантацию сердца многие пациенты ожидают годами, а у многих из них просто нет времени ждать… Таким пациентам облегчить жизнь, или дождаться очереди на трансплантацию может помочь искусственное сердце. Мы живём в век современных технологий, когда механические приборы проникают в наш быт, в наше тело, а также в наши сердца. Человек с искусственным сердцем — реальность или герой книги жанра фэнтези? Может ли механический прибор стать заменой родному «мотору» человеческого организма?

1 Искусственные детали

В развитом современном обществе уже никого не удивишь новостью о протезировании клапана, или установке искусственного кардиостимулятора, стента в коронарный сосуд. А ведь все эти имплантируемые устройства, направленные на поддержание работы родного, человеческого «мотора» являются запчастями, деталями сердца искусственного.

Кардиостимулятор заменяет клетки, ответственные за выработку импульсации, механический протез клапана берёт на себя роль повреждённого и успешно с ней справляются, каркасные стенты, представляющие собой металлическую сетку спасли уже не одну жизнь от инфарктов, поскольку восстанавливают нарушенный коронарный кровоток. Искусственные сердечные запчасти успешно имплантируются в сердечно-сосудистую систему, приживаются и спасают жизни.

А как насчёт того, чтобы собрать все эти запчасти воедино и создать полностью искусственное сердце? Немного истории.

2 Первые шаги от естественного к искусственному

4 апреля 1969 года в кардиологический центр г. Хьюстона поступает умирающий пациент сорока семи лет с диагнозом «сердечная недостаточность». Оперирующий хирург идёт на рискованную операцию: он устанавливает пациенту механический насос, который временно исполняет функцию отказавшего органа. Трое суток установленный насос качает кровь за него. Благодаря именно этому насосу пациент выживает до пересадки ему донорского органа. Так дата 4 апреля 1969г. стала началом подобия имплантации искусственного сердца.

3 Сердечные механические запчасти

В помощь повреждённым болезнью, неспособным справляться с перекачиванием крови по организму желудочкам сердца, учёные создали искусственный желудочек. Это механическое устройство, насос, облегчающее перекачивание крови. Эти механизмы могут быть расположены как снаружи, так и внутри органа. Первые модели искусственных желудочков сердца были изготовлены в Америке. На первых механических моделях желудочки заменяли два пластиковых мешочка, а работы сердечных клапанов выполняли пластиковые мембраны, изготавливались детали в основном из полихлорвинила.

Механизм работал от огромной пневматической машины, она была чрезвычайно шумной, а также выглядела очень громоздко, пациент с таким имплантированным устройством мог жить лишь в условиях стационара. У данной модели было много недостатков. В конце 90-х годов появились усовершенствованные миниатюрные электрические турбины. Данные турбины имеют большое сходство с двигателями от самолётов, они способны перекачивать кровь десятилетиями. Насос с турбиной весит примерно 200-250 грамм, его габариты 10-15 см.

Выглядит он куда меньше человеческого кулака. Данный прибор подсоединён к управляющему блоку, процессору с аккумулятором выглядит она как сумка, которая прикрепляется на пояс человеку. Аккумулятор необходимо перезаряжать спустя несколько часов. Человек при помощи этого блока способен регулировать работу искусственного желудочка, замедлять или ускорять вращение турбин. От процессора отходит кабель, идёт через кожные покровы непосредственно к искусственному желудочку.

Показаниями для использования данных турбин чаще возникают при отказе в работе родного левого желудочка сердца. Именно он быстрее всех «изнашивается» при сердечной недостаточности. Турбина содержит электродвигатель или осевой насос, который и осуществляет перекачивание крови. Осевые насосы для искусственного аппарата лёгкие, имеют малые размеры, потребляют минимум энергии. Насос создаёт не пульсирующий, а постоянный ток крови.

Поэтому у людей с вживлённым механическим желудочком нет пульса. Но отсутствие пульсовой волны никак не сказывается на качестве жизни. Электрический левый желудочек может работать параллельно с родным сердцем, облегчая работу последнего. На сегодняшний день искусственные желудочки успешно внедрены и работают в телах нескольких тысяч пациентов по земному шару, они позволяют людям ходить, водить автомобиль, вести полноценный образ жизни, пусть и с некоторыми ограничениями.

4 Способна ли машина к чувствам?

Помните историю о железном дровосеке, который отправился к волшебному Гудвину за сердцем? С детства нам известно, что металл не способен отвечать на чувства и эмоции. Как же искусственное сердце будет реагировать на эмоциональные всплески, чувства, переживания? Ведь родной человеческий «мотор» чутко улавливает эмоции, смену настроения, и даёт отклик организму в виде гемодинамических изменений — урежения или усиления ЧСС, снижения или повышения давления. Эти изменения необходимы, чтобы обеспечить кислородом и нутриентами все органы в условиях общего стресса.

Способно ли искусственное сердце человека также подстраиваться под изменения настроения? Учёные разработали быстродействующий цифровой процессор — «мозг», управляющий искусственным органом. В доли микросекунды система распознаёт изменения в работе механического прибора и перезапускает его работу заново. Но полностью доверить работу таким процессорам пока не разрешено. Человек сам может задавать ритм и частоту биения (вращения двигателя) искусственного сердца путем переключения кнопок на внешнем носителе, к которому оно подключено.

Полностью программируемое механическое сердце, как обещают, ученые еще в перспективе, на сегодняшний день есть наработки, которые еще требуют изучения. Все модели искусственных сердец и новые технологии должны проходить крупномасштабные испытания. Первыми испытателями искусственных сердец обычно становятся годовалые телята или свиньи. Их сердца наиболее близки к человеческим по размеру, и перекачивают примерно одинаковые объёмы крови.

5 Минусы искусственного прибора

Несмотря на большие преимущества, которые дарит искусственное сердце, у пациентов могут возникать следующие осложнения:

• Тромбозы. Риск инсультов у таких пациентов высок, поскольку вращающиеся турбины двигателя повреждают форменные элементы крови, а повреждённые тромбоциты имеют большую способность к склеиванию и оседанию. Также сам насос, являясь инородным телом, провоцирует тромбообразование. В последнее время на внутреннюю поверхность насоса и турбин наносят алмазную наноплёнку, она нужна для профилактики тромбообразования, поскольку именно тромбозы являлись главным осложнением после вживления искусственных деталей механического сердца.
• Восходящая инфекция. Часто именно инфекция служит причиной летального исхода пациентов с искусственным сердцем. Ворота инфекции — кабель, одним концом подсоединённый к внешнему процессору, а вторым к искусственному вживлённому в сердце механическому устройству.

Учёные пытаются сделать искусственное сердце человека полностью автономным, без внешних аккумуляторов, тогда бы многие риски и осложнения снизилась бы во много раз.

6 Полная замена

В 2010 году в Америке 55-летний пациент с крайней степенью сердечной недостаточности дал согласие на пересадку искусственного сердца — двух миниатюрных электрических турбин, выполняющих роль правых и левых сердечных камер с постоянным кровотоком. Работой обеих турбин управляет внешний процессор. На протяжении первых двух недель пациент чувствовал себя очень хорошо, но прожил он чуть больше месяца. Пересадка искусственного сердца — двух турбин, полностью заменяющих родной «мотор», производиться во многих странах, эта операция позволяет многим пациентам дожить до трансплантации.

7 Не «вместо», а «в помощь»

В России специалисты клиники Мешалкина и Института прикладной физики разработали механическое сердце — прибор, способный поддерживать больной «мотор» человека, а именно ослабленный левый желудочек. Его значительным преимуществом является дисковый насос, который существенно снижает риск образования тромбов. Показаниями к его вживлению могут стать пациенты, ожидающие пересадки сердца, пациенты с тяжёлой сердечной недостаточностью, с отказавшим в работе левым желудочком.

Сегодня есть немало медицинских приборов, имитирующих естественные органы или части органов человека: усилитель слуха, электронный водитель сердечного ритма, хрусталик глаза, созданный из специальной пластмассы, биопротезы и т. д. Особняком стоит искусственное сердце, ведь этот орган является жизненно важным, и без него невозможна дальнейшая жизнь человека, которая, например, может сохраняться без одной почки или лёгкого.

Что представляет собой аппарат

Искусственное сердце — четырёхкамерный протез с желудочками мешотчатого типа. Аппарат состоит из двух частей, каждая из которых имеет искусственное предсердие и желудочек, который состоит из рабочей камеры, корпуса, выходных и входных клапанов. Корпус у него изготовлен из специальных силиконовых материалов посредством многослойного нанесения. Для изготовления рабочей камеры также используют латексную резину и силиконовые детали. Толщина стенок разнится, а также они отличаются определённой пассивностью и активностью. При этом конструкция сделана так, что стенки её во время работы не соприкасаются, чтобы не повредить кровеносные сосуды.

К сожалению, искусственное сердце — это пока только аппарат, который вживляется на время, чтобы человек мог дождаться своей очереди на пересадку жизненно важного органа. Ресурс такого аппарата может быть разным: в среднем он рассчитан примерно на год использования. Но известен случай, когда пациент прожил с ним 17 месяцев, нося устройство за спиной в рюкзаке. Тем не менее работы и исследования ведутся, и врачи рассчитывают на то, что когда-нибудь они создадут аппарат, который можно будет вживлять на постоянной основе.

Из минусов можно выделить тот факт, что пациентам приходится постоянно носить с собой тяжёлый аккумулятор для аппарата. Без него вся работа встанет. Правда, современные разработчики уже придумали, как облегчить такую тяжёлую ношу. Они создали экзопротез ноги с генератором. Это устройство, которое надевается на ногу, но при этом не мешает движениям. Энергия вырабатывается во время ходьбы. При этом использование такой разработки не исключает применение и дополнительного аккумулятора в качестве запасного. Ночью же при использовании такой технологии можно переключать сердце на большой аккумулятор.

Принцип действия

Искусственное сердце работает следующим образом: для начала в воздушные камеры подаётся воздух, затем он через гибкую мембрану поступает в кровяную камеру и начинает толкать кровь в магистральный сосуд. В воздушной камере тем временем образуется вакуум, из-за чего мембрана втягивается внутрь. В кровяную камеру кровь поступает из предсердия. Весь этот процесс регулируется приводом аппарата.

Искусственное сердце устанавливают тем людям, у которых диагностируют :

• Ишемию, развившуюся на фоне тяжёлого инфаркта;
• Ряд форм дилатационной кардиомиопатии, а также иные тяжёлые патологии сердечной мышцы, когда она перестаёт справляться со своими фуекциями.

Такие патологии нередко требуют пересадки сердца, т. к. само по себе оно не может уже больше работать полноценно.

Естественно, что человеку, которому поставили такой протез, приходится находиться под постоянным и чётким контролем врачей. Среди требований, которые будут к нему предъявляться, довольно много ограничений. Так, например, придётся отказаться от физической активности, причём совершенно любой, даже от лёгких пробежек. Также ему следует исключить подъём тяжестей. Пациенту, использующему искусственное сердце, необходимо соблюдать чёткий режим и распорядок дня, высыпаться, достаточно времени проводить на свежем воздухе и т. д. Естественно, ему противопоказаны нервные потрясения и нагрузки. Также следует очень чётко (буквально по часам) использовать различные медицинские препараты, прописанные врачом. И соблюдать всё надо максимально дотошно, ведь от этого напрямую зависит жизнь человека.