Пламенный мотор. С сердцем в рюкзаке

15.06.2019

МОСКВА, 29 сен — РИА Новости, Анна Урманцева. Всемирная федерация сердца в 1999 году учредила Всемирный день сердца, который отмечается ежегодно 29 сентября. Сердечно-сосудистые заболевания — самая распространенная причина смертности в мире, хотя она в последнее десятилетие и значительно снизилась.

Ученые, инженеры, биофизики, материаловеды всей планеты работают над созданием искусственного сердца. Так почему же до сих пор не удается произвести вроде бы простой биологический насос, который просто гонит кровь?

В мире зарегистрированы сотни патентов, защищающих авторские права как создателей отдельных желудочков сердца, так и полноценных аппаратов — искусственных сердец. Однако небольшое количество операций по установке полностью искусственных сердец (всего несколько десятков) пока несравнимо по количеству с тысячами проведенных операций по имплантации отдельных искусственных желудочков. Причем желудочки устанавливают чаще всего на время, пока пациент ждет донорское сердце. Получается, что ни одна инженерная разработка пока не может заменить сердце биологическое.

Поясняет главный трансплантолог Сибирского федерального округа, разработчик искусственного сердца Александр Чернявский: "Сейчас в мире существует несколько используемых разработок искусственного сердца. Самое продвинутое пневматическое сердце — это SinCardia от американской компании CardioWest. Это сердце создано много лет назад, и его постоянно совершенствуют. Последняя модель довольно удачная — там маленький пневмопривод. В ходу и еще одна американская модель — Jarvik 7. У всех на слуху самое инновационное французское сердце — Carmat, но с ним пока много проблем. У нас в России пока разработан только искусственный левый желудочек АВК-Н "Спутник". Но в мире в этой области сделано очень много, поэтому если мне кто-то скажет, что предложил что-то новое, я не поверю, потому что сделать это сейчас исключительно сложно."

После установки искусственных сердец и желудочков обычно возникает три проблемы. Первая — это инфекционные осложнения, потому что пока не удается имплантировать искусственное сердце так, чтобы оно не подзаряжалось от внешних носителей. А выход на поверхность тела для провода является одновременно входом для инфекции. Пока не найдены подходы по преодолению этой проблемы, хотя изучалась возможность подзарядки через кожу, но разница потенциалов обычно вызывает сильный дерматит. Также были фантазии по поводу установки внутри тела человека небольшого термоядерного реактора, который мог бы вырабатывать энергию, но и на эту тему ученые думать уже перестали. Пока любое искусственное сердце или желудочек питается от батарейки снаружи. В среднем менять батарейку нужно через 8-10 часов.

Вторая проблема — тромбогеморрагические осложнения. Все люди, имеющие искусственные сердца, принимают препараты, разжижающие кровь. В искусственном сердце имеется четыре искусственных клапана, которые довольно быстро приходят в негодность. Поэтому анализы таких пациентов всегда показывают повышенную тромбоопасность. Для того чтобы снизить ее, в некоторых конструкциях отсутствует пульс, то есть аппараты гонят кровь непрерывным потоком. Некоторые специалисты считают, что таким образом снижается опасность тромбообразования, поэтому идеальное искусственное сердце не должно пульсировать.

Третья проблема — гемолиз, то есть разрушение эритроцитов крови с выделением в окружающую среду гемоглобина. Люди постепенно желтеют, их кровь портится. Однако с этой проблемой справиться легче всего.

Кроме этих трех проблем, есть еще задачи, которые пока не ясно, как решать.

Объясняет директор Национального медицинского исследовательского центра трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова, академик РАН Сергей Готье: "Любой искусственный насос проигрывает, так как не имеет возможности самообновляться, как это делает биологическая ткань. Почему у нас сердце работает всю жизнь? Потому что происходит смена клеточного состава и есть постоянный приток кислорода. Сердце работает настолько гемодинамически идеально, что не возникает ни турбуленции, ни тромбоза, если конечно, речь идет о здоровом сердце. Оно ускоряется, если мы побежим, и замедляет пульсацию, когда мы останавливаемся. Для того чтобы искусственный насос работал в таком режиме, он должен управляться микрокомпьютером. Получается, что нужно создать очень высокотехнологичное устройство. А это очень дорого! Пока оптимальным решением и по цене, и по эффективности работы является пересадка донорского сердца."

Тем не менее, как считает академик Сергей Готье, разработки искусственных сердец нужно непременно продолжать, поскольку, получив идеальное искусственное сердце, человек избавится от тяжести иммуносупрессии — отторжения чужеродной ткани, которая происходит при трансплантации. На данный момент биологические сердца пока незаменимы, но искусственные образцы постепенно совершенствуются и завоевывают признание врачей.

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.

7 января 2011 года в университетском медицинском центре города Сан-Диего была проведена первая в мире операция по имплантации протеза сердца - первого же из подобных технических устройств, одобренного специалистами на федеральном уровне. В ходе 4-часового оперативного вмешательства калифорнийские кардиохирурги полностью удалили больное сердце пациента и вставили на его место высокотехнологичное устройство, которое моментально восстановило кровоток в человеческом теле. Пациент, молодой парень 20 лет отроду, который страдал от тяжелого вирусного поражения сердца, в настоящее время возвращается к нормальной жизни.

«Механизм, который полностью заменяет человеческое сердце, весьма пригоден и хорош для тех пациентов, у которых на фоне кардиологических проблем развивается недостаточность в работе почек, печени, органов пищеварения, легких или мозга. Даже если жизненно важный орган вот-вот откажет, процесс можно уверенно повернуть вспять», заявил руководитель группы кардиохирургов, профессор Джек Коупленд. «После установки и запуска полностью искусственного сердца пациенты способны избавиться от расстройств обмена веществ, если только они достаточно молоды и не страдают другими хроническими заболеваниями».

В ходе операции по трансплантации искусственного сердца пациенту вскрыли грудную клетку. С помощью специальных препаратов естественное сердце остановили, чтобы оно своим биением не мешало хирургам работать. Внешний аппарат искусственного кровообращения продолжил «гонять» по сосудам организма насыщенную кислородом кровь. Затем профессор Коупленд удалил оба желудочка больного сердца и присоединил к его предсердиям волшебный механизм. Аппарат искусственного кровообращения отключили, и новое сердце начало качать кровь, с интенсивностью 8 литров в минуту. Возвращение 20-летнего умирающего пациента к жизни хирурги смогли наблюдать собственными глазами. Два дня спустя человек с искусственным сердцем стал дышать самостоятельно, а менее чем через две недели встал с больничной койки и прогулялся на расстояние 30 метров. Теперь больному предстоит еще одна операция. Ведь постоянно жить с механизмом внутри нельзя, ожидается пересадка настоящего, живого сердца.

От сердечной недостаточности страдают десятки миллионов людей в мире. Кому-то удается жить на бета-блокаторах, но если процесс заходит глубоко, единственный выход - пересадка донорского сердца. Таких сердец на всех не хватает, поэтому временное вживление искусственного сердца - это шанс выжить и дождаться желанного транспланта. Единственная проблема - в том, что грудная клетка долго заживает.

Профессор Коупленд занимается операциями на сердце более 30 лет. На счету хирурга-виртуоза - 950 успешных операций по полной или частичной пересадке «пламенных моторов» человеческого организма.

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.

При крайней степени нарушения сократительной способности сердца или при проведении кардиологических вмешательств используется механическое устройство, временно поддерживающее достаточный уровень жизненно-важных параметров.

Все аппараты для искусственного кровообращения подразделяют на оксигенаторы (насыщают кровь кислородом) и кардиопротезы (имплантируют в организм). Такие устройства помогают провести длительные операции на открытом миокарде или быть надеждой на спасение жизни в период ожидания донорского органа для трансплантации.

Читайте в этой статье

История открытия механического сердца

Первооткрывателем возможности поддержания кровотока по сосудам вне организма был советский врач Демихов. Он провел операцию собаке еще в 1937 году, установив на место сердца насос, который был соединен с электрическим двигателем. В 60-е годы американские ученые Кольф и Акутсу создали сердце из пластика с 4-мя трехстворчатыми клапанами. Его работа обеспечивалась пневматическим приводом.

Но настоящая успешная имплантация искусственного сердца осуществлена только в 1969 году хирургом из Америки Кули. Пациент страдал от аневризмы левого желудочка. Ему провели обширную резекцию (удаление) части миокарда, после чего было невозможно отключить от аппарата экстракорпорального кровообращения.

Так как единственным шансом на спасение жизни могла бы быть то до ее проведения установили механический трансплантат. Он проработал 64 часа, затем было найдено и пересажено донорское сердце. К сожалению, больной погиб от пневмонии, прожив менее 2 суток. Но подобная двухэтапная трансплантация лежит в основе современных операций.

Все дальнейшие попытки создания искусственного аналога сердца не привели к ожидаемому результату. Модели российских аппаратов могут работать до 100 дней, их внешний двигатель громоздкий, подзарядка должна быть каждые 12 часов.

Первое такое устройство было подключено пациенту в Центре Бакулева в 2010 году. Его можно использовать пока как временное спасение для пациентов, ожидающих пересадку сердца.

Так как спрос на искусственное сердце повышается с каждым годом, то проводится постоянное совершенствование приборов и научные открытия в этой области. К новейшим, но экспериментальным разработкам, относится сердце, напечатанное на 3D принтере, а также выращенное из стволовых клеток.

Удачные примеры установки искусственного органа в разных странах

Долгое время самым известным механическим сердцем была модель Джарвик 7, рекордная продолжительность жизни больного составила 620 дней. Именно столько прожил со времени установки (в 1985 году) У. Шредер, доказав, что можно заменить биологический орган на рукотворный.

Модель искусственного сердца Джарвик 7

Следующей версией такого прибора был Симбион, а в настоящее время Синкардия является практически единственной успешной моделью искусственных сердец. Основная проблема подобных устройств – это вес зарядного устройства, которое нужно было возить с собой или носить в рюкзаке за спиной.

Пациенты с таким аппаратом не избавлены от необходимости пересадки донорского органа, но они могут ожидать трансплантацию не только в больнице, как было раньше, а зарядить аккумулятор от обычной розетки, находясь дома. Синкардии установлены 1600 больным, максимальный срок работы превысил 3,5 года. Поэтому у пациентов появился шанс дожить до того момента, когда будет найден подходящий донор.

Принципы работы

Подключение аппарата для искусственного кровообращения зависит от выбранной методики оперативного вмешательства. Наиболее распространенная схема предусматривает такие этапы:

Забор крови из обеих полых вен или из правого предсердия, желудочка.
Поступление в оксигенатор.
Накачивание насосом в бедренную артерию.
Продвижение по брюшной и грудной части аорты (против обычного направления).
Через дугу аорты кровь течет в коронарные и мозговые артерии.

Длительность подключения зависит от вида операции – от нескольких минут до 4 — 8 часов. При этом врач старается как можно меньше держать пациента на искусственной перфузии. Если для операции требуется более часа, то кровь дополнительно охлаждается. Это позволяет понизить потребность в кислороде, а значит, и скорость кровотока. При особо сложных вмешательствах гипотермия может достигать 15 градусов.

Действие искусственного кровообращения на организм

Условия гемодинамики, которые воспринимаются организмом как стрессовые, включают:

обратный поток крови в аорте,
минимальный уровень давления в полостях сердца,
разрушение клеток крови в период продвижения по жестким магистралям,
отключение легочного кровотока,
скопление в крови медиаторов боли,
гипотония и низкое сопротивление сосудов.

Операция с подключением к аппарату искусственного кровообращения подобна тяжелой травме, кровопотере и шоковому состоянию. Для компенсации организм перераспределяет питание таким образом, чтобы защитить головной мозг и сердце в ущерб для остальных органов. Это мешает достигнуть нормального кровотока даже на высокой скорости перфузии. Поэтому ткани страдают от недостатка кислорода и обменного закисления крови.

Осложнения после

Самыми сложными для последующего лечения являются такие нарушения после отключения пациента от прибора:

закупорка сосудов жизненно-важных органов эмболом, тромбом, кальцием или каплями жира, воздухом;
ишемия органов;
реакция на консервированную кровь;
чрезмерная кровоточивость из-за введения Гепарина или активации фибринолиза.

Для предотвращения этих осложнений в период экстракорпорального кровотока проводится постоянное исследование состояния пациента и лабораторных показателей. Современные аппараты снабжены системами многоступенчатых фильтров.

Искусственное сердце представляет собой прибор, через который проходит кровь в период кардиохирургических вмешательств или его имплантируют в организм пациента. Несмотря на то, что есть примеры длительной жизни с подобным устройством, такая установка является временной мерой для больных, ожидающих донорское сердце.

Протезированные клапаны или желудочки сердца могут взывать сложные психологические проблемы. В период операции замена собственных функций легких и сердца на аппаратные позволяет провести необходимые манипуляции на открытом сердце.