Пламенный мотор. Автономное искусственное сердце

Искусственное сердце - это бионический имплантат, который либо заменяет человеческое сердце полностью, либо одну из его частей, либо просто дополняющий сердце. С таким искусственным сердцем в теле человека поддерживается нормальное кровообращение, позволяющее поддерживать нормальный образ жизни вне больницы. Искусственная вентиляция сердца используется в медицине уже давно, но лишь недавно обнаружили достаточно надёжную замену стационарным аппаратам, и с каждым годом продолжают развивать и улучшать идею искусственного кровообращения человека.

Пересадка искусственного сердца

Пересадка искусственного сердца - это один из самых часто используемых альтернативных вариантов трансплантации донорского сердца. Учитывая, что по статистике, лишь один из десяти нуждающихся в пересадке дожидается донорского сердца, искусственное сердце человека является одним из самых актуальных и развивающихся направлений современной кардиохирургии.

При этом чаще всего устанавливается не полный протез, а искусственный желудочек сердца, что уже позволяет помочь пациентам с сердечной недостаточностью. Огромный плюс решения выбрать именно искусственное сердце - цена. В отличие от пересадки донорского, искусственное сердце стоит в разы меньше.

Искусственное сердце - альтернатива пересадке донорского сердца!

По мнению ведущих кардиохирургов, меньше чем через 10 лет, искусственные сердца будут распечатываться на 3D-принтерах из биоматериалов, что поможет избежать таких больших проблем с нехваткой донорских сердец.

Но также решением проблемы может являться и установка аппарата вспомогательного кровообращения АВК-Н «Спутник». разработанного специально для того, чтобы люди забыли про симптомы сердечной недостаточности и смогли вести полноценную жизнь, связанную с активной деятельностью.

Использование искусственного сердца увеличивает шансы пациента на более качественный подбор донорского органа. Каждый год на планете от сердечно-сосудистых заболеваний умирает около 17 миллионов человек. Трансплантация сердца является наиболее высокоэффективным способом лечения больных с хронической сердечной недостаточностью, не отвечающей на медикаментозную терапию в конечной стадии заболевания. Это направление успешно развивается во всем мире. Однако проблема пересадки сердца состоит в дефиците донорских органов. В связи с этим в настоящее время в клиническую практику внедрены устройства механической поддержки сердца.

Искусственное сердце - механический прибор, который временно берет на себя функцию кровообращения, в случае если сердце пациента не может полноценно обеспечивать организм достаточным количеством крови.Потребность в этом устройстве возникает при различных тяжелых заболеваниях сердечно-сосудистой системы. Длительное время пациент может находиться с этим аппаратом в ожидании трансплантации сердца.

Использование искусственного сердца увеличивает шансы пациента на более качественный подбор донорского органа. В таких условиях операции по пересадке станут более надежными и результаты их улучшатся.

На сегодняшний день ведется большое количество научно-технических разработок по усовершенствованию искусственного сердца. В идеале для постоянного использования оно должно соответствовать следующим параметрам: иметь небольшие размеры, обеспечивать адекватный выброс крови, в зависимости от нужд человека, изготовляться из долговечных, гипоаллергенных материалов, не разрушать клетки крови, не образовывать тромбы.

Искусственное сердце работает от внутреннего аккумулятора, заряжать который можно от электросети без нарушения целостности кожи. Наличие такого источника питания делает пациента на некоторое время свободным в перемещениях. Контроль над функцией сердца осуществляется внутренним анализатором. Система приспосабливается к изменению объема перекачиваемой крови в зависимости от потребностей организма, Имеется активная мониторинг-система, обеспечивающая эффективную обратную связь и сигнал в случае возникших сбоев в работе прибора. Искусственное сердце покрыто специальной тканью, позволяющей избежать его отторжения иммунной системой организма.

Пройдут годы, и новые технологии позволят искусственному сердцу работать не хуже донорского и миллионы людей поверят в мечту о спасении.

Искусственное сердце

Искусственное сердце — частично или полностью имплантируемое механическое устройство, позволяющее временно заменить насосную функцию собственного сердца больного, когда оно становится неспособным выполнять требуемую работу по обеспечению организма достаточным количеством крови. Необходимость в применении И. с. возникает при ишемической болезни сердца, при некоторых формах дилатационной кардиомиопатии, у больных, ожидающих пересадки сердца, а также после операции на открытом сердце, когда не удается отключить больного от аппарата искусственного кровообращения.

Наиболее разработано искусственное сердце на пневмоприводе. Рабочая его часть представляет собой два искусственных желудочка, изготовленных из биополимеров медицинского назначения. Каждый искусственный желудочек состоит из кровяной и воздушной камер. Кровяные камеры с помощью специальных манжет, содержащих искусственные клапаны, соединяют с предсердиями, аортой и легочным стволом. Воздушные камеры через воздуховод длиной 1,5—2 м связаны с компрессорами, которые находятся вне организма больного. При подаче воздуха гибкая мембрана, разделяющая камеры, перемещается в полость кровяной камеры, и происходит выброс крови в магистральный сосуд. При создании вакуума мембрана втягивается в полость воздушной камеры, благодаря чему кровь из предсердий поступает в кровяную камеру. Регуляция этого процесса осуществляется с помощью специальной системы управления — так называемого привода искусственного сердца. Как правило, работа И. с. на пневмоприводе бывает необходима на протяжении нескольких недель. Однако имеются наблюдения, при которых максимальная продолжительность жизни больного после подключения И. с. на пневмоприводе превышала 600 дней.

Разработаны и проходят экспериментальную апробацию электромеханические и электрогидравлические насосные устройства. Их механическая часть, электронный блок управления и источник питания являются полностью имплантируемыми. Эти И. с. рассчитаны на длительное постоянное использование у тех пациентов, которые нуждаются в пересадке сердца, но имеют противопоказания к ней.

Частично или полностью имплантируемое механическое устройство, позволяющее временно заменить насосную функцию собственного сердца больного, когда оно становится неспособным выполнять требуемую работу по обеспечению организма достаточным количеством крови. Необходимость в применении И. с. возникает при ишемической болезни сердца, при некоторых формах дилатационной кардиомиопатии, у больных, ожидающих пересадки сердца, а также после операции на открытом сердце, когда не удается отключить больного от аппарата искусственного кровообращения.

Наиболее разработано искусственное сердце на пневмоприводе. Рабочая его часть представляет собой два искусственных желудочка, изготовленных.

ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ - устройство, используемое в хирургии, которое принимает на себя функции сердца и легких. Применяется при открытых операциях на сердце, когда собственное кровообращение пациента временно прервано. Состоит из насоса, перекачивающего кровь по телу, и специального устройства для введения в кровь кислорода и удаления углекислого газа.

РАБОТАЕТ ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ

Во Всесоюзном научном центре хирургии АМН СССР проведены эксперименты на животных по имплантации новой советской модели искусственного сердца «Кедр». Комментирует это сообщение директор центра, Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственной премий академик Б. Петровский.

В данной серии экспериментов мы имплантируем телятам так называемое «полное» искусственное сердце вместо удаляемого живого. Специально подобраны трехмесячные телята весом 80—90 килограммов. Почему? Дело в том, что особенности кровообращения теленка этого возраста и человека примерно одинаковы.

«Кедр» — одна из новых моделей искусственного сердца. Весит она около 400 граммов, выполнена из полиуретана, кстати сказать, признанного сейчас одним из лучших материалов для изготовления искусственного сердца. Решен ряд сложных и важных конструктивно-биологических задач. Так, например, внутренняя поверхность полостей искусственного сердца максимально тромборезистентна, то есть вероятность тромбообразования при многократных контактах крови с этими поверхностями весьма незначительна. Улучшены гидродинамические характеристики: поступление крови в сердце происходит при наиболее оптимальных значениях давления благодаря точно рассчитанным диаметрам входного и выходного отверстий. Не вдаваясь больше в технические подробности, скажу, что это крайне важные особенности новой модели, обеспечивающие большую физиологичность деятельности всей системы кровообращения с искусственным сердцем.

Модель «Кедр» выполнена с таким расчетом, что она может быть в будущем имплантирована человеку.

Хотел бы отметить важную особенность советской хирургии: любая новая операция, диагностический метод, прежде чем будут внедрены в широкую практику, проходят очень тщательную проверку и экспериментальное изучение.

Естественно, это органически вытекает из самого существа медицины. Ведь еще древние медики говорили: «Прежде всего не повреди!» Ибо нельзя подвергать человека неоправданному риску, чем бы это ни мотивировалось. Такая позиция, точнее говоря, принцип целиком приложим к проблеме трансплантации и создания искусственных органов, в том числе сердца.

В Советском Союзе задача создания искусственного сердца решается последовательно и многопланово. В процессе работы преследуется не только конечная цель — само устройство, заменяющее живое сердце человека, но и изучение важнейших вопросов физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы, создание различных аппаратов, в той или иной мере берущих на себя функцию больного сердца на определенный период времени. Сюда относятся создаваемые при непосредственном участии нашего центра аппараты искусственного кровообращения, искусственный левый желудочек сердца и др.

Источники: lvad.ru, transplantation.eurodoctor.ru, znaiu.ru, enc-dic.com, www.bibliotekar.ru

Кто такие рыцари?

Весь их образ жизни был связан с войной, и они были великими героями того времени. Высо-кое...

искусственное сердцебиение, искусственное сердце человека
- представляет собой технологическое устройство, предназначенное для поддержания достаточных для жизнедеятельности параметров гемодинамики.

1 Общее характеристика устройства
2 История разработки
3 Медико-психологические аспекты
4 См. также
5 Примечания
6 Ссылки

Общее характеристика устройства

В настоящее время под искусственным сердцем понимается две группы технических устройств.

К первой относятся гемооксигенаторы (аппараты искусственного кровообращения). Они состоят из артериального насоса, перекачивающего кровь, и блока оксигенатора, который насыщает кровь кислородом. Данное оборудование активно используется в кардиохирургии, при проведении операций на сердце.
Ко второй относятся кардиопротезы, то есть технические устройства, имплантируемые в организм человека, призванные заменить сердечную мышцу и повысить качество жизни больного. Следует отметить, что в настоящее время данные устройства являются лишь экспериментальными и проходят клинические испытания.

История разработки

Пионером в разработке искусственного сердца являлся советский ученый В. П. Демихов, который ещё в 1937 году показал принципиальную возможность поддержания кровообращения в организме собаки с помощью пластикового насоса, приводимого в движение электродвигателем. Два с половиной часа, которые прожила собака с этим механическим устройством, имплантированным на место удаленного собственного сердца, стали отсчётом новой эры в медицине.

Эстафету подхватили американские ученые, но лишь два десятилетия спустя В. Кольф и Т. Акутсу разработали искусственное сердце из полихлорвинила, состоящее из двух мешочков, включённых в единый корпус. Оно имело 4 трёхстворчатых клапана из того же материала и работало от пневмопривода, расположенного снаружи. Эти исследования положили начало целой серии конструктивных решений искусственного сердца с внешним приводом.

Идея имплантации искусственного сердца для поддержания жизни реципиента на период поиска подходящего донора была реализована в 1969 году, когда американский хирург Д. Кули произвёл имплантацию искусственного сердца больному, которого после резекции обширной аневризмы левого желудочка не удавалось отключить от аппарата искусственного кровообращения. Через 64 часа работы искусственное сердце было заменено на аллотрансплантат, однако еще через 36 часов больной погиб от пневмонии. Это был первый случай двухэтапной операции трансплантации сердца, которая сегодня широко распространена.

В СССР в конце 1960-х годов в ОКБ Сухого была создана группа по созданию пневмогидравлического насоса, способного временно заместить естественное сердце человека и поддержать его жизнедеятельность до того момента, когда появится возможность установить донорское сердце взамен искусственного. 1974 году в период пребывания президента США Р. Никсона в Москве было заключено соглашение между СССР и США «О совместных исследованиях и разработке искусственного сердца». Приказом Минавиапрома ОКБ Сухого было определено головным исполнителем по разработке искусственного сердца с пневмоприводом. Совместные работы по проблеме искусственного сердца с медиками США велись в течение 20 лет.

Экспериментальное искусственное сердце «Герц-02» производства СКБ МТ

Руководителем программы искусственного сердца в СССР стал возглавивший в 1975 году Институт трансплантации и искусственных органов Минздрава РСФСР (НИИТиИО) профессор В. И. Шумаков.

В 1976 году на основании постановления Совета Министров СССР в СКБ МТ КЧХЗ, входившего в Минсредмаш и являвшегося единственным в стране производителем искусственных клапанов сердца, была организована Лаборатория искусственного сердца. Итогом её работы стало создание опытного образца искусственного сердца «Герц-02» в ранцевом исполнении, и в 1985 году в НИИТиИО были проведены его успешные испытания на животных - впервые в стране животное (телёнок) жило с искусственным сердцем более двух недель. Однако в дальнейшем эти исследования по финансовым причинам были прекращены.

В НИИТиИО длительность работы модели искусственного сердца с внешним приводом «Поиск-10М» была доведена к 1985 году до 100 суток, что позволило начать его клинические испытания. Показаниями к применению искусственного сердца были определены резкое ухудшение состояния пациентов, включенных в лист ожидания на пересадку сердца; критические ситуации у больных, которые после окончания операции не могут быть отключены от аппарата искусственного кровообращения; резко прогрессирующие явления отторжения трансплантата. С декабря 1986 года специалистами НИИТиИО было выполнено 17 трансплантаций искусственного сердца «Поиск-10М», из них 4 в Польше, куда бригада выезжала по экстренному вызову. К сожалению, несмотря на усилия врачей, максимальная продолжительность работы искусственного сердца не превысила 15 суток.

По состоянию на 2010 год не было создано эффективного имплантируемого человеку протеза всего сердца. кардиохирургических клиниках проводят успешные частичные замены органических компонентов на искусственные. Например, производится замена клапанов, крупных сосудов, предсердий, желудочков. Кроме того, успешно производится пересадка донорского сердца.

Разработаны несколько прототипов эффективных имплантируемых человеку протезов всего сердца. НЦССХ им. А. Н. Бакулева 26 марта 2010 года была произведена операция по полной замене сердца человека на искусственный аналог кардиохирургом Лео Бокерия, совместно с его американским коллегой. Данный аппарат обеспечивает адекватное кровоснабжение органов и тканей пациента, главным его недостатком является наличие аккумулятора массой 10 кг, нуждающегося в перезарядке каждые 12 часов. настоящее время такие протезы рассматриваются как временная мера, позволяющая пациенту с тяжелой сердечной патологией дожить до момента пересадки сердца.

Медико-психологические аспекты

Помимо кардиохирургического, существует и медико-психологический аспект проблемы искусственного сердца. Так, у четверти пациентов после операции протезирования клапанного аппарата сердца в послеоперационный период формируется специфический психопатологический симптомокомплекс, получивший наименование Кардиопротезный психопатологический синдром, описанный в 1978 году. Не исключено, что с подобной проблемой придётся столкнуться при проведении более масштабных операций по имплантации искусственного сердца.

См. также

Галик, Якуб
Аппарат искусственного кровообращения

Примечания

1 2 3 Достижения в хирургии сердца. История искусственного сердца.
Уткин В. В. Завод у двуречья. 1973-1992 (часть 1). - Кирово-Чепецк: ОАО «Кирово-Чепецкий химический комбинат им. Б. П. Константинова», 2007. - 144 с. - ISBN 978-5-85271-293-6.
Кардиохирург Лео Бокерия провёл первую в России пересадку искусственного сердца
Терапевтические аспекты кардиохирургии
1 2 Психопрофилактика и психотерапия в кардиохирургии

Ссылки

Атомное сердце. Альтернативная энергетика внутри человека
Впервые в мире постоянное искусственное сердце имплантировано в ватиканской больнице пациенту детского возраста

искусственное сердце дракона, искусственное сердце человека, искусственное сердцебиение, искусственное сердцеед

Искусственное сердце Информацию О

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.

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.

Биофизик Константин Агладзе о проблемах, перспективах и стоимости выращивания сердца и других органов.

Сегодня существует несколько серьезных проблем, связанных с созданием сложного структурного многоклеточного органа. Одна из основных задач состоит в том, чтобы получить трехмерную ткань стенки сердца толщиной в палец или два. Толщина зависит от того, какая это стенка желудочка и какого именно желудочка, правого или левого. Получать монослои клеток и выращивать такие ткани мы уже можем. Проблема же в том, чтобы одновременно с мышечной тканью вырастить и сосудистое русло, через которое эта мышечная ткань будет снабжаться кислородом и питательными веществами и будут выводиться продукты метаболизма. Без сосудистого русла, без адекватного снабжения клетки в толстом слое, естественно, погибнут. В тонком слое они могут питаться благодаря диффузии питательных веществ и кислорода, а в толстом слое диффузии уже недостаточно, и глубокие слои клеток будут погибать. Сейчас мы можем делать порядка трех слоев сердечных клеток, которые способны выжить.

Данко – герой третьей части рассказа Максима Горького “Старуха Изергиль”

Это главная фундаментальная задача, которую нужно решить в первую очередь. После можно будет приступить к решению следующих.

Например, говоря о перспективных имплантатах, нужно помнить, что сосудистое русло имплантата необходимо будет подключить к сосудистому руслу, которое уже имеется в другой части сердца реципиента. То есть нужно вырастить сосудистое русло определенной анатомии.

Выращивание целого сердца с множеством его отделов, клеток и собственной проводящей системой - это очень сложная многоклеточная задача. Точная копия человеческого сердца может быть получена приблизительно через 7–10 лет в хорошо оснащенных лабораториях развитых стран.

Что касается сердечной стенки, то, решив проблему васкуляризации, имплантаты, годные для испытаний, можно будет получить в течение 2–3 лет.

Сегодня в Соединенных Штатах относительно простая операция аортокоронарного шунтирования стоит от 30 до 50 тыс. долларов в зависимости от клиники и сложности случая. При этой операции всего-навсего открывается грудная клетка, сердце, ставится шунт (bypass) на поврежденные атеросклерозом артерии. Теперь представьте, что требуется на стенку сердца нашить целый кусок, который предварительно нужно вырастить. Когда эти процедуры будут уже разработаны, то стоимость может достигать 500 тыс. долларов.

Через 7–10 лет эта задача будет в той или иной форме принципиально решена. И здесь стоит сказать о том, что решена она может быть нетривиальным способом. Дело в том, что основная задача сердца - насосная. Сердце - это не железа, которая вырабатывает гормоны, это насос. Нам нужно, чтобы кровь прокачивалась и не травмировалась при прокачке.

Травмирование крови - это как раз проблема внешних насосов, которые используются при операциях на сердце. Когда их только разрабатывали, основной трудностью было то, что эритроциты и другие элементы крови этими насосами повреждались.

Современное развитие материалов может привести к тому, что будет создано механическое сердце, которое можно будет подшить, чтобы оно спокойно выполняло функции биологического сердца, которое дает человеку природа. Это просто полимерный насос, сделанный из биосовместимых материалов. Уже сегодня есть примеры установки вспомогательного насоса для желудочка, как правило левого, так как именно он гонит кровь по большому кругу.

В перспективе 5–10 лет станет понятно, стоит ли тратить время и силы на то, чтобы выращивать новое сердце, или проще будет поставить человеку механическое сердце.

Если в целом говорить об импортируемых системах, то сердце здесь не самый удобный объект. Разумнее продвигать эксперименты на печеночных или почечных тканях. Например, полоски печени легко выживают сами по себе и относительно легко прирастают. Дать человеку, у которого печень поражена циррозом, новую часть печени, которая могла бы начать регенерировать и расти сама по себе, - это гораздо более разумное приложение сил.

КАТЕГОРИИ