Wie Funktionieren Künstliche Herzen?

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Das künstliche herz ist ein sehr ausgereiftes medizinisches gerät. Finden sie heraus, wie künstliche herzen funktionieren.

Dein Herz ist der Motor in deinem Körper, der alles am Laufen hält. Im Grunde ist das Herz eine Muskelpumpe, die den Sauerstoff- und Blutkreislauf durch Ihre Lunge und Ihren Körper aufrechterhält. An einem Tag pumpt Ihr Herz ungefähr 2.000 Gallonen Blut. Wie bei jedem Motor kann, wenn das Herz nicht gut versorgt wird, es zusammenbrechen und weniger effizient pumpen, ein Zustand, der als Herzversagen bezeichnet wird.

Bis vor kurzem war die einzige Option für viele Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz die Herztransplantation. In den Vereinigten Staaten werden jedoch jährlich nur etwas mehr als 2.000 Herztransplantationen durchgeführt. Dies bedeutet, dass Zehntausende Menschen sterben und auf ein Spenderherz warten. Am 2. Juli 2001 bekamen Herzinsuffizienzpatienten neue Hoffnung, als Chirurgen im Jewish Hospital in Louisville, Kentucky, die erste künstliche Herztransplantation seit fast zwei Jahrzehnten durchgeführt hatten. Das AbioCor Implantierbares Ersatzherz ist das erste vollständig in sich geschlossene künstliche Herz, und es wird erwartet, dass es die Lebenserwartung von Herzpatienten mindestens verdoppelt.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie dieses neue künstliche Herz funktioniert, wie es in die Brust eines Patienten implantiert wird und wer ein Kandidat für die Aufnahme eines dieser mechanischen Herzen sein könnte. Wir werden das AbioCor-Herz auch mit den künstlichen Herzen vergleichen, die in der Vergangenheit versagt haben.

Ein hydraulisch angetriebenes Herz

Kammern eines natürlichen Herzens

Kammern eines natürlichen Herzens

Das durchschnittliche Herz eines erwachsenen Menschen pumpt Blut mit einer Rate von 60 bis 100 Schläge pro Minute. Wenn Sie wissen, wie Ihr Herz funktioniert, wissen Sie, dass sich das Herz in zwei Stufen zusammenzieht:

  1. In der ersten Stufe rechts und links Atrien zur gleichen Zeit kontrahieren und Blut in die rechten und linken Ventrikel pumpen.
  2. In der zweiten Stufe die Ventrikel zusammenziehen, um Blut aus dem Herzen zu treiben.

Der Herzmuskel entspannt sich dann vor dem nächsten Herzschlag. Dadurch kann das Herz wieder mit Blut gefüllt werden.

Patienten mit einem implantierten AbioCor-Herz werden zwar immer noch Vorhöfe haben, die gleichzeitig schlagen, aber das künstliche Herz, das beide Ventrikel ersetzt, kann nur Blut ausdrücken ein Ventrikel auf einmal. So sendet es abwechselnd Blut in die Lunge und dann in den Körper, anstatt beides gleichzeitig wie ein natürliches Herz. Der AbioCor kann mehr als pumpen 10 Liter pro Minute, das reicht für alltägliche Aktivitäten.

Wie funktionieren künstliche Herzen?: künstliche

Diagramm des AbioCor-Herzens

Das AbioCor, von Abiomed entwickelt, ist ein sehr ausgereiftes medizinisches Gerät, aber der Kernmechanismus des Geräts ist die Hydraulikpumpe, die Hydraulikflüssigkeit von Seite zu Seite befördert. Um zu verstehen, wie es funktioniert, betrachten wir die verschiedenen Komponenten des Systems:

  • Hydraulische Pumpe - Die Grundidee dieses Geräts ähnelt den in schweren Geräten verwendeten Hydraulikpumpen. Kraft, die an einem Punkt ausgeübt wird, wird mit einem inkompressiblen Fluid auf einen anderen Punkt übertragen. Ein Zahnrad innerhalb der Pumpe dreht sich mit 10.000 Umdrehungen pro Minute (U / min), um Druck zu erzeugen.
  • Portierventil - Dieses Ventil öffnet und schließt, damit die Hydraulikflüssigkeit von einer Seite des künstlichen Herzens zur anderen fließen kann. Wenn sich die Flüssigkeit nach rechts bewegt, wird das Blut durch einen künstlichen Ventrikel in die Lunge gepumpt. Wenn sich die Flüssigkeit nach links bewegt, wird das Blut in den Rest des Körpers gepumpt.
  • Drahtloses Energieübertragungssystem - Auch genannt Transkutane Energieübertragung (TET) besteht dieses System aus zwei Spulen, einer internen und einer äußeren, die die Leistung mittels Magnetkraft von einer externen Batterie über die Haut übertragen, ohne die Oberfläche zu durchdringen. Die interne Spule empfängt die Energie und sendet sie an die interne Batterie und das Controller-Gerät.
  • Interne Batterie - Im Bauch des Patienten wird ein Akku eingesetzt. Dadurch hat der Patient 30 bis 40 Minuten Zeit, um bestimmte Aktivitäten wie das Duschen durchzuführen, während er vom Hauptakku getrennt ist.
  • Externe Batterie - Diese Batterie wird von einem Klettgürtel um die Taille des Patienten getragen. Jeder wiederaufladbare Akku bietet etwa vier bis fünf Stunden Strom.
  • Regler - Dieses kleine elektronische Gerät wird in die Bauchwand des Patienten implantiert. Es überwacht und steuert die Pumpgeschwindigkeit des Herzens.

Das aus Titan und Kunststoff bestehende AbioCor-Herz verbindet sich mit vier Standorten:

  • Rechter Vorhof
  • Linkes Atrium
  • Aorta
  • Lungenarterie

Das gesamte System wiegt ungefähr 0,9 kg. Im nächsten Abschnitt erfahren Sie, wie Chirurgen das AbioCor-Herz während einer siebenstündigen Operation implantiert haben.

Die siebenstündige Operation

Chirurgen, die das AbioCor-Herz implantieren

Chirurgen, die das AbioCor-Herz implantieren

Die Operation zur Implantation eines künstlichen AbioCor-Herzens ist äußerst heikel. Die Chirurgen schneiden nicht nur die rechten und linken Ventrikel des natürlichen Herzens ab und ziehen sie auch heraus, sondern legen auch einen Fremdkörper in die Brust des Patienten. Der Patient muss aufgelegt und später von ihm entfernt werden Herz-Lungen-Maschine. Die Operation erfordert Hunderte von Stiche, um das Herz richtig gegen künstliche Ventrikel zu sichern. Transplantate Verbinden Sie den AbioCor mit den restlichen Teilen des natürlichen Herzens. Transplantate sind eine Art synthetisches Gewebe, das verwendet wird, um das künstliche Gerät mit dem natürlichen Gewebe des Patienten zu verbinden.

Aufgrund der Komplexität der Operation steht während der Operation viel medizinisches Personal zur Verfügung. Die Operation am 2. Juli 2001, die weltweit die erste ihrer Art war, bestand aus einem Team aus zwei leitenden Chirurgen, 14 Krankenschwestern, Perfusionisten, Anästhesisten und anderem Hilfspersonal.

Hier ist das von der University of Louisville beschriebene Verfahren Chirurg Robert Dowling:

  1. Chirurgen implantieren die Energieübertragungsspule in den Bauch.
  2. Der Brustknochen wird geöffnet und der Patient wird auf eine Herz-Lungen-Maschine gelegt.
  3. Chirurgen entfernen die rechten und linken Ventrikel des einheimischen Herzens. Sie verlassen die rechten und linken Vorhöfe, die Aorta und die Lungenarterie. Allein dieser Teil der Operation dauert zwei bis drei Stunden.
  4. Vorhofmanschetten werden am rechten und linken Vorhof des gebürtigen Herzens genäht.
  5. Ein Plastikmodell wird in der Brust platziert, um die korrekte Platzierung und den Sitz des Herzens im Patienten zu bestimmen.
  6. Die Transplantate werden auf eine geeignete Länge geschnitten und an die Aorta und die Lungenarterie genäht.
  7. Der AbioCor wird in der Brust platziert. Chirurgen verwenden "schnelle Verbindungen" - eine Art kleine Schnappverbindung -, um das Herz mit der Lungenarterie, der Aorta und dem linken und rechten Vorhof zu verbinden.
  8. Die gesamte Luft im Gerät wird entfernt.
  9. Der Patient wird von der Herz-Lungen-Maschine genommen.
  10. Das OP-Team sorgt dafür, dass das Herz richtig arbeitet.

Seit dieser ersten Transplantation wurden elf weitere Verfahren durchgeführt. Der jüngste fand am 20. Februar 2004 statt. Im Rahmen einer klinischen Studie wurde der Patient Nummer 12 im St. Luke's Episcopal Hospital in Houston am Texas Heart Institute operiert.

Ursprünglich warnten Abiomed-Beamte vor allzu optimistischen Ergebnissen; Die optimistischsten Vorhersagen waren, dass ein Patient leben könnte bis zu sechs Monaten mit dem AbioCor Herz. Das Gerät ist nur dazu gedacht doppelte Lebenserwartung für Patienten, die vor der Operation nur etwa 30 Tage zu leben hatten.

Robert ToolsDer Patient, der am 2. Juli 2001 im Jewish Hospital in Louisville die Herztransplantation erhalten hatte, ist verstorben. Zehn andere Patienten sind ebenfalls gestorben, aber die Empfänger des AbioCor-Herzens haben im Durchschnitt fünf Monate nach der Transplantation gelebt.

Die Jarvik-7

Im Jahr 1982 Dr. William Devries implantiert die Jarvik-7, das erste Gerät, das ein vollständig dauerhaftes Ersatzherz ist. Die Operation wurde an der University of Utah durchgeführt, und der Patient war Dr. Barney Clark, ein Zahnarzt aus Seattle. Clark lebte 112 Tage am Herzen, bevor er den durch das Gerät verursachten Komplikationen erlag.

Die Jarvik-7 war ein luftgetriebenes Herz, entworfen von Dr. Willem Kolff und Dr. Don Olsen. Im Gegensatz zum autonomen AbioCor benötigte das Jarvik-7-Herz mehrere externe Drähte, die aus dem Patienten ragten und an eine große externe Einheit angeschlossen waren. Diese hervorstehenden Drähte führten zu mehreren Infektionen in Clark.

Vier weitere Patienten erhielten das Jarvik-7, bevor es aufgrund von Komplikationen wie Schlaganfall, mechanischem Versagen und Problemen mit der anatomischen Passform abgebrochen wurde. Es wurde seitdem verbessert und umbenannt, jetzt das CardioWest Herz. Es wird nur in experimentellen Situationen und als untersuchendes Bridge-to-Transplantationsgerät verwendet.

Der Krankste der Kranken

Röntgenbild des in einen Patienten implantierten AbioCor-Geräts

Röntgenbild des in einen Patienten implantierten AbioCor-Geräts

Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat es Abiomed ermöglicht, 15 Implantate im Rahmen einer klinischen Studie durchzuführen. Zwölf der vorgeschlagenen 15 Operationen wurden durchgeführt. Diese Operationen wurden in medizinischen Zentren in Houston, Los Angeles, Boston und Philadelphia durchgeführt. Die FDA hat die Ergebnisse dieser Transplantate von Fall zu Fall überprüft, um die Zukunft des AbioCor-Geräts zu bestimmen. Wenn das Gerät zwischen 70.000 und 100.000 US-Dollar erfolgreich ist, was die Lebensdauer eines Patienten ohne Komplikationen verlängern kann, könnte es für die Verwendung in mehr Herzzentren in den Vereinigten Staaten zugelassen werden. Mehrere Nachrichtenagenturen berichten, dass Abiomed in diesem Jahr die Genehmigung der US-amerikanischen Food and Drug Administration einholen wird, um das AbioCor-Herz zu verkaufen. Das Gerät wird zur Behandlung von Patienten mit Herzinsuffizienz im Endstadium unter der sogenannten "Ausnahme für humanitäre Geräte" verwendet.

Laman Gray sagte, die ersten Kandidaten für das Herz seien die "kranksten Kranken". Die Vertreter der FDA und Abiomed haben einige Parameter festgelegt, wer der erste Empfänger des künstlichen Herzens werden kann. Der Patient muss folgendes Profil haben:

  • Herzinsuffizienz im Endstadium haben
  • Eine Lebenserwartung von weniger als 30 Tagen haben
  • Ist kein Kandidat für eine natürliche Herztransplantation
  • Haben Sie keine andere praktikable Behandlungsmöglichkeit

Eine weitere Anforderung ist, dass das Gerät in Pampelmusengröße in den Brustkorb des Patienten passen muss. Um den Sitz des Geräts zu bestimmen, muss der Patient einen CAT-Scan und eine Röntgenaufnahme der Brust durchmachen. Dann wird mithilfe eines computergestützten Entwurfsprogramms (CAD) das natürliche Herz praktisch entfernt und das AbioCor-Herz virtuell in der Brust des Patienten platziert. Wenn das Computerprogramm zeigt, dass das Gerät passt, können Ärzte mit der Operation das künstliche Herz implantieren.

Für fast zwei Monate nach der Operation behielten die Krankenhaus- und AbioMed-Mitarbeiter den Namen der erster Empfänger ein Geheimnis. Am 21. August 2001 wurde dies jedoch enthüllt Robert Tools, ein in Kentucky ansässiger Mitarbeiter und ehemaliger Mitarbeiter einer Telefongesellschaft, war der geschichtsträchtige Patient. Obwohl Tools eine Infektion bekämpft hat und nach seiner Operation ein Beatmungsgerät benötigte, berichten seine Ärzte, dass das mechanische Herz weiterhin ohne Probleme funktioniert.

Wie funktionieren künstliche Herzen?: herzen

Patient Robert Tools mit Dr. Laman Gray (links) und Dr. Robert Dowling (rechts)

Folgendes wurde vor seiner Operation über Werkzeuge bekannt:

  • Er litt an Herzversagen der Klasse IV.
  • Er hatte ein schweres Zwei-Kammer-Versagen.
  • Er wurde von einem Herztransplantationszentrum abgelehnt.
  • Er hatte sich zuvor einer koronaren Bypassoperation unterzogen.
  • Er hatte mehrere Herzinfarkte.
  • Er hatte Diabetes.

Gegenwärtig gibt es zwischen 2 und 3 Millionen Amerikaner, die mit Herzinsuffizienz leben, und jährlich werden 400.000 neue Fälle diagnostiziert. Herzinsuffizienz verursacht 39.000 Todesfälle pro Jahrlaut dem National Heart, Lung and Blood Institute (NHLBI). Die meisten Menschen, bei denen Herzinsuffizienz diagnostiziert wird, können ein Leben von etwa fünf Jahren erwarten und benötigen in der Regel eine Herztransplantation, um ihr Leben zu verlängern.

Allein in den Vereinigten Staaten wurden im Jahr 2003 2.143 Herztransplantationen durchgeführt. Jährlich sterben jedoch Tausende potenzieller Empfänger, während sie auf eine Herztransplantation warten. Ärzte ermutigen immer noch die Öffentlichkeit, Organspender zu werden, aber der AbioCor rettet möglicherweise viele von denen, die keine natürliche Transplantation haben oder auf ein verfügbares Herz warten.

Weitere Informationen zu AbioCor und verwandten Themen finden Sie auf den Links auf der nächsten Seite.

  • Wie funktioniert dein Herz?
  • Wie kongestive Herzinsuffizienz funktioniert
  • Wie funktionieren Herzattacken?
  • WordsSideKick.com-Körperkategorie
  • Abiomed
  • Jüdisches Krankenhaus, Louisville, KY
  • American Heart Association
  • Yahoo! - Künstliche Herzvolldeckung

Videoergänzungsan: Die Zukunft der Medizin: Das maßgeschneiderte Herz | Galileo | ProSieben.




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