2.8 Искусственное сердце и искусственные замены его частей

Стадия разработки: проводятся исследования.

Искусственное сердце — представляет собой технологическое устройство, предназначенное для поддержания достаточных для жизнедеятельности параметров гемодинамики.В настоящее время под искусственным сердцем понимается две группы технических устройств.

• К первой относятся гемооксигенаторы, также их называют 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. Пионером в разработке этого устройства являлся советский ученый Демихов.

Замена клапанов, предсердий, желудочков.

Стадия разработки: успешно применяются.

Ряд ведущих кардиохирургических клиник проводит успешные частичные замены органических компонентов на искусственные. Например, производится замена клапанов и желудочков.

Механические клапаны сердца

Механические клапаны сердца – это протезы, которые служат для замены функции естественного клапана сердца человека. Сердце человека имеет четыре клапана: трехстворчатый, митральный, пульмональный и аортальный. Предназначение клапанов сердца – обеспечить беспрепятственный ток крови через сердце по малому и большому кругу кровообращения к органам и тканям. В результате различные патологические процессы, как приобретенные, так и врожденные, могут вызывать нарушение работы клапанов (одного или нескольких), что проявляется стенозом клапана или его недостаточностью. Оба этих процесса могут привести к постепенному развитию сердечной недостаточности. Механические клапаны сердца предназначены для замены пораженного клапана протезом, чтобы восстановить его функцию и тем самым восстановить адекватную работу сердца.

Существует два основных типа клапанов, которые могут применяться для замены аортального клапана – механические и тканевые клапаны. Современные механические клапаны имеют значительный срок службы (он эквивалентен более 50 тысячам лет в тесте на ускоренную изношенность клапана). Однако, современные механические клапаны сердца практически все требуют пожизненное применение антикоагулянтов – препаратов, разжижающих кровь, например, варфарин, а также ежемесячный контроль крови. Антикоагулянты предназначены для профилактики образования тромбов в полости сердца. Тканевые клепаны, напротив, не требуют применения антикоагулянтов благодаря улучшенным гемодинамическим свойствам, в результате которых отмечается гораздо меньшее повреждение эритроцитов и меньший риск возникновения тромбов. Однако, их основным недостатком является ограниченный срок службы. Традиционные тканевые клапаны, сделанные из ткани клапанов сердца свиньи, служат, примерно, в течение 15 лет, после чего требуется их замена (у молодых пациентов этот срок обычно меньше).

Типы механических клапанов сердца

Существует три типа механических клапанов сердца - шариковые, наклонный диск и двустворчатые – в различных модификациях.

Первый искусственный клапан сердца был шариковый, он состоит из металлического каркаса, в котором заключен шарик из силиконового эластомера. Когда давление крови в камере сердца превышает давление снаружи камеры, шарик выталкивается против каркаса и дает течь току крови. По завершении сокращения сердечной мышцы давление в камере снижается и становится ниже, чем за клапаном, поэтому шарик движется в обратную сторону, закрывая проход крови из одной камеры сердца в другую. В 1952 году Чарльз Хафнейджел имплоантировал шариковый клапан сердца десяти пациентам (шесть из них выжило после операции), что означало первый успешный опыт долгосрочного применения искусственных клапанов сердца. Подобный же клапан был изобретен Майлз «Лоуэлл» Эдвардсом и Альбертом Старром в 1960 году (в литературе он встречается под названием силастиковый шариковый клапан). Первый имплантат клапана сердца у человека был сделан 21 сентября 1960 года. Он состоял из силиконового шарика, заключенного в каркас, созданный из основания клапана. Шариковый клапан характеризуется высокой тенденцией к образованию тромбов, поэтому такие пациенты вынуждены постоянно принимать высокие дозы антикоагулянтов, обычно с показателями протромбинового времени в пределах 2.5-3.5. Фирма «Edwards Lifesciences» прекратила производство этих клапанов в 2007 году.

Вскоре были созданы дисковые клапаны сердца. Первым доступным в клинике искусственным дисковым клапаном сердца был клапан Бйорк-Шили, который с момента изобретения в 1969 году претерпел различные значительные изменения. Дисковый клапан состоит из одного кругового обтуратора, который регулируется металлической распоркой. Они производятся из металлического кольца, покрытого пористым политетрафторэтиленом, в котором подшиты нити для удерживания клапана на месте. Металлическое кольцо с помощью двух металлических опор, держит диск, который открывается и закрывается во время выполнения сердца своей насосной функции. Сам диск такого клапана обычно делается из чрезвычайно твердого углеродного материала (пиролитический углерод), для того, чтобы клапан мог работать без изнашивания в течение многих лет. В США наиболее популярной моделью дискового клапана сердца является модель Medtronic-Hall. В некоторых моделях механических клапанов сердца диск разделен на две части, которые открываются и закрываются как двери.

St. Jude Medical является лидером в производстве двустворчатых клапанов, который состоит из двух полукружных клапанов, которые вращаются вокруг распорки, прикрепленной к основанию клапана. Этот дизайн был предложен в 1979 году и, хотя, они помогали справиться с некоторыми проблемами, которые отмечались с некоторыми клапанами, двустворчатые клапаны подвержены наличию обратного тока крови (регургитации) и поэтому они не могут считаться идеальными. Однако, двустворчатые клапаны обеспечивают более естественный ток крови, по сравнению с шариковыми или дисковыми клапанами. Одним из преимуществ этих клапанов является то, что они хорошо переносятся пациентом. Таким пациентам требуется гораздо меньшая доза антикоагулянтов для профилактики образования тромбов.

Двустворчатые клапаны имеют преимущество перед другими в более эффективной площади открытия (2.4-3.2 см2 по сравнению с 1.5-2.1 у одностворчатых клапанов). Также, эти клапаны характеризуются гораздо меньшей степенью образования клапанов.

Механические клапаны сердца сегодня являются наиболее надежными и заслуживающими доверия и позволяют пациенту жить нормальной жизнью. Большинство механических клапанов служат минимум в течение 20 - 30 лет.