Адриан Кантровиц перебрался в университет Нью-Йорка в Бруклине и продолжил экспериментировать с методами по увеличению диастолической перфузии. В одном из его экспериментов часть диафрагмы с незатронутым n.phrenicus и источник крови были обернуты вокруг дистального отдела a.thoracica собак таким образом, что содержащийся аортальный сегмент мог быть сужен путем стимуляции n.frenicus. Измеряя каротидное артериальное давление в артерии и кровоток в течение диастолической стимуляции, это дополнительное сердце уменьшало работу левого желудочка и усиливало прямое проталкивание крови в нисходящую аорту. Вскоре Харкен и его коллеги описали их гениальный электронно-управляемый артериальный контр-пульсатор, который позволял крови выводиться из a.abdominalis в течение систолы и возвращаться в диастоле. Этот механизм увеличивал диастолическое давление и разгружал левый желудочек в систоле с потенциальной пользой для лечения сердечной недостаточности. Харкен и братья Кантровиц имели разные цели: первый – уменьшить нагрузку на левый желудочек, а вторые – увеличить поток коронарной крови. Работая вместе, они показали, что обе цели могли быть достигнуты путем увеличения давления во время диастолы, концепт которой сформировал основу для внутриаортальной баллонной контр-пульсации. В 1962 году группа Колффа в клинике Кливленда и Рой Клаус, работавший с Харкеном, разработали баллонный катетер, который мог быть введен в аорту и надувался в течение диастолы, чтобы производить контр-пульсацию. Адриан Кантровиц и коллеги в Бруклине приняли это устройство, но первое клиническое использование было только через 5 лет. Кантровиц, работая совместно с Юкихико Носи, тестировал разные типы баллонного насоса. Один из них представлял из себя силиконовую колбу внутри корпуса из полимера люсита, который сжимался воздухом в вентрикулярной диастоле, под контролем экг. Колба была протестирована экспериментально, путем анастомоза конец-в-конец между a.abdominalis и a.thoracica и оказалась наиболее эффективной в непосредственной близости к сердцу. Вторая модель – бесклапанная трубка, которая находится внутри корпуса из люсита, надувалась таким же механизмом и давала наилучшую сердечную поддержку в животной модели. Впервые она была применена у пациента с острой сердечной недостаточностью в 1966 году. Дополнительный желудочек был имплантирован путем разделения и сшивания аорты и обеспечивал ударный объем сердца около 40 мл, при частоте 80 наполнений в минуту, но пациента спасти не удалось.
В 1968 году Адриан Кантровиц и коллеги описали их клинический опыт с баллонным насосом на пяти пациентах с кардиогенным шоком, которых лечили в течение июня и июля 1967. Всем пациентам стало лучше, и один был выписан из госпиталя. Тем не менее принятие метода было медленным, баллонный механизм был модифицирован несколько раз, для применения с одно- или двухкамерными баллонами. В многоцентрововом исследовании насоса при кардиогенном шоке (1969) учавствовали только 87 из 10 учреждений, как сообщалось в 1973. Однако, результаты были обнадеживающими, и внутриаортальный баллонный насос был широко распространен в последствии. Вскоре оказалось, что различные результаты зависят от показаний и от времени начала медицинского вмешательства. В 1972 Мортимер Бакли с партнерами в главном госпитале Массачусетса описал использование баллонной контрпульсации, которая использовалась для того, чтобы отучить пациента от искусственного кровообращения. 18 из 27 пациентов покинули операционную живыми и 13 жили еще долго. Использование баллона Кантровица на пациентах с нестабильной стенокардией дало такие результаты: 90% выжили, но только 12% выжили при кардиогенном шоке после инфаркта миокарда. Только в 1979 году Девид Брегман описал однокамерный баллон, который мог быть вставлен чрезкожно через a.femoralis техникой Сельдингера. К этому времени многие исследования показали, что внутриаортальный баллонный насос снижает нагрузку на левый желудочек индекс времени напряжения миокарда, конечное диастолическое давление и среднее давление в легочной артерии. Вырос и сердечный выброс и коронарный диастолический кровоток.
Кровяные насосы второго поколения.
В 1967 Вильям Пирс и Глен Морроу разработали устройство для поддержки левого желудочка в форме имплантируемого роликового насоса. Устройство, работающее на двигателе постоянного тока состояло из двух роликов, заключенных в корпусе из анодированного алюминия и поликарбоната. Устройство являлось мостом между левой артерией и нисходящей аортой. Двигатель работал на внешнем источнике тока и был соединён с ним электрическим проводом, проходящим через грудную стенку. Выходной поток насоса регулировался через электрическую сервосистему, основываясь на давлении в левом предсердии. Насос был имплантирован в телят и функционировал несколько дней, пока не ломался электрический мотор. Затем Пирс покинул национальный институт сердца, чтобы присоединиться к группе Джона Вальтхаусена в государственном университете Пенсильвании в Херши. Там они разработали внешний роликовый пневматический насос, используемый совместно с техникой закрытой груди, с помощью катетеров между левым предсердием и каротидной артерией. Их эксперименты были близки к тому, что делали Кларенс Деннис и Эйк Сеннинг в начале 60-десятых. Пирс пошел дальше и разработал имплантируемый подвижный кровяной насос, который управлялся внешним электронным блоком синхронизации по экг вместе с пневматическим блоком питания Белора-Райса. Наиболее успешный искусственный желудочек состоял из тонкостенного кровяного мешка из сегментированного полиуретана в полисульфатном корпусе. Мембрана разделяла среднюю часть сферического кожуха, надувалась и сдувалась пневмоприводом и контрольным блоком, синхронизированным с экг. Прибор использовался клинически, путем вывода крови или из верхушки левого желудочка или из левого предсердия и возвращения в аорту. Для правильной поддержки желудочка канюля помещалась в правом предсердии, а трансплант для оттока анастомизировался с легочной артерией. Между 1976 и 1982 группа Пирса использовала поддержку левого желудочка на 22 пациентах, правого желудочка на 2-х и поддержку двух желудочком на шести пациентах. 14 пациентов были успешно отделены от насоса, 9 из них выжили. После улучшений конструкции и техники, 10 из оставшихся 16 пациентов успешно избавились от насоса, 7 из них выжили. Кровотечение вокруг участков анастомоза являлось частой проблемой на ранней стадии экспериментов и способствовали смертности.
Вновь к полностью искусственному сердцу.
Несколько других групп в Северной Америке работали над полностью искусственном имплантируемым сердцем в начале 60-ых. Джеральд Рейнер с коллегами в Денверском госпитале святого Иосифа разработал двухжелудочковую модель с одновременно сокращающимися желудочками и входным и выходным клапанами в камере из люсита. Они открывались и закрывались синхронно сжатым воздухом в соответствии с систолическими и диастолическими фазами сокращения желудочков. В университете Индианы Бернс, Шумакер и коллеги начали интенсивную программу по разработке полностью имплантируемого электрического искусственного сердца на основе гидравлической системы замкнутого контура с попеременным сжатием отдельных левого и правого подвижных силиконовых желудочков внутри полужесткого оболочки. Несколько различных систем моторов, насосов и клапанов были протестированы. Источник питания был внешним с чрезкожным проводом к внешней аккумуляторной батарее, хотя цель этой команды была создать трансторакальными перенос энергии. Устройство было протестировано на телятах и больших собаках с ортотопической заменой вырезанного сердца на двухжелудочковый прибор. Он был соединен коротким широким каналом, пластиковыми трубками с электрогидравлическим блоком, расположенным в верхней части брюшной полости. Прибор функционировал исправно, до 18 часов без развития отека легких или тромбоэмбилии. Уровни свободного гемоглобина были низки и от прибора не происходила чрезмерного выделения тепла. Ранние модели были очень большими для клинического внутригрудинного размещения. Поздние модели подходили для внебрюшинной имплантации с входным и выходным графтами, проходящими через диафрагму к крупным сосудам. В Европе Феликс Унгар из Иннсбрука разработал пневмотичесский двухжелудочковый прибор для замены сердца в 70-х. В клинике Кливленда группа Колффа, в которую входил Акутсу, разработали сердце с электромагнитным приводом, включающее в себя два желудочка в виде полиуретановых мешочков со створчатыми клапанами. Колфф также разработал вращающийся ролик, который сжимал два складных желудочка и выталкивал кровь в системное легочное кровообращение. После их первоначального опыта работы с грудными моторами, которые производили тепло, но имели ограниченную мощность, команда Колффа перенаправила свои усилия к пневматическому сердцу с трансторакальными соединениями с внешним источников питания и системой управления. Для желудочковых мешочков использовался силастик вместо полиуретана. В одной из конструкций, в каждом из желудочков, диафрагма толкалась в течение систолы пневматическим поршнем и возвращалась в диастолическое положение пружиной. Электрические таймеры использовались для определения частоты пульса. По мере накопления опыта конструкция насоса, системы управления и питания развивались, но время выживания у подопытных животных были ограничены.
В университете Токио Атсуми с коллегами сконструировал желудочки в виде пластиковых мешочков в корпусе, наполненном водой две мехи, поочередно приводившиеся в действие сжимали желудочки и выталкивали кровь в течение систолы. Было много проблем, в том числе утечка воздуха в желудочковые мешки. Атсуми продолжил разрабатывать двухжелудочковое сердце, с двумя механическими мехами с впускным и выпускным клапанами. Система управления использовала фототранзистор и источник света для генератора импульсов, который вращал импульсный мотор вперед и назад, чтобы двигать поршень и рычаг управления мехами. К 1981 году команде из Токио удалось добиться выживаемости подопытных животных до девяти месяцев.