Kunstigt hjerte

Et kunstigt hjerte er en intracorporeal (eller para-corporeal) protese designet til at erstatte det oprindelige hjerte og udføre de motoriske funktioner i blodcirkulationen i den menneskelige krop for at behandle mennesker med hjertesvigt og andre kardiosygdomme.-Alvorlig vaskulær . Forskning og forsøg på at producere dette kunstige organ har vist, at de vigtigste hindringer, der skal overvindes, er autonomi, størrelsen af ​​protesen, som, når sidstnævnte er intrakorporal, skal være anatomisk kompatibel med brystkassen, risikerer infektioner relateret til den perkutane kraft kabel- og tromboemboliske risici .

Der er to typer kunstigt hjerte:

• det samlede kunstige hjerte , forbeholdt alvorligt syge patienter, der fuldstændigt erstatter det biologiske hjerte. Kirurgen efterlader normalt atrierne på plads og forbinder de automatiske ventrikler og kar til dem. I modsætning til en hjertetransplantation udgør implantation af et kunstigt hjerte ingen risiko for afstødning fra immunsystemet, da det er biologisk inaktive materialer. På den anden side er der andre risici, især tromboemboliske risici . Den franske hjertekirurg  Alain Carpentier  var en pioner inden for dette område med det fuldstændigt kunstige hjerte af firmaet  CARMAT , som med succes blev implanteret i december 2013;
• det midlertidige kunstige hjerte, type Jarvik-7 (pneumatisk membranhjerte opkaldt efter Robert Jarvik ) i afventning af en hjertetransplantation .

De ventrikulære hjælpeapparater repræsenterer cirka 4500 operationer årligt i Frankrig (selvom det skal være, for det, fungerer det rigtige hjerte normalt). På den anden side er det vigtigt at bemærke, at de ventrikulære hjælpemidler ikke er kunstige hjerter i kraft af det faktum, at de ikke erstatter det oprindelige hjerte i menneskekroppen, men bliver podet til sidstnævnte for at hjælpe det i dens motor- og kredsløbsfunktioner. Ligesom vi ikke ville kalde en pacemaker et kunstigt hjerte, er det samme utænkeligt for ventrikulær hjælp.

Historie

• I 1967  indviede D r Kolff divisionen for kunstige organer ved University of Utah og fortsatte sine studier om det kunstige hjerte. Han udførte flere eksperimenter med dyr.

1. I 1973 overlevede Tony kalv 30 dage med den første version af hjertet D r  Kolff.
2. I 1975 overlevede tyren Burk 90 dage med et eksternt cirkulationssystem.
3. I 1976 overlevede Abebe-kalven 184 dage med Jarvik 5 kunstige hjerte, et andet eksternt cirkulationssystem.
4. I 1981 overlevede kalven Alfred Lord Tennyson i 268 dage med Jarvik 5.
5. I årenes løb har mere end 200 fysikere, ingeniører, studerende og universiteter udviklet, testet og forbedret det kunstige hjerte D r  Kolff. Robert Jarvik blev udnævnt til projektdirektør for det kunstige hjerte, der følgelig fik navnet Jarvik 7.

• 1969 udgør Dr. Denton Cooley  (in) det første kunstige totale hjerte ( Texas Heart Institute i Houston ) på en døende patient, som vi ikke kunne finde et menneskeligt hjerte fra en donor. Hjertet var et eksternt cirkulationssystem på forsøgsstadiet, denne meget tunge enhed ( 250  kg kompressor ), der drives af pneumatisk kontrol. Den bestod af to plastiske ventrikulære proteser. Efter 64 timer blev det kunstige hjerte fjernet og erstattet med et menneskehjerte fra en donor. Desværre døde patienten 32 timer efter transplantationen. Senere blev det forstået, at det skyldtes en akut lungeinfektion, bestemt forværret af immunsuppressive lægemidler.
• I 1981 bad Dr. William DeVries Food and Drug Administration (FDA ) om at implantere Jarvik 7 i et menneske. Den 2. december 1982  implanterede D Dr. Kolff Jarvik 7 i kroppen af ​​Barney Clark, en tandlæge i Seattle, der led af hjertesvigt. Patienten levede i 112 dage. Imidlertid forblev han i denne periode knyttet til en enhed på 180  kg , oplevede øjeblikke med forvirring, blødning og bad gentagne gange om at få lov til at dø. Bill Schroeder var Jarvik 7s anden modtager og levede rekord 620 dage.
• 19. og 27. juni 1989 på Broussais Hospital på kalve. De to første er fiaskoer, fordi kalvene ikke overlever operationen, men den anden giver mulighed for at kende årsagen til disse fiaskoer, og den 15. maj 1991 banker hjertet in vivo . Professor Carpentier blev ledsaget af Claude Wartelle , en ingeniør, der havde foreslået, at hjertet blev udstyret med et hydraulisk aktiveret stempel.
• I 1992 udviklede professor Tofy Mussivand , en iransk læge, der emigrerede til Ottawa, Canada, et eksternt kredsløbssystem, der var lille nok til at blive brugt derhjemme eller i en operationsstue, der stadig bruges i hjertekirurgi i dag. I januar 1996 opfandt han det første fuldt intrathoraciske, implanterbare kunstige hjerte. Dette første hjerte implanteres i 30 dage i en kalv i 1999, som vil blive aflivet.
• Den 6. juli 2001 transplanterede det jødiske hospital i Louisville et kunstigt hjerte - en prototype af plast og titanium , fremstillet af Abiomed - til en patient. Den lydløse elektriske pumpe drives af et internt subkutant batteri, genoplades af et eksternt batteri på størrelse med en walkman. Eksperimentet er godkendt af Food and Drug Administration til 5 patienter og derefter 15, hvis resultaterne er afgørende. Det interne batteri holder i 60 minutter, det bærbare eksterne batteri giver strøm i 4 timer. Dette kunstige hjerte er beregnet til patienter, for hvem transplantation er kontraindiceret. Imidlertid har AbioCor visse begrænsninger: på grund af dens størrelse er den kun kompatibel med 50% af den mandlige befolkning, og dens levetid er 1 til 2 år. Dette er grunden til, at AbioMed opgav AbioCor-projektet for at afsætte sig til udviklingen af ​​AbioCor II .
• I 2008 oprettede professor Alain Carpentiers team sammen med Matra Défense ( Airbus Group ) firmaet CARMAT og meddelte, at det havde det første implanterbare kunstige hjerte i Frankrig. For at begrænse risikoen for blodpropper består delene i kontakt med blodet især af biokompatible materialer (her kemisk behandlet dyrevæv for at undgå immunologisk afstødning) og det har elektronik om bord, hvilket gør CARMAT kunstigt hjerte. Det første biokompatibelt og selvregulerende totalt hjerte. CARMAT har optimeret formen på sit samlede kunstige hjerte og miniaturiseret alle undergrupper af medicinsk regulering for at integrere dem i protesen, samtidig med at det opretholder et fysiologisk systolisk udstødningsvolumen , selv under vedvarende indsats. En virtuel implantationssimulator giver lægen mulighed for at kontrollere hjertets implantabilitet inden operationen.
• Stadig under udvikling i 2011 ved Texas Heart Institute i Houston og under ledelse af Bily Cohn og Bud Frazier bruger det "bankende hjerte" to rotorer, der roterer for at cirkulere blod kontinuerligt. På grund af det lave antal bevægelige dele slides det mindre. Bily Cohn kalder sin skabelse "håndlavet": Til dyreforsøg samlede han to ventrikulære hjælpesystemer ved hjælp af steriliserede DIY-materialer. Til test på mennesker valgte han genstande godkendt af Food and Drug Administration .
• Den 18. december 2013 fandt en verden først sted i Frankrig, da CARMAT- virksomheden så sit totalt kunstige hjerte implanteret for første gang i en 76-årig patient på Georges Pompidou European Hospital (HEGP) i Paris af professor Christian Latrémouille . Indtil udgangen af ​​august 2016 døde alle ud af fem patienter implanteret med et kunstigt hjerte fra Carmat.

Teknologi

Hjertet er relativt let at reproducere (sammenlignet med andre organer), fordi det fungerer som en pumpe.

Kunstige hjerter må ikke forveksles med ventrikulær hjælp. Kunstige hjerter inkluderer mindst 2 ventrikler og erstatter de indfødte ventrikler. De er også nødvendigvis pulserende i naturen . Disse kan være enten pneumatiske (som Syncardia-hjertet) eller elektromekaniske (som CARMAT- hjertet ).

Disse kunstige hjerters teknologi er yderst sikre forretningshemmeligheder.

Fra den tilgængelige information til offentligheden fungerer CARMAT- hjertets funktion som følger:

• protesen omfatter to højre og venstre ventrikulære hulrum , der hver er adskilt af en biomembran i fleksibelt behandlet perikardium i 2 volumener, en til blodet, en til aktiveringsvæsken. En blød ydre pose indeholder aktiveringsvæsken og slår med puls;
• ved hydraulisk aktivering via to miniaturepumper, bevæger aktiveringsvæsken denne biomembran ved at reproducere bevægelsen af ​​det menneskelige hjertes ventrikulære væg under sammentrækning. Denne bevægelse forårsager optagelse og udstødning af blod. En indbygget elektronisk enhed regulerer protesens drift i henhold til patienternes behov fra information givet af sensorer og behandlet af en mikroprocessor for at opnå den nødvendige blodgennemstrømning uden systematisk at øge driftsfrekvensen. 

Blød silikone kunstig hjerte prototype

Det 10. juli 2017, Nicholas Cohrs og kolleger præsenterede et nyt koncept om et fleksibelt total kunstigt hjerte i Journal of Artificial Organs . Kernen blev udviklet på Functional Materials Laboratory i ETH Zürich .

Det fleksible kunstige hjerte ( HSA for Soft Artificial Heart på engelsk) blev skabt af silikone ved hjælp af teknologien til 3D-udskrivning . SAH er en silikone-monoblok. Den vejer 390  g , har et volumen på 679  cm 3 og fungerer i trykluft. HSA bevæger sig og fungerer stort set som et ægte hjerte, men slår i øjeblikket kun for 3.000 slag (hvilket er 30 til 50 minutter for den gennemsnitlige persons hjerterytme ) i en hybrid-simuleret cirkulationsmaskine. Derefter brækkede siliconemembranen (2,3 mm tyk) mellem venstre ventrikel og luftekspansionskammeret.

Levetiden for en nyere prototype (ved hjælp af forskellige polymerer i stedet for silikone ) var stadig begrænset ifølge rapporter i begyndelsen af ​​2018, idet denne model tilbyder en levetid på 1 million hjerterytme eller omkring ti dage i en menneskelig krop. Forskere sigter i øjeblikket mod en prototype, der varer op til 15 år.

Komplikationer

Den mest almindelige komplikation er lokal blødning.

De cerebrovaskulære ulykker forbliver hyppige og kræver en antikoagulant behandling; denne behandling er dog mere begrænset, når der anvendes biokompatible materialer .

Infektioner er den tredje type komplikationer fra kunstige hjerter. De foretrækkes af behovet for, at en del af materialet fjernes fra kroppen (strømkabler til de nyeste modeller). Håbet ligger i udviklingen af ​​fodringssystemer ved induktion gennem huden, hvilket muliggør den samlede lukning af sidstnævnte omkring enheden.

Kontinuerlige strømningsanordninger har deres egne komplikationer: der er mere fordøjelsesblødning, delvist på grund af blodpropper, der sandsynligvis skyldes pumpens ændring af visse proteiner ( erhvervet von Willebrand-sygdom ). Derudover holder den kontinuerlige strøm aortaklappen permanent åben, hvilket resulterer i strukturelle modifikationer af sidstnævnte, i praksis uvigtige, medmindre den ventrikulære hjælp placeres kortvarigt, kan dens fjernelse resultere i aortainsufficiens . Der er også risici, som i øjeblikket er hypotetiske, fordi overlevelsesgraden er for lav med hensyn til effekten af ​​kontinuerlig blodgennemstrømning gennem nyrerne .

I Frankrig

Flere centre installerer kunstige hjerter, herunder Pitié-Salpêtrière - Charles Foix hospitalskoncernen i Paris og Nantes universitetshospital ; såvel som på det europæiske hospital Georges-Pompidou .

Det 18. december 2013, er det første CARMAT samlede kunstige hjerte installeret på Georges-Pompidou europæiske hospital i Paris. Patienten døde mindre end tre måneder senere.

Den anden patient, der modtog et kunstigt CARMAT-hjerte, blev opereret 5. august 2014I Nantes. Han vendte hjem igen2. januar 2015, 69 år gammel. Hans hjerte arbejdede i otte måneder, så blev denne patient indlagt på grund af kredsløbssvigt den1 st maj 2015 og døde den næste dag af operationelle komplikationer på trods af udskiftning af hans protese.

Den Rennes Universitetshospital har bekræftet6. september 2014 har også implanteret et totalt kunstigt hjerte af det amerikansk-producerede SynCardia-mærke.

Det 28. april 2015 offentliggøres i pressen meddelelsen om etableringen, 8. april 2015, A 3 e  CARMAT hjerteprotese af et lægekirurgisk team fra Public Assistance Hospitals i Paris. Patienten døde den18. december 2015, men det kunstige hjerte ville ikke være årsagen .

Noter og referencer

1. "  Første implantation af et totalt kunstigt hjerte  " , på www.lemonde.fr ,20. december 2013
2. (i) Cooley DA, Liotta D, Hallman GL, Bloodwell RD, RD Leachman, Milam JD, "orthotopisk Hjerteprotese for to faser cardiac udskiftning ' Am J Cardiol . 1969; 24: 723–30. PMID 4899910
3. (i) DeVries toilet, Anderson JL, Joyce LD, FL Anderson, Hammond EH, RK Jarvik, WJ Kolff, "Klinisk anvendelse af den samlede kunstigt hjerte" N Engl J Med. 1984; 310: 273–8. PMID 6690950
4. Diane Lenglet, "  hendes kunstige hjerte begyndte at slå  ", la Voix du Nord , 30. november 2014( læs online )
5. [1]
6. [2]
7. [3]
8. news.doctissimo (2001)
9. Jean Étienne, Det første kompakte og fuldt implanterbare kunstige hjerte på Futura-Santé , 28. oktober 2008.
10. David Bême og Florence Lemaire, Det kunstige hjerte klar til at slå , på Doctissimo , december 2009.
11. “  Franceinfo - Nyheder i realtid og live info  ” , om Franceinfo (adgang til 6. august 2020 ) .
12. [video] Hvordan den CARMAT hjerte arbejder på YouTube
13. (i) Nicholas H. Cohrs , Anastasios Petrou , Michael Loepfe og Maria Yliruka , "  A Total Artificial Heart Soft-First Hybrid Concept Evaluation var Mock Traffic  " , Artificial Organs , Vol.  41, nr .  10,2017, s.  948–958 ( ISSN  1525-1594 , DOI  10.1111 / aor.12956 , læst online , adgang til 18. april 2020 )
14. (in) "  Støttende information - blødt totalt kunstigt hjerte - første koncept hybrid mock-vurdering var trafik  " , Kunstige organer ,10. juli 2017( læs online )
15. (en-US) "  Forskere 3D udskriver et blødt kunstigt hjerte, der fungerer meget som et rigtigt  " , på finance.yahoo.com (adgang til 18. april 2020 )
16. (i) Yann Blake, "  understreger og Stamme af en blød silikone Artificial Heart  " , ResearchGate ,april 2020( DOI  10.13140 / RG.2.2.19790.20800 , læs online )
17. (da-USA) “  3D-udskrivning tilpassede silicium-hjerteklapper  ” , på Tech Explorist ,23. juli 2019(adgang til 18. april 2020 )
18. (i) Starling RC, Naka Y, AJ Boyle. et al. "Resultater af den godkendende undersøgelse efter den amerikanske Food and Drug Administration med en kontinuerlig strømning af venstre ventrikulær hjælpeanordning som bro til hjertetransplantation: en prospektiv undersøgelse ved hjælp af INTERMACS (Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support)" J Am Coll Cardiol. 2011; 57: 1890–8. PMID 21545946
19. (en) Stewart GC Givertz MM. “Mekanisk kredsløbsstøtte til avanceret hjertesvigt: Patienter og teknologi under udvikling” Cirkulation 2012; 125: 1304-15. PMID 22412091
20. (en) Slaughter MS, Myers TJ. “Transkutan energitransmission til mekaniske kredsløbssupportsystemer: historie, nuværende status og fremtidige udsigter” J Card Surg . 2010; 25: 484–9. PMID 20642765
21. (in) Crow S, John R Boyle A. et al. ”Gastrointestinale blødningshastigheder hos modtagere af ikke-pulserende og pulserende hjælpemidler til venstre ventrikel” J Thorac Cardiovasc Surg . 2009; 137: 208-15. PMID 19154927
22. (en) Uriel N, Pak SW, Jorde UP. et al. ”Erhvervet von Willebrands syndrom efter kontinuerlig strømning af mekanisk enhedsunderstøttelse bidrager til en høj forekomst af blødning under langvarig støtte og på tidspunktet for transplantation” J Am Coll Cardiol. 2010; 56: 1207–13. PMID 20598466
23. (in) Mudd OJ, Cuda JD Halushka M. et al. “Fusion af aortaklappekommissioner hos patienter understøttet af en kontinuerlig aksial strømning af venstre ventrikulær hjælpeanordning” J Heart Lung Transplant. 2008; 27: 1269–74. PMID 19059105
24. (i) Patel AM, Adeseun GA, Ahmed I, Mitter N, Oar I, R. Rudnick, "  nyresvigt hos patienter med venstre ventrikel hjælpe enheder  " , Clin J Am Soc Nephrol , Vol.  8, nr .  3,2013, s.  484-96. ( PMID  23065497 , DOI  10.2215 / CJN.06210612 , læs online [html] )
25. Janelle Drumwright, "  1.000. implantat af verdens eneste godkendte samlede kunstige hjerte udført  " , 2012 Pressemeddelelser , på www.syncardia.com ,23. februar 2012(adgang til 5. september 2012 )
26. (i) Jean Christian Roussel, Thomas Sénage Olivier Baron, Christian Périgaud Osama Habash, Jean Christophe Rigal, Michele Treilhaud, Jean Noel Trochu, Philippe Despins Daniel Duveau, "  CardioWest (Jarvik) totalt kunstige hjerte: en enkelt-center erfaring med 42 patienter  ” , The Annals of thoracic surgery , bind.  87, nr .  1,januar 2009, s.  124-129; diskussion 130 ( ISSN  1552-6259 , PMID  19101284 , DOI  10.1016 / j.athoracsur.2008.09.048 , læs online , adgang til 5. september 2012 )
27. Le Point.fr, "  Den franske patient med et kunstigt hjerte er død  " , på lepoint.fr ,3. marts 2014(adgang til 6. august 2020 ) .
28. "  Et andet kunstigt hjerte er blevet implanteret ifølge Carmat  " , på www.liberation.fr ,8. september 2014(adgang 16. september 2014 )
29. "  Kunstigt hjerte:" Glem ikke at oplade batterierne "  " , på tempsreel.nouvelobs.com (adgang til 5. april 2015 )
30. "  Den anden Carmat-kunstige hjertetransplantationspatient er død  " , på www.francetvinfo.fr ,4. maj 2015(adgang til 5. maj 2015 )
31. "Sundhed. Et totalt kunstigt hjerte implanteret i Rennes ” , Ouest-France , 8. september 2014
32. Damien Coulomb, "  Carmat: den tredje opererede patient bekræftet af AP-HP  ", Le Quotidien du médecins , 28. april 2015( læs online )

Se også

Relaterede artikler

• Hjerte
• Vital orgel
• Hjertetransplantation
• Myokardieinfarkt
• Skumine syndrom

eksterne links

• [video] CARMAT firmafilm - Kunstigt hjerte. på youtube