Ученые создали искусственное сердце

Как выглядело первое искусственное сердце?

Ученые создали искусственное сердце

Аппарат искусственного кровообращения Майо-Гиббон был построен в 1957 году и стал одной из первых машин, которые должны были заменить бьющееся сердце во время операции. Машина была почти в два метра высотой и метр в ширину. Задачей аппарата было насыщать кровь кислородом по мере ее протекания через тело.

Перфузионный насос Каррел-Линдберг был изобретен примерно в 1935 году. Его задачей было сохранять органы животных, накачивая «искусственную кровь» в органы через стеклянные трубки, которые подключались к артерии органа.

Общее искусственное сердце AbioCor, созданное в 2001 году, стало первым электрогидравлическим искусственным сердцем, имплантированным в человека.

Общее искусственное сердце Jarvik-7 использовалось в качестве первого полноценного моста для пересадки органов — аппарат временно замещал отсутствующее сердце механическим насосом. Экскурсию в музей провел ресурс Wired.

Когда вы слышите термин «искусственное сердце», наверняка вам в голову приходят определенные образы. Возможно, это пластиковая штука с поддельными желудочками, торчащими из нее, а возможно это близко к тому, что получил Железный Дровосек во время своей поездки в страну Оз. Но самое забавное в истории об искусственных сердцах то, что они вообще не похожи на сердца.

Как мы уже писали, существует забавный парадокс: если вы вырастите мозг в банке и будете воздействовать на него при помощи раздражителей, он будет считать себя частью человека. В его «серое вещество» не придет даже мысль о том, что он находится в банке.

Так же и на заре медицинских устройств сложно было отличить искусственное сердце от корзинки из супермаркета. Наука помнит массу странных конструкций, которые в разные периоды истории пытались повторить функции бьющегося сердца.

Национальный музей американской истории собрал неплохую коллекцию, глядя на которую, мы можем получить небольшую дозу эндорфинов.

Смитсоновский университет начал собирать искусственные сердца еще в 50-х годах ушедшего столетия, чтобы наблюдать за ростом технологии. Коллекцию не показывали до конца 80-х годов, пока не поняли, что многие из изобретателей первых искусственных сердец находятся уже в довольно преклонном возрасте.

«Мы хотели запечатлеть историю глазами пионеров до того, как они все уйдут», — рассказала Джуди Челник, адъюнкт-куратор отдела науки и медицины.

Самым известным из первых искусственных сердец, вероятнее всего, стал аппарат искусственного кровоснабжения Майо-Гиббон, впервые разработанный Джоном Гиббоном в конце 40-х годов и позже обновленный врачами из клиники Майо в Миннесоте.

Будучи больше похожим на корзинку для пикника, неуклюжее металлическое устройство два метра в высоту и метр в ширину было первой машиной, которая представляла собой бьющееся сердце во время операции.

Она покрыта ручками и датчиками, а также содержит высокую часть, похожую на аккордеон, которая представляет собой искусственные легкие, насыщающие кровь по мере прохождения по организму.

Искусственное сердце Dodrill-GMR было создано в 1952 году силами General Motors, что и объясняет его схожесть с движком V8.

А если заглянуть еще дальше, можно увидеть дедушку искусственного сердца — творение Чарльза Линдберга. Несмотря на то, что Чарльз был известен своим дерзким перелетом через Атлантику в 1927 году, летчик несет фактическую ответственность за то, что считается первым искусственным сердцем.

Созданное в 1935 году совместно с доктором Алексис Каррель, устройство представляет собой перфузионный насос, который использовался для сохранения органов животных путем накачки «искусственной крови» в орган через стеклянные трубки, которые были подключены к артерии органа. Объект, который больше похож на общеизвестное приспособление для курения, был 17 дюймов в высоту. Журнал Time назвал его «искусственным сердцем», когда эта штука появилась на обложке издания в 1938 году.

Больше десятки сердец в коллекции музея были спроектированы так, что совершенно не похожи на сердца. Как отметила Челник, «на первый взгляд они могут показаться компьютерами IBM. И это не будет лишено смысла, если вы узнаете, что они действительно были разработаны под наблюдением компьютерного гиганта».

Ученые и врачи до сих пор работают над созданием идеального искусственного сердца, но именно 50-60 годы дали большой толчок к развитию этого направления. На вопрос «почему?» Челник говорит следующее:

«Вещи стали сближаться с наукой, поэтому люди стали больше интересоваться наукой. Люди говорили, что если мы можем слетать на Луну, значит сможем и построить искусственное сердце».

С успехом медицины в сфере 3D-печати существует нешуточная вероятность того, что в ближайшем будущем сердца будут штамповаться индивидуально. Как думаете, когда это станет возможным?

Источник: https://Hi-News.ru/science/kak-vyglyadelo-pervoe-iskusstvennoe-serdce.html

Новосибирские ученые создали отечественное искусственное сердце на основе дисков

Ученые создали искусственное сердце

​Сердечная недостаточность появляется на конечном этапе развития большинства заболеваний сердца и в итоге может стать причиной смерти. Чтобы не допустить столь серьезных последствий, сибирские ученые сделали отечественный аналог дискового искусственного сердца: оно компактнее и безопаснее.

Существует несколько видов искусственных сердец: они либо заменяют человеческое полностью, либо только одну его часть. Чаще всего используется второй вариант – насос, работающий как искусственный левый желудочек (хотя бывают и правые). Показаний для подобной имплантации, как правило, несколько.

Первое и одно из самых распространенных – насос как “мост” к трансплантации (ТС): когда пациенту необходима ТС, но по каким-то причинам в данный момент донорского сердца нет, и нужно дождаться его появления.

Второй вариант – “мост” к принятию решений: когда пересаживать сердце рискованно, так как имеются некоторые противопоказания – нарушения функции внутренних органов, повышенное давление легочной артерии и т.д. В этом случае пациент наблюдается от трех до девяти месяцев: обычно за это время проходят неблагоприятные симптомы, и становится возможной полноценная пересадка.

Другие случаи происходят реже: в частности, абсолютные противопоказания к пересадке – например, людям со злокачественными опухолями. После трансплантации сердца необходима иммуноподавляюшая терапия, а раковым больным она противопоказана. В такой ситуации врачи предлагают пациенту продлить жизнь с помощью искусственного сердца, которого может хватить на несколько лет.

Описаны случаи, когда пациенты свыше десяти лет живут с аппаратами вспомогательного кровообращения и даже отказываются от предложений о пересадке донорского сердца, мотивируя это хорошим самочувствием.

– После подобного вмешательства человек ограничен в передвижениях, потому что насос постоянно требует подзарядки, – рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре им. академика Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский. – Например, будет трудно улететь в Америку: современные аккумуляторы держатся не более 9 часов, а полет длится 12. Зато на поезде проще – там есть розетки.

Наиболее редкое показание – временная имплантация для восстановления пораженной сердечной мышцы. Бывают случаи, когда у человека обнаруживается острый вирусный миокардит. В результате функция сердца падает настолько, что ее нужно замещать.

Для этого и имплантируется насос: он несколько месяцев “прокачивает” сердце, а оно в это время восстанавливается в процессе лечения миокардита. Существует несколько видов таких насосов. Первый – лопастный – давно создан и в России, и за рубежом.

Он работает благодаря импеллеру – колесу с лопастями, вращающемуся вокруг продольной оси со скоростью от 7 000 до 10 000 оборотов в минуту: таким образом насос прокачивает до 10 литров крови за 60 секунд. – Питание идет благодаря двум батарейкам: каждая из них обеспечивает работу насоса примерно четыре часа, – добавляет Александр Чернявский.

– Когда одна разряжается, пациент ставит ее на зарядку, а сердце в это время работает от другой. Во время сна пациенты подключаются к обычной электрической сети через специальный коммутатор. Зарядка происходит через кабель, выходящий из тела: за ним нужно ухаживать, перевязывать, чтобы не было инфекций.

Еще у устройства есть контроллер: через специальный разъем туда вводятся параметры, необходимые для работы сердца: производительность, скорость вращения ротора и т.д.

Другой тип таких насосов – дисковый, где вращается не импеллер, а (что логично) диски.

Специалисты Клиники Мешалкина создали первый отечественный дисковый насос совместно с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН: сердце было сделано на основе насоса, ранее применявшегося в космосе. Получившееся устройство представляет собой пакет дисков, расположенных друг над другом с фиксированным зазором в 0,5 мм. При вращении диски крутятся благодаря специальному электродвигателю, за счет молекулярного трения захватывают кровь и в итоге выбрасывают ее обратно в организм.

– Новый насос совсем небольшой – диаметром в 4 см и высотой в 2 см, так что его легче и удобнее имплантировать, – отмечает специалист. – При этом он способен качать 7 – 8 литров крови в минуту. Также насос снижает контакт деталей с кровью и риск образования тромбов. Около стенки диска образуется безэритроцитный слой плазмы, поэтому эритроциты не контактируют с поверхностью и благодаря этому предотвращается повреждение элементов крови.Пока насос на стендовых испытаниях: неизвестно, сколько времени понадобится, прежде чем он войдет в практику. Еще решены не все проблемы: у ученых пока не получилось создать хороший мотор, крутящий диски с малым потреблением энергии и без нагрева. Мотор – специфичное изделие, которое должно быть небольшим, компактным, хорошо управляемым и обладать мощностью в 5 – 6 ватт. Моторы на 25 – 30 ватт быстро нагреваются, а температура более 40 °C в организме приводит к ожогам окружающих тканей и свертыванию крови. – Мы обратились в новосибирскую компанию “Импульс-проект”, которая взялась за эту задачу и в течение двух лет работает над созданием мотора, – добавляет Александр Чернявский. – Как только мы сделали хороший мотор, потребляющий мало энергии, выяснилось: другая часть насоса слабая. Чтобы это поправить, необходимо разработать не только подшипник, но и специальное покрытие для снижения трения и нагрева корпуса насоса и ротора. Сейчас мы заняты созданием специального покрытия, чтобы трение подшипника было минимальным. Так что проблем при разработке больше, чем нам казалось изначально, но я надеюсь, что года за два мы закончим этот проект и перейдем к испытанию насоса в эксперименте на животных.Технология постоянно развивается: сейчас появляется идея о зарядке сердца через кожу с помощью электромагнитного поля. Пока это не совсем безопасно – в результате такого “питания” появляется дерматит и воспаление кожи, однако ученые занимаются разработкой специальных защитных гелей. Если все получится, система будет полностью имплантирована в организм – без кабеля, который является основным источником инфекции.

Алена Литвиненко

Источник: http://www.sib-science.info/ru/institutes/zabolevaniy-29032018

Идеальное искусственное сердце должно иметь вечную батарейку и не стучать

Ученые создали искусственное сердце

2017-09-29T08:00+0300

2017-09-29T14:32+0300

https://ria.ru/20170929/1505797611.html

Идеальное искусственное сердце должно иметь вечную батарейку и не стучать

https://cdn21.img.ria.ru/images/150579/77/1505797724_0:0:600:341_1036x0_80_0_0_6f24d1816b02acc52f1dc977217e7a8d.gif

РИА Новости

https://cdn22.img.ria.ru/i/export/ria/logo.png

РИА Новости

https://cdn22.img.ria.ru/i/export/ria/logo.png

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.

Комментирует Александр Чернявский: “Когда мы делали обзор медицинской литературы 10 лет назад, то искусственные сердца очень сильно проигрывали.

А вот сейчас трехлетняя выживаемость и после трансплантации донорского сердца, и после имплантации искусственного примерно равная.

Пока, конечно,  мы имеем много осложнений для центральной нервной системы при постановке искусственного сердца, но их количество постепенно уменьшается. Я думаю, в обозримом будущем возможно можно будет надолго прогнозировать человеческую жизнь с искусственным сердцем.”

Источник: https://ria.ru/20170929/1505797611.html

Искусственное сердце – каким оно бывает и в каких случаях применяется?

Ученые создали искусственное сердце

Существует несколько видов искусственных сердец: они либо заменяют человеческое полностью, либо только одну его часть. Чаще всего используется второй вариант — насос, работающий как искусственный левый желудочек (хотя бывают и правые).

Показаний для подобной имплантации, как правило, несколько. Первое и одно из самых распространенных — насос как «мост» к трансплантации (ТС): когда пациенту необходима ТС, но по каким-то причинам в данный момент донорского сердца нет, и нужно дождаться его появления.

Второй вариант — «мост» к принятию решений: когда пересаживать сердце рискованно, так как имеются некоторые противопоказания — нарушения функции внутренних органов, повышенное давление легочной артерии В этом случае пациент наблюдается от трех до девяти месяцев: обычно за это время проходят неблагоприятные симптомы, и становится возможной полноценная пересадка.

Другие случаи происходят реже: в частности, абсолютные противопоказания к пересадке — например, людям со злокачественными опухолями. После трансплантации сердца необходима иммуноподавляюшая терапия, а раковым больным она противопоказана.

В такой ситуации врачи предлагают пациенту продлить жизнь с помощью искусственного сердца, которого может хватить на несколько лет.

Описаны случаи, когда пациенты свыше десяти лет живут с аппаратами вспомогательного кровообращения и даже отказываются от предложений о пересадке донорского сердца, мотивируя это хорошим самочувствием.

— После подобного вмешательства человек ограничен в передвижениях, потому что насос постоянно требует подзарядки, — рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре им.

академика Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский. — Например, будет трудно улететь в Америку: современные аккумуляторы держатся не более 9 часов, а полет длится 12. Зато на поезде проще — там есть розетки.

Александр Чернявский

Наиболее редкое показание — временная имплантация для восстановления пораженной сердечной мышцы. Бывают случаи, когда у человека обнаруживается острый вирусный миокардит. В результате функция сердца падает настолько, что ее нужно замещать. Для этого и имплантируется насос: он несколько месяцев «прокачивает» сердце, а оно в это время восстанавливается в процессе лечения миокардита.

Существует несколько видов таких насосов. Первый — лопастный — давно создан и в России, и за рубежом. Он работает благодаря импеллеру — колесу с лопастями, вращающемуся вокруг продольной оси со скоростью от 7 000 до 10 000 оборотов в минуту: таким образом насос прокачивает до 10 литров крови за 60 секунд.

— Питание идет благодаря двум батарейкам: каждая из них обеспечивает работу насоса примерно четыре часа, — добавляет Александр Чернявский. — Когда одна разряжается, пациент ставит ее на зарядку, а сердце в это время работает от другой.

Во время сна пациенты подключаются к обычной электрической сети через специальный коммутатор. Зарядка происходит через кабель, выходящий из тела: за ним нужно ухаживать, перевязывать, чтобы не было инфекций.

Еще у устройства есть контроллер: через специальный разъем туда вводятся параметры, необходимые для работы сердца: производительность, скорость вращения ротора

Лопастный насос

Другой тип таких насосов — дисковый, где вращается не импеллер, а (что логично) диски. Специалисты Клиники Мешалкина создали первый отечественный дисковый насос совместно с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А.

Христиановича СО РАН: сердце было сделано на основе насоса, ранее применявшегося в космосе. Получившееся устройство представляет собой пакет дисков, расположенных друг над другом с фиксированным зазором в 0,5 мм.

При вращении диски крутятся благодаря специальному электродвигателю, за счет молекулярного трения захватывают кровь и в итоге выбрасывают ее обратно в организм.

— Новый насос совсем небольшой — диаметром в 4 см и высотой в 2 см, так что его легче и удобнее имплантировать, — отмечает специалист. — При этом он способен качать 7—8 литров крови в минуту.

Также насос снижает контакт деталей с кровью и риск образования тромбов.

Около стенки диска образуется безэритроцитный слой плазмы, поэтому эритроциты не контактируют с поверхностью и благодаря этому предотвращается повреждение элементов крови.

Пока насос на стендовых испытаниях: неизвестно, сколько времени понадобится, прежде чем он войдет в практику. Еще решены не все проблемы: у ученых пока не получилось создать хороший мотор, крутящий диски с малым потреблением энергии и без нагрева.

Мотор — специфичное изделие, которое должно быть небольшим, компактным, хорошо управляемым и обладать мощностью в 5—6 ватт.

Моторы на 25—30 ватт быстро нагреваются, а температура более 40 °C в организме приводит к ожогам окружающих тканей и свертыванию крови.

— Мы обратились в новосибирскую компанию «Импульс-проект», которая взялась за эту задачу и в течение двух лет работает над созданием мотора, — добавляет Александр Чернявский. — Как только мы сделали хороший мотор, потребляющий мало энергии, выяснилось: другая часть насоса слабая.

Чтобы это поправить, необходимо разработать не только подшипник, но и специальное покрытие для снижения трения и нагрева корпуса насоса и ротора. Сейчас мы заняты созданием специального покрытия, чтобы трение подшипника было минимальным.

Так что проблем при разработке больше, чем нам казалось изначально, но я надеюсь, что года за два мы закончим этот проект и перейдем к испытанию насоса в эксперименте на животных.+

Технология постоянно развивается: сейчас появляется идея о зарядке сердца через кожу с помощью электромагнитного поля.

Пока это не совсем безопасно — в результате такого «питания» появляется дерматит и воспаление кожи, однако ученые занимаются разработкой специальных защитных гелей.

Если всё получится, система будет полностью имплантирована в организм — без кабеля, который является основным источником инфекции.

Материал предоставлен сайтом « Наука в Сибири »

Искусственное дыхание и непрямой массаж сердца

Источник: https://serdechniku.ru/lechenie/iskusstvennoe-serdtse-kakim-ono-byvaet-i-v-kakih-sluchayah-primenyaetsya

Сибирские ученые создали дисковое искусственное сердце

Ученые создали искусственное сердце

Сейчас первый отечественный насос такого вида проходит стендовые испытания

Сердечная недостаточность появляется на конечном этапе развития большинства заболеваний сердца и в итоге может стать причиной смерти. Чтобы не допустить столь серьезных последствий, сибирские ученые сделали отечественный аналог дискового искусственного сердца: оно компактнее и безопаснее, сообщает издание «Наука в Сибири».

Существует несколько видов искусственных сердец: они либо заменяют человеческое полностью, либо только одну его часть. Чаще всего используется второй вариант — насос, работающий как искусственный левый желудочек (хотя бывают и правые).

Показаний для подобной имплантации, как правило, несколько. Первое и одно из самых распространенных — насос как «мост» к трансплантации (ТС): когда пациенту необходима ТС, но по каким-то причинам в данный момент донорского сердца нет, и нужно дождаться его появления.

Второй вариант — «мост» к принятию решений: когда пересаживать сердце рискованно, так как имеются некоторые противопоказания — нарушения функции внутренних органов, повышенное давление легочной артерии и т.д.

В этом случае пациент наблюдается от трех до девяти месяцев: обычно за это время проходят неблагоприятные симптомы, и становится возможной полноценная пересадка.

Другие случаи происходят реже: в частности, абсолютные противопоказания к пересадке — например, людям со злокачественными опухолями. После трансплантации сердца необходима иммуноподавляюшая терапия, а раковым больным она противопоказана.

В такой ситуации врачи предлагают пациенту продлить жизнь с помощью искусственного сердца, которого может хватить на несколько лет.

Описаны случаи, когда пациенты свыше десяти лет живут с аппаратами вспомогательного кровообращения и даже отказываются от предложений о пересадке донорского сердца, мотивируя это хорошим самочувствием.

«После подобного вмешательства человек ограничен в передвижениях, потому что насос постоянно требует подзарядки, — рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре им.

академика Е.Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский. — Например, будет трудно улететь в Америку: современные аккумуляторы держатся не более 9 часов, а полет длится 12. Зато на поезде проще — там есть розетки».

 

Наиболее редкое показание — временная имплантация для восстановления пораженной сердечной мышцы. Бывают случаи, когда у человека обнаруживается острый вирусный миокардит. В результате функция сердца падает настолько, что ее нужно замещать. Для этого и имплантируется насос: он несколько месяцев «прокачивает» сердце, а оно в это время восстанавливается в процессе лечения миокардита. 

Существует несколько видов таких насосов. Первый — лопастный — давно создан и в России, и за рубежом. Он работает благодаря импеллеру — колесу с лопастями, вращающемуся вокруг продольной оси со скоростью от 7 000 до 10 000 оборотов в минуту: таким образом насос прокачивает до 10 литров крови за 60 секунд. 

«Питание идет благодаря двум батарейкам: каждая из них обеспечивает работу насоса примерно четыре часа, — добавляет Александр Чернявский. — Когда одна разряжается, пациент ставит ее на зарядку, а сердце в это время работает от другой.

Во время сна пациенты подключаются к обычной электрической сети через специальный коммутатор. Зарядка происходит через кабель, выходящий из тела: за ним нужно ухаживать, перевязывать, чтобы не было инфекций.

Еще у устройства есть контроллер: через специальный разъем туда вводятся параметры, необходимые для работы сердца: производительность, скорость вращения ротора и т.д.  

Другой тип таких насосов — дисковый, где вращается не импеллер, а (что логично) диски. Специалисты Клиники Мешалкина создали первый отечественный дисковый насос совместно с Институтом теоретической и прикладной механики им. С.А.

Христиановича СО РАН: сердце было сделано на основе насоса, ранее применявшегося в космосе. Получившееся устройство представляет собой пакет дисков, расположенных друг над другом с фиксированным зазором в 0,5 мм.

При вращении диски крутятся благодаря специальному электродвигателю, за счет молекулярного трения захватывают кровь и в итоге выбрасывают ее обратно в организм. 

«Новый насос совсем небольшой — диаметром в 4 см и высотой в 2 см, так что его легче и удобнее имплантировать, — отмечает специалист. — При этом он способен качать 7—8 литров крови в минуту.

Также насос снижает контакт деталей с кровью и риск образования тромбов.

Около стенки диска образуется безэритроцитный слой плазмы, поэтому эритроциты не контактируют с поверхностью и благодаря этому предотвращается повреждение элементов крови».

Пока насос на стендовых испытаниях: неизвестно, сколько времени понадобится, прежде чем он войдет в практику. Еще решены не все проблемы: у ученых пока не получилось создать хороший мотор, крутящий диски с малым потреблением энергии и без нагрева.

Мотор — специфичное изделие, которое должно быть небольшим, компактным, хорошо управляемым и обладать мощностью в 5—6 ватт.

Моторы на 25—30 ватт быстро нагреваются, а температура более 40 °C в организме приводит к ожогам окружающих тканей и свертыванию крови.

 «Мы обратились в новосибирскую компанию «Импульс-проект», которая взялась за эту задачу и в течение двух лет работает над созданием мотора, — добавляет Александр Чернявский. — Как только мы сделали хороший мотор, потребляющий мало энергии, выяснилось: другая часть насоса слабая.

Чтобы это поправить, необходимо разработать не только подшипник, но и специальное покрытие для снижения трения и нагрева корпуса насоса и ротора. Сейчас мы заняты созданием специального покрытия, чтобы трение подшипника было минимальным.

Так что проблем при разработке больше, чем нам казалось изначально, но я надеюсь, что года за два мы закончим этот проект и перейдем к испытанию насоса в эксперименте на животных».

Технология постоянно развивается: сейчас появляется идея о зарядке сердца через кожу с помощью электромагнитного поля.

Пока это не совсем безопасно — в результате такого «питания» появляется дерматит и воспаление кожи, однако ученые занимаются разработкой специальных защитных гелей.

Если всё получится, система будет полностью имплантирована в организм — без кабеля, который является основным источником инфекции

Источник: https://scientificrussia.ru/articles/sibirskie-uchenye-sozdali-diskovoe-iskusstvennoe-serdtse

«Я жду искусственное сердце, которое будет работать долго»

Ученые создали искусственное сердце

Российские кардиохирурги за последние 20 лет научились исправлять любые врожденные патологии и превращать тяжелобольных детей в здоровых. Однако пока в стране действует только один реабилитационный центр для таких пациентов. В России за 2018 год сделали 52 тыс.

операций на открытом сердце с применением искусственного кровообращения. Много это или мало и чего еще не хватает современной кардиологии — об этом «Известиям» рассказал директор Национального медицинского исследовательского центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н.

Бакулева Лео Бокерия.

— Вы директор крупнейшего хирургического центра, президент общероссийской общественной организации «Лига здоровья нации», член Общественной палаты России. И при этом остаетесь оперирующим хирургом. Сколько успеваете сделать операций в день?

— Сегодня будет еще пять (после того как Лео Бокерия открыл XIII всероссийский форум «Здоровье нации — основа процветания России» и выступил на его пленарном заседании. — «Известия»).

— Какой случай за последнее время был самым сложным?

— Таких много. Есть врожденные пороки сердца, при которых дети умирают вскоре после рождения, — это критические пороки периода новорожденности. Например, синдром гипоплазии левого сердца, когда у ребенка нет митрального клапана, нет левого желудочка.

В течение первого года или полутора лет он должен быть трижды прооперирован, чтобы затем смог полноценно расти. Транспозиция крупных сосудов — более благоприятная патология, когда аорта выходит из правого желудочка, а легочная артерия — из левого и нужно на операции эти сосуды переставить местами.

При рождении такого ребенка требуется практически немедленно создать сообщение между предсердиями. Для этого интервенционным путем создается широкое сообщение между предсердиями, кровь в них начинает смешиваться и организм перестает испытывать тяжелую кислородную недостаточность. В таком состоянии ребенок может прожить несколько дней.

За это время мы готовим радикальную операцию. Она очень тонкая: выполняется перемещение не только крупных сосудов — аорты и легочной артерии, но и коронарных — тех, которые питают сердце.

У взрослых пациентов к сложным случаям могут быть отнесены многоклапанные пороки в сочетании с жизнеугрожающей аритмией и заболеванием коронарных артерий. Недавно была трансплантация сердца, и хотя такие операции уже не редкость, массово они не проводятся, потому что есть дефицит органов.

— В последнее время врожденные патологии сердца у младенцев стали встречаться чаще?

— Во всем мире статистика уже много лет неизменна — примерно 8–10 детей на тысячу рождаются с пороками сердца. Из них 30% — дети с критическими пороками, которым требуется немедленная операция.

У нас в стране в этой сфере колоссальный прогресс. 23 года назад на всё население страны приходилось всего 6 тыс. операций на открытом сердце с применением искусственного кровообращения (самых высокотехнологичных в кардиохирургии). В 2018 году мы сделали 52 тыс. Этого тоже недостаточно, потому что по рекомендации ВОЗ тысяча таких операций должна приходиться на миллион населения.

Но ситуация кардинально поменялась в качественном отношении: мы лечим все известные пороки сердца, наши результаты известны во всем мире, в том числе и в США. Открытие федеральных центров сердечно-сосудистой хирургии (чуть меньше 15 лет назад) дало колоссальный стимул проникновению специализированной помощи в различные регионы страны.

Благодаря этому до 2012 года объемы операций на открытом сердце росли в геометрической прогрессии. Сейчас рост замедлился — мы продолжаем увеличивать объемы, но не с такой скоростью.

— Достаточно ли сейчас в стране кардиологических центров?

— Центров всегда будет не хватать, потому что все регионы хотят иметь у себя интервенционную кардиологию, сердечно-сосудистую хирургию. Конечно, должен быть разумный подход к тому, где их создавать. В ЦФО столько федеральных кардиоцентров, что идет соперничество за больного.

В связи с тем что большинство видов высокотехнологичной медпомощи было переведено в ОМС, очень расширились возможности для оперирования пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Пять лет назад мы открыли первый в мире реабилитационный центр для детей с врожденными пороками сердца. В результате операции больной ребенок становится практически здоровым. Но ему нужно время, чтобы правильно войти в здоровую жизнь. Тем более что каждый год 20 с лишним тысяч детей мы оперируем не сразу после рождения, а через годы. Их обязательно надо адаптировать к жизни.

Дело в том, что до операции с таким ребенком обращаются как с инвалидом. И это понятно: вы не можете нагружать больное сердце, потому что сделаете его неоперабельным.

После операции ребенок становится здоровым по сердцу, но в течение полугода-года он должен освоить новые возможности своего организма. Если его не реабилитировать, длительное время сохранится страх перед простыми действиями: бегом, прыжками, играми с другими детьми. Родители должны знать, как действовать, получать грамотные консультации психологов и кардиологов.

— Хватает ли ресурса вашего центра на реабилитацию всех детей, перенесших операцию на сердце?

— Конечно, нет. Эта тема вообще широко не обсуждается по непонятным мне причинам. Может быть, от нее отвлекают внимание броские распространенные патологии — например, ДЦП, который делает человека инвалидом. Но после любого врожденного порока сердца пациентам тоже обязательно требуется реабилитация. Мы, конечно, будем продолжать развивать это направление.

— Сердечно-сосудистые болезни лидируют и по распространенности, и по причинам смертности. Тем не менее в национальном проекте «Здравоохранение» основной упор сделан на борьбу с онкологическими заболеваниями. Считаете ли вы это правильным?

— Мне кажется, сделан очень правильный выбор. Онкозаболевания часто бывают запущенными, поэтому с ними тяжело бороться. По сердечно-сосудистым был сделан колоссальный прорыв с лечением острого инфаркта миокарда, созданы сосудистые центры. Сегодня нет никаких проблем с медпомощью таким больным.

Главное, чтобы люди знали: если у вас появилась любая боль, немедленно обратитесь к врачу. А если уж появилась боль за грудиной, то вам надо сесть или лучше прилечь и попросить ближних, чтобы срочно позвонили в «скорую».

В большинстве регионов есть сосудистые центры, где сделают коронарографию, поставят стент и отведут беду.

— У нас поставлена очень амбициозная задача к 2030 году увеличить продолжительность жизни до 81 года. Насколько она выполнима?

— Я считаю ее абсолютно своевременной, потому что процесс уже пошел. Я в течение недели оперирую с применением искусственного кровообращения несколько человек старше 75 и даже 80 лет.

20 лет назад мы брали на операцию 50-летних больных и дрожали за исход.

Сейчас другой уровень технологий — они совершенно безопасные, позволяют за 45 минут делать операции, которые раньше продолжались три часа.

Сегодня есть высокотехнологичная медицина, и это ключевой момент для увеличения продолжительности жизни. Другое дело, что с людьми в возрасте поступают несправедливо. Масса пожилых оказываются без дела, потому что их отправили на пенсию. Врач уходит на пенсию — когда стране не хватает врачей!

Чем старше хирург, тем он более ценен. У нас в центре создан институт подготовки кадров высшей квалификации. Мы перешли на систему непрерывного образования, чем наши американские коллеги занимаются 60 лет.

В США ты можешь работать хоть до 100 лет, но должен иметь обязательный набор в течение года этого самого непрерывного образования: участвовать в конференциях, в съездах, писать.

То же самое сейчас вводится и у нас.

— Каких прорывов мы ждем в кардиохирургии в ближайшее время?

— Я лично жду появления искусственного сердца длительного срока использования. Работа над ним уже ведется (к сожалению, не в нашей стране), но успех пока не достигнут. Разработчики создали миниатюрный аппарат — размером с батарейку А3, — который прокачивает два с половиной литра крови. Но оказалось, что теплообмен этого устройства недостаточен и кровь начинает в нем сворачиваться.

Сейчас искусственные желудочки сердца применяются в основном для того, чтобы больному прожить какое-то время — до трансплантации сердца. Но с донорскими сердцами везде плохо. В Германии делается всего 300 таких операций, в США — две с половиной тысячи. В России — около 100. Я жду искусственное сердце, которое будет работать долго.

Справка «Известий»

Лео Антонович Бокерия родился 22 декабря 1939 года в городе Очамчира Абхазской АССР. Окончил 1-й Московский медицинский институт им. И.М. Сеченова.

В феврале 1994-го был избран действительным членом Российской академии медицинских наук. А в ноябре того же года — директором Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. Является почетным членом Американского колледжа хирургов, членом президиума Европейского общества грудных и сердечно-сосудистых хирургов.

В июне 2003 года Лео Бокерия был избран президентом общероссийской общественной организации «Лига здоровья нации», а в 2011 году стал академиком РАН.

Лео Бокерия имеет более 180 патентов на изобретения, полезные модели и рационализаторские предложения. Награжден почти 50 орденами и медалями разных стран.

Источник: https://iz.ru/883847/valeriia-nodelman/ia-zhdu-iskusstvennoe-serdtce-kotoroe-budet-rabotat-dolgo

Сердца дождутся со «Спутником»

Ученые создали искусственное сердце

Зеленоградские ученые из Национального исследовательского университета «МИЭТ» объявили о создании нового поколения системы вспомогательного кровообращения (СВК) «Спутник».

О деталях модернизированной СВК и ее преимуществах они рассказали в статье, опубликованной в журнале The International Journal of Artificial Organs.

Исследования поддержаны Российским научным фондом (РНФ)

Главное — не портить кровь

В США ученые создали из овечьих клеток сосуды, способные расти вместе с организмом. Этот метод позволит в будущем помочь детям с врожденными пороками… →

Системы вспомогательного кровообращения представляют собой переходную стадию между операцией на больном сердце и его полной заменой. И, как показывает жизнь, эти системы абсолютно необходимы во все большем и большем количестве.

Так, только в России 2,5 миллиона людей страдают острой сердечной недостаточностью, которая считается главной причиной смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.

Единственное спасение здесь — трансплантация сердца либо прибора, который будет полностью или частично выполнять его функцию.

Россия сильно отстает от США по числу таких трансплантаций.

Если там их число ежегодно колеблется около двух тысяч, то у нас — около ста. Однако ни то, ни другое число даже близко не приближается к числу больных, которые нуждаются в таких трансплантациях.

В США по этой причине каждый год умирает по 55 тысяч человек, в России — 110 тысяч.

Вряд ли проблема доступности донорских сердец будет решена в обозримом будущем, поэтому нужда в системах вспомогательного кровообращения выходит на первое место.

Система вспомогательного кровообращения при всем многообразии ее разновидностей представляет собой, грубо говоря, насос, который гонит кровь, заменяя собой правый или левый желудочек сердца. Естественно, не все так просто: этот насос должен удовлетворять массе требований, важнейшие из которых — он должен работать со стопроцентной надежностью и не «портить» кровь, не разрушать ее элементы.

Все это ведущие кардиологи мира понимали с самого начала. Над созданием таких систем с шестидесятых годов работали советские кардиологи во главе с профессором Валерием Шумаковым и кардиологи США во главе со знаменитым Майклом Де Бейки. Впоследствии Россия в силу экономических проблем утратила лидирующие позиции в этом направлении и лишь сейчас начала их восстанавливать.

Первый российский сердечный насос под названием «Спутник-1» появился в 2012 году.

Ученые выяснили: у ребенка с авторитетными родителями меньше риск возникновения сердечных заболеваний. О том, как мамы и папы влияют на наше здоровье… →

Первый «Спутник» представляет собой имплантируемый проточный насос. Он был создан в Московском институте электронной техники группой профессора Сергея Селищева, ученики которого сегодня создали модифицированную версию прибора.

9 июня 2012 года «Спутник-1» был имплантирован первому 67-летнему пациенту, который ходил с ним до 5 марта 2013 года, когда прибор был заменен донорским сердцем. Сегодня такие имплантации исчисляются уже сотнями.

По словам одного из авторов статьи Дмитрия Телышева, количество отличий «Спутника-1» от зарубежных аналогов настолько велико, что он, можно сказать, «отличается от них всем».

«Но в то же время, — говорит он, — функционально «Спутник-1» от них не отличается ничем. Он делает то же самое и не хуже».

«Спутник-2»: меньше, экономичнее, безопаснее

«Спутник-2» обещает быть лучше. Среди его главных отличий от первой версии — меньшие размеры: вместо 82 мм длина прибора составляет 66 мм, а его диаметр уменьшен с 32 до 29 мм.

Это позволит имплантировать «Спутник-2» пациентам с малым объемом грудной клетки. Ученым удалось также уменьшить энергопотребление «Спутника».

Его обладатели получат возможность подзаряжать аккумулятор не через шесть часов, как сейчас, а уже через десять.

Чрезмерная радость может стать причиной визита к кардиологу: недавно ученые выяснили, что счастье способно разбивать сердца наравне с горем. О том… →

Новая электроника позволила сделать прибор более удобным в эксплуатации без ущерба для надежности. И, пожалуй, самое главное: он, благодаря меньшим размерам и конструкционным усовершенствованиям — то есть благодаря менее длительному контакту с механическими частями, — стал безопаснее.

«Это не значит, — говорит Телышев, — что первая версия «Спутника» была опасной с точки зрения вероятности образования тромбов.

Его параметры соответствовали международным нормам, согласно которым уровень гемолиза, то есть уровень разрушения эритроцитов, не должен превышать 0,01 г на 100 л крови.

При таком уровне количество эритроцитов в организме с гарантией восстанавливается. Просто в «Спутнике 2» уровень гемолиза будет, по нашим расчетам, еще ниже».

Телышев подчеркивает: несмотря на то что корректность представленных в статье расчетов доказана практически, для внедрения прибора в практическое использование необходимо провести испытания усовершенствованного «Спутника» на животных. Кроме того, еще ведутся работы по его международному патентованию, и лишь после завершения этих процессов дело дойдет до появления нового имплантата в клиниках.

Источник: https://www.gazeta.ru/science/2016/12/18_a_10431857.shtml

VDoktors.Ru
Добавить комментарий