قلب مصنوعی چگونه کار می‌کند؟

قلب مانند موتوری است که همه اعمال بدن را به کار می‌اندازد. به عبارت دیگر، قلب یک پمپ عضلانی است که جریان خون و اکسیژن را به ریه‌ها و سایر نقاط بدن می‌رساند.

قلب انسان روزانه حدود ۲۰۰۰ گالن خون پمپاژ می کند. اگر از آن بدرستی محافظت نشود، مثل هر موتور دیگری خراب خواهد شد. به شرایطی که در آن پمپاژ قلب ناکارآمد است، نارسایی قلبی گفته می شود.

تا چندی پیش، بیماران مبتلا به نارسایی های شدید قلبی فقط در صورت پیوند قلب شانس ادامه زندگی داشتند. سالیانه کمی بیشتر از ۲۰۰۰ پیوند قلب در ایالات متحده انجام می شود، یعنی این که ده ها هزار نفر از کسانی که در انتظار قلب اهدایی هستند جان خود را از دست می دهند. در یازدهم تیر 1380 آبیوکور (AbioCor)، اولین قلب مصنوعی کاملاً مستقل به جای قلب طبیعی پیوند زده شد. این عمل جراحی در لوئیزویل، در ایالت کنتاکی آمریکا، انجام شد و امید به زندگی بیماران نارسایی قلبی را تا دو برابر افزایش داد.

در این جا، نگاهی به طرز کار قلب مصنوعی آبیوکور می اندازیم. خواهیم دید که آن را چگونه داخل قفسه سینه بیمار کار می گذارند و چه کسانی می توانند نامزد دریافت قلب های مکانیکی باشند. هم چنین، آبیوکور را با دیگر نمونه های قلب مصنوعی که در گذشته ناکارآمد بوده اند، مقایسه می کنیم.

قلب هیدرولیکی

تعداد ضربان قلب یک انسان بالغ به طور متوسط بین ۶۰ تا صد بار در دقیقه است. انقباض قلب شامل دو مرحله است: در مرحله اول، دهلیز راست و چپ همزمان منقبض می شوند و خون را به بطن های راست و چپ می فرستند؛ در مرحله دوم، بطن ها همزمان منقبض می شوند و خون را به خارج از قلب می فرستند. سپس، ماهیچه قلب به حالت استراحت فرومی رود تا مجدداً از خون پر شود. در قلب آبیوکور هر دو دهلیز در یک زمان خون رسانی می کنند، اما قلب مصنوعی ای که جایگزین بطن ها می شود فقط می تواند خون را در هر زمان جداگانه از بطن ها خارج کند. بنابراین، ابتدا خون را به ریه ها و بعد به دیگر نقاط بدن می فرستد. در صورتی که یک قلب طبیعی خون را همزمان از دو بطن خارج می کند. آبیوکور قادر است بیشتر از ده لیتر خون در دقیقه پمپاژ کند که برای فعالیت های روزمره کافی است.

آبیوکور یک دستگاه پزشکی بسیار پیچیده است که طرز کار آن بر پایه پمپ هیدرولیکی قرار دارد این دستگاه مایع هیدرولیکی را از سمتی به سمت دیگر هدایت می کند. اجزای سازنده این دستگاه عبارتند از:

ـ پمپ هیدرولیکی

اساس کار این قسمت شبیه پمپ های هیدرولیکی است که در تجهیزات سنگین به کار می روند. نیرو از یک نقطه توسط مایع هیدرولیکی به نقطه دیگر انتقال داده می شود. چرخ دنده داخل پمپ برای ایجاد فشار ده هزار بار در دقیقه می چرخد.

ـ دریچه انتقالی

باز و بسته شدن این دریچه باعث می شود مایع هیدرولیکی از یک سمت قلب مصنوعی به سمت دیگر جریان پیدا کند. وقتی مایع به سمت راست حرکت می کند، خون از طریق یک بطن مصنوعی به داخل ریه ها پمپاژ می شود و وقتی که مایع به سمت چپ حرکت می کند، خون رسانی به دیگر نقاط بدن انجام می شود.

ـ سیستم انتقال انرژی بی سیم

این سیستم که به آن سیستم انتقال انرژی از راه پوست (TET) نیز گفته می شود، شامل دو کوئل (سیم پیچ) داخلی و خارجی است. انرژی به وسیله نیروی مغناطیسی از یک باتری خارجی به آن سمت پوست بدون هیچ آسیب سطحی انتقال داده می شود. کوئل داخلی انرژی انتقالی را دریافت می کند و آن را به باتری داخلی و دستگاه کنترل کننده می فرستد.

ـ باتری داخلی

یک باتری قابل شارژ در داخل شکم بیمار کار گذاشته می شود. این باتری داخلی به بیمار اجازه می دهد ۳۰ تا ۴۰ دقیقه بسته باتری اصلی را برای انجام فعالیت هایی مثل دوش گرفتن از خود جدا کند.

ـ باتری خارجی

این باتری روی یک کمربند وِلکرو (Velcro) قرار دارد و به دور کمر بیمار بسته می شود. هر باتری قابل شارژ حدود چهار تا پنج ساعت کار می کند.

ـ کنترل کننده

این دستگاه الکترونیکی کوچک روی دیواره شکم بیمار کار گذاشته می شود و سرعت پمپاژ قلب را کنترل می کند.

قلب آبیوکور از تیتانیوم و پلاستیک ساخته شده است و به چهار نقطه از بدن متصل می شود:

ـ دهلیز راست

ـ دهلیز چپ

ـ آئورت

ـ سرخرگ ریوی

مجموعه این سیستم حدود 900 گرم وزن دارد.

عمل جراحی هفت ساعته

عمل جراحی قلب آبیوکور بسیار حساس است. جراحان نه تنها باید بطن های راست و چپ قلب طبیعی را قطع و خارج کنند، بلکه می بایست یک جسم خارجی را داخل قفسه سینه بیمار کار بگذارند. بیمار باید به دستگاه قلب ـ ریه وصل و سپس از آن جدا شود. این جراحی به صدها بخیه نیاز دارد تا قلب به بطن های مصنوعی محکم شود. پیوندها (grafts) آبیوکور را به بقیه قسمت های قلب طبیعی متصل می کنند. پیوندها یک نوع بافت ترکیبی هستند که برای اتصال عضو مصنوعی به بافت طبیعی بیمار استفاده می شوند.

دکتر رابرت داولینگ از دانشگاه لوئیزویل مراحل جراحی را این طور توضیح می دهد:

۱. کوئل انتقال دهنده انرژی داخل شکم بیمار کار گذاشته می شود.

۲. استخوان سینه شکافته و بیمار به دستگاه قلب ـ ریه وصل می شود.

۳. بطن های راست و چپ قلب طبیعی قطع می شوند. دهلیزهای راست و چپ، آئورت و سرخرگ ریوی دست نخورده باقی می مانند. این قسمت از جراحی به تنهایی دو تا سه ساعت طول می کشد.

۴. کاف های دهلیزی (cuffs atrial) به دهلیزهای راست و چپ دوخته می شوند.

۵. یک مدل پلاستیکی داخل قفسه سینه کارگذاشته می شود تا محل دقیق کاشت قلب مصنوعی مشخص شود.

۶. پیوندها در اندازه های مناسب برش زده و به آئورت و سرخرگ ریوی وصل می شوند.

۷. آبیوکور داخل قفسه سینه کار گذاشته می شود. از اتصالات سریع برای اتصال قلب مصنوعی به سرخرگ ریوی، آئورت و دهلیزهای راست و چپ استفاده می شود.

۸. تمام هوای داخل دستگاه خالی می شود.

۹. بیمار از دستگاه قلب ـ ریه جدا می شود.

۱۰. تیم پزشکی از عملکرد صحیح قلب مطمئن می شوند.

متخصصین شرکت سازنده آبیوکور که آبیومِد (Abiomed)، نام دارد می گویند در خوش بینانه ترین حالت ممکن، بیمار می تواند حداکثر تا شش ماه با قلب آبیوکور زندگی کند. این دستگاه طول عمر بیمارانی را که پیش از این فقط یک ماه امید به زندگی داشتند دو برابر کرده است.

رابرت تولز، اولین بیمار پیوند قلب مصنوعی در لوئیزویل هم اکنون درگذشته است. ده ها بیمار قلبی مثل او نیز که تحت همین عمل جراحی قرار گرفتند جان خود را از دست داده اند. اما دریافت کنندگان قلب آبیوکور به طور متوسط تا پنج ماه بعد از عمل پیوند زنده می مانند. قیمت قلب مصنوعی آبیوکور حدود 70 تا صد هزار دلار (یعنی حدود 240 تا 345 میلیون تومان) است.

بیمارترین بیمارها

لامان گِرِی می گوید کسانی که بیماری آنها مزمن تر است در اولویت خواهند بود. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و شرکت آبیومد پارامترهایی را برای دریافت کنندگان اولیه این قلب مصنوعی تعیین کرده اند:

ـ به نارسایی قلبی مرحله پایانی مبتلا باشند.

ـ امید به زندگی آنها کمتر از ۳۰ روز باشد.

ـ داوطلب پیوند قلب طبیعی نباشند.

ـ راه درمان دیگری برای آنها وجود نداشته باشد.

این دستگاه به اندازه یک گریپ فروت است و برای این که مشخص شود آیا داخل قفسه سینه بیمار جا می گیرد یا نه، باید از قفسه سینه عکس اشعه ایکس و سی تی اسکن تهیه شود. سپس پزشکان از یک برنامه رایانه ای کمک می گیرند تا قلب آبیوکور را جایگزین قلب طبیعی در قفسه سینه کنند. اگر برنامه رایانه ای نشان دهد که دستگاه بدرستی در محل صحیح قرار می گیرد، آن بیمار می تواند قلب مصنوعی آبیوکور را دریافت کند.

اکنون، بین دو تا سه میلیون نفر در آمریکا از نارسایی قلبی رنج می برند و هر سال حدود ۴۰ هزار نفر از آنها درمان می شوند. بر اساس گزارش مؤسسه ملی قلب، ریه و خون (NHLBI)، نارسایی قلبی سالانه عامل ۳۹ هزار مورد مرگ و میر است. بیشتر مبتلایان به نارسایی های قلبی اگر تحت درمان قرار بگیرند می توانند تا حدود پنج سال شانس ادامه زندگی داشته باشند و در بیشتر موارد باید قلب پیوندی دریافت کنند.

در سال ۲۰۰۳، فقط در ایالات متحده ۲۱۴۳ عمل جراحی پیوند قلب انجام شد. متأسفانه، هرسال هزاران نفر در انتظار قلب اهدایی جان خود را از دست می دهند. پزشکان همواره سعی می کنند عموم مردم را به اهدای عضو بیماران مرگ مغزی تشویق کنند، اما آبیوکور می تواند به کسانی که شرایط پیوند قلب طبیعی را ندارند یا این که در فهرست انتظار هستند، زندگی دوباره ببخشد.

نخستین تجربه ها

جارویک ـ ۷ (7ـJarvik) نخستین دستگاهی بود که انتظار می رفت جایگزین دائم قلب طبیعی باشد. در سال 1361، عمل جراحی پیوند جارویک ـ ۷ توسط دکتر ویلیام دِوریز در دانشگاه یوتا در ایالات متحده انجام شد. بیمار دریافت کننده قلب مصنوعی یک دکتر دندانپزشک از سیاتل بود.

دکتر بارنی کلارک تا ۱۱۲ روز پس از انجام پیوند زنده ماند سپس به علت مشکلات ناشی از دستگاه جان خود را از دست داد.

جارویک ـ ۷ را ویلِم کلف و دُن اُلسِن طراحی کردند. برخلاف آبیوکور که یک قلب مستقل است، جارویک ـ ۷ از چند سیم خارجی تشکیل شده بود که از داخل بدن بیمار عبور می کردند و به یک دستگاه خارجی بزرگ وصل می شدند. این سیم های بیرون زده باعث ایجاد عفونت های مختلف در کلارک شدند.

چهار بیمار دیگر نیز جارویک ـ ۷ را دریافت کردند، اما استفاده از این قلب مصنوعی به علت عوارض جبران ناپذیر نظیر سکته متوقف شد. علاوه بر این، جارویک ـ ۷ دارای اشکالات فنی هم بود و بدرستی در بدن بیمار قرار نمی گرفت. مدل اصلاح شده جارویک ـ ۷ اکنون با عنوان قلب مصنوعی کاردیووِست (CardioWest) شناخته می شود. البته، موارد استفاده از آن فقط محدود به مطالعات آزمایشگاهی است و به منظور یک ابزار تحقیقاتی به کار می رود.

مقایسه قلب طبیعی و قلب مصنوعی

منبع: جام جم

جنگ تمام‌عیار برای کفش طلا؛ لواندوفسکی، صلاح و کین در خط مقدم

تماشاخانه

یاغیان خراسان دوباره سربرآورده‌اند/ دزد ، یاغی یا سردار؟ اسنادی متعلق به بیش از نیم قرن پیش چه اطلاعاتی از ژاندارمری قوچان می‌دهند/ آن‌ها چرا دستگیر شده بودند (فیلم)

کشف جعبه‌ای که گفته می‌شود حاوی استخوان‌های برادر حضرت عیسی است (فیلم)

فیلم های دیگر