211service.com
Een kunsthart dat niet klopt
Eerder deze maand werd het eerste volledig implanteerbare kunstmatige hart goedgekeurd door de Food and Drug Administration. Het geeft hoop aan patiënten die bijna dood zijn door hartfalen; toch blijven er enkele grote problemen mee, namelijk de grote omvang en de relatief korte levensduur.
De HeartMateII is een harthulpapparaat met continue stroom. Hartchirurg Bud Frazier en zijn team werken met twee van dergelijke apparaten aan de ontwikkeling van een kunsthart met continue stroom. (Met dank aan: Texas Heart Institute)
Een nieuw concept voor een kunsthart zou een aantal van die problemen kunnen oplossen. Maar de innovatieve pulsvrije architectuur kan ook op zichzelf problemen opleveren.
Kunstharten werken door zuurstofarm bloed van het lichaam naar de longen te pompen. Het apparaat pompt vervolgens zuurstofrijk bloed door het lichaam. Het nieuw goedgekeurde apparaat, AbioCor genaamd, gemaakt door het in Massachusetts gevestigde Abiomed, maakt gebruik van een geïmplanteerd hydraulisch pompsysteem om een natuurlijke hartslag te simuleren. Maar een alternatief ontwerp, bedacht door O.H. Bud Frazier, een vooraanstaand hartchirurg en pionier in de ontwikkeling van hartapparaten aan het Texas Heart Institute in Houston, pompt het bloed continu door het lichaam, in plaats van met de periodieke hartslag van het normale hart.
Pompen die volgens dit principe werken, ook wel continustroompompen genoemd, worden al klinisch gebruikt als onderdeel van ventriculaire hulpapparaten, die worden geïmplanteerd bij patiënten met een resterende hartfunctie om het bloed door het lichaam te helpen circuleren. (Kunstmatige harten vervangen het hart volledig.)
Continue stroompompen zijn net kleine turbomachines, zegt Tim Baldwin, programmadirecteur van de afdeling geavanceerde technologieën en chirurgie van het National Heart, Lung and Blood Institute in Bethesda, MD. Ze zijn duurzamer en stellen u in staat om kleinere apparaten te maken.
Met Frazier's continue stroomontwerp voor een volledig kunstmatig hart, wordt een ernstig beschadigd hart verwijderd en vervangen door twee op rotoren gebaseerde pompen die continu bloed door het lichaam laten circuleren en de functie van het hart volledig overnemen.
In voorlopige experimenten die de afgelopen twee jaar zijn uitgevoerd, hebben Frazier en zijn team paren van in de handel verkrijgbare ventriculaire hulpmiddelen geïmplanteerd in kalveren waarvan het hart was verwijderd. De onderzoekers zeggen dat de apparaten in staat waren om bloed te pompen en te reageren op de behoeften van de dieren op basis van hun activiteiten. Je stopt dit in vee en ze staan op en loeien en eten en vragen zich af waarom iedereen ze zo raar aankijkt, zegt William Cohn, een medewerker van het onderzoek en directeur van minimaal invasieve chirurgische technologie bij het Texas Heart Institute. Je ziet een koe kwispelen met zijn staart en je zegt, wauw, dit is de toekomst van het kunsthart.
Het grootste voordeel van de rotor-achtige of axiale pompen is dat ze klein en relatief eenvoudig zijn. Het AbioCor-hart is bijvoorbeeld zo groot dat het alleen kan worden geïmplanteerd bij mensen met grote borstholtes, waardoor het voor de meeste vrouwen ongeschikt is. Axiale pompen zijn ongeveer zo groot als een volwassen duim en kunnen meer bloed pompen dan een normaal hart, zegt Frazier.
Doorstroompompen zijn ook duurzamer vanwege de eenvoud van hun ontwerp: het enige bewegende onderdeel is de rotor. Andere pompen werken goed, maar er zijn veel bewegende delen, dus ze zijn onderhevig aan mechanische slijtage, zegt Cohn. Het langst dat het AbioCor-hart in klinische onderzoeken functioneerde, was 18 maanden, terwijl apparaten met continue stroom worden ontworpen om 10 of meer jaar te werken.
Frazier zegt ook dat continue stroompompen beter in staat zijn om te reageren op de veranderende behoefte van het lichaam aan bloed. Als je loopt, wordt er meer bloed terug naar het hart gepompt en zal het hart automatisch meer pompen, zegt hij. Als de druk aan één kant van de pomp toeneemt, neemt de stroom door het apparaat automatisch toe, waardoor de pomp kan reageren als een natuurlijk hart, zegt Frazier.
Maar hoe zit het met de langetermijneffecten van polsvrij leven? Die vraag is een kwestie van levendig debat in de gemeenschap van hartapparaten. Akif Undar, een clinicus en hartonderzoeker aan de Penn State University, zegt dat de polsslag belangrijk is om bloed naar alle kleine haarvaten te krijgen die de organen voeden. Ik denk dat je orgaanschade zou zien bij dieren die een [niet-pulserend] hart krijgen, zegt hij. Anderen, zoals Yukihiko Nose van het Baylor College of Medicine, zeggen dat dierstudies uitgevoerd door zijn groep aantonen dat apparaten met continue stroom net zo veilig kunnen zijn als apparaten die een pomp met een puls gebruiken.
Frazier en team streven ernaar om deze vraag meer definitief te beantwoorden met langdurige dierproeven, in afwachting van financiering voor het project. (De langste experimenten die de onderzoekers tot nu toe hebben uitgevoerd, duurden 20 dagen.) Het team ontwerpt ook gespecialiseerde pompen die op maat zijn gemaakt voor gebruik als kunstmatige harten, met rotoren die efficiënter reageren op veranderingen in de stroom. Er moet nog veel werk worden verzet voordat dit zelfs in aanmerking komt voor klinische toepassing, waarschuwt Baldwin van de NHLBI.
Het is nog niet duidelijk wie de belangrijkste kandidaten zijn voor het hart zonder pols, mocht het veilig en effectief blijken te zijn in dierstudies. Omdat kunstmatige harttechnologie nog steeds zo riskant is, beperkt de huidige FDA-goedkeuring voor het AbioCor-hart het apparaat tot patiënten met hartfalen die niet in aanmerking komen voor transplantatie en waarschijnlijk binnen een maand zouden overlijden. Cohn hoopt dat kunstmatige harttechnologie in de toekomst veel veiliger en gebruiksvriendelijker zal worden, waardoor de potentiële pool van patiënten wordt vergroot. Het zou me niet verbazen als er op de Olympische Spelen van 2050 standaard en gewijzigde [concurrent]-divisies waren, zegt hij.