Umělé srdce

Historie srdce Galén (lékař starověkého Říma) – přisuzoval srdci roli topeniště, které do sebe nasává krev, aby ji spalovalo a tak vyrábělo teplo pro ohřívání těla Leonardo da Vinci – srdce je tvořeno svalovinou, která vyrábí teplo začátek 17. století – anglický lékař William Harvey – pozorování a pokusy

Srdce hlavní součást oběhového systému svalová pumpa, která vhání krev do těla jeden stah = 70 ml krve (člověk „obsahuje“ cca 5 litrů krve) srdeční výdej (závislý na okolnostech) 5-10 litrů za minutu 12 000 litrů denně (automobilová cisterna)

Srdce je uloženo v mezihrudí v levé části 4 - 5 cm pod hrudní kostí (v dolní části hrudníku vlevo obklopeno plicními laloky a hlavními krevními cévami) váží 350 – 450 g (velikost mužské pěsti ve tvaru kužele či hrušky) 12,5 cm dlouhé 7,5 cm široké 6 cm hluboké pulsuje rychlostí 60 - 80/min (60 tepů za minutu v klidu)

Funkční části srdce nitroblána srdeční (endokard) – vnitřní plocha síní a komor – tvoří chlopně svalovina srdeční (myokard) – nejvíce svaloviny v oblasti levé komory přísrdečník (epikard) – vazivová vrstva, která je prostoupena tukem osrdečník (perikard) – vazivová blána v níž je srdce uloženo

Srdce bez osrdečníku srdce (srdeční sval myokard) osrdečník (epikard) srdečnice (aorta) plícnice (arteria pulmonalis) srdeční hrot pravá komora levá komora

Pohyb krve každá polovina srdce je samostatnou pumpou tělo (odkysličená krev)  pravá komora  plíce (okysličení krve)  levá komora  tělo (okysličená krev)

Činnost srdce základ systola (smršťování) a diastola (ochabování) srdeční svaloviny postup plnění srdce krví (srdeční revoluce): systola síní (žílami naplněné síně krví z plic a těla se smrští a převedou krev do komor) systola komor (naplněné komory se smrští a převedou krev tepnami do plic a těla) diastola komor (též síně jsou v diastole)

Abychom mohli žít musí se srdce stáhnout: 100 000 krát za den 36 500 000 krát za rok 2 737 500 000 krát za průměrný lidský život aby nepřetržitě přečerpávalo a rozhánělo krev do 140000 kilometrů dlouhé sítě cév celého lidského těla a zásobovalo každý orgán kyslíkem a energií.

Transplantace srdce 5 – 6 zásahů na 1 000 000 obyvatel od 90. let zaznamenán výrazný nárůst transplantace = při selhání srdce jediné dlouhodobé opatření, které zachrání život (umožňuje velkému počtu pacientů žít s relativně malými omezeními)

Umělé srdce – vývoj v 50. a 60. letech řada klíčových vynálezů zahrnující: mimotělní oběh prostetické materiály umělé chlopně implantovatelné kardiostimulátory koronární angiografie …

Umělé srdce - vývoj 70. a 80. léta IABP – Intra-Aortic Baloon Pump nové léky proti rejekci transplantátů externí a implantabilní VAD – Ventricular Assist Device

Umělé srdce - vývoj 90. léta ABIOMED Bi-ventrikulární podpůrný systém LVAD jako pomoc při přechodu k transplantaci srdce od dárce

Umělé srdce - vývoj 1958 - Willem Kolff, Tetsuzo Akutsu polyvinylchlorid 90 minut v psovi 1965 – Willem Kolff silikonová guma

Umělé srdce - vývoj 1969 – Domingo Liotta první transplantace umělého srdce člověku jako most pro transplantaci dárcovského srdce pacient přežil 3 dny

Umělé srdce - vývoj 1982 – Willem Kolff, Donald Olsen a Robert Jarvik – JARVIK – 7 jako první určeno pro dlouhodobější náhradu pacientova srdce

ABIOCOR - současnost umělé srdce firmy Abiomed 2001 první implantace 7 příjemců – až rok života titan + polyuretan (AngioFlex) bezdrátové dobíjení baterie čerpací mechanismus napodobuje bití lidského srdce

Části ABIOCORu hrudní jednotka kontrolní jednotka implantovaná baterie implantovaný TET (transcutaneous energy transmission externí jednotka

Hrudní (thoracic) jednotka

Hrudní (thoracic) jednotka hmotnost přibližně 1 kg 2 hydraulické pumpy – „přirozený“ tep připojení na pacientovy tepny a žíly

Implantovaná baterie napájení hrudní a kontrolní jednotky výdrž max. 30 minut nabíjení přes TET titanové pouzdro Nutná výměna po roce

Implementovaný kontrolér „mozek“ systému monitorování a kontrola hrudní jednotky určování tepové frekvence komunikace s externími částmi titanové pouzdro

Implantovaný TET přenos energie a informací spojení s impl. baterií a kontrolerem žádné kabelové spojení přes kůži snížení rizika infekce

Externí části

Externí jednotka přijímání informací přes TET z implantované kontroléru o stavu systému signalizace v případě problémů se systémem napájení z 230 V sítě záložní baterie na 40 minut

Přenosný modul PCE (Patient-Carried Electronics) přenosný systém baterie až na 2 hodiny provozu stejná funkce jako externí jednotka

PCE bateriová brašna hmotnost přibližně 5 kg

Externí TET přenos energie z externí jednotky do implantovaného TET potažmo dalších implementovaných částí

PCE řídící modul separátní jednotka připojená k bateriové brašně možné přímé připojení k 230 V síti převod napájení energie na energii přenositelnou přes TET signalizace stavu systému

PCE baterie

Indikace ABIOCORu nevratné poškození srdce nevhodnost k transplantaci masívní infarkt myokardu tromby v srdečních komorách odmítnutí transplantátu vážná poškození srdečních komor opakované problémy s chlopněmi …

Příjemci ABIOCORu Robert L. Tools přijal jako první člověk v červenci 2001 umělé srdce ABIOCOR zemřel v listopadu 2001 po těžké mrtvici

Příjemci ABIOCORu Tom Christerson nejdéle žijící pacient s ABIOCORem

ABIOCOR II nová generace ABIOCORu menší, lehčí, vyšší spolehlivost Konstrukce na bezproblémovou funkci po dobu 5 let

LVAD podpora levé srdeční komory funkčnost až dva roky přemostění před transplantací srdce

Umělá srdeční chlopeň

Srdeční chlopně = fungují jako ventil v srdci 4 chlopně: umožňují pouze jednosměrný tok krve zabraňují jejímu návratu do předchozích oddílů v srdci 4 chlopně: trikuspidální chlopeň plicní chlopeň mitrální chlopeň aortální chlopeň

Proudění krve v srdci tělo (odkysličená krev) → horní a dolní dutá žíla → pravá síň → pravá komora → plicní tepna → plíce (okysličená krev) → levá síň → levá komora → aorta → tělo trikuspidální chlopeň → plicní chlopeň → mitrální chlopeň → aortální chlopeň

Vady chlopní Nedostatečná plocha: zúžení (stenóza) srdeční oddíly jsou nucené ke zvýšenému tlakovému úsilí, aby přes zmenšený otvor protlačily normální objem krve nedomykavost (regurgitace) část již přečerpané krve se vrací do předešlého srdečního oddílu  nutnost přečerpání většího objemu krve

Vady chlopní v počátečním období je srdce schopno pomocí zvýšeného úsilí vyrovnat se se zvýšenými nároky bez příznaků po určité době dochází ke zhoršení chlopenní vady  poškození srdce  projevy srdečního selhání  poškození životně důležitých orgánů (plíce, játra, ledviny)

Vysoký krevní tlak = srdce se musí více namáhat příčinou může být větší množství cirkulující krve nebo větší odpor chlopní resp. cév (či kombinace obou stavů)  zhrubnutí svaloviny levé komory  srdce nemusí zvládnout požadovanou námahu

Aortální stenóza = zúžení aortální chlopně bránící vypuzování krve z levé komory do aorty levá komora se musí silněji stahovat (vyvinutí vyššího tlaku), aby zúženou chlopní vypudila krev do aorty  zvětšení srdečního svalu (překonání zvýšeného odporu) → v určitém stádiu je však už odpor tak velký, že síla levé komory ho nedokáže překonat  srdeční selhání

Mitrální stenóza = zúžení chlopně oddělující levou předsíň od levé komory vedoucí ke sníženému proudění krve z levé předsíně do levé komory správně se nedovírá  při kontrakci levé komory krev teče zpět do předsíně, která se rozšíří a stoupne v ní množství krve a tlak  stoupne tlak v plicních žilách a kapilárách  krev se hromadí v plicích, pacientovi se hůře dýchá (kašlá)

Aortální regurgitace = zpětný tok krve z aorty do levé komory podmíněný nedomykavostí aortální chlopně aortální chlopeň se správně nedovírá  krev teče z aorty zpět do levé komory  hromadění krve v levé komoře  její následné selhání

Léčba snížení fyzické a psychické námahy snížení příjmu tekutin (omezení příjmu minerálek hlavně s obsahem NaCl) snížení příjmu kuchyňské soli redukce váhy (v případě nadváhy) dietní opatření (jíst méně, častěji a lehce stravitelnou potravu) medikamentózní léčba transplantace x umělý orgán

Léčba léky (udržení dostatečného výkonu srdce) diuretika – zvyšují množství vylučované moče, a tím snižují množství cirkulující krve ACE inhibitory – snižují odpor kladený cévami protékající krvi digoxin – zvyšuje sílu kontrakce srdečních komor

Chirurgická léčba chlopenní plastika – provedení „opravy“ na chlopni umělá chlopeň mechanická – vyrobené z kvalitních kovových slitin  téměř neomezená trvanlivost – nositelé musí užívat léky na „ředění krve“ biologická – vyrobeny z biologických materiálů  onemocnění, které postihlo původní chlopeň může postihnout i tuto náhradu

Umělá chlopeň bioprotéza mechanická

Komplikace infekce rány trombóza (tvorba krevních sraženin) embólie (uzávěry tepen krevní sraženinou) různé poruchy srdečního rytmu (zavedení kardiostimulátoru)

Antikoagulační léčba tvoření krevní sraženiny na povrchu umělé chlopně  užívání léku snižující krevní srážlivost (Pelentan, Warfarin)

Umělá chlopeň operace neznamená naprosté uzdravení srdce zásah nutný k zastavení zhoršování choroby a umožnění zotavení srdečního svalu parametry: S … uvolnění krevní sraženiny do oběhu U … ucpání chlopně krevní sraženinou F … selhání chlopně (stav, který zapříčiní smrt pacienta nebo vede k závažnému poškození chlopně s její následnou nutnou výměnou)

Starr-Edwards Ball Valve Prosthesis 1961 – první umělá chlopeň – kuličkové řešení S = 1,8% pacient/rok U = 0,2% pacient/rok F = 1,5% pacient/rok

Bjork –Shilley naklápěcí umělá chlopeň úhel otevíracího natočení 60°-70° S = 1,0% pacient/rok U = 0,5% pacient/rok F = 1,5% pacient/rok

Meditronic-Hall naklápěcí umělá chlopeň s úhlem otevření až 75° S = 1,4-1,7% pacient/rok U = 0,2% pacient/rok F = 0% pacient/rok (za posledních 7 let nebylo zaznamenáno vážné selhání chlopně)

St. Jude Medical Carbomedics kloubová dvoulístková umělá srdeční chlopeň průchod krve mezi skloubenými lístky snižuje riziko trombózy chlopně úhel otevření 50° - 80° S = 1,7-2,1% pacient/rok U = 0,3% pacient/rok F = 0% pacient/rok (dosud nebyl zaznamenán případ selhání)

Edwards MIRA Mechanical Valve