قلبی از نوع مصنوعی

از سال 1982 یعنی از زمانی كه نخستین بار از قلب مصنوعی برای درمان یك بیمار مبتلا به بیماری‌های قلبی استفاده شد تا به امروز كه استفاده از این روش در درمان بسیاری از افرادی كه در عملكرد قلب آنها ایجاد اختلال شده است، دستگاه‌هایی كه به عنوان قلب مصنوعی جایگزین قلب فرد بیمار می‌شوند از نظر شكل ساختاری تغییر و تحولات زیادی را پشت سر گذاشته‌اند. این در حالی است كه با توجه به پیچیدگی ساختاری و عملكردی قلب همچنان بسیاری از محققان و متخصصان در این زمینه تحقیق و مطالعه می‌كنند. “قلب همانند موتوری در بدن است که نیروی لازم برای تمامی فعالیت ها را تولید می کند. در نظر اول شاید قلب تنها یک عضله به نظر برسد که خون را به رگ ها پمپ می کند. اما اولین دانشمندانی که قدم در راه تولید قلب مصنوعی گذاشتند، با ماشینی پیچیده روبرو شدند که باید 6000 لیتر خون را در یک روز به ریه ها و سایر اعضای بدن پمپ کند. به علاوه نحوه تامین انرژی این ماشین نیز مشکلی پیچیده بود.‏

 اولین قلب مصنوعی

در سال 1982، نمونه اولیه ای از یک قلب مصنوعی توسط ‏Paul Winchel‏ طراحی شد. اما استفاده از آن در بدن یک انسان کاری مخاطره آمیز به نظر می رسید. در نهایت جراح متبحری به نام دکتر ‏William Devries‏ از دانشگاه ‏Utah‏ آمریکا تصمیم به انجام این پیوند گرفت. او این دستگاه را 7‏Jarvik- نامید. این نخستین ماشینی بود که می توانست به طور دائم جایگزین قلب شود. بیمار دریافت کننده پیوند، دندانپزشکی 61 ساله به نام ‏Barney Clark‏ بود. شانس زندگی او در صورت عدم دریافت پیوند، کمتر از سی روز پیش بینی می شد. جراحی با موففیت انجام شد و کلارک 112 روز زنده ماند. ‏

یکی از ویژگی های7 ‏Jervik-‎‏ ، به کارگیری نوعی فلز مخصوص در حفرات داخلی آن بود. خون در برخورد با این نوع فلز منعقد شده و لایه ای در داخل حفرات تشکیل می داد. این امر سبب تسهیل حرکت خون در قلب می شد.‏

عملکرد7‎ Jarvik-‎همانند پمپ هوا طراحی شده بود و برخلاف مدل پیشرفته امروزی، لازم بود چندین رشته سیم از بدن بیمار بیرون آمده و به منبع نغذیه خارجی متصل شود. طبیعی ترین پیامد این طراحی، بروز عفونت های متعدد در محل عبور سیم ها از پوست بود. پیش از توقف تولید7Jarvik- ، از آن در چندین بیمار دیگر نیز استفاده شد. اما به علت بروز مشکلات فنی نظیر خطاهای مکانیکی و حجم بسیار بزرگ دستگاه، تولید آن متوقف شد.‏

سیستم‌های قلب مصنوعی ‏

دو کشف اساسی در تولید قلب های مصنوعی مدرن نقشی کلیدی به عهده داشتند. مورد اول تولید پوریه ضد انعقاد است که در لایه بیرونی قلب مصنوعی استفاده می شود و احتمال پس زده شدن آن را از سوی سیستم ایمنی و بافت های اطراف به حداقل می رساند. کشف مهم دیگر، اختراع سیستم منبع تغذیه قابل کاشت درون بدن است که هیچ گونه حرارتی در بافت های اطراف خود ایجاد نمی کند. این دو کشف از ابداعات فردی به نام ‏Hiroaki Harusaki‏ است.

این دو ویژگی به همراه دهها تکنولوژی دیگر در قالب یک مدل قلب مصنوعی با نام ‏AbioCor‏ ارائه شده است. این مدل در سال 2001 برای نخستین بار به کار گرفته شد و در سال 2004 با رسیدن به حد نصاب های لازم، مجوز ‏FDA‏ را دریافت کرد. 86 درصد از بیماران دریافت کننده ‏AbioCor‏ بیش از یک سال و 64 درصد بیش از 5 سال شانس زندگی یافتند.

در واقع یكی از پیشرفته‌ترین سیستم‌های قلب مصنوعی Abiocor در درمان بسیاری از افرادی كه بشدت از بیماری‌های قلبی ناشی از اختلال در عملكرد قلب رنج می‌برند، مورد استفاده قرار گرفته است كه خوشبختانه در مقایسه با دیگر سیستم‌های مشابه از نتایج موفقیت‌آمیزتری برخوردار بوده است تا جایی كه در یكی از این بیماران جایگزین‌كردن قلب فرد بیمار با یك قلب مصنوعی موجب شد این فرد بتواند 17 ماه بیشتر زنده بماند. در حقیقت مدل‌های پیشرفته سیستم‌های قلب مصنوعی می‌توانند بدون داشتن هرگونه وابستگی به عوامل خارجی به عملكرد خود در بدن فرد بیمار ادامه دهند و این در حالی است كه از زمانی كه در بدن فرد بیمار كار گذاشته می‌شوند به كمترین مراقبت و نگهداری نیاز خواهند داشت. اگرچه با توجه به محدودیت‌های موجود در ساخت این سیستم‌ها در حال حاضر امكان استفاده از قلب مصنوعی برای تعداد زیادی از بیماران نیازمند به عمل پیوند وجود نخواهد داشت اما به نظر می‌رسد كه با توجه به پیشرفت‌های به دست آمده در این زمینه در آینده‌ای نزدیك این روش درمانی به یكی از واقعیت‌های روزمره زندگی ما انسان‌ها مبدل شود. قراردادن قلب مصنوعی به جای قلب فرد بیمار یكی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین اعمال جراحی مداخله‌ای است. در این عمل جراحی در حالی كه با ایجاد ارتباط بین قلب مصنوعی با سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌های اصلی قلب از ایجاد هرگونه اختلال در گردش خون جلوگیری می‌شود سیستمی كه قرار است به عنوان یك قلب مصنوعی وظیفه قلب را برعهده گیرد در بدن فرد بیمار جایگزین می‌شود و این در حالی است كه در ایجاد ارتباط بین سرخرگ‌ها و سیاهرگ‌ها با این سیستم از هیچ بخیه‌ای استفاده نمی‌شود تا در مسیر گردش خون مانعی را به وجود نیاورد. قلب مصنوعی از تركیبی از فلز تیتانیوم و پلاستیك بسیار سبك ساخته می‌شود كه قطرات خون هرگز به سطح آن نمی‌چسبند. یك قلب مصنوعی نیز مانند قلب طبیعی دارای 4 دریچه است كه ورود و خروج خون به محفظه قلب از طریق این دریچه‌ها انجام می‌شود. عملكرد این دریچه‌ها به گونه‌ای است كه مانع از برگشت خون به سیاهرگ‌ها و سرخرگ‌ها یا محفظه اصلی قلب خواهند شد. مهم‌ترین قسمت قلب مصنوعی كه در محفظه اصلی داخلی آن قرار دارد بخشی از این سیستم است كه مجهز به دیواره‌های انعطاف‌پذیر بوده و یك مایع سیلیكونی در داخل آن وجود دارد. موتور چرخشی داخلی این سیستم با تحت فشار قرار دادن مایع سیلیكونی فشاری را در برابر دیواره‌های انعطاف‌پذیر این محفظه ایجاد می‌كند. دریچه‌ها فشار ایجاد شده را هدایت می‌كنند كه این عملكرد نقش بسیار مهمی را در كاركرد یك قلب مصنوعی ایفا می‌كند.

 نحوه عملکرد قلب مصنوعی

قلب انسان به طور میانگین خون را با نرخ 60 تا 100 بار در دقیقه پمپاژ می کند. قلب در دو مرحله عمل می کند:‏

**در مرحله اول، دهلیزهای راست و چپ به طور همزمان منقبض شده و خون را به خارج از قلب می فرستند.‏

**بطن ها منقبض شده و خون را به ریه ها و سایر نقاط بدن هدایت می کنند.‏

پس از آن عضلات قلب تا تپش بعدی استراحت می کنند. در این فاصله قلب مجدداً از خون پر می شود.

در بیمارانی که از قلب مصنوعی جدید استفاده می کنند، قلب مصنوعی جایگزین بطن ها شده و دهلیز ها هنوز در جای خود باقی مانده اند. بنابراین در مرحله اول از فرآیند پمپاژ خون، همچنان دهلیز های قلب طبیعی به طور همزمان منقبض شده و خون را به خارج از قلب می فرستند. اما مرحله دوم متفاوت از قلب طبیعی انجام می شود. از آنجا که نحوه طراحی قلب مصنوعی به صورتی است که در هر لحظه خون را تنها به یکی از دو بطن می فرستد، ابتدا خون به ریه ها فرستاده شده و سپس به سایر نقاط بدن پمپ می شود. قلب مصنوعی قادر است خون را با نرخ ده لیتر در دقیقه پمپ کند که برای فعالیت های روزانه کافیست.‏

اجزای قلب مصنوعی

قلب مصنوعی ‏AbioCor‏ از جنس تیتانیوم و پلاستیک بوده و چهار بخش زیر را به هم متصل می کند:

1- دهلیز راست 2- بطن راست 3- دهلیز چپ 4- بطن چپ 5- دریچه ی سه گوش یا سه لختی 6- دریچه ریوی 7- دریچه ی مترال 8- دریچه ی آئورت

بیمارانی که از Abiocor استفاده می کنند همچنان دهلیزهایی دارند که ضربان می کنند؛ اما قلب مصنوعی که دهلیزها را جایگزین می کنند، فقط می توانند خون را مجبور کنند که در یک زمان از یک دهلیز بیرون رود. بنابراین این قلب به طور متناوب خون را به ششها و سپس بدن می فرستد. به جای این که همانند یک قلب معمولی همزمان به هر دو خونرسانی کند. Abiocor قادر است که بیشتر از 10 لیتر بر دقیقه خون را پمپاژ کند چیزی که برای فعالیت های روزانه کافی است.

راهنمای قلب مصنوعی Abiocor

Abiocor که توسط Abiomed ساخته و تکمیل شده است یک قطعه ی پزشکی فوق العاده پیچیده است اما مکانیسم اصلی قطعه پمپ هیدورلیکی است که سیال را از یک سمت به سمتی دیگر پمپ می کند.

برای اینکه با طرز کار آن آشنا بشویم، اجازه دهید که نگاهی به قطعات جورواجور و سازنده ی این قطعه بیندازیم:

پمپ هیدورلیک: ایده ی اصلی در این قطعه شبیه پمپ های هیدرولیک مورد استفاده در تجهیزات سنگین است. نیرویی که به یک نفطه وارد می شود، با استفاده از یک سیال (مایع) تراکم ناپذیر به نقطه ای دیگر منتقل می شود. یک چرخ دنده در داخل پمپ برای ایجاد فشار، 10 هزار دور در دقیقه می چرخد. درواقع عملکرد این قطعه همانند پمپ هیدرولیک صنعتی است. نوعی ماده غیر قابل فشرده سازی در این پمپ جریان دارد که نیروی اعمال شده را از یک نقطه به نقطه دیگر می فرستد.‏

دریچه ی ورودی: این دریچه با باز و بسته شدن خود به مایع تراکم ناپذیر اجازه می دهد که از یک سمت قلب به سمت دیگر آن برود. وقتی که مایع تراکم ناپذیر به سمت راست حرکت می کند، خون از طریق یک دهلیز مصنوعی به ششها فرستاده می شود. وقتی که مایع تراکم ناپذیر به سمت چپ قلب مصنوعی می رود، خون به دیگر قسمت های بدن پمپاژ می شود.

سیستم بدون سیم انتقال انرژی: این سیستم به نام ‏Transcutaneus Energy Transfer‏ (انتقال انرژی از درون پوست) خوانده می شود. اجزای تشکیل دهنده آن دو سیم پیچ داخلی و خارجی هستند. این دو سیم پیچ انرژی را از یک باتری خارجی گرفته و از طریق القای الکترومغناطیسی آنرا به باتری داخلی و واحد کنترل می فرستند. ‏ سیستم انتقال انرژی ماورایی (TET) هم نامیده می شود.

باتری داخلی: یک باتری قابل شارژ در داخل شکم بیمار کاشته می شود. این باتری به مریض اجازه می دهد که برای 30 الی 40 دقیقه فعالیت هایی مثل دوش گرفتن را انجام دهد. این قابلیت برای زمانی است که بدن از سیستم باتری اصلی جدا شده است.

 باتری خارجی: این باتری روی یک کمربند قرار گرفته و به دور کمر بیمار بسته می شود. قابل شارژ بوده و 4 تا 5 ساعت کار می‌کند.‏

واحد کنترل کننده (controller): این قطعه اکترونیکی کوچک در درون حفره ی شکمی بیمار قرار داده می شود. این قعطه، سرعت پمپاژ خون در بدن را بررسی و کنترل می کند.

قلب مصنوعی Abiocor که از پلاستیک و تیتانیوم ساخته شده است، با چهار مکان در ارتباط است: دهلیز راست، دهلیز چپ، آئورت و سرخرگ ریوی. کل سیتسم حدود 2 پوند (0.9 کیلوگرم) وزن دارد.

   ادامه دارد...

منبع:jamejamonline-rasekhon-farheekhtegan- .pezeshk- Howstuff woks-