最新の人工心臓：一部は牛、一部は機械

合成材料と生物学的材料、センサーとソフトウェアを組み合わせて患者の運動レベルを検出し、それに応じて出力を調整する新しい種類の人工心臓が、ヨーロッパと中東の 4 つの心臓外科センターで患者を対象にテストされる予定です。

パリに拠点を置くカーマット、安全で効果的であることが証明されれば、心臓移植を待っている患者に投与できる可能性があります。現在、アリゾナ州ツーソンに拠点を置く完全人工心臓は1つだけである。シンカルディア、米国、カナダ、欧州の規制当局から患者への使用が承認されています。

人間の心臓を完全に人工器官に置き換える試み数十年前に始まりました。身体の循環系の過酷な条件に耐え、心臓と同様に年間 3,500 万回確実にポンプを作動させることができるデバイスを作成することは、非常に困難です。

人工心臓インプラント内の血栓によって引き起こされる脳卒中など、他の合併症も挫折の原因となっています。こうした理由から、完全人工心臓は通常、一時的な手段、または「移植への橋渡し」として機能しますが、FDA は最近人道的用途の免除が認められた現在ドナー心臓を提供する資格のない患者のための SynCardia の人工心臓の 1 つです。

しかし、心不全患者の救命治療に対する大きなニーズにより、学界と民間企業の両方の研究者がより優れた人工心臓の構築に努めています。米国では常に約 570 万人が心不全を患っており、疾病管理予防センターによると。

これらの患者では、心臓のポンプ機能が非常に弱くなっているため、十分な酸素と栄養素を体に届けることができません。場合によっては、不全が心臓の片側に限定されている場合、血流を促進するインプラントで治療できますが、心臓全体を置き換えるわけではありません。

しかし、心臓の両側が機能不全に陥った場合、患者は心臓移植が必要になります。また、心臓移植の需要が寄付をはるかに上回っているため、患者はドナー心臓を何年も待つことになる一方、他の健康上の問題によりまったく適格でない人もいるかもしれない。

人工心臓は、患者が移植を待つ間に救命の架け橋となります。外科医はこれまでに 1,000 人を超える患者に SynCardia 人工心臓を移植してきました。空気は外部制御システム (最近、418 ポンドの大型ドライバーから、ウェアラブル13.5ポンドドライバー) 皮膚を通ってデバイスに接続するチューブを介して。空気を吹き込むと、人工心臓の各部屋の内側にある 2 つの小さな風船が膨張し、人工心臓から血液が押し出されます。

Carmat の設計では、2 つのチャンバーがそれぞれ片側に作動油を保持する膜によって分割されています。電動ポンプが作動油をチャンバーの内外に移動させ、その流体によって膜が動きます。血液はそれぞれの膜の反対側を通って流れます。

膜の血液に面する側は、デバイスの生体適合性を高めるために牛の心臓の組織で作られています。 「アイデアは、血液と接触する可動部分が生物学的環境により適した組織で作られた人工心臓を開発することでした」とカーマット社の首席医事責任者ピエト・ヤンセン氏は語る。

そうすれば、患者は抗凝固薬への依存度が低くなる可能性がある。 Carmat デバイスは牛の心臓組織から作られたバルブも使用しており、デバイス内の圧力上昇を検出するセンサーを備えています。その情報は外部制御システムに送信され、患者の運動時などの需要の増加に応じて流量を調整できます。

このシステムは、欧州航空宇宙防衛システムと心臓弁修復術の先駆者である心臓外科医のアラン・カルペンティエとの協力によって開発されました。

「これは素晴らしいデバイスです。サイズと機械的耐久性だけを心配しています」と氏は言います。ウィリアム・コーン、ヒューストンのテキサス心臓研究所の心臓外科医。コーン氏によると、1日に10万回以上ポンプを送り込む必要があるため、ほとんどの人工心臓は数年しか持たないという。 「2～3年持続するデバイスは、せいぜい移植のための一時しのぎに過ぎません。」

カーマットのデバイスは、世界中で開発中のいくつかの人工心臓の 1 つにすぎません。コーン氏らは、心拍を発生させずに血液を体内に継続的に送り出す別の種類の人工心臓をテストしている。期待されているのは、連続流心臓は、自然の臓器とは全く異なるものの、脈動流人工心臓にかかっている機械的故障のリスクを回避することである。

最近、テキサス心臓研究所オーストラリア人エンジニアのダニエル・ティムズを採用し、彼の斬新な連続流人工心臓をヒューストンに導入しました。この装置は小型で脈動がなく、可動部分は 1 つだけです。2 つの羽根車を備えた磁気浮上ローターです。1 つは体から血液を肺に押し出して再酸素化するため、もう 1 つは酸素を豊富に含む血液を押し出すためです。体に血液が入る。

コーン氏によれば、機械的磨耗に耐えるべき設計の単純さは、多くの可動部品を含む複雑なカーマット人工心臓とは対照的である。しかし、ティムズのシステムが患者でテストされるまでには何年もかかり、まずは子牛でテストされる予定だ。