پیوند قلب مصنوعی: قلب مصنوعی چگونه کار می کند

قلب مصنوعی یک دستگاه مکانیکی است که ابعاد آن به اندازه یک پرتقال است. قلب مصنوعی یا به قلب برای کمک به بهبود عملکرد آن وصل می‌شود و یا به جای قلب از کار افتاده در سینه قرار داده می‌شود.

قلب مصنوعی چند دریچه، مکانیزمی برای حرکت دادن خون به سمت جلو و یک یا چند حفره دارد.

برخی مواقع قلب مصنوعی به طور موقت برای کمک به قلب تا زمان بهبودی آن به کار برده می‌شود. در این موارد، پس از اینکه دیگر نیازی به وجود قلب مصنوعی نبود، برداشته می‌شود.

در بیشتر موارد وقتی که ماهیچه قلب دچار صدمات برگشت ناپذیر و غیرقابل بهبود می‌شود،  قلب مصنوعی تا زمان پیوند قلب در سینه باقی خواهد ماند. اگر گزینه‌های دیگری وجود نداشت، قلب مصنوعی به طور کامل برای همیشه جایگزین قلب در سینه خواهد شد.

قلب مصنوعی چگونه کار می‌کند؟

بسته به اینکه کدام سمت قلب باید مورد پشتیبانی و کمک قرار بگیرد؛ خون از دهلیز راست یا چپ وارد قلب مصنوعی می‌شود (حفره‌های گیرنده خون) سپس خون به داخل آئورت (سرخرگ اصلی بدن) یا عروق ریوی (شریان ریوی) پمپ می‌شود.

قلب مصنوعی با قدرت الکتریکی یا هوای فشرده کار می کند. یک کابل نازک از حفره‌های پمپ کننده خون به جعبه کنترل که تنظیم کننده عملکرد پمپ است وصل می‌شود.

جعبه کنترل می‌تواند جعبه‌ای بزرگ روی شاسی چرخدار باشد که بیرون بدن قرار می‌گیرد و وقتی که در اطراف بیمارستان حرکت می‌کنید باید آن را با خود حمل کنید.

هم‌چنین می‌تواند بسیار کوچک‌تر با باطری‌های قابل اتصال باشد که به وسیله یک کمربند یا یک جلیقه روی بدن پوشیده می‌شود.

جعبه کنترل کوچک‌تر نسبت به جعبه‌های بزرگ کنترل، در هنگام حرکت آزادی بیشتری به شما می‌دهد. هم‌چنین با استفاده از این نوع جعبه کنترل، شما امکان ترک بیمارستان را خواهید داشت.

عملکرد قلب انسان

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 می‌کند. 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 می‌شود.

تا چندی پیش، بیماران مبتلا به نارسایی‌های شدید قلبی فقط در صورت پیوند قلب شانس ادامه زندگی داشتند. سالیانه کمی بیشتر از ۲۰۰۰ پیوند قلب در ایالات متحده انجام می‌شود، یعنی این که ده‌ها هزار نفر از کسانی که در انتظار قلب اهدایی هستند جان خود را از دست می‌دهند.

در یازدهم تیر ۱۳۸۰ 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 می‌اندازیم. خواهیم دید که آن را چگونه داخل قفسه سینه بیمار کار می‌گذارند و چه کسانی می‌توانند نامزد دریافت قلب‌های مکانیکی باشند. هم چنین، آبیوکور را با دیگر نمونه‌های قلب مصنوعی که در گذشته ناکارآمد بوده‌اند، مقایسه می‌کنیم.

عمل پیوند قلب مصنوعی

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 می‌شوند و خون را به بطن‌های راست و چپ می‌فرستند

در مرحله دوم، بطن‌ها همزمان منقبض می‌شوند و خون را به خارج از قلب می‌فرستند. سپس، ماهیچه قلب به حالت استراحت فرو می رود تا مجدداً از خون پر شود.

در قلب آبیوکور هر دو دهلیز در یک زمان خون رسانی می‌کنند، اما قلب مصنوعی‌ای که جایگزین بطن‌ها می‌شود فقط می‌تواند خون را در هر زمان جداگانه از بطن‌ها خارج کند. بنابراین، ابتدا خون را به ریه‌ها و بعد به دیگر نقاط بدن می‌فرستد.

در صورتی که یک قلب طبیعی خون را همزمان از دو بطن خارج می‌کند. آبیوکور قادر است بیشتر از ده لیتر خون در دقیقه پمپاژ کند که برای فعالیت‌های 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 می‌کند. اجزای سازنده این دستگاه عبارتند از:

پمپ هیدرولیکی: اساس کار این قسمت شبیه پمپ‌های هیدرولیکی است که در تجهیزات سنگین به کار می‌روند. نیرو از یک نقطه توسط مایع هیدرولیکی به نقطه دیگر انتقال داده می‌شود. چرخ دنده داخل پمپ برای ایجاد فشار ده هزار بار در دقیقه می‌چرخد.

دریچه انتقالی: باز و بسته شدن این دریچه باعث می‌شود ‌مایع هیدرولیکی از یک سمت قلب مصنوعی به سمت دیگر جریان پیدا کند. وقتی ‌مایع به سمت راست حرکت می‌کند، خون از طریق یک بطن مصنوعی به داخل ریه‌ها پمپاژ می‌شود و وقتی که مایع به سمت چپ حرکت می‌کند، خون رسانی به دیگر نقاط بدن انجام می‌شود.

سیستم انتقال انرژی بی سیم: این سیستم که به آن سیستم انتقال انرژی از راه پوست (TET) نیز گفته می‌شود، 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 می‌شود. کوئل داخلی انرژی انتقالی را دریافت می‌کند و آن را به باتری داخلی و دستگاه کنترل کننده می‌فرستد.

باتری داخلی: یک باتری قابل شارژ در داخل شکم بیمار کار گذاشته می‌شود. این باتری داخلی به بیمار اجازه می‌دهد‌ ۳۰ تا ۴۰ دقیقه بسته باتری اصلی را برای انجام فعالیت‌هایی مثل دوش گرفتن از خود جدا کند.

باتری خارجی: این باتری روی یک کمربند وِلکرو (Velcro) قرار دارد و به دور کمر بیمار بسته می‌شود. هر باتری قابل شارژ حدود چهار تا پنج ساعت کار می‌کند.

کنترل کننده: این دستگاه الکترونیکی کوچک روی دیواره شکم بیمار کار گذاشته می‌شود و سرعت پمپاژ قلب را کنترل می‌کند.

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

دهلیز راست، دهلیز چپ، آئورت و سرخرگ ریوی. مجموعه این سیستم حدود ۹۰۰ گرم وزن دارد.

جراحی قلب مصنوعی

عمل جراحی قلب آبیوکور بسیار حساس است. جراحان نه تنها باید بطن‌های راست و چپ قلب طبیعی را قطع و خارج کنند، بلکه می‌بایست 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 بطن‌های مصنوعی محکم شود. پیوندها (grafts) آبیوکور را به بقیه قسمت‌های قلب طبیعی متصل می‌کنند. پیوندها یک نوع بافت ترکیبی هستند که برای اتصال عضو مصنوعی به بافت طبیعی بیمار استفاده می‌شوند.

دکتر رابرت داولینگ از دانشگاه لوئیزویل مراحل جراحی را این‌طور توضیح می‌دهد:

کوئل انتقال دهنده انرژی داخل شکم بیمار کار گذاشته می‌شود.

استخوان سینه شکافته و بیمار به دستگاه قلب ـ ریه وصل می‌شود.

بطن‌های راست و چپ قلب طبیعی قطع می‌شوند. دهلیزهای راست و چپ، آئورت و سرخرگ ریوی دست نخورده باقی می‌مانند. این قسمت از جراحی به تنهایی دو تا سه ساعت طول می‌کشد.

کاف‌های دهلیزی (cuffs atrial) به دهلیزهای راست و چپ دوخته می‌شوند.

یک مدل پلاستیکی داخل قفسه سینه کار گذاشته می‌شود تا محل دقیق کاشت قلب مصنوعی مشخص شود.

پیوندها در اندازه‌های مناسب برش زده و به آئورت و سرخرگ ریوی وصل می‌شوند.

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

تمام هوای داخل دستگاه خالی می‌شود.

بیمار از دستگاه قلب ـ ریه جدا می‌شود.

۱تیم پزشکی از عملکرد صحیح قلب مطمئن می‌شوند.

متخصصین شرکت سازنده آبیوکور که آبیومِد (Abiomed)، نام دارد می‌گویند‌ در خوش‌بینانه ترین حالت ممکن، بیمار می‌تواند 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. ده‌ها بیمار قلبی مثل او نیز که تحت همین عمل جراحی قرار گرفتند جان خود را از دست داده‌اند. اما دریافت کنندگان قلب آبیوکور به طور متوسط تا پنج ماه بعد از عمل پیوند زنده می‌مانند.

قیمت قلب مصنوعی آبیوکور حدود ۷۰ تا صد هزار دلار (یعنی حدود ۲۴۰ تا ۳۴۵ میلیون تومان) است.

انواع قلب مصنوعی

سه نوع قلب مصنوعی وجود دارد.

قلب مصنوعی که شامل یک بطن (حفره پمپ کننده قلب) برای پمپاژ خون به نقاط مختلف بدن دارد. به این نوع قلب مصنوعی دستگاه کمکی بطنی گفته می‌شود. دستگاه کمکی بطنی از پلاستیک یا فلز ساخته شده و دارای حفره پمپ کننده کوچکی است که از یک ماده برای جلوگیری از ایجاد لخته خون پوشیده شده است.

بر اساس اینکه چه نوع قلب مصنوعی قرار است مورد استفاده قرار گیرد این دستگاه ممکن است در درون بدن یا بیرون آن قرار بگیرد.

دستگاه کمکی بطنی بر اساس اینکه قرار است به تقویت کدام سمت قلب (به سمت چپ قلب یا سمت راست یا هردو سمت قلب) کمک کند به انحاء مختلف به بدن شما وصل می‌شود.

اگر قرار است به تقویت سمت چپ قلب شما کمک کند به دهلیز یا بطن چپ و آئورت متصل می‌شود و به آن دستگاه کمکی بطنی چپ گفته می‌شود. خون از بطن چپ به دستگاه وارد شده و به سمت آئورت پمپ می‌شود.

اگر نیاز باشد که دستگاه کمکی بطن به تقویت سمت راست قلب بپردازد به دهلیز راست و شریان ریوی متصل می‌شود و به آن دستگاه کمکی بطن راست گفته می‌شود. خون از دهلیز راست وارد دستگاه شده و از آنجا به داخل شریان‌های ریوی پمپ می‌شود.

اگر لازم باشد که هر دو سمت قلب شما تقویت شود، دستگاه به بالای هر دو راه متصل شده و به آن دستگاه کمکی دو بطنی گفته می‌شود. این دستگاه‌ ترکیبی از دستگاه کمکی بطن راست و دستگاه کمکی بطن چپ است.

چه کسانی در اولویت برای پیوند قلب مصنوعی هستند؟

لامان گِرِی می‌گوید کسانی که بیماری آنها مزمن‌تر است در اولویت خواهند بود. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و شرکت آبیومد پارامترهایی را برای دریافت‌کنندگان اولیه این قلب مصنوعی تعیین کرده‌اند:

به نارسایی قلبی مرحله پایانی مبتلا باشند.

امید به زندگی آنها کمتر از ۳۰ روز باشد.

داوطلب پیوند قلب طبیعی نباشند.

راه درمان دیگری برای آنها وجود نداشته باشد.

این دستگاه به اندازه یک گریپ فروت است و برای این‌که مشخص شود آیا داخل قفسه سینه بیمار جا می‌گیرد یا نه، باید از قفسه سینه عکس اشعه ایکس و سی‌تی‌اسکن تهیه شود. سپس پزشکان از یک برنامه رایانه‌ای کمک می‌گیرند تا قلب آبیوکور را جایگزین قلب طبیعی در قفسه سینه کنند.

اگر برنامه رایانه‌ای نشان دهد که دستگاه بدرستی در محل صحیح قرار می‌گیرد، آن بیمار می‌تواند قلب مصنوعی آبیوکور را دریافت کند.

اکنون، بین دو تا سه میلیون نفر در آمریکا از نارسایی قلبی رنج می‌برند و هر سال حدود ۴۰ هزار نفر از آنها درمان می‌شوند. بر اساس گزارش مؤسسه ملی قلب، ریه و خون (NHLBI)، نارسایی قلبی سالانه عامل ۳۹ هزار مورد مرگ و میر است.

بیشتر مبتلایان به نارسایی‌های قلبی اگر تحت درمان قرار بگیرند می‌توانند 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 می‌دهند.

پزشکان همواره سعی می‌کنند ‌عموم مردم را به اهدای عضو بیماران مرگ مغزی تشویق کنند، اما آبیوکور می‌تواند به کسانی که شرایط پیوند قلب طبیعی را ندارند یا این که در فهرست انتظار هستند، زندگی دوباره ببخشد.

مراقبت‌های بعد از عمل کاشت قلب مصنوعی

هنگامی که عمل کاشت قلب مصنوعی انجام شد، شما در بخش مراقبت‌های ویژه (ICU) به دقت تحت نظر پزشک قرار خواهید گرفت. مراقبت‌های انجام شده از شما بسیار شبیه مراقبت‌هایی است که از افراد دیگر پس از انجام جراحی‌های قلب صورت می‌گیرد.

متخصص قلب به دقت نحوه عملکرد قلب مصنوعی شما را مورد بررسی قرار می‌دهد تا از بروز عفونت‌های احتمالی پیشگیری شود. همچنین ممکن است داروهایی مانند آسپیرین و / یا وارفارین برای جلوگیری از تشکیل لخته‌های خون برای شما تجویز شود.

ممکن است قبل از دریافت قلب مصنوعی حال شما خیلی بد باشد و به شدت مریض احوال باشید ولی بیماری شما باید پس از حدود یک هفته پس از عمل بهبود پیدا کند.

در نهایت شما قادر خواهید بود که اطراف بیمارستان قدم بزنید و به برخی فعالیت‌های فیزیکی خود با وجود قلب مصنوعی ادامه دهید؛ و حتی ممکن است به شما اجازه داده شود که تا پیدا شدن قلب اهدایی برای انجام عمل پیوند قلب به منزل مراجعت کنید.

قلب مصنوعی عوارض جانبی دارد؟

قلب مصنوعی بسیار قابل اعتماد و اطمینان است و احتمال بروز خطاهای مکانیکی در آنها بسیار نادر است. در صورت استفاده از قلب مصنوعی عوارض جانبی احتمالی شامل خونریزی و عفونت است. همچنین ارگان‌های اصلی بدن نظیر کلیه‌ها، کبد و ریه‌ها هم ممکن است دچار نارسایی شوند اما این از کار افتادگی این ارگان‌ها قبل از اینکه شما از قلب مصنوعی استفاده کنید شروع شده است.

هر فردی که از قلب مصنوعی استفاده می‌کند باید از داروهای رقیق کننده خون (ضد انعقاد خون) استفاده نماید. مصرف این داروها از شکل گیری لخته خون که احتمال دارد در مغز اتفاق بیفتد و باعث سکته مغزی شود پیشگیری می‌کند.

هر کسی که از قلب مصنوعی استفاده می‌کند لزوماً برای دریافت قلب اهدایی و عمل پیوند قلب آمادگی پیدا نخواهد کرد. برخی افراد به دلیل بروز عوارض فوق الذکر از دنیا می‌روند. این بسیار نادر خواهد بود که قلب فرد به اندازه‌ای بهبود یابد که قلب مصنوعی وی برداشته شود بدون اینکه به عمل پیوند قلب نیاز داشته باشد.

برای چه مدت زمانی قلب مصنوعی در بدن می‌ماند؟

اگر شما فقط تا زمانی که قلب اهدایی مناسب پیدا شود از قلب مصنوعی استفاده می‌کنید، قلب مصنوعی شما معمولاً تا زمان انجام عمل پیوند قلب به کار ادامه خواهد داد. این مدت زمان ممکن است از چند هفته تا بیش از یک سال طول بکشد.

اگر شما به این دلیل که آمادگی انجام عمل پیوند قلب را ندارید می‌خواهید از قلب مصنوعی به صورت مادام العمر استفاده کنید، این قلب مصنوعی برای چندین سال در بدن شما باقی مانده و به کار خود ادامه خواهد داد.

پیش از دریافت قلب مصنوعی چه باید کرد؟

قبل از استفاده از قلب مصنوعی، باید آزمایشات دقیقی روی شما صورت گیرد تا پزشک شما مطمئن شود که آمادگی استفاده از قلب مصنوعی و در غالب موارد آمادگی عمل پیوند قلب آتی را دارید.

اگر شما مشکلات پزشکی دیگری مانند بیماری‌های کلیوی، بیماری‌های ریوی، بیماری‌های مرتبط با کبد، عفونت یا سرطان دارید شاید برای استفاده از قلب مصنوعی گزینه مناسبی نباشید.