Nepaisant stulbinančių mokslo ir technologijos pasiekimų bei didžiulio mokslininkų ir inžinierių triūso, taip ir nepavyko XX amžiuje sukurti pagrindinį žmogaus variklį - širdį. Po penkis dešimtmečius trukusių nesėkmingų bandymų sukonstruoti dirbtinį šio svarbiausio žmogaus raumens analogą, šiandien mokslininkai ir inžinieriai priartėjo prie galinio tikslo, nors skirtumas tarp dirbtinės širdies ir natūralios išlieka dar didelis.
Robert Kung sukurta dirbtinė širdis yra šiek tiek didesnė nei natūrali ir iš pirmo žvilgsnio šis titano paplotėlis su plastikiniu įdaru primena storą mėsainį su dviem atšakomis. Normali širdis plaka 70-80 dūžių per minutę dažniu ir per žmogaus gyvenimą, trunkantį vidutiniškai nuo 70 iki 80 metų, atlieka kelis milijardus dūžių. Abiomed kompanijos tyrimų skyriaus direktorius R. Kung būtų labai laimingas, jei jo sukonstruotas prietaisas sugebėtų atlaikyti 175 milijonus dūžių ir tarnautų ne mažiau kaip penkerius metus. Tikimasi, kad greitai, jau kitais metais, ši dirbtinė širdis bus implantuota žmogui dabartiniu metu keletas tokių širdžių yra išbandomos Abiomed kompanijos laboratorijoje Denveryje, kur sėkmingai palaiko veršiukų gyvybę. Penn States medicinos koledže Hershey, Pennsylvania, yra išbandomas antras dirbtinės širdies prototipas, kurį sukūrė Alan Snyder. Pirmos dirbtinės širdys buvo pradėtos konstruoti dar 1950 metais. Labiausiai nusisekusi iš dirbtinių širdžių yra laikoma Jarvik 7, kuri 1982 metais buvo implantuota Barney Clark. Tačiau, nepaisant visų gydytojų pastangų, ilgą laiką būdami prijungti prie dirbtinių kvėpavimo aparatų, palaikomi vaistų injekcijomis ir gaivinami elektrošokais, B. Clark, kaip ir antras žmogus, kuriam irgi buvo implantuota dirbinė širdis, W. Schroeder, neišgyveno, mirė. Jų mirtys sukrėtė visuomenę, sukėlė nusivylimą ir nepasitikėjimą, kad galima gyventi su dirbtine širdimi, ir dėl to iki šiol daugiau nebuvo atlikta dirbtinių širdžių persodinimų.
Kodėl yra taip sunku imituoti žmogaus širdį, sukurti jos dirbtinį analogą? Garsios knygos apie kraujo apytakos sistemą Gyvybinės grandinės autorius Steven Vogel aiškina, kad iš tikrųjų yra viena paprasta problema. Žmogaus širdis yra specifinis, sunkiai atkartojamas organas-variklis, galintis priklausomai nuo poreikio dirbti įvairiais darbo režimais: skirtingu greičiu, galingumu, gali skirtis efektyvumas. Širdies raumuo yra labai savotiškas minkštas, drėgnas, susitraukiantis variklis, kuriam pagaminti, deja, kol kas nėra šiuolaikinės technologinės įrangos analogų. R. Kung ir A. Snyder sukonstruotos dirbtinės širdys pakeis skilvelius ir bus sujungiamos su paciento prieširdžiais (dėl kurių paprastai nėra problemų). Tačiau jei natūralios širdies raumuo dirba kaip pati save pripildanti ir ištuštinanti talpa, tai dirbtinėje širdyje tarp abiejų skilvelių, pagamintų iš lankstaus poliuretano, yra įterpiamas varikliukas, varinėjantis kraują į širdies skilvelius ir iš jų. A. Snyder sukonstruotoje širdyje baterija maitinamas varikliukas stumdo pirmyn atgal stūmoklį, o R. Kung širdyje panaudotas rotacinis siurblys. Dabartiniu metu abi dirbtinės širdys buvo persodintos veršiukams ir sėkmingai dirbo kelis mėnesius, kol gyvuliai jas išaugo ir jų visiškai nepakako aprūpinant paaugusių veršių kraujo apytaką.
|
|
Per visą tyrimų laiką nebuvo susidurta su dirbtinių širdžių atmetimo ar infekcijų atsiradimo problemomis. Visa tai yra didžiulis patobulinimas, palyginti su "Jarvik 7" dirbtine širdimi. Be to, dirbtinės širdies gavėjas nenori būti susietas su griozdiška ir sunkia dirbtinės širdies darbą užtikrinančia ir kontroliuojančia aparatūra, kaip kad buvo "Jarvik 7" atveju. Ši aparatūra turi būti pakankamai maža, tokia, kad ją būtų galima įdėti į paciento pilvo ertmę ir po pirminio chirurginio implantavimo niekas daugiau neturi prasiskverbti pro paciento odą. Tai padėtų išvengti pašalinės infekcijos. Širdies varikliuką maitinanti baterija kaskart automatiškai būtų pakraunama radijo bangomis iš didesnės akumuliatorinės baterijos, kurią pacientas nešiotų atitinkamoje, specialiais diržais prie kūno pritvirtintoje kuprinėje.
Deja, kol kas sukurtos dirbtinės širdys labai neatitinka natūralios širdies analogų. Vieną iš jų kūrėjų R. Kung labiausiai žavi natūralios širdies labai didelis dinaminis veikimo diapazonas: sveika natūrali širdis visada yra pasiruošusi pumpuoti tiek kraujo, kiek tuo momentu yra reikalinga! Besiilsinčio suaugusio žmogaus širdis vidutiniškai varinėja 5 litrus kraujo (maždaug tiek, kiek jo yra suaugusio žmogaus organizme) per minutę. Dirbant fizinį darbą ar sportuojant, širdies apkrovimas padidėja ir gero sportininko širdis yra pajėgi pervaryti nuo 25 iki 30 litrų kraujo per minutę. R. Kung pastebi, kad kol kas nė viena dirbtinė širdis negali pervaryti tokio kiekio kraujo. Jo sukonstruota širdis gali varinėti iki 10 litrų kraujo per minutę, tai yra pakankamai, kad ją turintis žmogus galėtų judėti, dirbti, tiesa, nelabai greitai ar sunkiai. Dirbtinėje širdyje yra įtaisyta apsauga ir jei ją turintis pacientas netikėtai padidins fizinį krūvį, tai širdis nesusilpnės, neišsijungs. Žmogus su dirbtine širdimi tiesiog negalės atlikti norimo judesio. Be to, yra labai svarbu apsaugoti pacientą nuo kraujo krešulių susidarymo, kurie buvo pagrindinė B. Clark ir W. Schroeder mirties priežastis, jiems implantavus "Jarvik 7" dirbtines širdis. Paskutiniuoju metu sukurtose dirbtinėse širdyse stengiamasi išvengti krešulių, kad nesusidarytų lėtai judančių, sustingusių kraujo tūrių. Gyvoje širdyje kraujo krešulių išvengiama, organizmui siunčiant cheminius signalus, stabdančius jų susidarymą. Natūrali širdis yra nuolat atsikuriantis mechanizmas kaip ir kiti organizmo audiniai, ji pasiima iš kraujo reikalingas atkūrimui maistingas medžiagas, "kurą". Biomechanikas S. Vogel teigia, kad natūralios širdies pusamžis yra mažiau nei metai, per tą laiką ji sugeba pakeisti beveik visas jos audinius sudarančias molekules naujomis. Visa tai kol kas yra tik inžinierių, konstruojančių dirbtines širdis, "rožinės svajonės", kol kas pagrindinis žmogaus organas, galintis dažniausiai be jokių gydymų, pakeitimų dirbti daugiau nei 70-80 metų, kelia žavesį. Bet ir natūrali širdis metams bėgant sensta, pradeda silpnėti. Vienintelis išsigelbėjimas dažniausiai yra naujos širdies persodinimas. Tačiau, deja, širdies donorų nėra tiek, kiek reikėtų, be to, tik 60 procentų pacientų su persodintomis širdimis išgyvena ilgiau nei penkerius metus pakankamai sudėtinga visiškai priderinti iš kito organizmo aplinkos paimtą gyvą organą. Todėl dirbtinių širdžių poreikis, nepaisant visų dar šiandien egzistuojančių problemų, yra labai didelis. |