失恋者の支援：ウェアラブル、生合成、「ビートレス」の人工心臓

ジルトのバレンタインは、失恋の治療法はないと言うかもしれません。 しかし、いつの日か心不全に苦しむ何百万人もの人々に利益をもたらすことができる革新的な一連の技術のおかげで、実際の心が病んでいる人たちの助けができつつあります。

関連性のあるコンテンツ

• 倫理的に疑わしい心臓移植先端科学のバーニー・クラークを思い出す
• 怒ったツイートはTwitterが心臓病のリスクを検出するのに役立つ

心臓は、体全体に血液を送り込むために4つのチャンバーを使用します：両側に1つの心房と1つの心室。 肺の酸素が豊富になった血液は、左心房に送られ、左心室を通って全身に送り込まれるようになります。 酸素が枯渇した血液は、心臓の右心房に戻り、次に右心室に移動して肺に戻されます。

ほとんどの心臓移植患者は、心臓の片側または両側が適切に機能しないため、重度の心不全のために複数回入院しています。 これは通常、心筋または心室の弁の損傷、冠状動脈性心臓病、遺伝的状態、またはウイルス感染によって引き起こされます。

「ウェアラブル」ハートマシン

米国では毎年2, 000〜2, 500のドナーの心臓しか利用できません。つまり、何千人もの重病患者が移植を数か月または数年も待たなければならないことを意味します。 SynCardia Total Artificial Heartは、1980年代の有名なJarvikデバイスで使用されていた技術を継承しており、最も一般的に使用されている人工心臓であり、使用が承認されてから1, 350以上のインプラントが成功しています。 これは重要な架け橋として機能し、両心室末期心不全に苦しむ患者が、人間の移植が利用可能になるまで生き残ることができます。

ただし、最近まで、SynCardiaデバイスを使用している多くの人々は病院に閉じ込められていました。なぜなら、心臓のモーターと電子機器は体の外側の大きくて重いドライバーデバイスに収容されているからです。 ドライバーは2本のチューブで人工心臓に接続し、デバイスの人工脳室内に「バルーン」を充填することで人工心拍を作成します。 それは、毎分2.5ガロンの割合で循環系に血液を押し出します。 このシステムは、人工心臓自体の内部の可動部品を簡素化します。これは、1％未満という非常に低い故障率を部分的に説明しています。

しかし、病室で立ち往生している患者の生活の質の低下は、犠牲になる可能性があります。 4年のテストの後、FDAは2014年7月にFreedomポータブルドライバーを承認しました。2010年以降ヨーロッパで使用されるこのデバイスにより、患者は食器洗い機サイズの病院ドライバーをわずか13.5ポンドの小型ユニットに交換できます。 バックパックに入れて運ぶか、ローリングキャディや歩行器に乗せて運ぶことができます。 ユニットはリチウムイオン電池で動作し、標準の壁コンセントまたは車の充電器に差し込むことで充電できるため、患者は移植を待つ間に家に帰って比較的普通の生活を送ることができます。

このデバイスは、人工心臓の受容者をどれだけ助けることができますか？ ランディシェパードの場合を考えてみましょう。10代の頃、彼の心臓はリウマチ熱で損傷し、その2つの心室は彼を生き続けるのに十分な血液を送り出すことができませんでした。 シェパードは2013年6月にSynCardiaのハートを受け取りました。1年足らず後、シェパードは彼のFreedomユニットを使用して、アリゾナ州フェニックス近くのパットランの参加者として4.2マイルの歩行を完了しました。

「私は必ずしもインスピレーションを感じるとは限りませんが、可能なことを人々に示すことは重要であり、人生は悪い医学的診断で終わらないと感じています」と彼はイベントの直後にReddit Ask Me Anythingで書いた。 「Tin Man」として知られる羊飼いは、2014年10月に15か月間人工心臓で生活した後、ドナー心臓移植を受けました。Freedomユニットで楽しむことができた身体活動は、成功した回復。

部品機械、部品牛

ほとんどの患者にとって、SynCardiaの心臓は、ドナーの熱が利用可能になるまでの一時的なギャップとなることを意図しています。 より難しい目標は、永続的なソリューションを設計することです。

フランスでは、研究者は人工成分と生物学的成分の混合物を使用してそれを行っています。 CARMAT人工心臓は、膜で半分に分割された2つのチャンバーで構成されています。 一方にはモーターと液体のポンプシステムがあり、膜を動かして血液をもう一方の側から循環系に押し出します。 センサーとマイクロ電子制御は、圧力を監視し、患者の活動に合わせて流量を調整します。たとえば、心拍数が運動に対応できるようにします。

ポンプシステムに面する膜表面はポリウレタンでできており、人間の血液と接触するフリップ面は牛の心臓の組織で構成されています。 心臓の人工弁も牛の組織で作られており、設計者はこれらの化学的に殺菌された生物学的材料が過去の人工心臓を悩ませてきた問題を軽減することを望んでいます。 たとえば、合成材料との不適合は、赤血球を破壊したり、凝固を引き起こしたりします。

CARMAT心臓の最初のレシピエントである末期の76歳の男性は、2013年12月にインプラントを受け取り、翌年3月に死亡しました。 この装置を装着する2人目の患者は、1月19日にナント大学病院を出て、軽量で携帯可能な外部バッテリーを装備しました。 この男性は昨年の夏、臨床試験の一環として心臓を受け取りました。

「私たちの最大の見返りは、バイオプロテーゼのおかげで数か月前には考えられなかったレベルの活動を取り戻すだけでなく、さらに重要なことは家族や友人と一緒に家で実際の生活を送ることができるという患者の喜びです」執行役員マルチェロ・コンヴィティは記者会見で述べた。

ハートビートなしで生きる

生物学的拒絶のリスクに加えて、人工心臓の設計者にとっての大きな問題は、母なる自然のデザインの信じられないほどの耐久性に匹敵します。 健康な人間の心臓は、年間約3500万回ポンプで送らなければなりません。これは、エンジニアがあらゆるデバイスに対応するのに苦労した驚くべき作業量です。

テキサスハートインスティテュートの研究者は、この問題を取り巻く問題に取り組んでいます。つまり、心臓はまったく鼓動せず、代わりに継続的な血流を提供します。 彼らのBiVACOR人工人工心臓のコンセプトには、その裏にいくつかの実績があります。 心臓の両側が機能不全になると、移植が必要になります。 しかし、片側だけが適切にポンピングされていない場合、心臓は血流促進インプラントで治療される場合があります。 左心室補助装置（LVAD）は、血液を体に押し出す絶えず回転するインペラーで病気の心臓を押し上げる連続フローインプラントであり、時には人間の心臓のポンプ出力のほとんどまたはほぼすべてを引き継ぎます。 現在、20, 000人以上の人々がこれらのタービンのような心臓ヘルパーを使用しています。

この技術を心臓全置換に拡大するために、研究者は、可動部が1つだけのデバイスを設計しました。小さなチタン製チャンバー内で回転する2つのブレードを備えたローターです。 小さい刃は血液を右房から肺に押しやり、大きい刃はそれを左房から循環系に移動させて体内に送ります。 ローターは磁場によって吊り下げられ、摩擦をなくすことで摩耗をさらに減らします。 MAGLEVテクノロジーは、ユーザーの活動レベルに合わせてブレードの回転を制御します。

BiVACOR心臓は、子供に移植するのに十分な数少ないオプションの1つであり、小さな大人でも大きすぎる可能性がある他の人工的な努力よりも重要な進歩です。 これまでのすべての人工心臓技術と同様に、システムには潜在的な欠点があります。 自然なポンピングをプロペラに置き換えると、血液が少し泡立ち、内部出血、脳卒中、またはその他の合併症が促進される可能性があります。 しかし、このコンセプトには少なくとも1つの初期の成功事例があります。

BiVACORの以前のバージョンは、2011年3月にテキサス心臓研究所の末期患者であるCraig Lewisに移植されました。Lewisは、心臓病に関連する肝不全および腎不全で死ぬまで6週間生きました。治療はより長い寿命をもたらしたでしょう。 しかし、彼は胸の中のプロペラの穏やかなうなり音だけで、考えられるよりも長く生き残ることが可能であることを証明しました。