あなたの心臓はあなたの体の中のエンジンであり、すべてを動かし続けます。基本的に、心臓は肺と体を通る酸素と血液の循環を維持する筋肉のポンプです。 1日で、心臓は約2,000ガロンの血液を送り出します。他のエンジンと同様に、心臓のケアが不十分な場合、心臓が故障してポンプの効率が低下する可能性があります。これは心不全と呼ばれる状態です。
長い間、多くの重度の心不全患者にとっての唯一の選択肢は心臓移植でした。しかし、米国では年間2,000をわずかに超える心臓移植が行われているため、ドナーの心臓を待って何万人もの人々が亡くなっています。 2001年7月2日、ケンタッキー州ルイビルのユダヤ人病院の外科医が20年近くぶりの人工心臓移植を行ったため、心不全患者に新たな希望が与えられました。AbioCor埋込型の交換ハートは、最初に完全に自己完結型人工心だったと心臓病患者の少なくとも二重の平均余命に期待されています。
この記事では、この人工心臓がどのように機能するか、患者の胸にどのように埋め込まれるか、そしてこれらの人工心臓の1つを受け取る候補者となる可能性がある人について詳しく説明します。また、アビオコアの心臓を過去に失敗した人工心臓と比較します。
- 油圧駆動の心臓
- 7時間の手術
- 病人の病人
油圧駆動の心臓
平均的な成人の心臓は、毎分60〜100拍の速度で血液を送り出します。あなたの心臓がどのように機能するかを読んだなら、あなたは心臓が2つの段階で収縮することを知っています：
- 最初の段階では、右心房と左心房が同時に収縮し、右心室と左心室に血液を送り出します。
- 第2段階では、心室が収縮して心臓から血液を排出します。
次に、心筋は次の心拍の前に弛緩します。これにより、血液が再び心臓を満たすことができます。
アビオコアの心臓が埋め込まれている患者は、同時に拍動する心房を持っていますが、両方の心室を置き換える人工心臓は、一度に1つの心室にしか血液を送り出すことができません。そのため、自然の心臓のように同時に血液を送るのではなく、肺に血液を送り、次に体に血液を送ります。アビオコアは毎分10リットル以上を汲み上げることができます。これは日常の活動には十分です。
AbioCor Abiomedによって開発されたが、非常に洗練された医療機器であるが、デバイスのコア機構は、シャトル作動油その側から側への油圧ポンプです。それがどのように機能するかを理解するために、システムのさまざまなコンポーネントを見てみましょう。
- 油圧ポンプ-このデバイスの基本的な考え方は、重機で使用される油圧ポンプに似ています。ある点で加えられた力は、非圧縮性流体を使用して別の点に伝達されます。ポンプ内の歯車は毎分10,000回転（rpm）で回転し、圧力を発生させます。
- ポーティングバルブ-このバルブは開閉して、人工心臓の一方の側からもう一方の側に作動油を流します。液体が右に移動すると、血液は人工心室を通って肺に送り出されます。体液が左に移動すると、血液が体の残りの部分に送り出されます。
- ワイヤレスエネルギー伝達システム-経皮的エネルギー伝達（TET）とも呼ばれるこのシステムは、内部と外部の2つのコイルで構成され、表面を貫通することなく、外部バッテリーからの磁力を介して皮膚全体に電力を伝達します。内部コイルは電力を受け取り、それを内部バッテリーとコントローラーデバイスに送信します。
- 内蔵バッテリー-充電式バッテリーが患者の腹部に埋め込まれています。これにより、患者はメインのバッテリーパックから切り離された状態で、シャワーなどの特定のアクティビティを30〜40分実行できます。
- 外部バッテリー-このバッテリーは、患者の腰の周りのベルクロベルトパックに装着されます。各充電式バッテリーは、約4〜5時間の電力を供給します。
- コントローラー-この小さな電子機器は、患者の腹壁に埋め込まれています。心臓のポンプ速度を監視および制御します。
チタンとプラスチックで構成されるAbioCorハートは、次の4つの場所に接続します。
- 右心房
- 左心房
- 大動脈
- 肺動脈
システム全体の重量は約2ポンド（0.9キログラム）です。次のセクションでは、外科医が7時間の手術中にどのようにアビオコアの心臓を移植したかを学びます。
7時間の手術
アビオコアの人工心臓を移植する手術は非常にデリケートです。外科医は、自然の心臓の右心室と左心室を切断して摘出するだけでなく、患者の胸に異物を入れています。患者は、人工心肺に配置され、後で心肺装置から取り出される必要があります。手術では、心臓を人工心室に適切に固定するために、何百ものステッチが必要です。移植片は、AbioCorを自然の心臓の残りの部分に接続します。移植片は、人工デバイスを患者の自然組織に接続するために使用される一種の合成組織です。
手術は複雑なため、手術中は多くの医療関係者が待機しています。2001年7月2日の手術は、世界で初めてであり、2人の主任外科医、14人の看護師、灌流技師、麻酔科医、その他のサポートスタッフのチームが参加しました。
ルイビル大学の外科医RobertDowlingが説明した手順は次のとおりです。
- 外科医は腹部にエネルギー伝達コイルを埋め込みます。
- 胸骨が開かれ、患者は人工心肺に配置されます。
- 外科医は、本来の心臓の右心室と左心室を取り除きます。それらは、右心房と左心房、大動脈、および肺動脈に残ります。手術のこの部分だけでも2〜3時間かかります。
- 心房カフは、ネイティブの心臓の右心房と左心房に縫い付けられています。
- 患者の心臓の適切な配置と適合を決定するために、プラスチックモデルが胸に配置されます。
- 移植片は適切な長さに切断され、大動脈と肺動脈に縫い付けられます。
- AbioCorは胸に配置されます。外科医は、心臓を肺動脈、大動脈、左右の心房に接続するために、「クイックコネクト」（小さなスナップのようなもの）を使用します。
- デバイス内のすべての空気が除去されます。
- 患者は人工心肺から外されます。
- 外科チームは、心臓が適切に機能していることを確認します。
この最初の移植以来、より多くの手順が行われてきました。
当初、アビオメッドの当局者は過度に楽観的な結果に対して警告しました。最も楽観的な予測は、患者がアビオコアの心臓で最大6か月間生きることができるというものでした。この装置は、手術前に生存するのに約30日しかなかった患者の平均余命を2倍にするように設計されています。
2001年7月2日にルイビルのユダヤ人病院で心臓移植を受けた患者のロバート・ツールズが亡くなりました。他の10人の患者も死亡しましたが、AbioCor心臓のレシピエントは、移植後平均5か月間生存しています。
ジャービック-7
1982年、ウィリアム・デヴリー博士は、完全に永久的な交換用心臓として設計された最初のデバイスであるJarvik-7を移植しました。手術はユタ大学で行われ、患者はシアトルの歯科医であるバーニークラーク博士でした。クラークは、デバイスによって引き起こされた合併症に屈する前に、心臓に112日間住んでいました。
Jarvik-7は、ウィレムコルフ博士とドンオルセン博士によって設計された空気駆動の心臓でした。自己完結型のAbioCorとは異なり、Jarvik-7心臓には、患者から突き出て大きな外部ユニットに接続された複数の外部ワイヤーが必要でした。これらの突き出たワイヤーはクラークでいくつかの感染を引き起こしました。
脳卒中、機械的障害、解剖学的適合の問題などの合併症のために中止される前に、さらに4人の患者がJarvik-7を投与されました。その後、拡張されて名前が変更され、現在はCardioWestハートと呼ばれています。これは、実験的な状況でのみ、および調査用のブリッジから移植へのデバイスとして使用されます。
病人の病人
米国食品医薬品局（FDA）は、臨床試験の一環として、アビオメッドが15回のインプラントを実施することを許可しています。提案された15回の手術のうち12回が行われた。これらの手術は、ヒューストン、ロサンゼルス、ボストン、フィラデルフィアの医療センターで行われました。 FDAは、これらの移植の結果をケースバイケースで検討して、AbioCorデバイスの将来を決定しています。 70,000ドルから100,000ドルのデバイスが成功した場合、つまり合併症なく患者の寿命を延ばすことができれば、米国中のより多くの心臓センターでの使用が承認される可能性があります。実際、いくつかの通信社は、アビオメッドが今年、アビオコアの心臓を販売するために米国食品医薬品局からの承認を求めると報告しています。このデバイスは、「人道的デバイス免除」として知られている末期心不全の患者を治療するために使用されます。
ラマン・グレイは、心臓の最初の候補者は「病気の中で最も病気の人」になるだろうと言った。FDAとアビオメッドの当局者は、人工心臓の最初のレシピエントの1人になることができる人のためにいくつかのパラメーターを設定しました。患者は次のプロファイルに適合している必要があります。
- 末期心不全がある
- 30日未満の平均余命を持っている
- 自然な心臓移植の候補ではありません
- 他に実行可能な治療オプションはありません
もう1つの要件は、グレープフルーツサイズのデバイスが患者の胸の中に収まらなければならないことです。デバイスの適合性を判断するには、患者はCATスキャンと胸部X線検査を受ける必要があります。次に、コンピューター支援設計（CAD）プログラムを使用して、自然の心臓を仮想的に除去し、AbioCorの心臓を患者の胸に仮想的に配置します。コンピュータプログラムがデバイスが適合することを示した場合、医師は人工心臓を移植する手術を進めることができます。
手術後約2か月間、病院とAbioMedの職員は、最初のレシピエントの名前を秘密にしました。しかし、2001年8月21日、ケンタッキー州在住で元電話会社の従業員であるロバート・ツールズが歴史を作る患者であることが明らかになりました。ツールは感染症と闘い、手術後に人工呼吸器を必要としていましたが、彼の医師は、人工心臓は問題なく機能し続けていると報告しています。
彼の手術前にツールについて知られていたことは次のとおりです。
- 彼はクラスIV心不全に苦しんでいました。
- 彼は重度の両心室不全を患っていた。
- 彼は心臓移植センターによって断られました。
- 彼は以前に冠状動脈バイパス手術を受けていた。
- 彼は複数の心臓発作を起こしました。
- 彼は糖尿病でした。
現在、心不全で生活しているアメリカ人は200万人から300万人であり、毎年40万人の新しい症例が診断されています。米国国立心肺血液研究所（NHLBI）によると、心不全は年間39,000人の死亡を引き起こしています。心不全と診断されたほとんどの人は約5年の生存が期待でき、通常、寿命を延ばすために心臓移植を受ける必要があります。
米国だけでも、2003年に2,143件の心臓移植が行われました。しかし、心臓移植を待っている間、毎年何千人もの潜在的なレシピエントが亡くなっています。医師は依然として一般の人々に臓器提供者になることを奨励していますが、アビオコアは自然な移植や利用可能な心臓を待つという選択肢がない人々の多くを救うかもしれません。
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