Що таке штучне серце і як воно працює?

Медичні технології досягли настільки високого рівня, що сьогодні хірурги вміють проводити навіть операції з пересадки серця. Тільки ось донорських органів дуже мало, через що пацієнти вимушені довго чекати їх появи й іноді не доживають до цього моменту. Для збільшення шансів на життя, хірурги часто пересаджують людям штучні органи: інженери вже придумали механічні версії вух, очей, нирок і інших життєво важливих частин тіла. Одним з найскладніших органів в людському організмі є серце, необхідне для забезпечення органів кров’ю, багатою киснем і живильними речовинами. Штучне серце вже існує і недавно французька компанія Carmat випустила його нову версію. Вона оснащена біологічними клапанами, завдяки яким у людини з меншою часткою ймовірності виникають ускладнення, а сам апарат працює набагато тихіше. Це важливе досягнення в галузі медицини, тому ми вирішили розповісти про конструкцію штучного серця докладніше.

Як працює серце?

Відразу ж зазначимо, що ми розглянемо роботу штучного серця коротко, тому що це дуже складний орган і для пояснення всіх принципів потрібно написати цілу книгу. Імплант майже повністю імітує роботу справжнього серця. Цей орган качає кров шляхом скорочення чотирьох різних камер: лівого передсердя, правого передсердя, лівого шлуночка і правого шлуночка.

У здорових людей один цикл (удар) складається з трьох коротких етапів:

  • наповнення передсердя, при якому кров з великих вен наповнює передсердя (0,10 секунд);
  • скорочення шлуночків, при якому кров відправляється в органи (0,32 секунди);
  • перерви, при якому серце відпочиває (0,4 секунди).

Правий шлуночок і ліве передсердя відповідають за мале коло кровообігу. По малому колі бідна киснем венозна кров тече з правого шлуночка серця по легеневих артеріях до легень і збагачується киснем. Так з венозної вона перетворюється в артеріальну і по легеневих венах відправляється в ліве передсердя.

Лівий шлуночок і праве передсердя відповідають за велике коло кровообігу. Це коло необхідне для кровопостачання всіх органів організму людини, в тому числі й самих легень.

Знову ж зазначимо, що це дуже короткий опис. Якщо хочете розібратися, як саме працює серце, краще подивіться це відео.

Особливості штучного серця

Важливо відзначити, що штучне серце будь-якого виробника не може замінити собою справжнє. Воно лише дає час для того, щоб дочекатися донорського органу. Крім обмеженого часу служби довжиною 180 днів, у штучного серця є ще один мінус — людина змушена носити з собою 4-кілограмовий ящик з рідиною для його правильної роботи. Також в зовнішньому модулі розташовані дві акумуляторні батареї, яких вистачає на 4 години автономної роботи. Раніше хірурги встановлювали пацієнтам штучні серця SynCardia з чотирма механічними клапанами. Головне нововведення новинки від Carmat полягає в тому, що в ньому використовуються біологічні клапани. Завдяки натуральним матеріалам, у пацієнта знижується ризик виникнення тромбів, а пристрій працює набагато тихіше, ніж аналоги.

Операція по установці штучного серця проходить в кілька етапів. Спочатку в грудну клітку пацієнта вставляється серцевий протез, який за допомогою кабелю підключений до зовнішнього модуля. Протез складається зі згаданих вище камер і чотирьох біологічних клапанів, завдяки яким і працює як справжнє серце. Також орган з’єднується з головною артерією тіла аортою і легеневою артерією. Для руху крові використовуються помпи, які в залежності від потреб людини можуть качати кров з різною силою. А для визначення потреб використовуються датчики, які кріпляться на тіло пацієнта.

В кінцевому підсумку виходить, що під час очікування донорського органу пацієнти частково перетворюються на кіборгів. У 2020 році компанії Carmat було дано дозвіл на продаж свого штучного серця. Нещодавно операція по його установці була проведена 39-річному жителю американського штату Північна Кароліна. У нього була діагностована серцева недостатність, через що йому було зроблено шунтування — створення нового шляху кровотоку в обхід ураженої ділянки артерії. Але цей спосіб не допоміг, тому в його тіло було встановлено штучне серце. Відомо, що на цю мить чоловік знаходиться в стабільному стані.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:

Джерело: Interesting Engineering

Читайте также:

Як вчені діагностують хвороби у історичних персонажів

Вітаміни, надруковані на 3D принтері — як проєкт Nourished персоналізує корисні добавки

Чи можна «чіпувати» людей за допомогою уколу?

12 важливих технотрендів які вплинуть на нас у 2021 році