Российские учёные создали компактный и безопасный насос для искусственного сердца
Человеческое сердце трудно заменить полностью даже самым совершенным прибором. Поэтому медики стараются сохранить пациенту этот жизненно важный орган, возложив на имплантат лишь часть его функций. Как правило, речь идёт об искусственном левом желудочке.
Такая операция проводится, когда по каким-то причинам невозможна пересадка донорского сердца. "Киборгизация" может быть как временным решением (например, если донорского органа ещё нет в наличии), так и единственным способом спасти пациента, которому трансплантация категорически не показана. Так, после пересадки живого сердца требуется подавление иммунной реакции, чтобы не возникло отторжения. Но при некоторых диагнозах (в частности, онкологических) подавлять иммунитет ни в коем случае нельзя. Искусственный орган дарит человеку ещё несколько лет жизни (иногда больше десяти).
"После подобного вмешательства человек ограничен в передвижениях, потому что насос постоянно требует подзарядки, – рассказывает руководитель Центра хирургии аорты и коронарных артерий в Национальном медицинском исследовательском центре имени академика Е. Н. Мешалкина доктор медицинских наук Александр Михайлович Чернявский. – Например, будет трудно улететь в Америку: современные аккумуляторы держатся не более 9 часов, а полёт длится 12. Зато на поезде проще: там есть розетки".
Обычно в качестве "механического сердца" используется лопастный насос. Колесо с лопастями вращается со скоростью от семи до десяти тысяч оборотов в минуту, прокачивая за это время до десяти литров крови.
"Питание идёт благодаря двум батарейкам: каждая из них обеспечивает работу насоса примерно четыре часа, – добавляет Чернявский. – Когда одна разряжается, пациент ставит ее на зарядку, а сердце в это время работает от другой. Во время сна пациенты подключаются к обычной электрической сети через специальный коммутатор. Зарядка происходит через кабель, выходящий из тела: за ним нужно ухаживать, перевязывать, чтобы не было инфекций".
В насосах другого типа вращаются диски, а не колесо с лопастями. Специалисты Клиники Мешалкина и Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича РАН разработали первый подобный отечественный насос. Электродвигатель вращает пакет дисков, разделённых зазорами в полмиллиметра. Ранее такая система применялась в космической технике.
"Новый насос совсем небольшой: диаметром в четыре сантиметра и высотой в два сантиметра, так что его легче и удобнее имплантировать, – отмечает учёный. – При этом он способен качать 7–8 литров крови в минуту. Также насос снижает контакт деталей с кровью и риск образования тромбов. Около стенки диска образуется безэритроцитный слой плазмы, поэтому эритроциты не контактируют с поверхностью и благодаря этому предотвращается повреждение элементов крови".
Сейчас идёт разработка электродвигателя, подходящего для нового насоса. Инженерам уже удалось ограничить его мощность значением в 5–6 ватт, чтобы нагрев не приводил к свёртыванию крови. Теперь нужно создать специальный подшипник и специальное покрытие для снижения трения.
Также авторы работают над технологией бесконтактной зарядки аккумуляторов с помощью переменного электромагнитного поля. Дело в том, что в буквальном смысле торчащий из сердца кабель служит проводником инфекций. Нет нужды говорить, насколько опасно такое заражение.
Исследователи надеются, что в ближайшие два года этап стендовых испытаний успешно закончится, и команда перейдёт к опытам над животными.
Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как учёные превратили клетки сердца в "хамелеонов" и о том, как замедлить старение этого органа.