كيف يعمل القلب الصناعي ؟

كيف يعمل القلب الصناعي ؟؟

ترجمة: سمر حمدان

قلبك هو المحرك الذي يجعل كل جزء من جسمك  يعمل، وهو المضخة العضلية التي تضمن دوران الأكسجين والدم ومرورهما عبر الرئتين وبقية أعضاء الجسم. خلال اليوم الواحد يضخ قلبك حوالي 2000 جالون من الدم. وكأي مكنة إذا لم يحظ القلب بالعناية الجيدة فإنه يتعطل ويضخ الدم  بكفاءة أقل وهذه هي الحالة التي تسمى فشل القلب  . 

AbioCor

 أول قلب صناعي استخدم خلال العقديين القريبين.

إلى وقت قريب، كان الاختيار الوحيد  أمام  الكثير من المرضى المصابين بفشل قلب خطير هو عملية زراعة قلب من إنسان آخر، وبالرغم من ذلك فإن عدد عمليات نقل وزراعة القلوب التي تمت في الولايات المتحدة الأمريكية تزيد قليلا فقط عن  2000 عملية سنويا. مما يعني أن عشرات الآلاف من الناس يموتون بانتظار متبرع بالقلب . في الثاني من يوليو عام 2001 أعطي مرضى فشل القلب أملا جديدا حين أجرى جراحون في مستشفى عبري  في لوزيفيل بكنتكي  أول عملية زراعة قلب صناعي في العقدين القريبين. القلب المسمى ( Abiocor) القلب التعويضي القابل للزراعة في جسم الإنسان هو أول قلب صناعي متمتع باكتفاء ذاتي( جميع أجزائه الرئيسية منطوية في هيكل واحد)  و يتوقع أن يساعد على مضاعفة العمر المفترض لمريض القلب.

في هذه المقالة، ستتمكن من إلقاء نظرة عميقة على كيفية عمل هذا القلب الصناعي الجديد ، وكيفية زراعته  في صدر المريض ومن من الممكن  أن يرشح لقبول أحد هذه القلوب الميكانيكية. وبالإضافة لذلك سنقارن بين القلب الصناعي (AbioCor) وغيره من القلوب الصناعية التي فشلت في الماضي .

القلب الهيدروليكي (A Hydraulic-driven Heart)  

إن معدل ضخ الدم لدى قلب  الإنسان البالغ تبلغ من 60 إلى 100 نبضة في الدقيقة ، وإذا كنت قد اطلعت مسبقا إلى كيفية عمل القلب فإنك ستعرف أن القلب ينقبض في مرحلتين:

1) كلٌ من الأذينين الأيمن والأيسر ينقبضان في المرة نفسها ليضخان الدم لكل من البطينين الأيمن والأيسر .

2) في المرحلة الثانية ،ينقبض البطينان  سويا ليدفعان الدم خارج القلب .

 تسترخي بعدها عضلات القلب قبل النبضة التالية مما يسمح بتعبئة القلب  بالدم  مرة أخرى .

حجرات القلب الطبيعي

المرضى أصحاب القلب الصناعي (AbioCor) لا يزالون  يملكون أذينين طبيعيين ( atria)  ينقبضان في نفس الوقت ، لكن القلب الصناعي الذي حل محل كلا البطينين ( ventricles ) يستطيع أن يدفع الدم خارج  بطين واحد فقط في المرة الواحدة، لذا فإنه يرسل  الدم للرئتين ومن ثم لباقي أجزاء الجسم بالتعاقب، بدلا من أن يرسله للاثنين في الوقت ذاته كما يتم في القلب الطبيعي. يمكن للقلب (AbioCor) أن يضخ أكثر من 10 لترات من الدم في الدقيقة وها كافٍ لأداء النشاطات اليومية .

رسم يوضح أجزاء القلب الصناعي

القلب ( AbioCor  )المطور بواسطة ( Abiomed )،هو أداة طبية متطورة جدا، صميم  طريقة عملها هو الضخ الهيدروليكي الذي يحرك الموائع من جهة إلى أخرى. حتى نفهم كيفية عمله أكثر، علينا أن نلقي نظرة على مكونات النظام المختلفة:

• المضخة الهيدروليكية (  ( Hydraulic pump : والفكرة الأساسية في عملها تشابه عمل المضخة الهيدروليكية التي تستخدم في المعدات الضخمة، فالقوة التي تطبق على نقطة ما تنتقل إلى نقطة أخرى عن طريق مائع غير قابل للانضغاط. الترس ( المسننة ) داخل المضخة يدور 10000 دورة في الدقيقة لإحداث الضغط.    

• صمام المنفذ ( porting valve) : هذا الصمام يفتح ويقفل حتى يسمح للمائع المتحرك بالتدفق من جانب لآخر في القلب الصناعي. عندما يذهب المائع للجهة اليمنى، يضخ الدم للرئتين عبر بطين صناعي، وعندما يتحرك المائع لليسار، يضخ الدم لبقية أجزاء الجسم.

• نظام تحويل الطاقة اللاسلكي (Wireless energy-transfer system ) : نظام تحويل الطاقة اللاسلكي : ويسمى أيضا جهاز تحويل الطاقة عبر الجلد، يتكون هذا النظام من ملفين، أحدهما داخلي والآخر خارجي، ينقلان القوة عبر قوة مغناطيسية تأتي من بطارية خارجية عبر الجلد دون ثقب السطح، الملف الداخلي يستقبل القوة ويرسلها للبطارية الداخلية والمتحكم .  

• البطارية الداخلية ( Internal battery (: بطارية قابلة للشحن تغرز في بطن المريض، وهذه البطارية تمنحه من 30 إلى 40 دقيقة لعمل نشاط محدد كالاستحمام عندما لا يكون متصلا بعلبة البطاريات الأساسية .

• البطارية الخارجية ( external battery ) : وهذه البطارية تُرتدى في علبة حزام حول خصر المريض ، كل بطارية قابلة للشحن تقدم تقريبا 4 إلى 5 ساعات من الطاقة.

• المتحكم  ( controller ) : هذا الجهاز الإلكتروني الصغير يغرس في جدار التجويف البطني للمريض، ويقوم بمراقبة وضبط والتحكم بسرعة ضخ القلب للدم .    

هذا القلب المصنوع من عنصر التيتانيوم والبلاستك يتصل بأربعة مواقع : الأذين الأيمن و الأذين الأيسر و الشريان الأورطي ،والشريان الرئوي.

يزن النظام كاملا رطلين تقريبا أي ما يساوي 0.9 كيلو جراما، في الجزء التالي من الموضوع ستتعرف كيف يضع الجراحون هذا القلب في عملية تستغرق سبع ساعات .

عملية السبع ساعات!

عملية غرس القلب الصناعي عملية شديدة الحساسية والدقة، ليس فقط لأن الجراحين سيقطعون ويخرجون البطينين الأيمن والأيسر من قلب المريض الطبيعي ولكنهم أيضا سيضعون جسما غريبا داخل صدر المريض . يجب أن يوصل المريض بجهاز القلب – الرئة ويفصل عنه لاحقا. العملية تتطلب الكثير من الخياطة لضمان الاتصال الصحيح والآمن بين القلب الطبيعي ( الأذينين ) والبطينين الصناعيين . يستخدم  جزء من نسيج صناعي (graft) ليربط الأجزاء المتبقية من القلب الطبيعي للمريض بــالقلب الصناعي. وهذا النوع من الأنسجة الصناعية يستخدم دائما للربط بين أنسجة المريض الطبيعية والأجهزة الصناعية .

يشارك فريق كبير من ذوي المهن والتخصصات الطبية في هذه العملية بسبب التعقيد فيها، فالعملية التي تمت في الثاني من جولاي عام 2001 م و التي كانت الأولى من نوعها في العالم شارك فيها فريق من جراحَينِ قائدين وأربعة عشر ممرضا ومسؤولو تشغيل جهاز القلب – الرئة، وأخصائيي تخدير وغيرهم .

هنا ستقرؤون الإجراءات التي تمت في العملية كما وصفها الجراح (روبرت داولينج ) :

·       يبدأ الجراحون بغرس الملف المحول للطاقة في بطن المريض.

·        تفتح عظام الصدر ويوصل المريض بجهاز القلب – الرئة.

·       يزيل الجراحون البطينين الأيمن والأيسر من القلب الطبيعي 

 بينما يتركون الأذينين الأيمن والأيسر والشريان الأورطي والشريان الرئوي.

وهذا الجزء من العملية وحده يستغرق من ساعتين إلى ثلاث.

·     تخاط ثنيات  الأذينين في أذني القلب الطبيعي الأيمن والأيسر.

·     يوضع نموذج بلاستيكي في صدر المريض ليتم تحديد أنسب مكان لغرس القلب.

·     يقطع من النسيج الصناعي المستخدم لوصل أنسجة المريض بالأجزاء الصناعية

جزءا بطول ملائم ومن ثم يخاط بالشريانين الأورطي والرئوي.

·  يوضع القلب (AbioCor ) في صدر المريض. يستخدم الجراحون  إطباقا سريعا ليصلوا

 القلب الصناعي بكل من الشريان الرئوي والشريان الأورطي والأذين الأيسر والأذين الأيمن.

·  يزال الهواء الموجود في الجهاز كاملا.

·   يفصل المريض عن جهاز القلب – الرئة.

·    يتأكد الفريق الجراحي من كون الجهاز يعمل بشكل صحيح.

منذ إجراء العملية الأولى أجريت 11 عملية أخرى. آخرها كانت في اليوم العشرين من فبراير عام 2004. كتجربة طبية خضع المريض الثاني عشر للعملية في مشفى (Luke’s Episcopal Hospital ) في هوستن في معهد تكساس للقلب.

اندهش الموظفون الرسميون في Abiomed  من النتائج التفاؤلية جدا للعملية؛ كان التوقع الأكثر تفاؤلا للعملية أن يتمكن المريض من العيش لستة أشهر باستخدام القلب الصناعي. مع أن الجهاز معد ليضاعف المدة المفترضة لحياة المريض والتي كانت قبل إجرائه للعملية 30 يوما.

توفى روبرت تولز- المريض الذي أجرى العملية الأولى في يوليو عام 2001. مات المرضى العشرة الآخرون أيضا . لكن هؤلاؤ الذين جربوا القلب الصناعي عاشوا مدة معدلها خمسة أشهر بعد عملية زراعة القلب الصناعي.

المريض الأكثر مرضا!

وافقت منظمة الغذاء والدواء الأمريكية ( FDA ) لـ Abiomed  على إجراء 15 عملية على سبيل التجربة. أجريت 12 منها فقط. أجريت هذه العمليات في مراكز طبية بهوستن ولوس أنجلس وبوسطن وفيلادلفيا. وراجعت المنظمة نتائج هذه العمليات حالة حالة لتقرر مستقبل هذه الأداة الجديدة ( AbioCor ). إذا كانت هذه الأداة التي تقدر قيمتها من 70,000 إلى 100,000 دولار ناجحة  بحيث قدرت على إطالة عمر المرضى بلا مشاكل فسيرخص باستخدامها في مراكز قلب أخرى في الولايات المتحدة. في الحقيقة، عرضت عدة وكالات أنباء أن ( (Abiomed مازالت تطلب ترخيصا ببيع هذا القلب الصناعي من منظمة الغذاء والدواء الأمريكية هذه السنة. سيستخدم القلب الصناعي لمعالجة المرضى الذين وصلوا إلى المرحلة الأخيرة من فشل القلب تحت ما يسمى بــ  “Humanitarian Device Exemption.”

يقول لامان جري أن المرشحين الأساسيين لاستخدام القلب الصناعي ( AbioCor ) هم الأكثر مرضا من بين المرضى. وقد وضعت الــ FDA وAbiomed عدة مقاييس للشخص الذي يمكن أن يكون مستقبلا للقلب الصناعي، حيث يجب أن تنطبق عليه المواصفات التالية:

• وصل إلى المرحلة الأخيرة من مراحل فشل القلب.
• متوسط عمره المتوقع أقل من 30 يوما.
• ليس مرشحا أو خاضعا  لزراعة قلب طبيعي.
• لا يوجد لديه أي خيار علاجي متاح آخر.

من المطالب الأخرى أن تكون الأداة التي تساوي ليمون الجنة ( الجريب فروت) في حجمها ملائمة ومهيأة لصدر المريض. ليقرر مدى ملاءمة الأداة لصدر المريض يجب أن يفحص المريض بإجراء أشعة مقطعية وأشعة سينية للصدر . ثم يستخدم برنامج حاسوب ليستخرج القلب الحقيقي ويوضع القلب ( AbioCor ) في صدر المريض بطريقة مشابهة للواقع. إذا بين برنامج الحاسوب أن الأداة مناسبة لصدر المريض يباشر الأطباء عملية زراعة القلب الصناعي.

X-ray of the AbioCor device implanted in a patient

أشعة سينية لمريض زرع في صدره القلب الصناعي.

احتفظ المشفى و Abiomed  باسم المستقبل الأول كسر لمدة شهرين بعد إجراء العملية له. بالرغم من ذلك عرف في الحادي والعشرين من أغسطس عام 2001 أن روبرت تولز المقيم بكنتكي والموظف بشركة الهاتف هو المريض الذي صنع التاريخ. ومع أن تولز أصيب بعدة مرضية واحتاج  استخدام المهواة ( ventilator ) بعد العملية فإن طبيبه يقول أن القلب الميكانيكي واصل العمل بلا مشاكل.

المريض روبرت تولز مع د.لمان جري ( على اليسار ) ود. روبرت داولينج ( على اليمين)

وهذه هي المعلومات التي كانت معروفة عن روبرت تولز قبل العملية : يعاني من فشل القلب من الدرجة ( IV ) . لديه فشلا خطيرا في عمل كلا البطينين. رفض من قبل مركز زراعة القلوب. خضع من قبل لعملية تخطي للشرايين التاجية ( coronary bypass surgery ). تعرض لعدة نوبات قلبية. لديه مرض السكري.

يعيش مليونين إلى 3 ملايين مريض أمريكي مصاب بفشل القلب حاليا، وتشخص 400,000 حالة جديدة سنويا. يتسبب فشل القلب في 39,000 حالة وفاة في السنة بناء على إحصائيات معهد القلب والرئة والدم العالمي (NHLBI). معظم المرضى التي شخصت حالاتهم على أنها فشل بالقلب يتوقع أنهم سيعيشون خمس سنوات تقريبا ويحتاجون إلى زراعة قلب لإطالة هذه المدة. في الولايات المتحدة الأمريكية وحدها أجريت 2,143 عملية زراعة قلب في 2003. بالرغم من ذلك؛ آلاف المرضى يموتون سنويا بانتظار العملية. لايزال الأطباء يشجعون الناس على التبرع بأعضائهم لكن قد يكون القلب الصناعي ( AbioCor ) هو الحل لإنقاذ هؤلاء الذين لا يملكون فرصة إجراء عملية زراعة قلب طبيعي أو الذين ينتظرون توفر هذا القلب.

المصدر( المقال المترجم) :

http://health.howstuffworks.com/artificial-heart.htm

 المصدر : ساعة علم