قلب مصنوعی

1. قلب مصنوعی مترجم و گردآورنده: ساجده محسنی زاده استاد درس: مهندس رازجویان

2. فهرست • دو گونه کاملا متفاوت قلب مصنوعی • تاریخچه • پیشرفت های اخیر • قلب آبیوکر • چشم انداز

3. مقدمه • اگرچه قلب به لحاظ مفهومی ساده است( عضله ای است که مانند پمپ عمل می کند)، اما به خاطر جزئیات و ریزه کاری هایی که دارد، همانندسازی از آن با مواد مصنوعی و منابع تغذیه، کاری بسیار چالش انگیز و پیچیده است. پیامد های این چالش ها، شامل پس زدن شدید جسم خارجی و از کار افتادن دستگاه پس از مدت نسبتا کوتاه و وجود باطری های خارج بدن است که تحرک را از فرد می گیرد. این مشکلات باعث کوتاه شدن عمر بیمار( در صورت بدست نیاوردن قلب اهدایی) یا محدود شدن دوره استفاده از دستگاه می شود.

4. انواع قلب مصنوعی • قلب مصنوعی مکانیکی • قلب بیومصنوعی

5. قلب مصنوعی مکانیکی قلب مصنوعی وسیله ای است که درون بدن کاشته می شود تا جانشین قلب طبیعی فرد شود. این وسیله با ماشین "کاردیو بای پس "، CPB، که یک دستگاه خارج از بدن برای تامین ضربان و اکسیژن خون برای مدت کوتاهی است، متفاوت است. برخلاف CPB قلب مصنوعی درون بدن قرار می گیرد و برای مدت های طولانی تر استفاده می شود و بیمار می تواند فعالیت های روزانه خود را انجام دهد.

6. قلب بیو مصنوعی • در این روش امید است که یک قلب کامل طبیعی را با استفاده از سلولهای بنیادین stem cells خود فرد بیمار با داربستی که از قلب جسد انسان یا خوک بدست می آید، بسازند. این روش هنوز بر روی انسان آزمایش نشده است. • عملیات ساخت این قلب : • 1. با عمل دسلولاریزاسیون( جدا کردن سلول ها از یک ارگان) سلول های قلب جسد را خارج کردند و شبکه خارج سلولی و رگها و دریچه ها را برجا گذاشتند. • 2. سلول های بنیادین را به این داربست تزریق کردند. • 3. سازه بدست آمده را در یک محفظه استریل گذاشتند تا رشد کند. سپس سازه تحریک الکتریکی شد.

7. قلب بیو مصنوعی نتایج: دو روز پس از تزریق سلول های نابالغ قلبی به داربست، انقباضات میکروسکوپیک سازه مشاهده شد. 8 روز بعد، قلب بیومصنوعی می تپید و پمپ می کرد، اگرچه تنها دو درصد کارایی یک قلب کامل را داشت ولی محققان را امیدوار به ساخت قلب با بازدهی کامل کرد. مزایا و معایب: این روش بسیار پرهزینه است. یکی مزیتهای احتمالی آن نسبت به قلب اهدایی آن است که چون قلب بیومصنوعی از سلول های خود فرد ساخته می شود، در نتیجه بدن دیگر آن را پس نمی زند و دیگر نیازی به استفاده از داروهای سرکوبگر ایمنی نیست.

9. تاریخچه • دستگاه قلب - ریه در سال 1953 برای اولین بار با موفقیت در عمل قلب باز به کار برده شد. • در روسیه در سال 1937 وی.پی. دمیچفیک قلب مصنوعی را دربدن سگ ها کاشت. • در سال 1969 قلب یک مرد در حال مرگ را با قلب تمام مصنوعی در انیستیتو قلب تگزاس در هوستون آمریکا، به عنوان پلی موقتی برای پیوند قلب، عوض کردند. بیمار به هوش آمد و بهبودی یافت. بعد از 64 ساعت قلب مصنوعی برداشته شد و با قلب اهدایی جایگزین گردید.

10. تاریخچه • درسال 2000، جارویک 2000 که یک دستگاه کمک قلبی است به بازار آمد. • در سال 2001، آبیوکورAbioCor کاشتنی ای توسط کمپانی آبیومدAbioMed ساخته شد. این اولین قلب مصنوعی مستقل از خارج بود. می توانست تا حدود 17 ماه کار کند. • قلب مصنوعی کامل موقت "کاردیو وست" (TAH –t) با استفاده ازفنآوری جارویک-7 ، توسط پژوهشگران دانشگاه آریزونا ساخته شد و برای استفاده درسال 2004 تایید شد کند.

11. انواع قلب مصنوعی مکانیکی قلب مصنوعی کامل(TAH) : تمام قلب طبیعی را بر می دارند و به جای آن یک قلب مصنوعی می گذارند. پروسه عمل شبیه پیوند یک قلب کامل از شخصی دیگر در بدن بیمار است.قلب آبیوکر یکی از این قلبهاست. وسایل کمک قلبی: این وسایل با قلب مصنوعی کامل ( TAH) متفاوت هستند. قلب بیمار به طور کامل برداشته نمی شود و قسمتی از آن با دستگاه کمک قلبی جایگزین می گردد. وسایل کمک قلبی شامل دستگاه کمک بطن چپ LVAD یا دستگاه کمک بطن راست RVAD و یا هردو دستگاه می باشد. برخلاف قلب مصنوعی کامل، دستگاه کمک قلبی، تنها مسئول بخشی از خروجی قلب بیمار است. برای نمونه جارویک یک وسیله کمک قلبی است.

12. وسایل کمک قلبی • اولین دستگاه کمک قلبی، در سال 1994 توسط FDA تایید شد. • مزیت ها نسبت به قلب مصنوعی کامل: • 1.کوچکتر هستند • 2. به طور بالقوه دوام بیشتری دارند • 3. طول عمر آنها بیشتر از نسل فعلی قلب تمام مصنوعی است.

13. اجزای قلب مصنوعی قلب مصنوعی ‏AbioCor‏ از جنس تیتانیوم و پلاستیک بوده و چهار بخش زیر را به هم متصل می کند: ▪ دهلیز راست ▪ دهلیز چپ ▪ آئورت ▪ شریان ریوی

14. نحوه کار اجزای مختلف • پمپ هیدرولیک: • عملکرد این قطعه همانند پمپ هیدرولیک صنعتی است. نیروی اعمال شده را از یک نقطه به نقطه دیگر می فرستد.‏ • ‏دریچه ورودی: • هنگامی که مایع به سمت راست حرکت می کند، خون از درون بطن مصنوعی به ریه ها پمپ می‌شود و هنگامی که مایع به سمت چپ می رود، خون به سایر نقاط بدن فرستاده می‌شود.‏ • سیستم انتقال انرژی به صورت بی سیم: • اجزای تشکیل دهنده آن دو سیم پیچ داخلی و خارجی هستند. این دو سیم پیچ انرژی را از یک باتری خارجی گرفته و از طریق القای الکترومغناطیسی آنرا به باتری داخلی و واحد کنترل می فرستند. ‏

15. نحوه کار اجزای مختلف • باتری داخلی: • یک باتری قابل شارژ است که در داخل شکم بیمار ایمپلنت می شود.و تنها 30 تا 40 دقیقه وقت در روز برایانجام فعالیت هایی مثل حمام کردن در اختیار بیمار میگذارند. • باتری خارجی: • این باتری قابل شارژ بوده و ۴ تا ۵ ساعت کار می‌کند.‏ • ‏ واحد کنترل: • در جداره شکم بیمار کار گذاشته می شود و به کنترل نحوه پمپاژ قلب و ریتم قلبی اختصاص دارد.‏

16. نحوه عملکرد قلب آبیوکور

17. ساختمان جارویک 2000 • جارویک ( Jarvik2000 ) 2000 وسیله کمکی برای بطن چپ قلب است که با حفظ قلب بیمار در جای خود به صورت یک پمپ کمکی کار می کند. • این پمپ از نوع جریان محوری است که در آن خون، موازی با محور چرخش خون (شبیه پمپ کردن سیال هیدرولیک) جریان می یابد و دیافراگم قلب را دايم حرکت می دهد. • کلید ساخت یک پمپ جریان محوری کوچک و مؤثر، ماشین کاری بسیار دقیق است.

18. ساختمان جارویک 2000 • اجزای پمپ Jarvik2000 عبارت اند از: • قسمت مرکزی پمپ که شبیه پیشران تیغهای است. (این قسمت در هر پمپ جریان محوری یافت می شود.) • محفظه جریان درونی که یک یاتاقان برای پمپ است. • تیغه های استاتوری جریان برونی که شبیه تیغه های پیشران هستند.

19. دو پیشرفت مهم 1. یک سطح نامنعقد گر که به طور محسوسی خطر پس زدن عضو مصنوعی را کاهش می داد. 2. یک منبع تغذیه کاشتنی که گرمای آسیب زننده به بافت ایجاد نمی کرد.

20. مراحل جراحی • جایگذاری سیم پیچ داخلی در شکم • باز کردن جناغ سینه و اتصال دستگاه پمپ قلب و ریه (در این مرحله قلب از تپش ایستاده و خون بیمار از طریق دستگاه پمپ می شود).‏ • جداسازی بطن های قلب طبیعی( دهلیزها جدا نمی شوند).‏ • استفاده از یک مدل پلاستیکی برای تعیین محل دقیق قرارگیری قلب مصنوعی • بریدن بافت های مصنوعی در اندازه های مطلوب و بخیه زدن آنها به آئورت و شریان ریوی

21. قلب مصنوعی وارد قفسه سینه شده و اتصالات آن با شریان ریوی، آئورت، و دهلیز های راست و چپ برقرار می شود.‏ • جداسازی بیمار از پمپ قلب و ریه • حصول اطمینان از صحت عملکرد قلب • بستن قفسه سینه مراحل جراحی

22. شرایط دریافت پیوند ▪ امید به زندگی در وی کمتر از ۳۰ روز برآورد شده باشد.‏ ▪ هیچ امکانی برای دریافت قلب طبیعی وجود نداشته باشد.‏ ▪ هیچ راه درمانی جایگزینی در دسترس نباشد.‏ ▪ سایز قفسه سینه بیمار با ابعاد قلب مصنوعی همخوانی داشته باشد.

23. محدودیت های فعلی و چشم انداز قلب مصنوعی • نگاهي واقع بينانه به مدل هاي کنوني قلب مصنوعی مکانیکی، اشکالاتي را نمايان مي کند: • مشکل بزرگي سايز • کوتاهي طول عمر • متفاوت بودن شکل پالس فشار خون • مشکل باطری • لخته شدن خون • پس زده شدن

24. محدودیت های فعلی و چشم انداز قلب مصنوعی • پیشرفت در زمینه مهندسی بافت و ساخت قلب بیو مصنوعی عملی • پیشرفت در زمینه علم مواد، پیل های سوختی، بیوسنسورها برای ساخت قلب مصنوعی مکانیکی کاراتر و با دوام تر

25. منابع  http://en.wikipedia.org/wiki/artificial_heart http://www.texasheart.org/Research/Devices/http://health.howstuffworks.com/artificial _heart.htmhttp://www.technologyreviwe.com قسمت قلب بیومصنوعی هم از سایت روزنامه دیلی تلگراف و همچنین msnbc.com ترجمه شده است: First bioartificial heart may signal end of organ shortage at www.telegraph.co.ukScientists grow rat heart in the lab at www.msnbc.com

26. Thanks for your attention