인공심장

Artificial heart
이 기사는 기계 장치에 관한 것이다.조나단 콜튼 앨범은 인공심장(앨범)을 참조하십시오.
인공심장
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런던 과학 박물관에 전시된 인공 심장

인공심장은 심장을 대체하는 장치다.인공심장은 일반적으로 심장 이식에 걸리는 시간을 줄이거나 심장 이식이 불가능한 경우(사망한 사람으로부터 또는 실험적으로 유전공학적으로 죽은 돼지로부터) 심장을 영구적으로 대체하기 위해 사용된다.다른 유사한 발명품들이 1940년대 후반부터 그 이전에 있었지만, 인간에게 성공적으로 이식된 최초의 인공 심장은 1982년 윌렘 요한 콜프, 윌리엄 드브리스, 로버트 자빅 등의 팀이 설계한 자르빅-7이었다.[1]

인공 심장은 심실 보조 장치(VAD, 심실 보조 장치, 심실의 하부 챔버 중 하나 또는 둘 다)와 구별된다. 이 장치 역시 영구적인 해결책이 될 수 있으며, 또는 관내 풍선 펌프는 두 장치 모두 낙상된 심장을 지지하도록 설계되어 있다.심장과 폐 모두의 기능을 제공하기 위해 사용되는 외부 장치인 심폐 우회기기와도 구별되는데, 이 장치는 한 번에 몇 시간 동안만 사용되며, 가장 흔히 심장 수술 시 사용된다.또한, 고장난 폐를 지지하기 위해 사용되는 인공호흡기나, 바이패스 기계와 달리 심장과 폐 기능이 모두 부적절한 사람들을 최대 며칠 또는 몇 주 동안 지지하기 위해 사용되는 체외막산소화(ECMO)와도 구별된다.

역사

오리진스

심장에 대한 합성 대체물은 오랫동안 생각되어온 현대 의학의 "성스러운 골칫거리"로 남아 있다.기능성 인공 심장의 분명한 이점은 장기 수요가 항상 공급을 크게 초과하기 때문에 심장 이식의 필요성을 낮추는 것일 것이다.

심장은 개념적으로는 펌프지만, 합성 물질과 전원 공급기로 직설적인 에뮬레이션에 역행하는 미묘함을 구현한다.이러한 문제의 결과에는 심각한 외체 거부 및 기동성을 제한하는 외부 배터리가 포함된다.이러한 합병증은 초기 인간의 수명을 몇 시간에서 며칠로 제한했다.

초기개발

최초의 인공 심장은 1937년 소련의 과학자 블라디미르 데미호프에 의해 만들어졌다.그것은 개에게 이식되었다.

1952년 7월 2일, 호흡곤란으로 고통받고 있는 41세의 헨리 오피텍은 미시간 웨인 주립대학교 하퍼 대학병원에서[2] 의학사를 만들었다.최초의 수술 기계 심장으로 여겨지는 Dodrill-GMR 심장 기계가 심장 수술을 하는 동안 성공적으로 사용되었다.[3][4]1970년대에 펜실베니아 허쉬에 있는 동물 연구 시설 허쉬 메디컬 센터에서 종아리에 대한 지속적인 연구가 이루어졌다.

매튜 더들리와 긴밀히 협력하고 있는 포레스트 듀이 도드릴은 1952년 헨리 오피텍이 환자의 좌심방을 열고 승모판 수리에 힘쓰는 동안 이 기계를 이용해 50분간 헨리 오피텍의 좌심실을 우회했다.그는 도드릴의 수술 후 보고서에서 "우리가 알고 있는 바로는 심장이 열려 수술하는 동안 신체의 혈액 공급을 유지하는 완전한 신체 기능을 이어받기 위해 기계적인 심장 메커니즘을 사용했을 때 이것이 환자의 첫 생존 사례"라고 지적했다.[5]

심장-폐쇄기는 1953년 열린 심장 수술에서 처음 사용되었다.이 기계를 발명한 존 헤이섬 기번(John Heysham Gibbon)이 이 수술을 수행하고 심장-폐색 대체물을 직접 개발했다.

이러한 진전에 따라 심장병 해결책 개발에 대한 과학적 관심이 전 세계 수많은 연구 그룹에서 발전되었다.

전체 인공심장의 초기 디자인

1949년, 현대 인공심장펌프의 전구체는 예일 의과대학의 의사 윌리엄 시웰과 윌리엄 글렌에 의해 에렉터 세트, 다양한 잡동사니, 그리고 다임 매장 장난감을 사용하여 만들어졌다.외부 펌프는 1시간 이상 개의 심장을 성공적으로 우회시켰다.[6]

폴 윈셸은 헨리 하임리히(Heimlich 기동의 발명가)의 도움으로 인공심장을 발명했고, 그러한 장치의 첫 특허를 보유하고 있었다.유타 대학은 비슷한 시기에 비슷한 기구를 개발했지만 특허를 내려고 할 때 윈셸의 심장은 선행기술로 꼽혔다.대학은 윈셸이 유타 대학에 심장을 기증할 것을 요청했고, 윈셸은 그렇게 했다.윈셸의 로버트 자빅이 자빅의 인공 심장을 만드는 데 얼마나 많은 디자인을 사용했는지에 대해서는 약간의 논쟁이 있다.Heimlich는 "나는 심장을 보았고 특허와 편지를 보았다.자르빅은 윈셸의 심장과 자르빅의 심장에 사용된 기본 원리는 정확히 같다."[7] 자르빅은 1982년 바니 클라크에 성공적으로 이식된 인간을 위해 조작한 장치에 윈셸의 디자인 요소 중 어떤 것도 통합되지 않았다고 부인하고 있다.

1957년 12월 12일, 세계에서 가장 다작의 인공장기 발명가 윌렘 요한 콜프가 클리블랜드 클리닉에서 개에게 인공 심장을 이식했다.그 개는 90분 동안 살았다.

1958년 도밍고 리오타는 프랑스 리옹에서, 1959-60년에는 아르헨티나 코르도바 국립대학에서 THAH 교체 연구를 시작했다.그는 1961년 3월 애틀랜틱 시티에서 열린 미국 인공 내장 기관 협회 회의에서 자신의 작품을 발표했다.리오타는 이날 회의에서 개에 다른 외부 에너지 공급원을 사용한 세 가지 종류의 정형외과적(심막낭 안쪽에 있는) THAH의 삽입에 대해 설명했는데, 각각 다른 외부 에너지 공급원을 사용했다: 이식 가능한 전기 모터, 외부 전기 모터를 가진 이식 가능한 회전 펌프, 그리고 공압 펌프.[8][9]

1964년 국립보건원은 인공심장을 10년 말까지 인간에게 이식하는 것을 목표로 인공심장 프로그램을 시작했다.[10]이 프로그램의 목적은 낙상된 심장을 대체할 수 있는 동력원을 포함한 이식 가능한 인공 심장을 개발하는 것이었다.[11]

1966년 2월, 아드리안 칸트로비츠는 마이모니데스 메디컬 센터에서 세계 최초로 부분 기계식 심장(좌심실 보조 장치)의 영구 이식 수술을 수행하면서 국제적인 명성을 얻었다.[12]

1967년 콜프는 클리블랜드 클리닉을 떠나 유타 대학에서 인공장기 분과를 시작하고 인공심장에 대한 그의 연구를 추구했다.

  1. 1973년, 토니라는 이름의 송아지가 초기 콜프 심장에서 30일 동안 생존했다.
  2. 1975년, 버크라는 이름의 황소가 인공 심장에서 90일을 살아남았다.
  3. 1976년, 아베라는 이름의 송아지가 자르빅 5 인공심장에서 184일 동안 살았다.
  4. 1981년 알프레드 테니슨 경이라는 송아지가 자빅 5호에서 268일 동안 살았다.

수년간 200명 이상의 의사, 엔지니어, 학생 및 교수진이 콜프의 인공 심장을 개발, 테스트 및 개선했다.그의 많은 노력을 관리하기 위해, Kolff는 프로젝트 매니저를 임명했다.각각의 프로젝트는 매니저의 이름을 따서 명명되었다.대학원생 로버트 자빅은 인공심장의 프로젝트 매니저로, 이후 자빅 7로 이름이 바뀌었다.

1981년 윌리엄 드브리스는 자빅7을 인간에게 이식할 수 있는 허가를 FDA에 요청했다.1982년 12월 2일 윌리엄 드브리스는 심한 울혈성 심부전을 앓고 있던 시애틀 출신의 치과의사 바니 클라크에게 자빅 7 인공 심장을 이식했다.클라크는 약 400파운드(180kg)의 무게인 외부 공압식 압축기에 묶여 112일 동안 살았지만, 그 기간 동안 장기간 혼란과 다수의 출혈을 겪었고, 몇 차례 죽을 수 있도록 해 달라고 요청했다.[13]

전체 인공심장의 첫 임상 이식

1969년 4월 4일 도밍고 료타와 덴튼 A. 쿨리는 이식을 위한 다리로서 휴스턴에 있는 텍사스 심장 연구소의 가슴 안에 있는 기계적인 심장으로 죽어가는 남자의 심장을 대체했다.남자는 잠에서 깨어나 회복하기 시작했다.64시간 후 공압으로 움직이는 인공심장은 제거되고 기증자 심장으로 대체되었다.그러나 이식 후 32시간이 지난 후, 이 남자는 급성 폐 감염으로 판명되었고, 균에 의해 양쪽 폐로 확장되었으며, 면역억제제 합병증으로 인한 것일 가능성이 높다.[14]

이 역사적인 수술에 사용된 리오타 쿨리의 인공 심장의 원형은 워싱턴 D.C.에서 열린 스미스소니언 협회의 미국 역사 박물관의 "미국 역사 기록" 전시회에 눈에 띄게 전시되어 있다.[15]

영구 공압 총 인공 심장의 첫 번째 임상 적용

이식할 다리가 아닌 영구 이식용으로 설계된 인공 심장의 첫 임상적 사용은 1982년 유타 대학에서 일어났다.인공 신장의 선구자 윌렘 요한 콜프는 1967년 유타 인공 기관 프로그램을 시작했다.[16]그곳에서 physician-engineer CliffordKwan-Gett 통합된 pneumatic 인공 심장 시스템의(이전의 인공 심장에 문제가)과 본질적으로 전자 혈액 흐름을 복잡한 제어 시스템 필요 없이 규제된 외부 마음 운전자 빨간 피 세포들을 제압하지 않은 두가지 요소들:반구형 diaphragms과 심실을 발명했다.[17]독자적으로, 폴 윈첼은 유사한 모양의 심실을 설계하고 특허를 냈으며, 그 특허를 유타 프로그램에 기부했다.[18]1970년대와 1980년대 초에 걸쳐 수의사 도널드 올슨은 인공심장과 외과적 치료를 정교하게 하는 일련의 송아지 실험을 주도했다.그 기간 동안, 유타 대학의 학생으로서 로버트 자빅은 인간의 가슴 안에 맞는 난형 모양, 생체 공학자인 도날드 라이먼이 개발한 보다 혈액에 맞는 폴리우레탄, 그리고 위험을 줄이기 위해 심실 내부를 매끄럽고 매끄럽게 만드는 콴게트의 제작 방법 등 여러 가지 변형들을 결합시켰다.뇌졸중으로 인한 [19]혈전1982년 12월 2일 윌리엄 드브리스가 인공 심장을 은퇴한 치과의사 바니 베일리 클라크(1921년 1월 21일생)에게 이식했는데, 그는 이 기기로 112일[20] 동안 생존해 1983년 3월 23일 사망했다.빌 슈뢰더는 두 번째 수혜자가 되었고 기록적인 620일 동안 살았다.

여러 정기간행물에서 통속적인 믿음과 잘못된 기사와는 달리, 자르비키 심장은 영구적인 사용을 위해 금지되지 않았다.오늘날, 현대판 자르빅 7은 SynCardia 임시 Total 인공심장으로 알려져 있다.1,350여 명에게 이식수술을 위한 가교로 이식됐다.

1980년대 중반, 인공 심장은 식기 세척기 크기의 공압 전원에 의해 작동되었다. 그 혈통은 알파 라발 우유 제조기로 거슬러 올라간다.게다가, 두 개의 상당한 크기의 카테터가 공압 펄스를 이식된 심장으로 운반하기 위해 체벽을 통과해야 했고, 감염의 위험을 크게 증가시켰다.신세대 기술 개발을 가속화하기 위해 국립심장, 폐, 혈액 연구소가 전기 동력 인공 심장 이식 대회를 열었다.3개 그룹이 자금 지원을 받았다.오하이오 주 클리블랜드 클리닉, 펜실베이니아 주립대 의과대학(펜 주 허쉬 메디컬 센터), 매사추세츠 주 댄버스의 아비오메드 주식회사.상당한 진전에도 불구하고 클리블랜드 프로그램은 첫 5년 만에 중단되었다.

흉부내 펌프의 첫 번째 임상적용

1963년 7월 19일, E.스탠리 크로포드와 도밍고 리오타는 수술 후 심장 마비를 일으킨 환자에게 텍사스 주 휴스턴의 감리교 병원의 첫 임상 좌심실 보조 장치(LVAD)를 이식했다.이 환자는 기계적인 보조를 받으며 나흘 동안 생존했지만 심장마비의 합병증에서 회복하지 못했고, 마침내 펌프가 중단되어 환자는 사망했다.

Paracorporeal 펌프의 첫 임상 적용

1966년 DeBakey 심실 보조 장치.[21]

1966년 4월 21일, 마이클 드바키와 리오타는 심장 수술 후 심장성 쇼크를 경험하는 환자에게 휴스턴의 감리교 병원의 파라코르포레알 위치(외부 펌프가 환자의 옆에 놓여 있는 위치)에 첫 번째 임상 LVAD를 이식했다.그 환자는 신경학적, 폐적 합병증이 생겼고 LVAD의 기계적인 지지로 며칠을 보낸 후 사망했다.1966년 10월, 드바키와 리오타는 잘 회복되어 10일간의 기계적 지원 끝에 퇴원한 새로운 환자에게 파라코르포알 리오타-데바키 LVAD를 이식하여 엽서 절제 쇼크에 LVAD를 최초로 성공적으로 사용하게 되었다.

FDA 승인 병원 퇴원 후 첫 VAD 환자

1990년에 브라이언 윌리엄스는 피츠버그 대학 의학 센터(UPMC)에서 퇴원했고, 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받아 퇴원한 최초의 VAD 환자가 되었다.[22]이 환자는 부분적으로 피츠버그 대학의 맥고완 연구소의 생명공학자들로부터 지원을 받았다.[22][23]

인공심장 총합

승인된 의료기기

싱카디아

싱카르디아는 애리조나주 투싼에 본사를 둔 회사로 현재 두 개의 별도 모델이 출시돼 있다.70cc, 50cc 크기로 구입할 수 있다.70cc 모델은 성인 남성의 심실 심부전, 50cc 모델은 아동·여성용이다.[24]THAH가 심장 이식을 위한 가교로서 좋은 결과를 얻으면서, 1993년에 CardioWest THAH (Jarvik 7에서 개발되어 현재 Syncardia THAH로 판매되고 있음)의 재판이 시작되어 2002년에 완성되었다.[25]SynCardia는 2004년 미국 식품의약국으로부터 처음으로 사용 승인을 받았다.[26]

2014년 현재 1,250명 이상의 환자가 SynCardia 인공 심장을 받았다.[27][28]이 장치는 2012년 FDA가 승인한 병원 내 컴패니언 2 드라이버나 2014년 승인된 프리덤 드라이버 시스템을 사용하여 일부 환자가 집으로 돌아갈 수 있도록 해 공기의 펄스로 심장에 동력을 공급해야 한다.[26]운전자들은 또한 각 심실의 혈류를 감시한다.[29]

2016년 싱카르디아는 파산보호를 신청했고 이후 사모펀드인 베르사르캐피털매니지먼트에 인수됐다.[30]

카마트생동성심장

카마트의 인공 심장.

2008년 10월 27일 프랑스 교수 겸 심장 이식 전문가 알랭 F. 카펜티어는 완전히 이식 가능한 인공 심장이 2011년까지 임상 실험과 2013년 대체 이식 실험을 위해 준비될 것이라고 발표했다.그것은 개발되었고 그와 바이오의약품 회사인 CARMAT SA,[31] 벤처 캐피털 회사인 Truffle Capital에 의해 제조될 것이다.이 프로토타입은 내장된 전자 센서를 사용했으며 "바이오물질"이라고 불리는 화학적으로 처리된 동물 조직 또는 생합성 물질과 미세한 물질의 "의사-피부"로 만들어졌다.[32]

2013년 12월 20일자 카마트의 보도자료에 따르면 75세 환자에게 인공심장을 처음으로 이식한 것은 2013년 12월 18일 파리(프랑스)의 조르주 퐁피두 유럽병원 팀에 의해 이뤄졌다.[33]환자는 수술 75일 만에 사망했다.[34]

카르마트의 설계에서는 두 개의 챔버가 각각 한쪽에 유압 오일을 고정하는 막으로 나뉜다.전동식 펌프는 유체를 챔버 안과 밖으로 이동시키고, 그 유체는 막의 이동을 유발한다; 혈액은 각 막의 반대쪽을 통해 흐른다.막의 혈향면은 소의 심장을 둘러싸고 있는 주머니에서 얻은 조직으로 이루어져 있어 소의 생체 적합성을 높여준다.카마트 장치는 또한 소의 심장 조직으로 만들어진 밸브를 사용하며 장치 내부의 압력 증가를 감지하기 위한 센서를 가지고 있다.그 정보는 환자가 운동할 때 등 수요 증가에 대응하여 유량을 조정할 수 있는 내부통제시스템으로 전송된다.[35]이것은 일정한 유량을 유지하는 이전의 설계와 구별된다.[citation needed]

카르마트 장치는 기존 설계와 달리 환자가 이식을 기다리는 동안 브리지 장치로 사용하지 않고 말기 심부전 경우에 사용하도록 돼 있다.[36]900g의 무게는 보통 심장의 거의 3배에 달하며 주로 비만 남성들을 대상으로 한다.또한 환자가 추가 Li-Ion 배터리를 휴대해야 한다.인공심장의 예상 수명은 약 5년(2억 3천만 박자)이다.[37]

2016년에는 짧은 생존율이 확인되면서 유럽 국가보건의료원에 의해 '완전히 인공심장'에 대한 재판이 금지되기도 했다.이 금지령은 2017년 5월에 해제되었다.당시 유럽의 한 보고서는 셀리아드의 허혈성 심부전에[38] 대한 C-Cure 세포 치료는 "3단계 연구 참가자들의 하위 모집단에 도움이 될 뿐이며, 카마트의 인공 심장이 심부전 환자의 더 높은 비율을 치료할 수 있기를 희망할 것"이라고 밝혔다.[39]

카마트 인공심장은 2020년 12월 22일 CE 마크를 받으며 유럽연합에서 판매 승인을 받았다.[40]그 뉴스의 발표로 주가가 3분의 1 이상 올랐다.[41]

과거 프로토타입

총인공심장펌프

미 육군의 인공심장펌프는 1960년대 초중반 해리 다이아몬드 연구소에서 케네스 우드워드가 개발한 소형 공기로 움직이는 부대였다.[42][43]육군의 심장 펌프는 부분적으로 플렉시글라스(plexiglass)로 만들어졌으며 밸브 2개, 챔버, 흡착기 등으로 구성되었다.[42]flapper)로 구성되어 있었다.펌프는 유체 증폭 원리에 따라 움직이는 부품 없이 작동했다. – 심장 박동을 닮은 맥동 기압원을 제공한다.[43]

폴바드

1991년부터 폴란드 자브르제의 심장수술 개발 재단(FRK)은 인공 심장 개발에 힘써왔다.오늘날,[when?] 폴란드 심장 지지 POLCAS 시스템은 인공 심실 POLVAD-MEV와 3개의 제어기 POLPDU-401, POLPDU-402, POLPDU-501로 구성되어 있다.제시된 장치는 한 명의 환자만 다루도록 설계되었다.401계 및 402계 전동차의 제어장치는 크기, 제어방법, 전원공급의 종류 등이 크기 때문에 병원에서만 사용할 수 있다.501시리즈의 컨트롤[44] 유닛은 FRK의 최신 제품이다.크기와 무게가 훨씬 작기 때문에, 그것은 훨씬 더 많은 모바일 솔루션이다.이 때문에 병원 밖에서 진행하는 감독 치료 때도 사용할 수 있다.[citation needed]

피닉스-7

1996년 6월 대만 청신 종합병원에서[45] 46세 남성이 쩡웨이가 시행한 총 인공심장 이식 수술을 받았다.기술적으로 앞선 공압식 피닉스-7 토탈 인공심장은 대만 치과의사 켈빈 K가 제작했다. 쳉, 중국 의사 T. M. 카오, 그리고 대만 타이난에 있는 대만 THAH 연구 센터의 동료들.이 실험용 인공심장으로 환자의 BP는 90–100/40–55 mmHg, 심박출력은 4.2–5.8 L/min로 유지되었다.[46]이어 이 환자는 인공심장과 결합한 뒤 세계 최초로 인공심장과 신장 이식에 성공했다.[47]

아비오메드 하트

환자에게 수술로 이식된 최초의 아비오코어는 2001년 7월 3일이었다.[48]아비오코어는 무게 0.9kg(2파운드)의 티타늄과 플라스틱으로 제작됐으며 내부 배터리는 피부를 통해 동력을 전달하는 전도 장치로 재충전이 가능하다.[48]내장 배터리는 30분, 웨어러블 외장 배터리 팩은 4시간 동안 지속된다.[49]FDA는 2006년 9월 5일 아비오코르가 15명의 환자에게 이 장치를 시험한 후 인도주의적인 사용을 위해 이식될 수 있다고 발표했다.[50]심장 이식을 받을 수 없는 중환자용이다.[50]현재 아비오코어의 몇 가지 한계점은 그 크기가 여성 인구의 50% 미만, 남성 인구의 약 50%에 불과하며, 그 유용 수명은 1~2년에 불과하다는 것이다.[51]

아비오메드는 펜 스테이트에서 개발된 제어 기술 및 롤러 스크루와 용맹한 심실을 결합하여 더 작고 안정적인 심장인 아비오코르 2를 설계했다.대부분의 남성에게 이식해야 하는 이 펌프는 2005년 동물실험이 있었고 2008년 FDA의 인간사용 승인을 받기를 희망했다.[51][52]아비오메드는 엄청난 실험 끝에 2015년 현재 전체 공식 하트 개발을 포기했다.[53]2019년 현재 아비오메드는 전체 인공심장이 아닌 '단기 지원(최대 6일)'[55]을 필요로 하는 환자에게만 혈액을 공급할 수 있는 '심장펌프'를 판매하고 있다.[54]

프레이저콘

2011년 3월 12일, 실험적인 인공 심장이 휴스턴의 텍사스 심장 연구소에서 55세의 크레이그 루이스에게 이식되었다. H. Frazier와 William Cohn.이 장치는 현재 소의 실험을 진행 중인 두 개의 변형된 HeartMate II 펌프의 조합이다.[56]

Frazier와 Cohn은 인공 심장을 개발하는 BiVACOR 회사의 이사회에 있다.[57][58]BiVACOR는 양의 심장을 대체하는 것으로 테스트되었다.[59][60]

지금까지 프레이저와 쿤의 인공심장 덕을 본 사람은 단 한 명뿐이다.크레이그 루이스는 2011년 심장이 멎었을 때 아밀로이드증을 앓고 있었고 의사들은 그가 12시간에서 24시간밖에 살지 못한다고 발표했다.프레이저와 콘은 가족들의 허락을 받은 후 그의 심장을 그들의 장치로 대체했다.루이스는 수술 후 5주 동안 더 살아남았다; 그는 결국 그의 아밀로이드증 때문에 간과 신장 기능 부전에 굴복했고, 그 후 그의 가족은 그의 인공 심장을 뽑을 것을 요청했다.[61]

ETH 주리히의 기능성 소재 실험실에서 개발된 소프트 토탈 인공심장

현재 프로토타입

부드러운 인공심장

2017년 7월 10일, Nicholas Cohrs와 동료들은 <인공기관지 저널>에 소프트 토탈 인공심장의 새로운 개념을 제시했다.[62]심장은 ETH 취리히의 기능 물질 실험실에서 개발되었다.[63] (Cohrs는 ETH 취리히의 웬델린 스타크 교수가 이끄는 그룹에서 박사학위 학생으로 등록되었다.)[64]

부드러운 인공 심장(SAH)은 3D 프린팅 기술의 도움으로 실리콘으로 만들어졌다.SAH는 실리콘 모노블록이다.무게는 390g이고 부피는 679cm이며3 가압 공기를 통해 작동된다.Cohrs는 인터뷰에서 "우리의 목표는 환자 자신의 심장 크기와 거의 같고 형태와 기능 면에서 인간의 심장을 최대한 가깝게 모방하는 인공 심장을 개발하는 것"이라고 말했다.[65]SAH는 근본적으로 움직이고 실제 심장처럼 작동하지만, 현재는 하이브리드 모의 순환 기계에서 3000박자(평균 개인의 심장 박동 시 30분에서 50분의 지속시간에 해당)[66]에 대해서만 박동을 한다.[67]다음으로 좌심실과 공기 확장 챔버 사이의 실리콘 막(2.3 mm 두께)이 파열되었다.[68]

2018년 초 보고에 따르면, 보다 최신 Cohrs 시제품(실리콘 대신 다양한 폴리머를 사용)[67]의 작업 수명은 여전히 제한되어 있었으며, 그 모델은 인체에서 약 10일 동안 100만 개의 심장 박동의 유용한 수명을 제공한다.[69]당시 Cohrs와 그의 팀은 CAD 소프트웨어와 3D 프린팅으로 실험을 하고 있었는데, 최대 15년까지 지속할 수 있는 모델을 개발하기 위해 노력했다.그는 "모든 요건을 충족하고 임플란트를 이식할 수 있는 최종적인 심장을 가질 수 있을지는 예측할 수 없다"고 말했다.이것은 보통 몇 년이 걸린다"고 Cohrs는 말했다.[70]

다른이들

원심펌프나[71][72] 축류펌프를[73][74] 인공심장으로 사용할 수 있어 맥박 없이 환자가 살아 있게 된다.맥박이 없는 인공 심장 설계로는 아르키메데스 나사를 사용하는 소라텍의 HeartMate II와 버드 프레이저와 빌리 콘이 8,000~12,000RPM으로 회전하는 터빈을 사용하여 설계한 실험용 인공 심장이 있다.[75]

폐순환과 전신순환을 번갈아 펌프질하여 맥박을 일으키는 원심형 인공심장이 기술되었다.[76]

연구원들은 거품으로 심장을 만들었다.심장은 유연한 실리콘으로 만들어지고 외부 펌프와 함께 작동하여 심장에 공기와 액체를 밀어 넣는다.현재는 인간에게 이식할 수 없지만 인공심장에겐 촉망받는 출발이다.[77]

하이브리드 보조 장치

주요 기사:심실보조장치

심장 기능이 일부 남아있지만 더 이상 정상적으로 살 수 없는 환자는 사람의 심장을 대체하지 않고 그 기능을 상당 부분 차지해 보완하는 심실보조장치(VAD) 후보일 수 있다.[1]

최초의 좌심실 보조 장치(LVAD) 시스템은 1962년 휴스턴의 베일러 의과대학에서 도밍고 리오타에 의해 만들어졌다.[78]

또 다른 VAD인 아드리안 칸트로비츠가 설계한 칸트로비츠 심근경색운동은 그 기능의 50% 이상을 차지함으로써 토착 심장을 활성화시킨다.[79]또한, VAD는 심장 이식을 위해 대기자 명단에 있는 환자들을 도울 수 있다.젊은 사람의 경우 이 장치는 이식 필요성을 10-15년까지 지연시키거나 심장 회복을 허용할 수 있으며, 이 경우 VAD를 제거할 수 있다.[79]인공심장은 계속 작동하면서 여러 번 갈아 끼워야 하는 배터리로 구동된다.[citation needed]

첫 번째 심장 보조 장치는 1994년에 FDA에 의해 승인되었고, 1998년에 두 개가 더 승인을 받았다.[80]원래의 보조 장치는 맥동하는 심장을 모방했지만,[81] 텍사스 심장 연구소가 개발한 심장메이트 II와 같은 새로운 버전은 지속적인 흐름을 제공한다.이러한 펌프(원심 또는 축류일 수 있음)는 크기가 작고 잠재적으로 내구성이 뛰어나며 현재 세대의 총 심장 교체 펌프보다 오래 지속된다.VAD의 또 다른 주요 장점은 환자가 자연 심장을 유지한다는 것이다. 이 심장은 기계식 펌프가 정지할 경우 임시 백업 지원을 위해 여전히 기능할 수 있다.이것은 문제 해결책이 실행될 때까지 환자를 살려둘 수 있는 충분한 지원을 제공할 수 있다.[citation needed]

2006년 8월, 알버타 에드먼턴에 있는 스톨리 소아 병원의 15세 소녀에게 인공 심장이 이식되었다.기증자의 심장이 발견될 때까지 임시 고정장치 역할을 할 작정이었다.대신 인공심장(베를린 심장이라 불림)은 자연적인 과정이 일어나 그녀의 심장이 저절로 치유되도록 했다.146일 후, 베를린 심장은 제거되었고, 소녀의 심장은 스스로 제 기능을 했다.[82]2011년 12월 16일 베를린 심장은 미국 FDA 승인을 얻었다.이 장치는 보스턴 아동 병원의 4살 난 온두라스 소녀를 포함한 몇몇 어린이들에게 성공적으로 이식되었다.[83]

유럽 연합에서는 여러 개의 연속 흐름 심실 보조 장치가 사용 승인을 받았으며, 2007년 8월 현재 FDA 승인을 위한 임상 시험이 진행되고 있다.

2012년 텍사스 심장연구소에서 55세의 텍사스인 크레이그 루이스는 심각한 심장 아밀로이드 증세를 보였다.그는 생명을 구한 연속 유동 인공 심장 이식 실험을 받았다.루이스는 5주 후 아밀로이드증 때문에 혼수상태에 빠진 후 간기능저하로 사망했다.[75]

2012년 New England Journal of Medicine(뉴잉글랜드 의학 저널)에 발표된 한 연구는 베를린 심장을 체외막산소화(ECMO)에 비교한 후 "어린이들에게 [베를린 심장 등]이식 교량으로서 사용할 수 있는 심실보조기기는 상당히 높은 비율과 관련이 있다"고 결론지었다.ECMO와 비교한 결과"라고 말했다.[84] 이 연구의 주요 저자인 찰스 D.텍사스 아동 병원의 수석 외과의사인 프레이저 주니어는 "베를린 심장 덕분에, 우리는 더 효과적인 치료법을 통해 환자들이 심부전을 더 일찍 관리할 수 있게 되었다"고 설명했다.우리가 부모들과 함께 앉아 있을 때, 우리는 그들이 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 제공할 실제 데이터를 가지고 있다.이것은 거대한 전진이다."[85]

말기 심부전을 앓고 있는 딕 체니 전 부통령은 2010년 7월 페어팩스 버지니아의 아이노바 페어팩스 병원에서 심장메이트 II VAD를 이식하는 수술을 받았다.[1]2012년에는 대기자 명단에 올라 20개월 만에 71세에 심장 이식을 받았다.

참고 항목

참조

일반참조

인라인 인용구

  1. ^ a b c Levy, Adam (12 January 2021). "The heart of invention". Knowable Magazine. Annual Reviews. doi:10.1146/knowable-011221-1. Retrieved 25 March 2022.
  2. ^ "Archived copy". www.harperhospital.org. Archived from the original on 20 August 2007. Retrieved 11 January 2022.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  3. ^ "The Mechanical Heart celebrates 50 lifesaving years". American Heart Association. 9 February 2008. Archived from the original on 21 November 2010. Retrieved 8 March 2013. 그리고 .
  4. ^ "50th Anniversary of First Open Heart Surgery – Newsroom". 13 February 2018. Archived from the original on 1 May 2015.
  5. ^ Stephenson Larry W; et al. (2002). "The Michigan Heart: The World's First Successful Open Heart Operation?". Journal of Cardiac Surgery. 17 (3): 238–246. doi:10.1111/j.1540-8191.2002.tb01209.x. PMID 12489911. S2CID 37404105.
  6. ^ 라비에테스, 스튜어트심장수술을 발명한 외과의사인 윌리엄 글렌(88)은 2003년 3월 17일 뉴욕타임스 웨이백머신에 2017-08-10을 보관했다.2009년 5월 21일에 액세스.
  7. ^ "jarvik7.jpg (625x800 pixels)". emory.edu. 18 August 2016. Archived from the original on 18 August 2016.
  8. ^ "Artificial Heart in the chest: Preliminary report". Trans. Amer. Soc. Inter. Organs. 7: 318. 1961.
  9. ^ "Ablation experimentale et replacement du coeur par un coer artificial intra-thoracique". Lyon Cirurgical. 57: 704. 1961.
  10. ^ 산디프 자우하르:인공 심장.New England Journal of Medicine(2004): 542–544.
  11. ^ Hwang, Ned H. C.; Woo, Savio L.-Y. (2003). Frontiers in Biomedical Engineering: Proceedings of the World Congress for Chinese Biomedical Engineers. Springer Science & Business Media. ISBN 9780306477164 – via Google Books.
  12. ^ Cooley, D. A. (2009). "In Memoriam: Adrian Kantrowitz 1918–2008". Texas Heart Institute Journal. 36 (1): 1–3. PMC 2676518.
  13. ^ Barron H. Lerner, MD (1 December 2007). "The 25th Anniversary of Barney Clark's Artificial Heart". Celebrity Health. HealthDiaries.com. Archived from the original on 29 June 2011. Retrieved 15 November 2010.
  14. ^ 2단계 심장 교체를 위한 정형 심장 보형물.Am J Cardio 1969; 24:723–730.
  15. ^ "미국 역사의 교훈" 국립 미국역사박물관 위키윅스에 2011-06-29 보관
  16. ^ 예비 부품: 미국 사회의 장기 교체.르네 C.폭스 앤 주디스 P. 스와지뉴욕: 옥스퍼드 대학교 출판부; 1992 페이지 102-104
  17. ^ Kwan-Gett CS, Van Kampen KR, Kawai J, Eastwood N, Kolff WJ (December 1971). "Results of total artificial heart implantation in calves". Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 62 (6): 880–889. doi:10.1016/S0022-5223(19)41978-8. PMID 5129391.
  18. ^ "Winchell's Heart". Time. 12 March 1973. Archived from the original on 6 September 2010. Retrieved 25 April 2010.
  19. ^ "Kolff". Archived from the original on 7 October 2008.
  20. ^ Cook, Jason A.; Shah, Keyur B.; Quader, Mohammed A.; Cooke, Richard H.; Kasirajan, Vigneshwar; Rao, Kris K.; Smallfield, Melissa C.; Tchoukina, Inna; Tang, Daniel G. (20 November 2015). "The total artificial heart". Journal of Thoracic Disease. 7 (12): 2172–2180. doi:10.3978/j.issn.2072-1439.2015.10.70. PMC 4703693. PMID 26793338.
  21. ^ "Dr. Denton Cooley and Dr. Michael E. DeBakey: Rock stars of Houston medicine". Houston Chronicle. 3 April 2014. Archived from the original on 14 March 2015. Retrieved 7 March 2015.
  22. ^ a b "Revolutionizing Care for Failing Hearts – William G. McGowan Charitable Fund". Archived from the original on 13 May 2016. Retrieved 27 April 2016.
  23. ^ "Pittsburgh's 25th Anniversary of First VAD Patient to Be Discharged from a Hospital – Regenerative Medicine at the McGowan Institute". 28 September 2015. Archived from the original on 29 June 2016.
  24. ^ "Two Sizes Intended to Treat Most Patients". SynCardia. 16 November 2015. Archived from the original on 17 November 2015.
  25. ^ Copeland JG, Smith RG, Arabia FA, et al. (2004). "Cardiac replacement with a total artificial heart as a bridge to transplantation". N Engl J Med. 351 (9): 859–867. doi:10.1056/nejmoa040186. PMID 15329423.
  26. ^ a b Kelly, Susan (20 August 2018). "FDA finds higher death, stroke rates for latest SynCardia artificial heart driver". MedTech Dive. Industry Dive, Inc. Retrieved 14 January 2021.
  27. ^ "New Record of 161 SynCardia Total Artificial Heart Implants Set In 2013". SynCardia. 7 January 2014. Archived from the original on 13 January 2016. Retrieved 11 June 2016.
  28. ^ Torregrossa G, Morshuis M, Varghese R, et al. (2014). "Results with SynCardia total artificial heart beyond 1 year". ASAIO J. 60 (6): 626–634. doi:10.1097/MAT.0000000000000132. PMID 25158888. S2CID 22560256. 한 환자는 인공 심장을 1374일, 즉 거의 4년 동안 가지고 있었다.
  29. ^ "UCLA Transplantation Services, Los Angeles, CA". transplants.ucla.edu. Archived from the original on 6 August 2016.
  30. ^ "Carmat's heart sinks with another delay". 15 January 2019.
  31. ^ atorsoli, Albertina Torsoli. "A Synthetic Heart That Keeps on Ticking". Bloomberg News. Archived from the original on 6 August 2016.
  32. ^ "The Carmat Heart – The technology behind the prosthesis". Archived from the original on 29 June 2013.
  33. ^ "First-in-man implantation of CARMAT's bioprosthetic artificial heart". Archived from the original on 24 December 2013.
  34. ^ "First patient fitted with Carmat artificial heart dies". Reuters. 3 March 2014. Archived from the original on 30 September 2015.
  35. ^ Rojahn, Susan Young. "Biology and Machine Come Together in a New Artificial Heart".
  36. ^ "Carmat artificial heart patient in good condition: hospital". Reuters. 30 December 2013. Archived from the original on 24 September 2015.
  37. ^ Polska, Wirtualna. "Pierwsze wszczepione na stałe sztuczne serce bije już w ludzkiej piersi – TechTrendy.pl". Archived from the original on 30 December 2013. Retrieved 27 December 2013.
  38. ^ "Celyad gets FDA Fast Track to Tackle Heart Failure with Cell Therapy". 11 May 2017.
  39. ^ "Implantation of Carmat's Artificial Heart Begins in Denmark to Beat Low Enrolment". 21 February 2018.
  40. ^ https://www.bloomberg.com/press-releases/2020-12-23/carmat-receives-the-ce-marking-for-its-total-artificial-heart
  41. ^ https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-12-24/france-s-carmat-soars-as-artificial-heart-hopes-become-reality
  42. ^ a b McKellar, Shelley (2018). Artificial Hearts: The Allure and Ambivalence of a Controversial Medical Technology. JHU Press. ISBN 9781421423555.
  43. ^ a b Mechanical Devices to Assist the Failing Heart: Proceedings. National Academies. 1966.
  44. ^ Fajdek, Bartlomiej; Janiszowski, Krzysztof (2014). Automatic control system for ventricular assist device. pp. 874–879. doi:10.1109/MMAR.2014.6957472. ISBN 978-1-4799-5081-2. S2CID 13070912.
  45. ^ "Cheng-Hsin General Hospital". Archived from the original on 1 February 2015.
  46. ^ Hsu, Cheung-HWA (2001). "In Vivo and Clinical Study of Phoenix-7 Total Artificial Heart". Biomedical Engineering: Applications, Basis and Communications. 13 (3): 133–139. doi:10.4015/S1016237201000170.
  47. ^ Wei J.; Cheng K. K.; Tung D. Y.; Chang C. Y.; Wan W. M.; Chuang Y. C. (1998). "Successful Use of Phoenix-7 Total Artificial Heart". Transplantation Proceedings. 30 (7): 3403–3404. doi:10.1016/s0041-1345(98)01078-1. PMID 9838499.
  48. ^ a b "Patient gets first totally implanted artificial heart". CNN.com. 3 July 2001. Archived from the original on 7 June 2008. Retrieved 13 July 2008.
  49. ^ "AbioCor FAQs". AbioMed. Archived from the original on 3 July 2008. Retrieved 13 July 2008.
  50. ^ a b "FDA Approves First Totally Implanted Permanent Artificial Heart for Humanitarian Uses". FDA.gov. 5 September 2006. Archived from the original on 8 October 2008. Retrieved 13 July 2008.
  51. ^ a b "Will We Merge With Machines?". popsci.com. 1 August 2005. Archived from the original on 19 July 2008. Retrieved 13 July 2008.
  52. ^ "14th Artificial Heart Patient Dies: A Newsmaker Interview With Robert Kung, PhD". medscape.com. 11 November 2004. Archived from the original on 25 April 2013. Retrieved 13 July 2008.
  53. ^ Leprince, P. (6 October 2015). "Total artificial heart: What's new?" (PDF). Daily News – EACTS. European Association for Cardio-Thoracic Surgery. p. 7. Archived from the original (PDF) on 15 March 2016. Retrieved 15 March 2016.
  54. ^ "ABIOMED Impella®".
  55. ^ Health, Center for Devices Radiological (3 June 2019). "Impella Ventricular Support Systems – P140003/S018". FDA.
  56. ^ Berger, Eric. "New artificial heart 'a leap forward'". Houston Chronicle. Archived from the original on 26 March 2011. Retrieved 23 March 2011.
  57. ^ "Donor brings inventor of artificial heart closer to Houston". Houston Chronicle. 14 January 2013. Archived from the original on 25 September 2015.
  58. ^ "Living without a pulse: Engineering a better artificial heart". CNN. 4 December 2013. Archived from the original on 9 April 2014.
  59. ^ "BiVACOR beatless artificial heart appeal hopes to raise $5 million". Courier Mail. 7 March 2015.
  60. ^ "Bionic heart breakthrough: Scientists transplant device into sheep, hope for clinical trials". ABC News. Australian Broadcasting Corporation. 7 March 2015. Archived from the original on 9 March 2015.
  61. ^ "Walking Dead – The First Human Able to Survive Without a Heart OR a Pulse". Bam Marguera. Archived from the original on 5 April 2015. Retrieved 4 April 2015.
  62. ^ Cohrs Nicholas H (2017). "A Soft Total Artificial Heart-First Concept Evaluation on a Hybrid Mock Circulation". Artificial Organs. 41 (10): 948–958. doi:10.1111/aor.12956. PMID 28691283. S2CID 6544670.
  63. ^ "Our work on soft artificial hearts highlighted in the media". www.fml.ethz.ch. Archived from the original on 5 August 2017.
  64. ^ "This 3-D-printed artificial heart actually beats". CNN. 20 July 2017. Retrieved 12 March 2019. Wendelin Stark, a professor of functional materials engineering at the Swiss science and technology university, made the pulsing heart, along with his doctoral student Nicholas Cohrs and other researchers, using a wax casting technique.
  65. ^ "Testing a soft artificial heart". www.ethz.ch. Archived from the original on 21 July 2017.
  66. ^ ETH Zürich (12 July 2017). "Testing a soft artificial heart". Archived from the original on 21 July 2017 – via YouTube.
  67. ^ a b "Scientists Developing Softer, Longer Lasting Artificial Heart". Healthline. 6 January 2018. Retrieved 12 March 2019.
  68. ^ Cohrs, N. H.; Petrou, A.; Loepfe, M.; Yliruka, M.; Schumacher, C. M.; Kohll, A. X.; Starck, C. T.; Schmid Daners, M.; Meboldt, M.; Falk, V.; Stark, W. J. (2017). "Supporting Information – A soft total artificial heart – first concept evaluation on a hybrid mock circulation". Artificial Organs. 41 (10): 948–958. doi:10.1111/aor.12956. PMID 28691283. S2CID 6544670.
  69. ^ "Scientists Developing Softer, Longer Lasting Artificial Heart". CNBC. 2 March 2018. Retrieved 12 March 2019. The Swiss group published the results in the journal Artificial Organs last year. The heart lasted for 3,000 beats, or about 30 minutes, before rupturing. "It always ruptured at the same position," Cohrs said. They are currently working on a new prototype with optimized geometry to fix the structural issues, as well as with a new, sturdier material. In the latest test, the new prototype lasted for 1 million beats before they stopped the experiment.
  70. ^ "Scientists Developing Softer, Longer Lasting Artificial Heart". Healthline. 6 January 2018. Retrieved 12 March 2019. Our ultimate goal would of course be a soft artificial heart which can produce a physiological, natural blood flow, has a sufficient lifetime, and does not cause adverse events," Cohrs said. "Whether this is possible is still unknown, but we were happy with the first results.
  71. ^ Black, Rosemary (5 January 2011). "Former vice president Dick Cheney now has no pulse". Daily News. New York. Archived from the original on 18 April 2012.
  72. ^ "Pulseless Pumps & Artificial Hearts". Archived from the original on 7 March 2016.
  73. ^ European-Hospital. "The pulseless life on healthcare in europe". Archived from the original on 5 October 2011. Retrieved 14 April 2011.
  74. ^ 댄 바움:펄스 없음: 의사들이 웨이백 머신에 2012-11-04년 인간 심장을 보관했던 방법. 2012-02-29
  75. ^ Imachi K, Chinzei T, Abe Y, Mabuchi K, Imanishi K, Yonezawa T, Kouno A, Ono T, Atsumi K, Isoyama T (1991). "A new pulsatile total artificial heart using a single centrifugal pump". ASAIO Trans. 37 (3): M242-3. PMID 1751129.
  76. ^ "New Artificial Heart is Made of Foam". Popular Science. 1 October 2015. Archived from the original on 5 December 2015.
  77. ^ 심장 또는 대동맥 수술 후 장기 보조 순환.뇌내 순환을 통한 장기적 부분 좌심실 우회.이 논문은 미국 심장전문대학의 '젊은 조사자상' 공모전에서 최종 후보에 올랐다.덴버, 1962년 5월 오전 J. Cardol.1963, 12:399–404
  78. ^ a b Mitka Mike (2001). "Midwest Trials of Heart-Assist Device". Journal of the American Medical Association. 286 (21): 2661. doi:10.1001/jama.286.21.2661. PMID 11730426.
  79. ^ FDA, 2007-06-14년 Wayback Machine(FDA.gov)에 보관된 두 개의 휴대용 심장 보조 장치 승인
  80. ^ TechnologyReview.com에서 뛰지 않는 인공 심장
  81. ^ "Berlin Heart". Archived from the original on 16 October 2007. Retrieved 29 August 2007.{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원본 URL 상태 미상실 (링크) (2007년 8월 28일), Capital Health, Edmonton (원본에서 보관) 2007-10-01.
  82. ^ "Newly approved Berlin Heart helps patients waiting for a transplant – Vector". 30 December 2011.
  83. ^ Fraser, Charles D.; Jaquiss, Robert D.B.; Rosenthal, David N.; Humpl, Tilman; Canter, Charles E.; Blackstone, Eugene H.; Naftel, David C.; Ichord, Rebecca N.; Bomgaars, Lisa; Tweddell, James S.; Massicotte, M. Patricia; Turrentine, Mark W.; Cohen, Gordon A.; Devaney, Eric J.; Pearce, F. Bennett; Carberry, Kathleen E.; Kroslowitz, Robert; Almond, Christopher S. (2012). "Prospective Trial of a Pediatric Ventricular Assist Device". New England Journal of Medicine. 367 (6): 532–541. doi:10.1056/nejmoa1014164. PMID 22873533.
  84. ^ "News – Texas Children's Hospital". Archived from the original on 25 April 2013.

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