Первый искусственный орган для кровообращения был внедрен в 1969 году, за три месяца до того, как человек ступил на Луну. Он предполагался как постоянная замена, но из-за громоздкого и неудобного компрессора его использовали в качестве временной меры до пересадки сердца от донора. Первое устройство успешно поддерживало жизнь пациента на протяжении 64 часов, пока искали подходящего донора, но спустя 32 часа после пересадки пациент скончался от сепсиса.
Проблемы с инфекциями, сепсисом и свертываемостью крови сохранялись и в более поздних моделях, таких как сердце Джарвика, которое поддерживало жизнь одного пациента 620 дней, но осложнения все же приводили к смертям. В настоящее время в Великобритании около 750 000 людей страдают сердечной недостаточностью, и выполняется только около 200 трансплантаций ежегодно.
Первая трансплантация сердца сталкивалась с проблемами из-за иммунного отторжения организма: пациенты Барнарда и Росса прожили после операции 18 и 45 дней соответственно. Прорыв произошел с появлением циклоспорина в 1980-х, что улучшило эффективность пересадок. Однако дефицит доноров остается, несмотря на большую потребность: только около 200 операций проводятся в Великобритании ежегодно.
Ученые работают над созданием генно-модифицированных сердец свиней, которые могут быть совместимы с человеческой иммунной системой, и в 2022 году начались первые клинические испытания. Успешные трансплантации подстегнули разработки искусственного сердца как временного решения до подбора донора.
Долгие годы искусственные сердца совершенствовались с использованием более биосовместимых материалов, усовершенствованных клапанов и улучшенной регулировкой кровотока. Достигнуты результаты: одно исследование показало, что 80% пациентов с такими сердцами прожили более года, а некоторые — более 6 лет. Максимальный срок, на который удалось продлить жизнь пациента с пересаженным искусственным сердцем, составил 1373 дня. Тем не менее, серьезные инфекционные осложнения остались распространены, и цель полной адаптации искусственных сердец пока оставалась далекой от реализации.
Развитие технологии VAD привело к появлению устройств вспомогательной желудочковой поддержки, таких как LVAD, которые без полной замены усиливают кровоток. LVADs внесли революционные изменения в лечение терминальной стадии сердечной недостаточности: по миру было установлено более 15 000 устройств, и около трети пациентов с терминальной стадией получают поддержку LVAD. Они предназначены для подготовки к трансплантации, но из-за нехватки доноров пациенты могут оставаться на поддержке годами. Выживаемость переваливает за 50% в течение семи лет, а есть случаи, когда пациенты жили до 13 лет.
Новые устройства обеспечивают постоянный поток крови, что устраняет пульс. Внешние батареи, при этом, остаются проблемой из-за неудобств и риска инфекций, поэтому ведутся разработки по индукционной передаче энергии. Поиск полностью имплантируемого искусственного сердца продолжается, и миниатюризация компрессоров остается ключевой задачей. Возможным решением может стать использование импеллеров в двойных VAD. Исследователи продолжают работать над созданием искусственного сердца, преодолевая многочисленные сложности и уважая природные механизмы.
Сиан Э. Хардинг является почетным профессором кардиофармакологии в Национальном институте сердца и легких при Имперском колледже Лондона, где она руководила Отделом сердечно-сосудистых наук и Центром регенерации сердца BHF. Она также является автором книги “The Exquisite Machine, на основании которой и была написана эта статья.