Millionen von Herzen hören jedes Jahr auf. Warum können wir sie nicht ersetzen?
Das Herz von Bivacor enthält eine Titankammer mit einem Rotor, der sich in der Mitte dreht und Blut in den Körper schickt.
Daniel Timms begann 2001 mit 22 Jahren an seinem künstlichen Herzen zu arbeiten. Er war ein Doktorand der Biomedizintechnik und lebte mit seinen Eltern in Brisbane, Australien. Er suchte nach einem Thema für seine Dissertation, als sein 50-jähriger Vater Gary einen schweren Herzinfarkt erlitt. Zuerst dachten die Ärzte, es sei eine Klappe, aber später stellte sich heraus, dass der Mann Probleme mit seinem ganzen Herzen hatte. Herzinsuffizienz ist eine fortschreitende Krankheit, eine Person kann jahrelang leben, während ihr Herz zusammenbricht. Es war wenig Zeit. Das Forschungsthema erschien von selbst.
Gary war Klempner und Daniels Mutter Karen war Labortechnikerin an der High School. Ihre Familie war oft mit Experimenten beschäftigt. Als Kinder bauten Daniel und sein Vater ständig komplizierte Systeme aus Brunnen, Teichen und Wasserfällen in ihrem Hinterhof. Es ist nicht überraschend, dass sie jetzt zusammen sind, um am Herzen zu arbeiten. Sie kauften Schläuche, Rohre und Ventile in einem Baumarkt und bauten daraus ein grobes Modell des Kreislaufsystems. Timms begann die Geschichte der künstlichen Herzen zu erforschen. Die erste menschliche Implantation wurde 1969 von einem Chirurgen namens Denton Cooley vom Texas Heart Institute in Houston durchgeführt. Der Patient, Haskell Karp, wurde vierundsechzig Stunden lang behandelt - ein großer Erfolg, wenn man bedenkt, dass sein Herz aus seiner Brust herausgeschnitten wurde. Die Ingenieure waren zuversichtlich, dass das Problem in wenigen Jahren gelöst sein würde.
Einer der ersten Prototypen eines künstlichen Herzens aus den 60er Jahren des Ingenieurs Willem Colf .
Es traten jedoch viele Probleme auf. Es war schwierig, ein kleines Gerät zu entwickeln, das 35 Millionen Mal im Jahr schlagen und viele Jahre lang täglich 9.000 Liter Blut pumpen konnte. In den folgenden Jahrzehnten konnten Patienten Tage, Monate und sogar Jahre mit verschiedenen künstlichen Herzmustern leben, aber ihre Lebensqualität war oft schlecht. Sie waren durch Rohre mit großen Maschinen verbunden; Sie litten oft unter Schlaganfällen und Infektionen. Ihre neuen Herzen waren zu groß oder hatten abgenutzte Teile. Jedes Jahr sterben Millionen von Menschen auf der ganzen Welt an Herzerkrankungen, während nur wenige tausend Herzen für eine Transplantation zur Verfügung standen. Wie Timms herausfand, können bestehende Lösungen den Menschen nur die Möglichkeit geben, auf künstliche Herzen zu "warten", die möglicherweise nie auftauchen.Ein dauerhaftes künstliches Herz hat es nie gegeben.
Als Timms die Projekte studierte, stellte er fest, dass viele von ihnen in den 60er, 70er und 80er Jahren entwickelt wurden. Er glaubte, dass es einfach sein würde, sie signifikant zu verbessern. Früher wurden die meisten künstlichen Herzen aus flexiblem Kunststoff hergestellt: Er hätte es aus haltbarem Titan herstellen können. Pumpen wurden normalerweise pneumatisch angetrieben, wobei Luft durch Rohre gedrückt wurde - Timms konnte dazu einen elektromagnetischen Antrieb verwenden. Am wichtigsten ist, wenn traditionelle künstliche Herzen "pulsierten" (sie drückten rhythmisch Blut aus den künstlichen Ventrikeln), dann würde es sich in Timms 'Gerät in einem kontinuierlichen Fluss bewegen. Timms machte eine grobe Skizze auf Papier. Das Blut floss in eine kleine Kammer mit einer rotierenden Metallscheibe in der Mitte. Die Scheibe drückte wie ein Propeller Blut nach außen - in die Lunge und andere Körperteile. Es war ein intelligentes und wirtschaftliches Design,der das natürliche Herz nicht nachahmte, sondern überlegte. Unter der Skizze schrieb Timms "Verdammt, ja!"
Daniel und sein Vater machten einen Prototyp in der Garage. Es bestand aus klarem Kunststoff und destillierte erfolgreich Wasser durch ein simuliertes Kreislaufsystem, in dem winzige Kugeln Blutzellen darstellten. Aber es gab ein Problem - an der Stelle unter der rotierenden Scheibe hörten die Flüsse auf und die Kugeln blieben stecken. Dieser Trichter ist sehr gefährlich: Die zusammenklumpenden Blutzellen neigen zur Koagulation und bilden Gerinnsel, die Schlaganfälle verursachen können. Über Skype sprach Timms mit einem Forscher in Japan, der an Magnetschwebesystemen für Hochgeschwindigkeitszüge arbeitete. Sie beschlossen, stärkere Magnete zu verwenden, damit die Scheibe weiter von den Wänden des Herzens entfernt aufgehängt werden kann, damit das Blut leichter um sie herum fließen kann.Dieser Ansatz der „Magnetschwebebahn“ löst auch das Problem des Verschleißes - kein Teil kommt mit einem anderen in Kontakt.
Timms war noch ein Doktorand, als er einen Termin mit Kardiologen im Krankenhaus von Brisbane vereinbarte, wo sein Vater behandelt wurde. Er zog eine Plastikpumpe aus seinem Rucksack und erklärte anhand seines Designs, wie das Herz funktionieren würde. Ein Arzt verließ das Treffen ungläubig. Ein anderer versorgte Timms mit einer kleinen Zulage und einem Raum im Keller. Während sich Gary 2004 von einer Klappenersatzoperation im Obergeschoss erholte, arbeitete Timms unten an Prototypen. Bald konnte sein künstliches Herz das Leben eines Schafes um einige Stunden verlängern. Wie Ingenieure aus der Vergangenheit erwartete er schnelle Fortschritte.
Heute, mehr als anderthalb Jahrzehnte später, hat Timms 'Firma Bivacor ihren Sitz in Cerritos, einem Vorort von Los Angeles. Ungefähr ein Dutzend Ingenieure arbeiten in einem Gebäude, das von Palmen und blühenden Hecken umgeben ist. Letztes Jahr vor der Pandemie stand Wilson Xe, ein 23-jähriger biomechanischer Ingenieur, über einem Labortisch und trug Krawatten, um die neueste Version des Herzens von Bivacor an einem Modell des Kreislaufsystems zu befestigen. Das System, das als "Schleife" bekannt ist, wurde gegenüber dem von Timms und seinem Vater gebauten System erheblich verbessert. Es bestand aus Kunststoffrohren und war etwas mehr als einen Meter hoch. Es ähnelte einem Modell einer Achterbahn. Das System wurde mit Wasser gefüllt, das mit Zucker gemischt war, um die Viskosität von menschlichem Blut zu simulieren. Es wurden auch Ventile verwendet, um verschiedene Kreislaufbedingungen zu simulieren: hoher und niedriger Druck,Stagnation und schnelle Kanäle. Das Herz des Systems war robust und aus Steampunk-Titan in Schwarz und Gold gefertigt. Vier Öffnungen führten zur Aorta, Hohlvene, Lungenarterie und Lungenvene; Ein Kabel verband es mit einer Steuereinheit von der Größe eines Wörterbuchs. Dieses Kabel führt durch die Haut im Bauch und die Personen müssen die Steuereinheit immer bei sich tragen.
Als Xe die Kreislaufventile einstellte, wurde Luft mit einem zischenden Geräusch abgepumpt. Nicholas Greatrex, ein australischer Elektrotechniker, gab einen Befehl an einem Computer ein und ein Strom floss zu den Elektromagneten des Herzens. Wasser lief die Schleife hinunter und bewegte sich mit einem leisen pochenden Summen.
Das Bivacor-Herz und das menschliche Herz arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien. Das menschliche Herz hat zwei Seiten. Das Blut fließt zuerst von der kleineren rechten Seite zur Lunge und zurück und ist mit Sauerstoff gesättigt. Es bewegt sich dann zur größeren, stärkeren linken Seite und pumpt Blut in den Körper. Das Herz von Bivacor basiert auf einer Kombinationskammer. Es sendet Blut in zwei Richtungen unter Verwendung einer rotierenden Scheibe ("Rotor"), die zwei unterschiedlich geformte Seiten hat (um das erforderliche Blutdruckniveau zu erzeugen). Wenn das Herz eines gesunden Erwachsenen zwischen sechzig und einhundert Mal pro Minute schlägt, dreht sich das Bivacor-Herz mit 1600 bis 2400 U / min.
Messen Sie den Puls einer Person mit einem solchen Herzen, und Sie finden nur konstanten Druck - wie in einem Gartenschlauch. Einige Herzchirurgen und Kardiologen mögen die Idee eines Herzens ohne Puls nicht. Greatrex tippte auf eine Computertastatur und befahl dem Rotor, mit variabler Geschwindigkeit zu laufen. "Durch Beschleunigen und Abbremsen des Rotors können wir einen künstlichen Impuls erzeugen", sagte er. Ich streckte die Hand aus und berührte einen der weißen Gummischläuche der Schlaufe. Seltsamerweise war er warm; Unter meinen Fingern begann es in einem vertrauten menschlichen Rhythmus zu pulsieren.
Blutdruck 100 bis 70, sagte Greatrex triumphierend und berührte sein Handgelenk. "Der Arzt kann sich das ansehen und sagen:" Es geht dir gut! " Laut den Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten leiden ungefähr 6,2 Millionen Amerikaner an irgendeiner Form von Herzinsuffizienz, die häufig unter Schwäche, Atemnot und Instabilität leidet. Ein solches künstliches Herz wird die Zeit zurückdrehen.
Bivacor befindet sich in einer Übergangsphase. Das Unternehmen hat seine Produkte noch nicht verkauft und ist vollständig auf Risikokapitalfonds, Business Angels und Zuwendungen der öffentlichen Hand angewiesen. Ihre Herzen wurden in Schafe und Kälber eingepflanzt - sie lebten monatelang und liefen manchmal auf einem Laufband. Das Unternehmen bereitet die Einreichung eines Antrags bei der Food and Drug Administration (FDA) auf Zulassung für die Implantation beim Menschen vor. Das Überschreiten der Schwelle zwischen Tieren und Menschen bedeutet, in ein schwieriges regulatorisches Umfeld einzutreten. In den frühen Tagen der künstlichen Herzforschung konnte das Team einem Sterbenden im Notfall ein Gerät implantieren - als letztes Mittel, um sein Leben zu retten - und sehen, wie es funktioniert.
Ethiker waren besorgt, aber die Fortschritte waren schnell. Heutzutage sind solche Experimente verboten: Das Design des Herzens muss vor Beginn der klinischen Studien festgelegt und genehmigt werden. Die Versuche können Jahre dauern, und wenn sich herausstellt, dass das Herz nicht gut genug ist, muss der Prozess von vorne beginnen. Bivacor entscheidet derzeit, welche Merkmale in die klinischen Studien seines Herzens aufgenommen werden. Die falsche Entscheidung wird höchstwahrscheinlich zum Verlust des Unternehmens führen. Es wird mit ziemlicher Sicherheit keinen zweiten Versuch geben, den Gipfel zu besteigen.
Timms, kurzhaarig und rothaarig, ist jetzt zweiundvierzig. Seit seiner Zeit in Brisbane widmete er fast sein gesamtes Berufsleben der Herzarbeit. Er reiste nach Japan, Deutschland, Taiwan und Houston, um mit verschiedenen Chirurgen und Ingenieuren zusammenzuarbeiten. Ruhig und konzentriert ist er sehr zurückhaltend: Er zieht es vor, den Menschen nicht zu erzählen, was er beruflich macht, damit ihn das anschließende Gespräch nicht dazu verleitet, für ein Projekt zu werben, dessen Fristen seit langem unterbrochen sind. Er trug Jeans, Turnschuhe und ein zerknittertes Hemd, das bis zum dritten Knopf aufgeknöpft war, und führte mich in ein Hinterzimmer, in dem ein halbes Dutzend Herzprototypen 16 Monate lang ununterbrochen arbeiteten. "Es ist sehr wichtig zu zeigen, dass sie niemals aufhören", sagte er durch das Summen des fließenden Wassers. Timms selbst sah aus, als hätte er seit ein paar Jahrzehnten nicht mehr richtig geschlafen.
Auf dem Weg aus dem Labor gingen wir durch einen Konferenzraum, in dem der Ingenieur auf Video aufzeichnete, wie ein Herz von Bivacor vor der Implantation getestet werden kann: „Legen Sie Ihren Daumen auf den linken Einlass und drücken Sie leicht darauf“, sagte sie. Die Möbel in Timms 'Büro könnten sich in seinem Arbeitszimmer befinden (es war ein Geschenk eines der ersten Investoren - des Besitzers eines Möbelhauses in Houston). Auf einem Kleiderbügel an der Wand hing ein gebügeltes Hemd und in der Ecke ein Rennrad.
Timms saß auf seinem knarrenden Stuhl und erinnerte sich daran, wie er seinen Vater 2006 ins Krankenhaus gefahren hatte. Die Klappenersatzoperation half Gary, seine Herzfunktion wiederherzustellen, aber nur vorübergehend. "Er hat ein Blutgerinnsel an einem mechanischen Ventil", sagte Timms. "Es ließ das Blut zur linken Seite seines Herzens und seiner Lunge fließen." Timms stellte die Anhäufung von Wucherungen mit seinen Händen dar und zeigte den Weg von der linken Seite der Brust zum Brustbein und den Hals hinauf - Blut sammelte sich wie Wasser an und bemühte sich, aus dem Abwasserkanal abzulassen. "Dies führt zu Schwellungen", sagte er. "Blut hustet, weil es durch die Lungenmembran fließt."
Zwei Wochen später war Timms in Deutschland und traf sich mit Pumpeningenieuren, wo er erfuhr, dass es seinem Vater schlechter ging. Er flog sofort nach Hause, hatte aber zum letzten Mal keine Zeit, mit seinem Vater zu sprechen. "Er war auf der Intensivstation mit Trachealbeatmung und allem", sagte Timms. "Sein Tod hat meine Entschlossenheit nur gestärkt." Ich dachte: „Das ist es. Wir werden es um jeden Preis tun. "
Ich fragte Timms, ob er vor zwei Jahrzehnten wirklich glaubte, er könne rechtzeitig ein künstliches Herz erfinden, um seinen Vater zu retten.
Er schwankte hin und her und nickte. „Wenn es zu diesem Zeitpunkt ein Gerät gäbe, das in ihn implantiert werden könnte, könnte er vielleicht noch fünf oder zehn Jahre bleiben - er würde sehen, wie ich geheiratet habe und wie ich Kinder hatte. Er hätte es mit uns durchleben können. Dann war das Philosophie. Noch fünf oder zehn Jahre. " Er lachte. "Es ist nie passiert", sagte er und bezog sich auf Ehe und Kinder. Er deutete im Büro herum. "Ich stecke in all dem fest."
Bevor das Herz austauschbar war, war es unantastbar - die verbotene Grenze der Operation. Ärzte des 19. Jahrhunderts glaubten, das Herz sei "die von der Natur gesetzte Grenze". In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts machte die Anästhesie die Chirurgen mutiger. Sie begannen einzugreifen, um die Arterien und Klappen zu heilen, während das Herz noch schlug. Sie versuchten, die Patienten auf ein unterkühltes Niveau abzukühlen und dann schnell auf ihr Herz einzuwirken, bis es schlug. Erst in den 1950er Jahren, mit der Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine, wurde die Operation am offenen Herzen alltäglich. Blut tritt aus dem Körper in die Maschine aus und umgeht Herz und Lunge. Dadurch erhalten Chirurgen Zugang zu einem unbeweglichen und unblutigen Herzen, das sie fast wie einen normalen Muskel behandeln können.
Frühe Herz-Lungen-Geräte hatten die Größe eines Schreibtisches und konnten nur für kurze Zeiträume sicher verwendet werden. Sie machten jedoch das künstliche Herz wünschenswert und möglich. Gleiches gilt für mehrere andere Trends. Mehr Menschen wurden sechzig und siebzig Jahre alt, als sich die Statistik über Herzkrankheiten zu verschlechtern begann: Bis zur Mitte des Jahrhunderts waren 40% der Todesfälle in Amerika auf Herzkrankheiten zurückzuführen. Diese Statistiken haben bei den politischen Entscheidungsträgern ernsthafte Bedenken aufgeworfen. 1948 verabschiedete der Kongress (eine Gruppe alternder Männer) das National Heart Act und begann ein Jahrzehnt der Ausweitung der Bundesmittel für die Herzforschung.
Es war die Ära von Apollo, und das künstliche Herz schien ein Durchbruch zu sein. 1964 starteten die National Institutes of Health das Artificial Heart Development Program, ein millionenschweres Ingenieurprojekt, mit dem bis Ende des Jahrzehnts begonnen werden soll, Patienten Herzen zu implantieren. In der Struktur ähnelte es dem NASA-Projekt. Er vergab Zuschüsse und Verträge an Ingenieurteams, die um die Entwicklung des besten Ventils, der besten Pumpe oder der besten Stromversorgung kämpften. Mehrere Teams haben erfolglos mit Herzen mit Atomantrieb experimentiert. Time and Life Magazine haben ihre Cover diesem Thema gewidmet. Wie die Medizinhistorikerin Shelley McKellar in ihrem Buch Artificial Hearts: Der Reiz und die Ambivalenz einer umstrittenen Medizintechnik schreibt , große Hoffnungen auf künstliche Organimplantate "spiegeln nicht unbedingt die aktuelle chirurgische Realität wider".
Die wahre Komplexität der Aufgabe wurde schnell deutlich. Im Maimonides Hospital in Brooklyn begann Adrian Kantrovitz, ein Erfinderchirurg, der zur Verbesserung des Herzschrittmachers und der Herz-Lungen-Maschine beitrug, mit der Arbeit an der Pumpe. Er ging vernünftig vor: Anstatt sein Herz zu ersetzen, installierte er direkt hinter sich eine Pumpe, um seine Schwäche auszugleichen und ihm vielleicht Zeit zu geben, sich zu erholen. Kantrovitz 'Prototyp-Pumpen wurden an Hunden getestet und 1966 war er bereit, sie in Menschen zu implantieren. Der erste menschliche Patient, der eine solche Pumpe erhielt, starb nach starken Blutungen. Die zweite war eine 63-jährige bettlägerige und diabetische Frau, die zwei Herzinfarkte hatte - sie lebte zwölf Tage, starb aber nach einer Reihe von Schlaganfällen.
Als Kantrowitz seine Pumpe herauszog und öffnete, fand er Gerinnsel. Er stand vor einem Hindernis, das später als "Hämokompatibilität" bekannt wurde. Zu viel Kraft oder Druck kann Blutzellen aufbrechen. Sie können in Trichter und Spalten gelötet werden. Sie können an strukturierten Oberflächen haften. Kantrovitz-Geräte veränderten die Struktur des gepumpten Blutes, und als solche "Verzerrungen" akkumulierten, verschlechterten sich die Folgen.
Am Baylor College of Medicine in Houston stellten sich Michael DeBakey und Denton Cooley, die als die besten Herzchirurgen der Welt galten, einer anderen Reihe von Herausforderungen. DeBakey und Cooley begannen als Partner - sie führten eine große Anzahl von Herzoperationen in einem unglaublichen Tempo durch. Wie er in seinem Buch schreibt Ticker: Die Suche nach einem künstlichen Herzen durch die Journalistin Mimi Schwartz, später fielen die beiden aus. Cooley verließ die Praxis 1960 und gründete später das Texas Heart Institute. In der Zwischenzeit beauftragte DeBakey Domingo Liotta, einen innovativen argentinischen Herzchirurgen, mit der Arbeit mit dem künstlichen Herzen. Bis 1969 begann Liotta, Prototypen in Kälber zu implantieren. Die Ergebnisse waren entmutigend (von sieben Tieren starben vier auf dem Operationstisch), und DeBakey glaubte, dass sie noch nicht für den Einsatz beim Menschen bereit waren. Aber Cooley war sehr daran interessiert, die Arbeit voranzutreiben. Er hatte Patienten, die auf ein Spenderherz warteten - nicht nur in seinem Krankenhaus, sondern auch in nahe gelegenen Motels. Ohne DeBakey zu informieren, beauftragte er Liotta, am Texas Heart Institute zu arbeiten, mit der Erwartung, ein neues Implantat zu verwenden.
Cooley suchte unter seinen Patienten nach einem Kandidaten. Haskell Karp, ein 47-jähriger Gutachter aus Skokie, Illinois, wurde wegen Herzerkrankungen dreizehn Mal ins Krankenhaus eingeliefert. Er hatte so starke Atemnot, dass es ihm manchmal schwer fiel, seine Haare zu kämmen. Cooley wollte sehen, ob Karps Herz chirurgisch repariert werden kann, aber Karp und seine Frau waren sich einig, dass Cooley, wenn es keine solche Option gäbe, einen Liotta-Prototyp implantieren könnte, in der Hoffnung, dass später ein Spenderherz entstehen würde. "Mr. Karp wurde auf die chirurgische Station gebracht", schrieb Cooley später in seinen Memoiren. „Er war blass, schwitzte und atmete schwer. Sein Blutdruck fiel auf die Hälfte des normalen Niveaus. " In der Mitte der Operation stellte sich heraus, dass sein Herz nicht gerettet werden konnte.
Cooley stellte ein pneumatisches Gerät auf, das durch Schläuche, die durch Karps Seite verlaufen, mit einer Konsole von der Größe eines Kühlschranks verbunden war. Die Ventrikel des Herzens bestanden aus elastischem Kunststoff mit einer flexiblen Polyesterauskleidung; Wenn Luft zwischen der Schleimhaut und dem Kunststoff strömte, zogen sich die Ventrikel zusammen und das Herz arbeitete. Das Gerät hielt Karp vierundsechzig Stunden am Leben, bis es durch das transplantierte Herz von Barbara Evan, einer vierzigjährigen Mutter von drei Kindern, ersetzt wurde. Zweiunddreißig Stunden später starb Karp jedoch an Lungenentzündung und Nierenversagen, die Folge einer schweren Herzerkrankung, die ihn zunächst zu einem Kandidaten für das riskante Verfahren machte. Cooley betrachtete die Operation als Erfolg. Aber DeBakey, wütend darüber, sein künstliches Herz gestohlen zu haben, bezweifelte, dass sein ehemaliger Partner ethisch handelte. Eine Reihe von Untersuchungen wurde durchgeführt,und Cooley denunzierte das American College of Surgeons. Beobachter waren sich nicht einig, ob die Operation heldenhaft oder rücksichtslos war, aber auf jeden Fall trat ein neues Problem auf: Als die Menschen einem künstlichen Herzen zustimmten, waren sie so krank, dass es fast unmöglich war, sie zu retten.
Willem Kolff, der in den Niederlanden geborene Therapeut, der in den 1940er Jahren die Dialyse erfand, hörte damit nicht auf. Er wollte nicht nur der Transplantation so nahe wie möglich kommen, er wollte ein Herz schaffen, das so gut ist, dass es für eine dauerhafte Arbeit verwendet werden kann. In Colffs Labor an der Universität von Utah schuf ein Ingenieur namens Clifford Quan-Gett einen weichen Ventrikel, der die Struktur des Blutes nicht beschädigte. Robert Jarvik, ein talentierter biomedizinischer Ingenieur, der während seiner medizinischen Ausbildung zum Team der Universität von Utah stieß, hat den Konstruktions- und Herstellungsprozess unermüdlich verfeinert, um Probleme mit der Hämokompatibilität anzugehen. Als Jarvik 1971 zum Team stieß, konnte sein Herzprototyp ein Kalb nur zehn Tage lang am Leben erhalten. Die Fortschritte waren jedoch stetig - nach zehnjähriger ArbeitEin Kalb namens Alfred Lord Tennyson lebte zweihundertachtundsechzig Tage auf dem künstlichen Herzen von Jarvik-5.
Im Dezember 1982 implantierte der Herzchirurg William De Vries Barney Clark, einem 60-jährigen Zahnarzt, eine verbesserte Version des Herzens (Jarvik-7). Clarks Herz arbeitete für ungefähr ein Sechstel seiner Ressource. Er fühlte sich so schlecht, dass er, als er die Kälber und Schafe mit Jarviks Herzen sah, sagte: "Ich denke, sie fühlen sich viel besser an als ich jetzt." Die Operation erregte internationale Aufmerksamkeit. Oft lag der Fokus auf den Persönlichkeiten der Teilnehmer: De Vries, erfahren und "Lincoln", Jarvik, jung und gutaussehend, und Clark, ein charismatischer Mann auf der Straße, der während des Zweiten Weltkriegs Kampfmissionen durchführte. Ein Video der siebeneinhalb Stunden der Operation wurde im Fernsehen ausgestrahlt. Anschließend nahmen Reporter an den täglichen Pressekonferenzen in der Cafeteria der Universität teil.
Clark lebte einhundertzwölf Tage mit Rohren, die ihn mit einer 400-Pfund-Pumpe und einem Bedienfeld verbanden. Er befand sich in Zeiten des Niedergangs, erholte sich dann, war unglücklich und dann optimistisch. Manchmal stand er sogar kurz auf und trat auf das stationäre Fahrrad, aber normalerweise lag er im Bett und schnappte nach Luft, um Luft durch die Maske zu ziehen. Eines der mechanischen Ventile musste in einem späteren Betrieb ausgetauscht werden. Clark litt an Nasenbluten, Krampfanfällen, Nierenversagen und Lungenentzündung. Kurz bevor er an Sepsis und Organversagen starb, sagte er und unterbrach das Puffen der Luftpumpe: "Es war schön, Menschen helfen zu können."
Die FDA erteilte De Vries die Erlaubnis, sieben künstliche Herzen zu implantieren, und er machte sich an die Arbeit. 1984 installierte De Vries eine modifizierte Version des Jarvik-7 bei William Schroeder, einem 52-jährigen Ex-Waffeninspektor der Armee. Vor der Operation bat Schröder um ein Geständnis. Am Ende lebte er 620 Tage, zog vom Krankenhaus in eine Wohnung und benutzte von Zeit zu Zeit eine tragbare Pumpeinheit, die drei Stunden lang mit Batteriestrom betrieben wurde, um in den Korridor zu gehen oder mit seiner ein Auto zu fahren Sohn. In einem Telefongespräch mit Ronald Reagan beklagte sich Schröder scherzhaft über die Verzögerung der Sozialversicherungskontrollen. Die Reporter fühlten die Brust des Mannes und staunten über seinen Herzschlag - er schien stärker zu sein als der eines gesunden Menschen. Schröder litt jedoch unter einer Vielzahl von Beschwerden. Insbesondere von Schlaganfällen - einer von ihnen war umfangreich. Nachdem,Als er an chronischen Infektionen und Lungenproblemen starb, wurde er mit einem Grabstein begraben, der zwei Herzen darstellt - einen Menschen und Jarvik-7.
Die Herzen wurden besser, ebenso wie die chirurgischen Techniken, obwohl keine dieser Verbesserungen den Mainstream der Forschung veränderte. De Vries führte mehrere Transplantationen mit unterschiedlichem Erfolg durch. In Schweden fühlte sich der Mann, dem der Jarvik-7 überreicht wurde, sehr wohl, machte lange Spaziergänge und aß in seinen Lieblingsrestaurants. Er starb jedoch siebeneinhalb Monate später und löste eine juristische Debatte darüber aus, ob er überhaupt noch lebte (nach schwedischem Recht starb er zu dem Zeitpunkt, als sein Herz stehen blieb). Ärzte, Patienten und Reporter fühlten sich in Bezug auf das Thema kühler. Das Vertrauen in die Idee eines Herzersatzes begann zu schwindenund Sponsoren fragten sich - wäre es nicht besser, Geld für etwas anderes auszugeben? Was ist der Sinn einer kurzfristigen künstlichen Herztransplantation? Haben die Chirurgen versucht, ihre Patienten zu retten, oder haben sie nur mit ihnen experimentiert? Haben sich die zusätzlichen Tage gelohnt?
Die frühen künstlichen Ingenieure hatten nur begrenzten Erfolg. Ihre Geräte könnten Patienten lange, aber nicht dauerhaft am Leben halten. Herzinsuffizienz war nicht mehr tödlich, aber die Lebensqualität war zu niedrig. Ein begrenztes Wunder, ein zweideutiges Gut. "Sie haben es geschafft", sagte Timms in seinem Büro, als wir die Geschichte diskutierten. "Das wollte aber niemand." Eine ernüchternde Schlussfolgerung für diejenigen, die versuchten, sich zu wiederholen.
Vor ein paar Jahrzehnten, zu Beginn meines letzten Studienjahres, lebte ich neben zwei charmanten Frauen: Seuss aus Montana und Jess aus New Jersey. Wir wurden Freunde und ich lernte bald Jess 'Geschichte. Als Abiturientin erlitt sie einen massiven Herzinfarkt. Nach Durchführung der letzten Riten wurde sie durch die Implantation einer experimentellen Herzpumpe gerettet - eines "ventrikulären Hilfsmittels" namens HeartMate. Dieses Gerät war der Erbe der Erfindungen von Kantrowitz aus den 60er Jahren, aber es war kein künstliches Herz. HeartMate führte die Funktionen der rechten Seite des Herzens aus, die linke blieb an Ort und Stelle. Jess nahm am Abschlussball teil und spielte in der Produktion von Effortless Business Success der Schule mit, während sie über ein Kabel mit einer Batterie in ihrer Handtasche verbunden war.Sie lernte mit einer Prothese laufen, weil eine Komplikation durch einen Herzinfarkt die Amputation ihres linken Beins über dem Knie erforderte. Einige Tage vor dem Abitur erhielt sie das Herz eines Mädchens, das bei einem Autounfall ums Leben kam. Kurz danach entwickelte sie ein Non-Hodgkin-Lymphom, wahrscheinlich aufgrund der Immunsuppressiva, die sie einnahm, um eine Abstoßung zu verhindern. Als ich Jess traf, war alles vorbei. Sie hatte keine Batterie, war von Krebs geheilt und erhielt eine höhere Ausbildung.Infolge der Immunsuppressiva, die sie einnahm, um eine Abstoßung zu verhindern. Als ich Jess traf, war alles vorbei. Sie hatte keine Batterie, war von Krebs geheilt und erhielt eine höhere Ausbildung.Infolge der Immunsuppressiva, die sie einnahm, um eine Abstoßung zu verhindern. Als ich Jess traf, war alles vorbei. Sie hatte keine Batterie, war von Krebs geheilt und erhielt eine höhere Ausbildung.
Wir blieben nach dem College Freunde. Jess hat im Gesundheitswesen als Anwältin für Organspenden gearbeitet. Ihre Besonderheit war, dass sie wusste, wie man gleichzeitig süß und hart ist. Sie bereiste die Welt, schlug zweimal gegen Krebs, ging zu Konzerten, aß viele Desserts, hatte Freunde und bekam Beförderungen. Im Allgemeinen benahm sie sich wie ein gewöhnliches junges Mädchen und nicht wie ein lebendiges Wunder. Als ich die Leichtigkeit beobachtete, mit der sie sich in einer medizinischen Einrichtung bewegte - mit Krankenschwestern zu kommunizieren, E-Mails von ihrem Krankenhausbett aus zu senden -, wurde mir klar, wie nachdenklich und mutig sie lebte.
Ich war neugierig auf die Menschen hinter HeartMate und fuhr zum Texas Heart Institute in Houston. Es befindet sich in der Nähe des St. Luke's Hospital im stadtähnlichen Texas Medical Center, dem weltweit größten medizinischen Komplex mit zehn Millionen Patienten pro Jahr. Das ist die Kardiologie des Vatikans. Es gibt ein großes Museum, das der Geschichte der Herzchirurgie und der Herzpumpen gewidmet ist. Nicht weit von der Stelle entfernt, an der Denton Cooley vor mehr als fünf Jahrzehnten das erste künstliche Herz implantiert hatte, saß ich mit zwei Chirurgen, O. H. (Bad) Fraser und Billy Cohn, in einem fensterlosen Konferenzraum. Kon, ein angespannter Mann in einem schwarzen Hemd und Jeans, war neunundfünfzig; Fraser, ein Mann mit wenigen Worten in einem Blazer, einer Hose und einer schildpattfarbenen Brille, war neunundsiebzig. Beide trugen Cowboystiefel.Zusammen haben sie über tausend Geräte zur "mechanischen Unterstützung der Durchblutung" implantiert. Die meisten Patienten sind heute mit ventrikulären Hilfsmitteln ausgestattet, um die linke Seite des Herzens zu unterstützen oder zu ersetzen. Aber Cohn und Fraser gehören wie Timms zu einer kleinen Gruppe von Forschern, die immer noch daran arbeiten, einen vollständigen und dauerhaften Herzersatz zu schaffen. Im Jahr 2011 implantierten sie zwei HeartMate IIs (eine für die linke Seite, eine für die rechte) in einen fünfundfünfzigjährigen Mann, dessen Herz vollständig versagt hatte und entfernt wurde. Diese Geräte wirkten wie ein künstliches Herz und ließen den Mann 5 Wochen lang leben.das hilft der linken Seite des Herzens oder ersetzt es. Aber Cohn und Fraser gehören wie Timms zu einer kleinen Gruppe von Forschern, die immer noch daran arbeiten, einen vollständigen und dauerhaften Herzersatz zu schaffen. Im Jahr 2011 implantierten sie zwei HeartMate IIs (eine für die linke Seite, eine für die rechte) in einen fünfundfünfzigjährigen Mann, dessen Herz vollständig versagt hatte und entfernt wurde. Diese Geräte wirkten wie ein künstliches Herz und ließen den Mann 5 Wochen lang leben.das hilft der linken Seite des Herzens oder ersetzt es. Aber Cohn und Fraser gehören wie Timms zu einer kleinen Gruppe von Forschern, die immer noch daran arbeiten, einen vollständigen und dauerhaften Herzersatz zu schaffen. Im Jahr 2011 implantierten sie zwei HeartMate IIs (eine für die linke Seite, eine für die rechte) in einen fünfundfünfzigjährigen Mann, dessen Herz vollständig versagt hatte und entfernt wurde. Diese Geräte wirkten wie ein künstliches Herz und ließen den Mann 5 Wochen lang leben.Diese Geräte wirkten wie ein künstliches Herz und ließen den Mann 5 Wochen lang leben.Diese Geräte wirkten wie ein künstliches Herz und ließen den Mann 5 Wochen lang leben.
Frasers Karriere begann im goldenen Zeitalter der künstlichen Herzarbeit und dauerte bis in die dunkelsten Jahre. 1963 trat er in das Baylor College of Medicine ein und studierte bei Michael DeBakey. In den 70er Jahren trat er Cooleys Team in Texas bei und arbeitete dort in den 80er Jahren, als die Entdeckung von Cyclosporin und Immunsuppressiva das Überleben von Transplantaten verbesserte. Von der Bedeutung von Herzpumpen als Zwischengeräte überzeugt, begann er in einem Kellerlabor zu arbeiten, in dem Schweine, Schafe, Kühe und Ziegen gehalten wurden. Jahrzehntelang arbeitete er mit Ingenieuren zusammen, um nahezu jede heute existierende Herzpumpe zu testen und zu verbessern, einschließlich des ursprünglichen HeartMate. (Früher in Cerritos habe ich in Frasers Labor ein Video von einem Kalb mit einer Bivacor-Pumpe gesehen, das auf einem Laufband läuft. Fraser und Cohn sind Berater des Unternehmens.)
»Dieser Typ, O. H. Fraser«, sagte Cohn und zeigte auf ein Foto von Fraser in einem blutbefleckten Gewand, das vor langer Zeit auf seinem Laptop aufgenommen worden war. "Ein echter Rockstar." Fraser kicherte.
Cohn, der messianische Energie ausstrahlte, sagte, dass Fraser 1986 der erste Chirurg war, der HeartMate erfolgreich in klinischen Studien einsetzte, die vor 1993 stattfanden. Seit der Zulassung dieses Geräts durch die FDA wurde es bei ca. 4.000 Patienten installiert. HeartMate war donutförmig, mit einer mechanischen Pumpe ausgestattet und eine seiner Hauptinnovationen war die Verwendung von speziell strukturiertem Kunststoff und Titan, auf denen Blutzellen eine glatte biologische Oberfläche bilden konnten. Frühe Versionen wurden mit Luft betrieben, die durch einen Schlauch geliefert wurde. Spätere Modelle, wie das, das Jess erhielt, hatten einen Motor. Die Lebensdauer des Geräts betrug nicht mehr als anderthalb Jahre, aber das war genug für Patienten, die mit blauen Lippen ins Krankenhaus eingeliefert wurden und kurz vor dem Tod standen."Sie mussten den HeartMate in das Atemgerät einsetzen, einen großen Einschnitt machen, die Pumpe in den Bauch einführen, sie anschließen und am Ende der Operation wurden die Lippen rosa." Das Problem war und ist das Fehlen transplantierter Herzen: "In anderthalb Jahren wird HeartMate brechen, und Sie sollten in dieser Zeit besser ein Spenderherz finden, sonst sterben diese Menschen."
Um dieses Problem zu lösen, arbeitete Fraser mit Abiomed, einem Unternehmen für Herzpumpen in Massachusetts, zusammen, um das künstliche Herz der nächsten Generation, AbioCor, zu entwickeln. Dieses künstliche Herz wurde in den frühen neunziger Jahren geschaffen. Es war in mancher Hinsicht traditionell (es hat zwei Kammern, wie ein echtes Herz), aber ansonsten ist es ein sehr futuristisches Gerät. Es kamen keine Luftschläuche oder elektrischen Kabel aus dem Körper. Das AbioCor ist ein vollständig in sich geschlossenes Implantat, das zirkulierende Hydraulikflüssigkeit verwendet, um die Ventrikel zu komprimieren. Der AbioCor wird von einem Akku angetrieben, der drahtlos über die Haut aufgeladen werden kann. Theoretisch kann man damit schwimmen.
"Super, super ehrgeizig", sagte Cohn, als er die Karte öffnete. „Sie haben eine Viertelmilliarde Dollar dafür ausgegeben. Mehrere hundert Tiere, wobei die Hälfte der Operationen Bud und sein Team hier durchgeführt haben. " In den Jahren 2001 und 2002 wurden bei 14 Patienten Herzen installiert. Zu diesem Zeitpunkt begannen ehrgeizige Pläne zu bröckeln. "Nach 9 Monaten starben alle bis auf vier an Komplikationen oder Geräteausfällen", erinnert sich Cohn.
Die FDA erteilte Abiomed die Erlaubnis, 60 weitere Geräte zu implantieren, aber es war allen klar, dass sie aktualisiert und dann erneut genehmigt werden mussten - ein langer Prozess, den niemand angehen konnte. "Die Abiomed gaben auf", sagte Cohn. "Sie sagten: 'Das ist zu schwierig!' Das Problem war, dass das Herz so groß war, dass es nur in die Brustkorb der größten männlichen Patienten passen konnte.
„Weißt du, dein Herz schlägt hunderttausend Mal am Tag“, sagte Fraser gedehnt.
"Fünfunddreißig Millionen Mal im Jahr", sagte Cohn.
"Angesichts dieser Tatsache ist es erstaunlich, dass es so lange dauerte", sagte Fraser.
Während der achtziger und neunziger Jahre, als er an HeartMate und AbioCor arbeitete, argumentierte Fraser, dass Ingenieure von pulsierenden Pumpenkonstruktionen zu Konstruktionen übergehen sollten, die auf dem einfacheren mechanischen Prinzip des "kontinuierlichen Durchflusses" basieren - worauf Bivacor basiert. Einige Forscher haben argumentiert, dass das Herz-Kreislauf-System vom Puls profitieren kann: Es gibt Hinweise darauf, dass sich die Wände der Blutgefäße als Reaktion auf einen schnellen Herzschlag erweitern. Fraser kam jedoch zu dem Schluss, dass alle Vorteile der Pulsation durch Stärke und Einfachheit aufgewogen wurden. Er begann parallel an zwei Projekten mit kontinuierlichem Fluss zu arbeiten, eines mit dem Kardiologen Richard Wempler und das andere mit Robert Jarvik. Sie implantierten künstliche Herzen in Tiere und entfernten sie dann.zerlegt und analysiert, wie sie funktionieren. Bis zum zweitausendsten wurden diese Geräte unter den Namen Jarvik 2000 bzw. HeartMate II in Betrieb genommen.
Cohn öffnete die HeartMate II-Schaltung auf seinem Laptop. Grundsätzlich ist es ein schmales Rohr mit einem Korkenzieher. Wenn sich die Schraube zwischen den beiden Lagern dreht, wirkt sie wie ein stationärer Propeller und drückt kontinuierlich Blut aus dem Herzen in die darüber liegende Aorta. (In der Landwirtschaft wird das gleiche Design als Archimedes-Schraube bezeichnet und zum Pumpen von Wasser verwendet.)
Cohn zeigte auf den Propeller: „Hier ist ein bewegliches Teil, das an Rubinlagern aufgehängt ist. Die Leute sagten: "Sie können keine Lager im Blut verwenden." Es stellte sich heraus, dass Sie können! Es fließt genug Blut durch sie, um sie sauber zu halten. " Gerinnsel sind immer noch ein Problem, ebenso wie Infektionen. Jedes Jahr erhalten jedoch mehr als tausend Menschen HeartMate II oder ähnliche Geräte und leben mit ihnen, wenn sie auf den Wartelisten für Transplantationen aufsteigen. HeartMate II hielt Dick Cheney von 2010 bis 2012 am Leben, bis er eine Transplantation bekam.
Im Sommer 2019 erhielt ich eine Nachricht von Jess. "Ich habe kürzlich den 20. Jahrestag meiner Herztransplantation gefeiert", schrieb sie. "Aber ein transplantiertes Herz funktioniert nicht so lange wie ein einheimisches." Ich wusste das nicht. Ich nahm an, dass ihre Transplantation dauerhaft war. Tatsächlich brach ihr geliehenes Herz zusammen. Sie schnappte nach Luft und wurde eines Nachts fast ohnmächtig, als sie nach Hause zu ihrer Wohnung ging. Jetzt ist sie ins Krankenhaus zurückgekehrt und wartet auf ein zweites Herz. "Es könnte Wochen, Monate dauern oder (weniger wahrscheinlich), dass es morgen transplantiert wird", schrieb sie. "Bitte senden Sie etwas Nettes."
Ich besuchte Jess auf der Intensivstation, wo wir über Restaurants, Karrieren und TV-Shows sprachen. Wir haben uns einige Bilder von meinem Sohn angesehen, der ungefähr ein Jahr alt war. Ich wollte sie gerade wieder besuchen, als sie starb.
"Sie hat einen tollen Job gemacht", sagte Cohn. "Viele Herztransplantationspatienten sterben nach zehn Jahren."
"Ich war vor kurzem auf einer Geburtstagsfeier für einen Mann, der vor dreißig Jahren eine Transplantation hatte", sagte Fraser. „Aber das passiert sehr, sehr, sehr selten. Nur etwa 5% der Herztransplantationspatienten leben noch 30 Jahre. “ Künstliche Pumpen auf dem Markt gelten als Brückentherapie, und Herztransplantationen sind „gezielte“ Therapien. Wenn Sie jedoch lange genug leben, sind Transplantate auch nur Brücken.
Ich fragte Fraser und Cohn, was sie von all den Menschen halten, die während oder nach dem Gebrauch ihrer Geräte starben - ob sie in dieser Welt verweilten und wie sie lebten.
"Märtyrer", sagte Cohn. „Sie klammerten sich an das Leben. Die Technologie war vielleicht nicht da, aber sie hat wahrscheinlich ihren letzten Atemzug unterbrochen. Viele von ihnen verbrachten Jahre mit ihren Lieben und taten, was sie wollten. Einige gingen auf die Intensivstation, verbrachten dort sechs Wochen und starben. Im Nachhinein scheint es manchmal besser zu sein, sie einfach gehen zu lassen. Aber du weißt nie! Dies ist ein Spiel mit Statistiken, und sie waren für ein paar weitere Lebenstage bereit dafür. Und jedes Mal hat es uns geholfen, vorwärts zu kommen. "
"Ich habe viel mit Kindern mit Leukämie gearbeitet, als ich Student war", sagte Fraser. „Sie sind alle gestorben. Die Ärzte in der Kinderstation in Texas wollten ihre Arbeit kündigen. "
"Das liegt daran, dass Sie sie mit diesen Giften gefoltert haben", bemerkte Kohn.
"Sie sahen schrecklich aus", sagte Fraser. „Ihre Bäuche waren geschwollen, sie verloren Haare, es erschreckte andere Kinder. Aber die Ärzte machten das alles weiter. Ich denke, es hat mir in Zukunft geholfen, denn die ersten 22 von 70 Menschen, bei denen wir die ersten künstlichen Ventrikel installiert haben, sind gestorben. "
Es war zu spät. Fraser führte mich durch ein verlassenes Büro, durch verwinkelte, ruhige Korridore, und schließlich fuhren wir mit dem Aufzug in den Keller. Wir betraten sein Labor, eine riesige Höhle, in der er den größten Teil seines Arbeitslebens verbrachte. Wir gingen durch den veterinärmedizinischen Operationssaal und das Pathologielabor, wo tote Tiere und ausgefallene Pumpen zerlegt und analysiert werden konnten.
"Wir haben hier Schweine", sagte Fraser, als er die Tür öffnete. Es roch nach Tieren und ein großes rosa Schnarchschwein erschien in Sicht.
"Schweine haben das menschlichste Herz", sagte er und schloss die Tür. Er zeigte in den Korridor: „Ziegen. Ich arbeite nicht gern mit Ziegen. Sie sind zu schlau! " Er lachte. "Sie sehen dich an."
Wir gingen tiefer ins Labor. Im mit Teppich ausgelegten Konferenzraum waren mehrere Dutzend künstliche Herzen und Herzpumpen ausgestellt - fast ein Museum für die gesamte Region. "Was in der Mitte ist, ist AbioCor", sagte Fraser und zeigte auf ein verdrehtes Stück Metall und Kunststoff in Form eines Herzens. "Das ist der alte Jarvik-7": zwei gelb-beige Ventrikel mit abgehenden Röhren. "This is HeartMate II": ein grauer Metallzylinder mit weißen Rohren an beiden Enden, der aussieht wie etwas, das Sie unter einem Waschbecken finden würden. Auf dem Cover des Life-Magazins vom September 1981 stand "Artificial Heart Created" in einem Rahmen an der Wand.
Fraser zeigte auf eine große Metallpumpe und ein weißes Rohr, das aus ihr herausragt - ein „langes Rohr“, sagte er. Bis es ersetzt wurde, war das Gerät zum Scheitern verurteilt. Kleine Änderungen werden iterativ vorgenommen und ihre Auswirkungen werden erst nach dem Tod sichtbar. Es war eine Erfindung in Zeitlupe.
Das AbioCor-Projekt wurde abgebrochen. Die Arbeit an Bivacor ist noch viele Jahre entfernt. Heute ist SynCardia Systems in Tucson, Arizona, das einzige Unternehmen, das künstliche Herzen herstellt und vermarktet, die in Menschen implantiert werden. Das Unternehmen wurde im Rahmen einer Rettungsmission gegründet. Symbion, das Unternehmen in Utah, an dessen Gründung Robert Jarvik beteiligt war, verlor 1990 seine Jarvik 7-Zertifizierung aufgrund von Problemen bei der Qualitätskontrolle. Die Technologie wurde von einem anderen Unternehmen aufgekauft, das klinische Studien mit einer verbesserten Version des Geräts durchführte, aber 2001 ging die Finanzierung aus. Für eine Weile schien die Technologie einfach zu verschwinden. Zwei Herzchirurgen und ein Bioingenieur haben jedoch gemeinsam Risikokapital angehäuft, um die Rechte an dem System aufzukaufen. Sie benannten das Gerät in SynCardia Total Artificial Heart oder TAH Company um.Das Gebäude befindet sich heute in mehreren Gebäuden rund um einen sandigen Parkplatz und verkauft jährlich etwa hundert Herzen, die alle vom alten Jarvik 7 abstammen, der mit Luft betrieben wurde. Trotz der Tatsache, dass es SynCardia gelungen ist, ein Team von Chirurgen zusammenzustellen, das in der Lage ist, die Herzen des Unternehmens zu stärken, ist die Leistung sehr schlecht. Das Unternehmen hat kürzlich Kapitel 11 des Insolvenzgesetzes bestanden und wurde von neuen Investoren aufgekauft. Sie befassten sich mit der Pandemie, die zur Einstellung von Operationen im ganzen Land durch die Herstellung und den Verkauf von Händedesinfektionsmitteln führte.Das Unternehmen hat kürzlich Kapitel 11 des Insolvenzgesetzes bestanden und wurde von neuen Investoren aufgekauft. Sie befassten sich mit der Pandemie, die zur Einstellung von Operationen im ganzen Land durch die Herstellung und den Verkauf von Händedesinfektionsmitteln führte.Das Unternehmen hat kürzlich Kapitel 11 des Insolvenzgesetzes bestanden und wurde von neuen Investoren aufgekauft. Sie befassten sich mit der Pandemie, die zur Einstellung von Operationen im ganzen Land durch die Herstellung und den Verkauf von Händedesinfektionsmitteln führte.
Zusammen mit Karen Stamm, Programmdirektorin bei SynCardia, und Ingenieur Matt Schuster sah ich durch das Fenster, wie ein Techniker in einem Reinraum eines der Herzen einsammelte. "Der Schlüssel zur Schaffung eines künstlichen Herzens ist das Material, das wir verwenden", sagte Schuster. „Segmentierter Polyurethanmörtel. Wir nennen es "Spazz" - von SPUS. " Die Anspannung lachte. "Wir machen dieses Zeug hier auf dem Campus", fuhr Schuster fort. „Dies ist unsere eigene Mischung. Wenn es aus der Produktionsanlage kommt, sieht es aus wie Saft oder dicker Honig. " Mit einem Zahnstocher trug der Techniker sorgfältig Schichten geformten Honigs auf. Ein durchscheinendes Etwas erschien über einem anderen durchscheinenden Etwas. Der Montageprozess dauert zweieinhalb Wochen.
Wir haben ein Labor durchlaufen, das sich der Explantatanalyse widmet. "Wenn wir das Herz zurückbekommen, nehmen wir es auseinander und untersuchen es", sagte Schuster. Wir befanden uns in einem anderen Raum, der mit mehreren Dutzend Wassertanks in den Regalen gefüllt war. Ein Herzschlag in jedem Reservoir. Neben den Tanks befanden sich Luftpumpen oder "Antriebe". Das Geräusch im Raum war ohrenbetäubend, schnell und laut: Knall, Knall, Knall, und darin konnte man das mechanische Klappern einer Schreibmaschine hören. Die Geräusche wurden zweimal pro Sekunde wiederholt - im Rhythmus der Produktion, als wären wir in einer Fabrik. "Hier machen wir unsere Langzeitforschung", rief Strain über den Lärm hinweg. Einerseits gab es Herzen von 50 Kubikzentimetern (sie werden bei kleinen Patienten platziert) und andererseits - 70 (sie werden bei größeren Patienten platziert). „Hier sind die Laufwerke,von dem es ein mechanisches Geräusch gibt “, sagte Strain und zeigte auf eine mechanische Pumpe, die aussah wie eine Brotdose. Es war durch einen Luftschlauch mit dem Herzen im Reservoir verbunden. "Wenn Sie ein Klicken hören, feuert eine Klappe im Herzen."
Die Hauptinnovationen von SynCardia richteten sich genau auf den Antrieb. Ihr Herz kann mit einem von zwei Geräten betrieben werden: Das erste hat die Größe eines Minikühlschranks und das zweite die Größe eines Toasters. Beide Geräte sind viel kleiner als die von De Vries-Patienten verwendeten. Nach einigen Monaten müssen die Laufwerke gewartet werden. Wenn die Warnleuchte aufleuchtet, trennt der Servicetechniker das Laufwerk und verbindet es so schnell wie möglich wieder mit einem anderen Gerät, damit das Herz des Benutzers nicht sinkt. Ich sah, wie das Wasser in den Tanks rhythmisch schwankte. Es erfordert viel Mühe, jede Minute fünf oder sechs Liter Blut durch den Körper zu drücken.
Ich fragte, wie dieses Herz klingt, wenn es in einer Person installiert ist.
"Viel leiser", sagte Strain. „Aber du kannst ihn hören. Ich habe Geschichten gehört, in denen Patienten sagen, dass andere Menschen Klicks hören, wenn sie den Mund öffnen. " Sie erzählte mir, dass einige Patienten den Lärm zunächst nicht tolerieren konnten. Aber dann sagte sie: "Sie konnten nicht schlafen, ohne auf Klickgeräusche zu klicken."
Wir gingen weiter durch das Lagerhaus, wo ungefähr ein Dutzend Herzen in Regalen gelagert wurden, die zum Versand bereit waren. Chirurgische Kits, die die für ihre Installation erforderlichen Materialien enthielten, wurden in einem separaten Stapel verpackt. Wir gingen dann über den Parkplatz zu einem anderen Gebäude, wo eine Gruppe von Ingenieuren mit einer Schutzbrille in einem Labor mit hohen Decken auf uns wartete. Einer von ihnen reichte mir ein kleines sanduhrförmiges Stück Plastik: einen Spazz. Transparent, ein bisschen wie Milch, glatt und klebrig auf meinen Fingerspitzen. Der Spazz dehnte sich fast surreal - ich zog an den Enden, streckte den Hals der Sanduhr um ein Vielfaches seiner ursprünglichen Länge und das Material kehrte mühelos in seine ursprüngliche Form zurück.
Durch die Tür sah ich ein riesiges, abgenutztes Auto, ungefähr 3 Meter hoch. Sie sah gleichzeitig aus wie eine Bohrinsel und ein KitchenAid. "Spazz-Reaktor", sagte Troy Villazon, Produktionsleiter. "Er ist aus den frühen 60ern." SynCardia erwarb die Maschine zu Beginn des 20. Jahrhunderts, um eine reibungslose Materialversorgung zu gewährleisten. "Diese Ausrüstung hat fast die gesamte Geschichte der Spazz-Entwicklung miterlebt", sagte Villazon. Wir fragten uns eine Weile - wurde genau diese Maschine verwendet, um Jarviks Herzen zu erschaffen? "Es ist möglich", sagte Schuster.
Ich blieb vor einer Tafel stehen, auf der vier Fotos von SynCardia-Patienten über herkömmlichen handgezeichneten Diagrammen angeordnet waren. Die Fotos zeigten einen schwarzen Mann in einem Krankenhausbett mit einer Einkaufstasche; ein glatzköpfiger weißer Mann auf einem Golfplatz mit einem dünnen Luftschlauch, der unter seinem Hemd hervorkommt; blond, möglicherweise jugendlich, einen Rucksack tragend; und junger Bruder und Schwester sitzen zusammen. "Wir lieben es, motivierende Bilder an der Wand zu sehen", sagte Villazon. Ein neunjähriger Junge war der jüngste Patient, der ein Herz von SynCardia erhielt. Die langlebigste SynCardia nutzt das Herz seit fast sieben Jahren - eine Leistung, die in den 1980er Jahren das Cover des Life-Magazins gewesen sein könnte.
Eine der größten Herausforderungen für SynCardia ist die Veralterung. Der Jarvik 7, auf dem das Herz von SynCardia basiert, wurde vor fast vierzig Jahren entwickelt. Die ersten Lizenzen des Unternehmens sind mehrere Jahrzehnte alt. Heutzutage erfordert das Ändern eines einzelnen Teils - Bolzen, Ventil, Widerstand - möglicherweise neue Lizenzen. Wenn Lieferanten ihre Geschäftstätigkeit einstellen oder ihre Angebote erneuern, müssen die SynCardia-Ingenieure suchen, testen und dann Berechtigungen zum Austausch von Komponenten einholen. Das Unternehmen befürchtet eine tödliche Fehlfunktion des Spas-Reaktors: Der Bau und die Genehmigung eines neuen Reaktors könnten ein Jahr dauern, sodass potenzielle neue Patienten kein Herz mehr haben. Die Wartung eines veralteten Geräts ist teuer. „Auch wenn wir es nicht verbessern oder ändern,Wir müssen einfach weiter das gleiche Zeug produzieren - die Leute merken es nicht “, sagte Schuster. "Ich habe in der Luft- und Raumfahrtindustrie gearbeitet und kann Ihnen sagen, dass es oft einfacher ist, größere Änderungen in Luft- und Raumfahrtprojekten vorzunehmen, als etwas in einem künstlichen Herzen zu ändern." Ich stellte mir die Sorgfalt vor, mit der potenzielle Patienten die Höhen und Tiefen von SynCardia verfolgen.
In den USA gibt es weniger als zwanzig Krankenhäuser, die Chirurgen für die Durchführung der Herzinsertion geschult haben. "Dies ist ein enger Markt", sagte mir Don Webber, CEO des Unternehmens. Er holte sein Handy heraus und öffnete eine Tabelle mit allen Herzkandidaten. "Wir erhalten jeden Tag Listen", erklärte er. „Wir erhalten einen Anruf, einen Text oder eine E-Mail mit der Aufschrift:‚ Wir haben möglicherweise einen Patienten. ' Auf dem Telefonbildschirm werden mehrfarbige Zeilen mit Patientendaten ausgeführt.
SynCardia steht vor dem gleichen Problem, mit dem Cooley in den sechziger Jahren konfrontiert war: Sie müssen sehr krank sein, um daran zu denken, Ihr Herz aus der Brust zu schneiden, aber wenn Sie zu lange warten und krank werden, können Sie nicht gerettet werden. "Es gibt Fälle wie diesen", sagte Webber besorgt in seiner Stimme. „Sie sehen die Person auf der Liste diese Woche, Sie sehen sie am Ende der Woche auf der Liste, Sie sehen sie nächste Woche auf der Liste. Er wartet nur und wartet und wartet. " Je länger ein Patient wartet, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass er nach einer künstlichen Herzimplantation und einer anschließenden Transplantation überlebt. "Dies ist keine leichte Entscheidung", sagte Webber. „Das Team besteht aus mehreren Personen“ - Chirurgen, Kardiologen, Krankenhausärzte, und alle müssen zustimmen.
Wirtschaftswissenschaftler verwenden viele verschiedene Metaphern, um Erfindungen und Innovationen zu beschreiben. Sie sagen, dass sich die Technologie kontinuierlich oder diskret weiterentwickeln kann, dass neue Produkte die "Adoptionskurve" erklimmen oder über die Usability-Kluft springen müssen. Niemand wollte Handys benutzen, aber als sie kleiner wurden, brauchten sie alle. Elektroautos schienen unpraktisch, aber Hybridmotoren gaben den Fahrern die Möglichkeit, sich mit der Technologie vertraut zu machen und ihre Verbreitung zu beschleunigen.
Künstliche Herzen stehen vor einzigartigen Herausforderungen. Nur diejenigen, die kurz vor dem Tod stehen, sind bereit, sich für die Transplantation der heutigen Modelle zu entscheiden. Dennoch sterben jedes Jahr fast sechshundertsechzigtausend Amerikaner an Herzkrankheiten - eine Zahl von Todesopfern auf der Ebene einer Pandemie, obwohl es sich nicht um einen Notfall handelt. Immer mehr Menschen leben mit Herzerkrankungen und leiden unter den Folgen dieser Krankheiten. Um ihr volles Potenzial auszuschöpfen, müssen künstliche Herzen gut genug sein, damit die Menschen sie tatsächlich nutzen wollen. Sie sollten nicht dem Tod, sondern der Herzinsuffizienz vorzuziehen sein, da ein Hüftersatz Erkrankungen des Hüftgelenks vorzuziehen ist. Bis sie eine breitere Verbreitung erreichen,Sie bleiben ein Nischenprodukt - und stehen daher den vielen Menschen, die sie brauchen, nicht zur Verfügung. Ein weiterer Moment: Webber blätterte seine Liste durch. Ich fragte mich, ob Jess daran beteiligt sein sollte. Dann legte er das Telefon weg.
Die Ingenieure von SynCardia sind dafür verantwortlich, ältere Technologien zu warten, aber sie verstehen auch, dass sie sich weiterentwickeln müssen. Bevor ich Tucson verließ, erzählte mir Villazon von dem Herzen der nächsten Generation, das SynCardia entwickelte. Dieses Herz verwendet einen neuen batteriebetriebenen Pumpenmotor, der vollständig im Patienten platziert werden kann. Wie das Herz von AbioCor wird es drahtlos sein, ohne ein externes Laufwerk. Gleichzeitig wird Blut mit bereits vorhandenen Ventrikeln auf Spazz-Basis gepumpt, die bereits von der FDA zugelassen wurden. Durch die Verbindung dieses neuen Geräts mit dem alten (Schaffung eines Hybridmodells) hofft SynCardia, dieses Herz schnell zu entwickeln und zu verkaufen, um seine bestehenden Kunden zu erreichen. Laut Villazon kann das neue Herz ein zuverlässiges und dauerhaftes Implantat werden.Es kann von Menschen benutzt werden, die weiter vom Abgrund entfernt sind.
Ich bin nicht Bud Fraser, aber ich habe viele künstliche Herzen gesehen, und Villazons Gerät hat mich mit seiner Einfachheit und Originalität überrascht. Die Ingenieure von SynCardia waren jedoch damit beschäftigt, das derzeitige Herz herzustellen, zu verkaufen und zu erneuern, und retteten jährlich über hundert Menschenleben. Sie hatten Mühe, Zeit zu finden, um ein neues Herz zu gründen. Sie druckten mehrere 3D-Prototypen, schickten Spezifikationen an Geschäfte und kommunizierten mit Investoren.
Das Bivacor-Team von Cerritos hat nichts mit der Vergangenheit all dieser Technologien zu tun. Als ich ankam, gingen alle zu einem wöchentlichen Team-Mittagessen nach Tai. Es war eine große Gruppe für ein Restaurant, aber eine kleine für die Gestaltung eines künstlichen Herzens. Timms saß am Ende des Tisches neben dem Elektrotechniker Nicholas Greatrex.
"Sie nähern sich der Implantation Ihres Geräts in eine Person - wie fühlen Sie sich?", Fragte ich. "Ist es aufregend oder komisch, wie fühlt es sich an?"
"Je näher wir der Transplantation eines menschlichen Herzens kommen, desto mehr denken wir über alles nach, was schief gehen kann und was wir tun können", sagte Matthias Kleinheier, ein bärtiger Ingenieur. "Selbst wenn ich keinen Zweifel daran hätte, dass das System ordnungsgemäß funktioniert, wäre es immer noch sehr beängstigend." Kleinheier ist verantwortlich für die Backup-Systeme. Herz hat Backups zu Backups zu Backups.
"Nick will mit der Person leben, die das erste Herz bekommt", sagte Timms.
"Ja", sagte Greatrex.
"Wenn etwas schief geht, können wir es sofort beheben", sagte Timms.
Ich stellte Timms vor, der zwei Jahrzehnte jünger war und mit seinem Vater in der Garage bastelte. Sobald das Unternehmen sein Herz für die Transplantation beim Menschen, klinische Studien und schließlich den Markt ausgesandt hat, muss sein Design in Stein gemeißelt werden. Der Genehmigungsprozess stand im Widerspruch zum Verbesserungsprozess.
"Wenn ich könnte, würde ich einfach weiter daran arbeiten, dies und das", sagte Greatrex. "Ich hätte es nie implantiert." Die Leute lachten, aber er scherzte definitiv nicht.
Wenn Patienten, die ein künstliches Herz benötigen, zu lange warten können, bevor sie sich entscheiden, stehen die Ingenieure, die sie entwerfen, vor einem ähnlichen Problem. Wenn das Gerät zu früh implantiert wird, ist es möglicherweise nicht perfekt. Wenn Perfektion angestrebt wird, darf das Gerät das Labor nicht verlassen. Als wir zurück ins Büro kamen, sprach ich mit Timms über drahtlose Herzen. Investoren haben angeboten, dem Unternehmen mehr Geld zu geben, wenn es sofort ein kabelloses wiederaufladbares Herz entwickelt. Timms biss die Zähne zusammen und beschloss, die Finanzierung einzustellen. Das drahtlose Laden für Version 2.0 blieb bestehen. "Wir würden es vorziehen, das Geld zu belassen, um sicherzustellen, dass das Gerät im Körper ordnungsgemäß funktioniert", sagte er. "Wenn wir zu viele Dinge gleichzeitig testen und angehen, werden wir scheitern." Er entschied,dass dies die wichtigste Designentscheidung des Teams war. Wenn das Entfernen der Drähte verhindert, dass sich das Herz weiter ausbreitet, kann dies alle Anstrengungen beenden. "Ich hasse es so sehr, das Laufwerk anzuschließen", sagte Timms. "Ich meine, dieses Ding muss entfernt werden." Aber nicht jetzt.
Im Labor stellte Greatrex mir eine technische Innovation vor, auf die das Team besonders stolz war. Das menschliche Kreislaufsystem befand sich im Körper, der seine Konfiguration im Raum ständig änderte. Infolge der Bewegung und der Anwendung von Kräften auf den Körper änderte sich die Blutflussgeschwindigkeit. Wenn du dich hinlegst, geht es runter, wenn du aufstehst, geht es rauf. Laufen oder springen - die Muskeln werden mit Sauerstoff gefüllt. All diese Bewegungen stellen den Magnetrotor bei Bivacor vor ein Problem. Wenn sich der Körper bewegt und stoppt und der Blutfluss beschleunigt und verlangsamt wird, kann die Bandscheibe gegen die Wände gedrückt werden. Idealerweise sollte der Rotor den Strömen standhalten - schweben und drehen wie in der Schwerelosigkeit, wobei seine Position unabhängig von den Umständen beibehalten wird.
An der Tafel skizzierte Greatrex die komplexen Magnetsteuerungssysteme, mit denen das Herz die Kräfte um es herum erfasst und sich an sie anpasst. Timms selbst entwickelte den mathematischen Apparat, der Anpassungen bei der Lösung komplexer hydrodynamischer Probleme ermöglichte. Der Entwicklungsprozess hing von digitalen Technologien ab, die früheren Designergenerationen nicht zur Verfügung standen.
Greatrex gab mir einen der Rotoren: Es war ein münzenförmiges Objekt mit einem Durchmesser von einigen Zentimetern aus poliertem goldfarbenem Titan. Das Team bedauert, dass Titan in der endgültigen Serienversion ein praktischeres Grau sein wird, sagte er. Ich habe es gewogen. Auf einer Seite in der Mitte befinden sich acht Metallzinken, ähnlich wie bei Stonehenge. Auf der anderen Seite umrahmten acht gekrümmte, vom Wind verwehte Dreiecke die Ränder wie Segel oder Haifischflossen, die die Welt umrunden. Ein kompliziertes Wirbelmuster füllte die Mitte der Scheibe und bearbeitete Markierungen wie Wellen des Meeres.
"Ich denke, wenn Sie es einer Gruppe von Menschen zeigen würden, würde niemand verstehen, dass es Teil eines künstlichen Herzens ist", sagte Greatrex.
Ich machte das Licht an und machte ein Foto. Dieses Objekt hat einige Erinnerungen in Erinnerung gerufen - es war wunderschön. Es sah nicht biologisch aus, aber es schien auch nicht vollständig mechanisch zu sein. Es hatte eine Art exquisites Merkmal von etwas, das einen langen Entwicklungsweg zurückgelegt hatte. In gewissem Sinne war es so.
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