Yapay kalp kapakçığı - Artificial heart valve

Yapay kalp kapakçığı
Mekanik kalp kapakçıkları.jpg
Farklı yapay kalp kapakçıkları türleri
uzmanlık kardiyoloji
3D Tıbbi Animasyon, Yapay Kalp Kapağının hala görüntüsü
3D Tıbbi Animasyon, Yapay Kalp Kapağının hala görüntüsü

Bir yapay kalp kapakçığı bir olan tek yönlü valf implante bir kişinin içine kalp düzgün (olmayan bir valf yerine valvüler kalp hastalığı ). Yapay kalp kapakçıkları üç geniş sınıfa ayrılabilir: mekanik kalp kapakçıkları, biyoprostetik doku kapakçıkları ve tasarlanmış doku kapakçıkları.

İnsan kalbi dört kapak içerir: triküspit kapak , pulmoner kapak , mitral kapak ve aort kapak . Ana amaçları, kanın kalpten ve kalpten ona bağlı ana kan damarlarına ( pulmoner arter ve aort ) doğru yönde akmasını sağlamaktır . Kalp kapakçıkları, kapaktan kan akışını engelleyebilecek ( darlık ) ve/veya kanın kapaktan geriye doğru akmasına ( yetersizlik ) yol açabilecek çeşitli nedenlerle arızalanabilir . Her iki süreç de kalbe baskı yapar ve kalp yetmezliği de dahil olmak üzere ciddi sorunlara yol açabilir . Bazı işlevsiz kapakçıklar ilaçlarla tedavi edilebilir veya onarılabilirken, bazılarının yapay kapakla değiştirilmesi gerekir.

Arka fon

Bir kalp, kan kalpten geçerken açılıp kapanan dört valf (triküspit, pulmoner, mitral ve aort kapakları) içerir. Kan kalbe sağ atriyumdan girer ve triküspit kapaktan sağ ventriküle geçer. Oradan , akciğerlere girmek için kan pulmoner kapaktan pompalanır . Oksijenlendikten sonra, kan sol kulakçığa geçer ve burada mitral kapaktan sol karıncığa pompalanır . Sol ventrikül kanı aort kapağı aracılığıyla aorta pompalar .

Doğum kusurları, yaşa bağlı değişiklikler ve romatizmal ateş ve endokardite neden olan enfeksiyonlar gibi diğer bozuklukların etkileri gibi kalp kapağı hasarının birçok olası nedeni vardır . Kalp krizi veya yaralanmadan sonra kalbi ve atardamarları büyütebilen yüksek tansiyon ve kalp yetmezliği ve yara dokusu oluşabilir .

Yapay kalp kapakçıklarının üç ana tipi mekanik, biyolojik (biyoprotez/doku) ve doku mühendislik kapakçıklarıdır. ABD, İngiltere ve Avrupa Birliği'nde en yaygın yapay kalp kapağı türü biyoprostetik kapaktır. Mekanik valfler daha çok Asya ve Latin Amerika'da kullanılmaktadır. Kalp kapakçığı üreten şirketler arasında Edwards Lifesciences, Medtronic, Abbott (St. Jude Medical), LivaNova, CryoLife ve LifeNet Health bulunmaktadır.

Mekanik valfler

Mekanik valfler, bu tasarımlarda çeşitli modifikasyonlarla üç ana tipte – kafesli bilyeli, devirmeli diskli ve iki kanatlı – gelir. Kafesli küresel vanalar artık implante edilmiyor. Bileaflet kapaklar, günümüzde hastalara implante edilen en yaygın mekanik kapak türüdür.

Kafesli küresel vanalar

Kafesli küresel vana

İlk yapay kalp kapağı, bir bilyenin bir kafesin içine yerleştirildiği bir tür bilyeli çek valf olan kafesli küresel vanaydı. Kalp kasıldığında ve kalp odacığındaki kan basıncı, odacığın dışındaki basıncı aştığında, top kafese doğru itilir ve kanın akmasına izin verir. Kalp kasılmayı bitirdiğinde, hazne içindeki basınç düşer ve top bir conta oluşturan valfin tabanına doğru geri döner.

1952'de Charles A. Hufnagel , protez kalp kapaklarındaki ilk başarıyı işaret eden on hastaya (altısı ameliyattan kurtuldu) kafesli küresel kalp kapakçığı implante etti. Benzer bir valf 1960 yılında Miles 'Lowell' Edwards ve Albert Starr tarafından icat edildi ve genellikle Starr-Edwards silastik küresel valf olarak anılır. Bu , bir halkaya kaynaklanmış bir metil metakrilat kafes içine yerleştirilmiş bir silikon bilyeden oluşuyordu . Starr-Edwards valfi ilk olarak 25 Ağustos 1960'ta bir insana implante edildi ve 2007'de Edwards Lifesciences tarafından durduruldu.

Kafesli küresel valfler, kan pıhtısı oluşumu ile güçlü bir şekilde ilişkilidir, bu nedenle, bir tanesine sahip olan kişiler yüksek derecede antikoagülasyona ihtiyaç duyarlar , genellikle INR 3.0-4.5 arasındadır.

Devirme diskli valfler

devirme diskli valf

1969'da tanıtılan, klinik olarak mevcut ilk döner diskli valf, Bjork-Shiley valfiydi . Bir tür salınımlı çek valf olan eğimli disk valfler, ePTFE kumaşla kaplanmış metal bir halkadan yapılmıştır. Metal halka, iki metal destek vasıtasıyla, kalp çarptığında kanın geçmesine izin vermek için açılan ve kanın geriye akmasını önlemek için tekrar kapanan bir diski tutar. Disk genellikle son derece sert bir karbon malzemeden ( pirolitik karbon ) yapılır ve valfin yıpranmadan yıllarca çalışmasını sağlar.

İki kanatçıklı vanalar

iki kanatçıklı valf

1979'da tanıtılan iki kanatçıklı valfler, valf muhafazasına bağlı payandaların etrafında dönen iki yarım daire biçimli yaprakçıktan yapılmıştır. Kafesli bilyeli veya döner diskli valflerden daha büyük bir açıklığa sahip olduklarından, daha düşük kan pıhtılaşması riski taşırlar. Bununla birlikte, kanın geri akışına karşı savunmasızdırlar.

Mekanik valflerin avantajları

Mekanik kapakların biyoprostetik kapaklara göre en büyük avantajı, daha fazla dayanıklılıklarıdır. Metal ve/veya pirolitik karbondan yapılmışlardır , 20-30 yıl dayanabilirler.

Mekanik valflerin dezavantajları

Mekanik kalp kapakçıklarının en büyük dezavantajlarından biri, artan kan pıhtılaşması riski ile ilişkili olmalarıdır . Kırmızı kan hücresi ve trombosit hasarının oluşturduğu pıhtılar kan damarlarını tıkayarak felce neden olabilir . Mekanik kapaklı kişilerin yaşamlarının geri kalanında varfarin gibi antikoagülan (kan sulandırıcı) almaları gerekir . Mekanik kalp kapakçıkları , kırmızı kan hücrelerinin kapaktan geçerken hasar gördüğü bir durum olan mekanik hemolitik anemiye de neden olabilir . Lokalize bir basınç düşüşü nedeniyle kan gibi bir sıvıda mikro kabarcıkların hızlı oluşumu olan kavitasyon , mekanik kalp kapakçığı yetmezliğine yol açabilir, bu nedenle kavitasyon testi kapak tasarımı doğrulama sürecinin önemli bir parçasıdır.

Mekanik kalp kapakçıklarıyla ilişkili komplikasyonların çoğu akışkanlar mekaniği ile açıklanabilir . Örneğin, kan pıhtısı oluşumu, valflerin tasarımı tarafından oluşturulan yüksek kesme gerilmelerinin bir yan etkisidir. Mühendislik perspektifinden bakıldığında, ideal bir kalp kapakçığı minimum basınç düşüşleri üretecek, küçük yetersizlik hacimlerine sahip olacak, türbülansı en aza indirecek, yüksek gerilimlerin yaygınlığını azaltacak ve kapak çevresinde akış ayrımları oluşturmayacaktır.

İmplante edilmiş mekanik valfler yabancı cisim reddine neden olabilir. Kan pıhtılaşabilir ve sonunda hemostaz ile sonuçlanabilir. Antikoagülasyon ilaçlarının kullanımı trombozu önlemek için bitmez.

Biyoprostetik doku kapakları

Biyoprostetik kapaklar genellikle bir metal veya polimer desteğe bağlı hayvan dokusundan (heterogreft/ ksenograft ) yapılır. Sığır (inek) dokusu en yaygın olarak kullanılır, ancak bazıları domuz (domuz) dokusundan yapılır. Doku reddi ve kireçlenmeyi önlemek için tedavi edilir .

Aort homogreftlerinde ve pulmoner otogreftlerde olduğu gibi, insan donörlerinden valflerin kullanıldığı durumlarda bazen hayvan doku kapaklarına alternatifler kullanılır . Aort homogrefti, bir insan donörden ya öldükten sonra ya da kalp nakli sırasında değiştirilmek üzere çıkarılan bir kalpten alınan bir aort kapağıdır. Ross prosedürü olarak da bilinen bir pulmoner otogreft, aort kapağının çıkarıldığı ve hastanın kendi pulmoner kapağı (sağ ventrikül ile pulmoner arter arasındaki kapak) ile değiştirildiği yerdir . Daha sonra hastanın kendi pulmoner kapakçığını değiştirmek için bir pulmoner homogreft (kadavradan alınan bir pulmoner kapak) kullanılır. Bu prosedür ilk olarak 1967'de gerçekleştirildi ve hastanın kendi pulmoner kapağının (şimdi aort konumunda) çocukla birlikte büyümesine izin verdiği için öncelikle çocuklarda kullanılır.

Biyoprostetik kalp kapakçıklarının avantajları

Biyoprostetik kapakların kan pıhtılarına neden olma olasılığı mekanik kapaklardan daha düşüktür, bu nedenle ömür boyu antikoagülasyon gerektirmez. Sonuç olarak, biyoprotez kapaklı kişilerde kanama riski mekanik kapaklı olanlara göre daha düşüktür.

Biyoprostetik kalp kapaklarının dezavantajları

Doku valfleri, tipik olarak 10-20 yıl süren mekanik valflerden daha az dayanıklıdır. Bu, biyoprotez kapaklı kişilerin yaşamları boyunca başka bir aort kapak değişimine ihtiyaç duyma olasılığının daha yüksek olduğu anlamına gelir. Biyoprostetik kapaklar genç hastalarda daha hızlı bozulma eğilimindedir.

Son yıllarda bilim adamları, biyoprotez kapakların dayanıklılığını artırmak amacıyla yeni bir doku koruma teknolojisi geliştirdiler. Koyun ve tavşan çalışmalarında, bu yeni teknoloji kullanılarak korunan doku, kontrol dokusundan daha az kalsifikasyona sahipti . Bu dokuyu içeren bir kapak şimdi pazarlanmaktadır, ancak hastalarda uzun vadeli dayanıklılık verileri henüz mevcut değildir.

Mevcut biyoprostetik kapaklar uzun ömürlü değildir ve zamanla kireçlenir. Bir valf kireçlendiğinde, valf uçları sertleşir ve kalınlaşır ve tamamen kapanamaz. Ayrıca, biyoprotez kapaklar hastayla birlikte büyüyemez veya hastayla uyum sağlayamaz: bir çocuğun biyoprotez kapakları varsa, fiziksel büyümelerine uyması için kapakları birkaç kez değiştirmeleri gerekir.

Doku mühendisliğiyle üretilmiş valfler

30 yılı aşkın bir süredir araştırmacılar, kalp kapakçıklarını in vitro olarak büyütmeye çalışıyorlar . Bu doku mühendisliği yapılmış valfler, insan hücrelerinin bir iskeleye ekilmesini içerir. İki ana iskele türü, hücresizleştirilmiş doku gibi doğal iskeleler veya bozunabilir polimerlerden yapılmış iskelelerdir. İskele, hücre dışı bir matris görevi görerek doku büyümesini kalp kapağının doğru 3D yapısına yönlendirir. Bazı doku mühendisliği kalp kapakçıkları klinik deneylerde test edilmiştir, ancak hiçbiri ticari olarak mevcut değildir.

Doku mühendisliği ile tasarlanmış kalp kapakçıkları kişiye özel olabilir ve bireysel bir alıcıya uyacak şekilde 3D modellenebilir 3D baskı, yüksek doğruluğu ve farklı biyomalzemelerle uğraşma hassasiyeti nedeniyle kullanılır. Doku ile tasarlanmış kalp kapakçıkları için kullanılan hücrelerin hücre dışı matrisi (ECM) salgılaması beklenir. Hücre dışı matris, kapakların şeklini korumak için destek sağlar ve hücre aktivitelerini belirler.

Bilim adamları, kalp kapakçıklarının yapısını takip ederek kendilerine benzeyen bir şey üretebilirler, ancak doku mühendisliği ile tasarlanmış kapakçıklar doğal hücresel temelden yoksun olduklarından, ya doğal kalp kapakçıkları gibi işlevlerini yerine getiremezler ya da implante edildiklerinde işlev görürler, ancak zamanla bozulurlar zaman. İdeal bir doku mühendisliği kalp kapakçığı trombojenik olmayan, biyouyumlu, dayanıklı, kalsifikasyona dirençli, çevredeki kalple birlikte büyüyen ve fizyolojik bir hemodinamik profil sergileyen olmalıdır. Bu hedeflere ulaşmak için yapı iskelesi dikkatlice seçilmelidir—üç ana aday vardır: hücresizleştirilmiş ECM (ksenograftlar veya homogreftler), doğal polimerler ve sentetik polimerler.

Mekanik ve doku kapakları arasındaki farklar

Mekanik ve doku valfleri farklı malzemelerden yapılmıştır. Mekanik valfler genellikle titanyum ve karbondan yapılır. Doku kapakçıkları insan veya hayvan dokusundan oluşur. Allogreftler veya homogreftler olarak bilinen insan dokusundan oluşan kapakçıklar, donörlerin insan kalplerinden alınır.

Mekanik valfler, dayanıklılığı nedeniyle genç yaştakiler ve valf bozulma riski taşıyan kişiler için daha iyi bir seçim olabilir. Halihazırda kan sulandırıcı ilaç kullananlar ve başka bir kapak değiştirme operasyonuna tahammül edemeyecek kişiler için de tercih edilir.

Doku valfleri, yaşamları boyunca başka bir valf değiştirme operasyonu gerekmeyebileceğinden, daha büyük yaş grupları için daha iyidir. Mekanik kapaklar için kan pıhtıları oluşturma riski ve kan inceltici ilaçları almanın önemli bir yan etkisi olarak şiddetli kanama nedeniyle, kan kanaması riski olan ve varfarin almak istemeyen kişiler doku kapaklarını da düşünebilir. Doku kapakları için daha uygun olabilecek diğer hastalar, başka planlanmış ameliyatları olan ve kan sulandırıcı ilaçlar alamayan kişilerdir. Varfarin hamilelikte risk oluşturduğundan, hamile kalmayı planlayan kişiler doku kapakçıklarını da düşünebilir.

Yapay kalp kapakçıklarının fonksiyonel gereksinimleri

Yapay bir kalp kapakçığı ideal olarak doğal bir kalp kapakçığı gibi işlev görmelidir. Doğal kalp kapakçıklarının işleyişi birçok avantajla karakterize edilir:

  • Minimal yetersizlik – Bu , valf kapanırken geriye doğru sızan kan miktarının az olduğu anlamına gelir . Atım başına yaklaşık 5 ml'ye kadar bir dereceye kadar kapak yetersizliği kaçınılmaz ve doğaldır. Bununla birlikte, birkaç kalp kapağı patolojisi (örneğin romatizmal endokardit ) klinik olarak anlamlı kapak yetersizliğine yol açabilir. Kalp kapakçığı protezlerinin arzu edilen bir özelliği, fizyolojik kalp fonksiyonunun tüm aralığı boyunca regürjitasyonun minimum düzeyde olmasıdır .
  • Minimal transvalvüler basınç gradyanı – Bir sıvı , bir valf gibi bir kısıtlamadan aktığında , kısıtlama üzerinde bir basınç gradyanı ortaya çıkar. Bu basınç gradyanı, kısıtlama yoluyla akışa karşı artan direncin bir sonucudur. Doğal kalp kapakçıkları düşük transvalvüler basınç gradyanına sahiptir, çünkü normalde 16 mmHg'den daha az olan akışta kendi kendilerine çok az engel oluştururlar. Kalp kapağı protezlerinin arzu edilen bir özelliği, transvalvüler basınç gradyanının mümkün olduğu kadar küçük olmasıdır.
  • Olmayan trombojenik - Doğal kalp valfleri bir ile kaplı endotelyum da (örneğin, kan pıhtılaşması sebep olmaz), normal olarak trombojenik değildir bu yüzden, kalp boşlukları kaplayan endotel ile karşılaştırılabilir. Kan pıhtıları tehlikeli olabilir çünkü alt arterlere yerleşebilir ve onları tıkayabilirler (örneğin kalp krizine [ miyokard enfarktüsüne ] yol açan koroner arterler veya felce yol açan serebral arterler ). Yapay kalp kapakçıklarının arzu edilen bir özelliği, trombojenik olmamaları veya minimal düzeyde trombojenik olmalarıdır.
  • Kendi kendini onarma – Kapakçıkların oluşturduğu bağ dokusundaki rejeneratif hücreler (örneğin fibroblastlar ) sayesinde kapakçıklar onarım için bir miktar kapasiteye sahiptir . İnsan kalbi, yaklaşık 3.4 x 10 atım olarak 9 , tipik bir insan ömrü boyunca kez bu sınırlı ama yine de, bu onarım kapasitesi kritik bir öneme sahiptir. Hiçbir kalp kapağı protezi şu anda kendi kendini onaramaz, ancak doku mühendisliği yapılmış kapaklar sonunda bu tür yetenekler sunabilir.

Yapay kalp kapakçığı tamiri

Yapay kalp kapakçıklarının 10 ila 30 yıl sürmesi bekleniyor.

Yapay kalp kapakçıkları ile ilgili en yaygın sorunlar, yaprakçıkların aşırı kabarması, iskemik mitral kapak patolojisi ve küçük kordal uzaması dahil olmak üzere çeşitli dejenerasyon biçimleridir. Yapay kalp kapakçığı yetersizliği ve darlığının onarım süreci genellikle açık kalp ameliyatı gerektirir ve genellikle yetersiz kapakçıkların onarımı veya kısmen değiştirilmesi tercih edilir.

Araştırmacılar, yapay bir kalp kapağının büyük kesikler olmadan onarılmasını sağlayan kateter tabanlı ameliyatı araştırıyorlar.

Ek resimler

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Bendet I, Morozov SM, Skumin VA (Haziran 1980). "[Kalp kusurlarının cerrahi tedavisi sonrası hastaların rehabilitasyonunun psikolojik yönleri]"Психологические аспекты реабилитации больных серургического лечения пороков сердца[Kalp kusurlarının cerrahi tedavisi sonrası hastaların rehabilitasyonunun psikolojik yönleri]. Kardiologia (Rusça). 20 (6): 45–51. PMID  7392405 .
  • Skumin VA (Eylül 1979). "[Yapay kalp kapaklı hastaların mediko-psikolojik rehabilitasyonunda hemşirenin rolü]". Meditsinskaia Sestra . 38 (9): 44–5. PMID  259874 .
  • Skumin VA (1982). "[Ameliyat öncesi ve sonrası edinilmiş kalp kusurları olan hastalarda psikotik olmayan ruhsal bozukluklar (inceleme)]". Zhurnal Nevropatologii I Psikhiatrii Imeni SS Korsakova . 82 (11): 130–5. PMID  6758444 .
  • Klepetko W, Moritz A, Mlczoch J, Schurawitzki H, Domanig E, Wolner E (Ocak 1989). "Edwards-Duromedics çift kanatçıklı kapakçıklarda yaprakçık kırığı" . Torasik ve Kardiyovasküler Cerrahi Dergisi . 97 (1): 90–4. doi : 10.1016/S0022-5223(19)35130-X . PMID  2911200 .
  • Podesser BK, Khuenl-Brady G, Eigenbauer E, Roedler S, Schmiedberger A, Wolner E, Moritz A (Mayıs 1998). "Edwards Duromedics iki yaprakçıklı protez ile kalp kapağı replasmanının uzun vadeli sonuçları: ileriye dönük on yıllık klinik takip" . Torasik ve Kardiyovasküler Cerrahi Dergisi . 115 (5): 1121–9. doi : 10.1016/s0022-5223(98)70412-x . PMID  9605082 .
  • Knapp RJ, Günlük JW, Hammitt FG (1970). Kavitasyon . New York: McGraw-Hill Int. Kitap A.Ş.
  • Lim WL, Chew YT, Düşük HT, Foo WL (Eylül 2003). "Mekanik kalp kapakçıklarında kavitasyon fenomeni: iki çarpışan çubuk arasındaki kavitasyonun başlatılmasında sıkma akış hızının ve temas alanının rolü". Biyomekanik Dergisi . 36 (9): 1269–80. doi : 10.1016/s0021-9290(03)00161-1 . PMID  12893035 .
  • Bluestein D, Einav S, Hwang NH (Kasım 1994). "Bir çift kanatçıklı mekanik kalp kapakçığı protezinin kapanışında bir sıkma akışı fenomeni". Biyomekanik Dergisi . 27 (11): 1369-78. doi : 10.1016/0021-9290(94)90046-9 . PMID  7798287 .
  • Graf T, Fischer H, Reul H, Rau G (Mart 1991). "Mekanik kalp kapakçık protezlerinin kavitasyon potansiyeli". Uluslararası Yapay Organlar Dergisi . 14 (3): 169-74. doi : 10.1177/039139889101400309 . PMID  2045192 . S2CID  23086590 .
  • Kafesjian R, Wieting DW, Ely J, Chahine GL, Frederick GS, Watson RE (1990). "Pirolitik Karbonun Kavitasyon Potansiyelinin Karakterizasyonu". Bodnar E'de (ed.). Kalp Kapakçığı Hastalığı Cerrahisi: 1989 Sempozyumu Bildiriler Kitabı . ICR. s. 509–16. ISBN'si 978-1-872743-00-4.
  • Chahine GL (Mart 1996). "Kavitasyon başlangıcı için mekanik kalp kapakçıklarının ölçeklenmesi: gözlem ve akustik algılama". Kalp Kapakçığı Hastalığı Dergisi . 5 (2): 207–14, tartışma 214–5. PMID  8665016 .
  • Zapanta CM, Stinebring DR, Sneckenberger DS, Deutsch S, Geselowitz DB, Tarbell JM, et al. (1996). "Prostetik kalp kapakçıklarında kavitasyonun in vivo gözlemi". ASAIO Dergisi . 42 (5): M550-5. doi : 10.1097/00002480-199609000-00047 . PMID  8944940 .
  • Richard G, Beavan A, Strzepa P (Nisan 1994). "İki yaprakçıklı kalp kapakçık protezlerinin kavitasyon eşiği sıralaması ve erozyon özellikleri". Kalp Kapakçığı Hastalığı Dergisi . 3 Ek 1: S94-101. PMID  8061875 .

Dış bağlantılar