Naujas chirurginis instrumentas leis operuoti plakančią širdį

Prieš pasakodami apie naują įrenginį, trumpai priminsime žmogaus širdies sandarą. Širdis – tai tuščiaviduris raumeninis organas, turintis keturias ertmes – du prieširdžius ir žemiau jų esančius du skilvelius bei keturis vožtuvus. Kairįjį ir dešinįjį skilvelius skiria tvirta raumeninė pertvara, o kairįjį ir dešinįjį prieširdžius – plonesnė pertvara. Sunkiausias darbas tenka kairiajam skilveliui, todėl jis didžiausias, jo sienelės storiausios. Kairįjį skilvelį nuo kairiojo prieširdžio skiria dviburis vožtuvas, vadinamas mitraliniu. Dešinįjį skilvelį nuo dešiniojo prieširdžio skiria triburis vožtuvas. Iš kairiojo skilvelio išeina stambiausia organizmo arterija – aorta, o iš dešiniojo skilvelio – plaučių arterija. Abi šias arterijas skiria aortos ir plaučių arterijos vožtuvai. Vožtuvų paskirtis – ritmiškai atsidarinėjant leisti pratekėti kraujui, o kai jie užsidaro, neleisti kraujui grįžti atgal. Širdies skilvelių raumenims stipriai susitraukinėjant, kraujas išstumiamas į aortą ir plaučių arteriją. Ši širdies veiklos fazė vadinama sistole. Skilvelių atsipalaidavimas ir poilsis vadinamas diastole. Diastolės metu atsidaro mitralinis ir triburis vožtuvai ir kraujas iš prieširdžių užpildo skilvelius. Taigi kraujas iš organizmo audinių stambiosiomis kraujagyslėmis atiteka į prieširdžius, pro vožtuvus patenka į skilvelius, ir aorta bei plaučių arterija išteka iš skilvelių. Šią darnią veiklą sutrikdo vožtuvų pažeidimas. Vožtuvams susiaurėjus, tai vadinama vožtuvo stenoze, yra sunkiau prastumti kraują pro jį, o kai vožtuvas išsiplečia, atsiranda jo nesandarumas, dalis kraujo grįžta pro nepakankamai užsidariusį vožtuvą. Dažniausiai pasitaiko aortos ir mitralinio vožtuvo pažeidimai, o triburis ir plaučių arterijos vožtuvai pakenkiami retai. Širdies vožtuvo susiaurėjimas gali būti gydomas įvairiais būdais – esant pradinei stadijai, pakanka pakeisti gyvenimo būdą – daugiau judėti, valgyti sveikesnį maistą. Sunkesniais atvejais skiriami medikamentai. O kritiniais, kuomet delsimas gali kainuoti gyvybę, tenka gultis ant operacinio stalo – kartais gydytojai sugeba atstatyti normalų vožtuvo darbą, o kartais tenka jį keisti nauju dirbtiniu analogu.

Nepriklausomai nuo to, koks būtų operacijos tikslas (vožtuvo sutvarkymas ar pakeitimas) iki šiol ją būdavo galima atlikti tik sustabdžius paciento širdies darbą. Tačiau ilgalaikis širdies darbo sustabdymas yra pavojingas žmogaus sveikatai – net ir tuo atveju, kuomet pacientas prijungiamas prie dirbtinės kraujotakos sistemos. Užsitęsusi tokia procedūra gali pakenkti pačiai širdžiai bei smegenims.

Štai todėl naujas mokslininkų sukurtas įrenginys suteikia nemažai vilties tūkstančiams žmonių, sergantiems širdies vožtuvo susiaurėjimais ir laukiančiais sudėtingos operacijos. Perspektyvų projektą vykdo Harvardo universiteto inžinerijos profesorius Robert Howe kartu su savo doktorantu Shelten Yuen, o jiems talkina ir pataria Bostono vaikų ligoninės gydytojai.

Mokslininkų sukurtas aparatas leis vykdyti širdies operaciją ne tik nesustabdžius jos darbo, bet ir be krutinės ląstos atvėrimo.

Idėjos esmė yra tokia. Į širdį įduriama tuščiavidurė adata, per kurią chirurgas nukreipia mažyčius inkarus. Juos būtina pritvirtinti prie širdies audinio netoli mitralinio vožtuvo. Po to šie inkarai sujungiami specialiu siūlu – tokiu būdu apribojami atsitiktiniai vožtuvo judesiai.

Tačiau tai dar ne viskas – norint tiksliai atlikti operaciją, nepakanka vien prieiti su instrumentu prie širdies vožtuvo - reikia eliminuoti ritmingo širdies darbo poveikį adatai. Tam mokslininkai sugalvojo automatinę sistemą, kuri pati judina adatą proporcingai širdies darbui. Tam naudojama trimatė širdies nuotrauka, gauta ultragarsinio skenavimo pagalba ir speciali programinė įranga, nuspėjanti širdies audinio poziciją 0,1 sekunde į priekį ir pagal tai automatiškai paslenkanti adatą į šoną. Be to, adata turi kontaktinį jutiklį, padedanti koreguoti adatos judėjimo poziciją tuomet, kai prognozės nesutapo su realiu širdies audinio pasislinkimu.

Bandydami tokią sistemą mokslininkai pirmiausia sukūrė polimerinį širdies modelį ir paprašė kelių chirurgų atlikti širdies mitralinio vožtuvo operaciją naudojantis šiuo modeliu ir sukurta sistema.

Chirurgai per įbestą adatą galėdavo įvesti smulkius chirurginius įrankius į širdies vidų, o adaptyvus jos judėjimas leido keletą kartų sumažinti vidinių širdies audinių pažeidimą chirurginiais instrumentais, lyginant su tais atvejais, kuomet adatos judėjimas buvo išjungiamas. Be to, judančioje sistemoje chirurgams pavykdavo įtvirtini mažus inkariukus 1-2 milimetrų zonose nuo idealios pozicijos. Toks rezultatas mokslininkų nuomone yra labai geras.

Dabar visa sistema testuojama su gyvūnais. Toliau mokslininkai žada tobulinti aparatą pirmiausia jo dydžio ir masės mažinimo kryptimi, o taip pat tikslinti judėjimo algoritmą įvedant papildomus duomenis iš kitų širdies darbą stebinčių jutiklių.

Priminsime, jog tokios operacijos, nestabdant širdies darbo, nėra unikali naujovę – mokslininkai jau kuris laikas bando tobulinti tokias technologijas įvairaus tipo širdies negalavimų šalinimui. Tačiau iki šiol visos technologijos buvo susijusios su pilnai automatizuotomis sistemomis, chirurgų valdomomis tik per nuotolį – kad ir štai šis JAV mokslininkų sukurtas miniatiūrinis (sąlyginai) robotas HeartLander, kuris galės šliaužioti virš plakančios širdies ir pristatyti jai reikiamus medikamentus.