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Premier receveur de cœur artificiel

Premier receveur de cœur artificiel

En 1982, le dentiste de Seattle, Barney Clark, est devenu le premier humain à recevoir un cœur artificiel permanent, un appareil connu sous le nom de Jarvik 7. Dans une interview peu après l'implantation de la pompe, Clark exprime son désir de faire avancer la science. Il a survécu pendant 112 jours sur l'orgue mécanique.


Throwback 1985 : premier cœur artificiel utilisé à Pittsburgh

Il y a 30 ans, le 24 octobre à Pittsburgh, un cœur artificiel total Jarvik-7 était implanté chez un patient du Presbyterian University Hospital. Il s'agissait de la première utilisation clinique d'une pompe à sang mécanique à Pittsburgh, et Thomas Gaidosh, 47 ans (photo), a été le premier bénéficiaire de ce cœur artificiel. L'opération était une mesure d'urgence pour maintenir M. Gaidosh en vie jusqu'à ce qu'un cœur de donneur soit disponible pour lui. L'événement a fait la une des journaux du Presse de Pittsburgh.

M. Gaidosh a reçu une transplantation cardiaque dans les 4 jours suivant l'implant Jarvik-7. Il a continué à vivre 12 ans de plus. Il était un formidable partisan du programme d'assistance circulatoire mécanique lancé par Bartley Griffith, MD, et maintenant sous la direction de Robert Kormos, MD, membre du corps professoral du McGowan Institute for Regenerative Medicine, directeur du programme de cœur artificiel de l'UPMC et co-directeur du Programme de transplantation cardiaque. Après 30 ans, ce programme exceptionnel a aidé près de 1 000 patients en assistance circulatoire mécanique (adulte + pédiatrique).

Le programme de cœur artificiel de l'UPMC est l'un des premiers à être implanté aux États-Unis et est considéré comme l'un des centres les plus expérimentés. Au fil des ans, le centre a travaillé avec un certain nombre de fabricants d'appareils, réalisant des études de laboratoire et cliniques et servant de centre national de formation pour d'autres centres médicaux mettant en œuvre des programmes. À ce titre, l'équipe a vu la technologie évoluer pour mieux répondre aux besoins des patients atteints d'insuffisance cardiaque. L'équipe est une combinaison unique de spécialistes cliniques et de bio-ingénieurs qui travaillent ensemble pour optimiser la thérapie du patient.


Le premier véritable cœur artificiel au monde bat maintenant à l'intérieur d'un patient de 75 ans

Un Français de 75 ans vient de recevoir le don de la vie alors qu'une équipe de chirurgiens a réussi la greffe d'un cœur artificiel révolutionnaire.

Le patient, jusqu'à présent anonyme, serait en convalescence à l'hôpital européen Georges Pompidou à Paris, où l'opération de 10 heures a été réalisée mercredi dernier. Contrairement à des dispositifs similaires utilisés pour maintenir les patients en vie jusqu'à ce qu'un donneur puisse être identifié, le cœur « Carmat » devrait fonctionner en continu pendant cinq ans tout en permettant au receveur de reprendre un mode de vie normal, peut-être même lui permettant de retourner au travail. .

"Nous avons déjà vu des appareils de ce type mais ils avaient une autonomie relativement faible", a déclaré aux journalistes Alain Carpentier, inventeur et chirurgien, selon les journalistes. Le télégraphe. “Ce cœur permettra plus de mouvement et moins de coagulation. L'étude qui démarre est très surveillée dans le domaine médical.”

Des milliers d'implants cardiaques ont été réalisés, mais Carpentier affirme que la version qu'il a développée a été la première à reproduire entièrement les contractions autorégulées d'un vrai cœur. À l'intérieur de l'organe mécanique de deux livres se trouve un système complexe de capteurs et de microprocesseurs qui surveille les changements internes du corps et modifie le flux sanguin selon les besoins. Il accélère ou ralentit le flux sanguin en fonction de l'activité de la personne. "La plupart des autres cœurs artificiels, en revanche, battent à un rythme constant et inchangé. Cela signifie que les patients doivent soit éviter trop d'activité, soit risquer de s'essouffler et de s'épuiser rapidement", écrit-il.Gizmag. Sur la surface extérieure, l'organe synthétique est partiellement constitué de tissu de vache pour réduire le risque de complications telles que les caillots sanguins, qui sont courants lorsque des matériaux fabriqués entrent en contact avec le sang. Les patients qui reçoivent une transplantation cardiaque artificielle prennent généralement des médicaments anticoagulants pour minimiser ces risques.

La technologie, qui a pris 25 ans à se développer, a commencé à prendre forme après que le chirurgien ait initialement testé la faisabilité du développement de valves cardiaques artificielles en utilisant des tissus animaux traités chimiquement comme alternative au plastique. Depuis lors, il a obtenu l'approbation des autorités françaises, belges, polonaises, slovènes et saoudiennes pour mener des essais humains qui devraient durer jusqu'à fin 2014. Si tout se passe bien, c'est-à-dire si les patients survivent au moins un mois avec Systèmes Carmat, Carpentier aura alors les moyens de demander l'approbation réglementaire pour les rendre disponibles au sein de l'Union européenne au début de 2015.

En fin de compte, le test décisif dépend de si les pompes du cœur artificiel durent plus de quelques années. Barney Clark, le premier patient ayant subi un implant cardiaque au monde, n'a survécu que 112 jours après une procédure marquante en 1982 qui a remplacé son cœur défaillant par le cœur artificiel Jarvik-7 . Le cœur artificiel total de « SynCardia », qui reste la seule option de remplacement cardiaque approuvée par la FDA, a permis aux patients de vivre beaucoup plus longtemps, même s'ils devaient s'adapter au fardeau de « porter un compresseur et avoir des tuyaux d'air entrant et sortant de votre poitrine ", explique le chirurgien cardiaque Billy Cohn dans a&# 160CNN rapport.

Le cœur artificiel Carmat est conçu pour imiter l'action de pompage à double chambre d'un véritable cœur humain. Crédit : Carmat[/légende]

La technologie mi-vache mi-robotique de Carpentier adopte une approche différente de celle de la méthode de compression d'air de SynCardia, en utilisant un fluide hydraulique pour faciliter le mouvement du sang. Un rapport complet in Revue technique du MIT explique le fonctionnement de ce mécanisme :

L'appareil, alimenté par des batteries lithium-ion rechargeables et porté à l'extérieur, est environ trois fois plus lourd qu'un cœur humain, ce qui limitera sa compatibilité à 86% des hommes et 20% des femmes. Cependant, Carpentier envisage de développer des versions plus petites pour les femmes de plus petite taille.

Le cœur artificiel Carmat devrait coûter environ 140 000 à 180 000 euros (ou 191 000 à 246 000 $).


Fabriqué à Portland : la première valve cardiaque artificielle au monde, 21 septembre 1960

Lors d'un examen physique de routine en 1965, Philip Bryson a appris qu'il souffrait d'un souffle cardiaque mettant sa vie en danger. Des examens de suivi ont révélé qu'il était né avec une valve aortique défectueuse, et à 25 ans, la valve a commencé à échouer.

Heureusement pour lui, un jeune chirurgien cardiaque avait trouvé une solution. Bryson est devenu l'un des premiers bénéficiaires d'une valve cardiaque mécanique développée par le chirurgien de Portland Albert Starr et l'ingénieur Lowell Edwards.

Plus de 45 ans plus tard, la valve fonctionne parfaitement à l'intérieur de la poitrine de Bryson, s'ouvrant et se fermant avec un tic-tac étouffé, audible dans une pièce calme. Bryson, qui n'aurait pas vécu longtemps sans une nouvelle valve, s'est marié et a déménagé de Californie en Alaska, où lui et sa femme ont élevé quatre enfants.

Il est devenu un passionné de chasse, de pêche et de course à pied. À 70 ans, il travaille toujours à temps partiel comme ingénieur-conseil.

« J'ai vraiment pu tout faire », déclare Bryson.

Il y a cinquante ans aujourd'hui, Starr et ses collègues ont effectué le premier remplacement de valve réussi au monde à la faculté de médecine de l'Université de l'Oregon, aujourd'hui Oregon Health & Science University à Portland. La réalisation est l'une des plus

. Avant que Starr et Edwards ne développent leur valve cardiaque mécanique, aucun patient n'avait vécu plus de trois mois après les tentatives de remplacement de la valve. Au moins quatre des premiers receveurs de valves Starr-Edwards ont vécu plus de 40 ans.

"Il y a cinquante ans, la chirurgie de remplacement valvulaire n'existait pas. Aujourd'hui, c'est la deuxième chirurgie cardiaque la plus courante aux États-Unis et l'une des plus réussies », a déclaré Joseph Goldstein, président du comité de sélection scientifique de la

lorsque Starr a reçu le prix en 2007. Depuis la création des prix en 1946, 72 récipiendaires ont reçu le prix Nobel.

Starr dit que la chance a joué un rôle important en aidant à gagner la course pour produire une valve mécanique durable. Son co-inventeur, Edwards, est tombé à l'improviste un jour de 1958 à la recherche d'un partenaire avec qui construire un cœur artificiel.

Mais Starr attribue également son succès à l'audace. "En chirurgie, que l'on opère ou non, il n'y a pas de chichi", a-t-il déclaré dans une interview en 2007. Starr, 84 ans, est resté actif en tant que chirurgien jusqu'en 2006. Il garde toujours un coup de main à l'Institut cardiovasculaire et vasculaire Providence qu'il a dirigé pendant des décennies au centre médical St. Vincent. Entre autres emplois chez Providence Health & Services, Starr dirige un programme de recherche et développement en biosciences et un centre de recherche universitaire en chirurgie cardiaque qui porte son nom.

À St. Vincent, Starr et le Dr James Wood ont développé l'un des plus grands centres de chirurgie cardiaque du nord-ouest du Pacifique. Starr a construit un programme d'enseignement de la chirurgie qui a attiré des stagiaires du monde entier.

Mais au-delà des nobles distinctions et de la renommée mondiale, Starr est mieux connu de milliers de personnes comme le gars qui a sauvé la vie d'un enfant, d'un mari, d'une grand-mère ou d'un ami.

Starr est né à Brooklyn, N.Y., en 1926, fils d'immigrants d'Ukraine et d'Angleterre. Son père vendait de belles fourrures et fondait une entreprise de distribution en gros. Starr avait 16 ans lorsqu'il s'est inscrit à l'Université de Columbia.

"Ma plus grande peur était l'anonymat", a-t-il déclaré des années plus tard, en repensant à son adolescence. "Je voulais non seulement accomplir quelque chose d'important, mais aussi que le monde me reconnaisse pour mes réalisations."

Il a obtenu un diplôme de médecine au Columbia's College of Physicians and Surgeons à 22 ans, et a servi en tant que chirurgien du bataillon de combat de l'armée américaine en Corée. "Il avait l'air trop jeune pour être médecin mais s'est avéré être un petit gars travailleur et efficace", a déclaré le chirurgien cardiaque Denton Cooley, à propos de sa première rencontre avec Starr en 1949 à l'hôpital Johns Hopkins de Baltimore, dans le Maryland.

Starr était un résident en chirurgie prometteur aux hôpitaux Bellevue et presbytériens de New York lorsque la seule école de médecine de l'Oregon lui a offert la chance de lancer un programme de chirurgie à cœur ouvert en 1957. Starr s'est concentré sur les malformations cardiaques et les hadn des enfants. #x27t a sérieusement envisagé les valves cardiaques artificielles jusqu'à ce qu'Edwards, l'ingénieur, se présente.

Starr a convaincu Edwards qu'un cœur artificiel était hors de portée et l'a convaincu d'un objectif plus réaliste : construire une valve cardiaque de remplacement. En quelques semaines, Edwards est revenu avec un prototype.

Lors d'expériences sur des chiens, l'équipe médicale de Starr a découvert que les premières conceptions de valves étaient obstruées par des caillots sanguins. La plupart des chiens sont morts en quelques jours. Lui et Edwards ont abandonné l'idée de copier des valves cardiaques biologiques, qui ont un ensemble de volets. Ils se sont tournés vers une conception à billes et cages : des impulsions de sang poussent la balle loin de l'ouverture pour permettre l'écoulement, puis lorsque la pression chute, la balle retombe dans un anneau pour former un joint.

En 1960, l'équipe a réussi à survivre durablement chez plusieurs chiens. Starr a déclaré qu'il restait réticent à essayer l'appareil chez l'homme, mais Herbert Griswold, le chef de la cardiologie de la faculté de médecine, l'a exhorté à aller de l'avant. Il n'y avait pas d'autre espoir pour les patients mourant d'une maladie valvulaire.

L'équipe a subi un revers tragique avec sa première patiente, une femme de 33 ans. Dix heures après l'opération, Starr l'a aidée à se tourner sur le côté, et elle a soudainement perdu connaissance et est décédée. L'équipe a rapidement compris qu'une grosse bulle d'air s'était formée à l'intérieur de l'une de ses cavités cardiaques. Changer de position a permis à l'air emprisonné de glisser à travers une artère jusqu'à son cerveau, provoquant la mort immédiate. "J'étais engourdi", a déclaré Starr. "C'était une complication que nous n'avons jamais vue chez le chien."

Sachant ce qui s'est passé, Starr a juré qu'il ne laisserait plus jamais cela se reproduire, "a promesse qui m'a permis de dormir cette nuit-là."

Secouée, mais convaincue que l'opération pouvait être réalisée en toute sécurité, l'équipe a tenu à son engagement de réaliser cinq cas avant de tirer des conclusions.

Le deuxième patient, Philip Admunson, un répartiteur de camions de Spokane âgé de 52 ans, a vécu pendant 15 ans avec sa valve et est décédé après être tombé d'une échelle à la maison.

Starr a étonné les chirurgiens cardiaques lorsqu'il a présenté le premier succès lors d'une réunion de l'American Association of Thoracic Surgery. Cooley a déclaré que l'opération historique a déclenché une frénésie d'efforts de la part d'autres chirurgiens et sociétés de dispositifs médicaux pour développer des prothèses valvulaires et des techniques chirurgicales qui ont sauvé des millions de personnes souffrant de cœurs endommagés.

Starr's Les succès ont conduit à une renommée internationale, et des patients ayant besoin d'un remplacement valvulaire cardiaque sont venus à Portland du monde entier.

Edwards, décédé en 1982, a lancé une entreprise de dispositifs médicaux dans le sud de la Californie. Les ventes d'Edwards Lifesciences cotées en bourse ont totalisé

a dépassé les attentes de tout le monde, y compris les inventeurs.

"Nous opérons sur des patients dont l'espérance de vie était inférieure à un an", a déclaré Starr dans une récente interview. "Même s'ils ne duraient que cinq ou dix ans, ce serait une grande avancée."

La conception de la balle en cage, cependant, a souffert d'un inconvénient majeur : la balle a créé trop de turbulences dans le flux sanguin, obligeant les receveurs à prendre des médicaments anticoagulants pour empêcher la formation de caillots. À la fin des années 1960, le chirurgien français Alain Carpentier a été le pionnier des valves dites bioprothétiques qui ont libéré les patients de la nécessité de prendre des anticoagulants. Carpentier a traité des valves cardiaques prélevées sur des porcs avec des conservateurs et les a liées à une armature en métal pour préserver leur forme fonctionnelle.

D'autres ont développé des valves mécaniques concurrentes qui offraient moins de résistance au flux sanguin et permettaient aux patients de réduire les doses d'anticoagulant. Les vannes utilisant un disque basculant au lieu d'une bille en cage sont apparues à la fin des années 1960, les premières produites par Donald P. Shiley, diplômé en ingénierie de l'Université de Portland et ancien collaborateur de Starr et Edwards.

Les conceptions mécaniques telles que la valve cardiaque de St. Jude ont atteint des performances encore meilleures dans les années 1970 en utilisant des feuillets qui s'ouvrent et se ferment. Edwards Lifesciences a cessé de fabriquer les vannes à boisseau sphérique en cage en 2007 et est devenu l'un des principaux fabricants de valves bioprothétiques.

Les défauts héréditaires des valves continuent de présenter un défi majeur. Les enfants deviennent trop grands pour les valves prothétiques et nécessitent une nouvelle intervention chirurgicale.

"Si nous pouvions développer une valve qui grandirait et se développerait normalement, ce serait formidable", déclare Starr. Mais il faudra probablement des décennies de recherche pour faire des valves de remplacement vivantes fabriquées par ingénierie tissulaire une option réaliste. De l'avis de Starr, la prochaine grande avancée sera la perfection du remplacement valvulaire sans chirurgie, à l'aide de cathéters enfilés dans une artère. Edwards Lifesciences est le leader dans la course pour obtenir l'approbation fédérale, suivi de Medtronic Inc.

Lorsqu'on lui a demandé ce qu'il pensait du 50e anniversaire de la première prothèse valvulaire réussie, Starr a hésité.

"Entendre tous les patients, voir les patients qui ont subi l'opération, voir à quel point ils vont bien, réaliser que ce dispositif de survie les maintient en vie - pouvoir avoir cet impact a été une expérience formidable", a-t-il déclaré. mentionné.

"Je suis content d'être toujours là pour célébrer. J'étais juste un enfant la première fois."


Chronologie des implants cardiaques artificiels

Voici des jalons dans le développement du cœur artificiel :

1953: Une machine cœur-poumon conçue par le Dr John Gibbon est utilisée dans une chirurgie à cœur ouvert réussie, démontrant qu'un dispositif artificiel peut temporairement imiter les fonctions du cœur.

1964: L'Institut national du cœur, du poumon et du sang s'est fixé pour objectif de concevoir un cœur artificiel total d'ici 1970.

1966: Le Dr Michael DeBakey de Houston implante avec succès un cœur artificiel partiel.

1967: Le Dr Christiaan Barnard réalise la première transplantation cardiaque humaine réussie. Le patient, le dentiste de 53 ans Louis Washkansky, décède 18 jours après une intervention chirurgicale en Afrique du Sud.

1969: Un cœur artificiel total est implanté chez un patient par le Dr Denton Cooley du Texas Heart Institute. Le patient reçoit une transplantation cardiaque trois jours plus tard, mais décède 1 jours plus tard.

1982-85: Le Dr William DeVries réalise une série de cinq implants du cœur artificiel total Jarvik. Le premier patient, Barney Clark, survit 112 jours. Seuls quatre autres patients ont reçu le Jarvik comme cœur de remplacement permanent, William Schroeder, a vécu 620 jours et est décédé en août 1986 à l'âge de 54 ans. D'autres patients ont reçu le Jarvik comme dispositif temporaire en attendant une transplantation cardiaque.

1994: La Food and Drug Administration approuve le dispositif d'assistance ventriculaire gauche, qui aide les cœurs défaillants à continuer de fonctionner.

2000: Un homme en Israël devient le premier receveur du Jarvik 2000, le premier cœur artificiel total capable de maintenir le flux sanguin en plus de générer un pouls.

2001: Des médecins de l'hôpital juif de Louisville, dans le Kentucky, implantent le premier remplacement cardiaque mécanique autonome chez un patient. L'appareil, appelé AbioCor, est alimenté par batterie et de la taille d'une balle molle.


Premier receveur de cœur artificiel - HISTOIRE

À partir des années 1970, les maladies cardiaques de toutes sortes sont devenues l'une des principales causes de décès aux États-Unis. Ce n'est pas qu'une épidémie de maladies cardiaques est soudainement apparue, mais plutôt que les progrès de la médecine ont permis aux gens de vivre assez longtemps pour que les maladies cardiaques deviennent un problème. Les progrès de la médecine commençaient également à vaincre ce problème - le cœur avait été assez bien cartographié et pouvait être reproduit à un niveau artificiel. Il ne pourrait pas être implanté dans le corps - pas de façon permanente de toute façon - car l'organisme le rejetterait en tant que corps étranger, mais il pourrait servir de mesure temporaire.

Ce jour-là, le 4 avril 1969, le premier cœur artificiel au monde a été implanté à Haskell Karp de Skokie, dans l'Illinois. Le cœur de Karp lui faisait défaut et la recherche d'un cœur de donneur pour les greffes prenait trop de temps. Le médecin responsable, le Dr Denton A. Cooley, a dû agir et il a opté pour la procédure jamais essayée auparavant.

Karp a survécu à la greffe et au cœur artificiel qui l'a maintenu en vie 50 heures jusqu'à ce qu'une greffe appropriée puisse être trouvée. Malheureusement, il n'a pas survécu longtemps avec le nouveau cœur naturel. 30 heures après la procédure, Karp est décédé, laissant un héritage en tant que premier receveur réussi d'un cœur artificiel.


Robert Jarvik, MD sur le Jarvik-7

En 1982, la première implantation du Jarvik 7 chez le patient Barney Clark a attiré l'attention des médias du monde entier. L'extraordinaire ouverture de cette expérience médicale, facilitée par l'Université de l'Utah, a alimenté un débat public houleux sur tous les aspects de la recherche médicale. Mais au fur et à mesure que les médecins ont appris à obtenir d'excellents résultats cliniques chez les patients suivants avec le Jarvik 7, la presse et le public ont largement perdu tout intérêt pour le sujet. En conséquence, des comptes rendus obsolètes et erronés se sont retrouvés à maintes reprises dans les discussions générales sur le Jarvik 7. Je me suis assis avec le Dr Jarvik pour discuter des erreurs courantes et des fausses impressions concernant le premier cœur artificiel permanent, un appareil qui est encore utilisé aujourd'hui et qui a le taux de réussite le plus élevé de tous les cœurs mécaniques ou appareils d'assistance au monde.

Cœurs artificiels en contexte

Il existe essentiellement deux types de cœurs artificiels : le cœur artificiel total - qui est implanté après le retrait du cœur naturel - et le dispositif d'assistance ventriculaire - qui est implanté pour assister le cœur naturel, laissant le cœur du patient en place et fonctionne encore.

« L'ablation du cœur d'une personne est l'une des interventions chirurgicales les plus dramatiques que l'on puisse imaginer », déclare le Dr Jarvik, qui a commencé à développer un petit dispositif d'assistance ventriculaire, le Jarvik 2000, en 1988. « Ce n'est pas une surprise. que plus d'attention publique est accordée au remplacement d'un cœur qu'à son assistance. Mais réfléchissez à cette question : si vous aviez un bras ou une jambe défaillant, préféreriez-vous avoir le meilleur membre artificiel possible ou un appareil vous permettant de garder votre propre bras ou votre propre jambe ?

La question est rhétorique. Mais alors que les dispositifs d'assistance ventriculaire trouvent une application plus large chez les patients que les cœurs artificiels totaux, les experts considèrent les deux comme des traitements complémentaires. Par exemple, un cœur artificiel total est nécessaire lorsqu'un dispositif d'assistance ne suffit pas, comme dans les cas d'insuffisance biventriculaire lorsque les deux côtés du cœur naturel vacillent.

Dans les années 60 et 70, les cœurs mécaniques étaient développés par les National Institutes of Health (NIH) mais étaient largement inconnus du public. Puis, en 1967, Christian Bernard a réalisé la première transplantation cardiaque humaine, un événement qui a suscité un intérêt mondial : les gens ont soudainement pris conscience du remplacement cardiaque comme moyen de traiter un cœur défaillant. En 1969, Denton Cooley a réalisé la première implantation d'un cœur artificiel total temporaire, et le dispositif primitif a soutenu le patient pendant près de trois jours jusqu'à ce qu'un donneur soit trouvé grâce à un appel urgent dans la presse. Après une autre décennie et demie de recherche financée par les NIH, le cœur Jarvik 7 est devenu le premier cœur artificiel total implanté en remplacement permanent d'un cœur naturel désespérément malade.

Les premiers patients Jarvik 7

À l'Université de l'Utah le 2 décembre 1982, William DeVries, MD, a implanté l'artificiel total Jarvik 7 à Barney Clark, un dentiste de Seattle qui s'est porté volontaire pour subir la procédure pionnière parce qu'il voulait apporter une contribution à la science médicale. Le Dr Jarvik se souvient qu'avant l'opération, le Dr Clark avait dit aux médecins qu'il ne s'attendait pas à vivre plus de quelques jours avec le cœur expérimental, mais il espérait que ce que les médecins avaient appris pourrait un jour aider à sauver la vie d'autres personnes.

Le Dr Jarvik, qui dirigeait l'entreprise qui fabriquait le cœur Jarvik 7, a convenu avec les administrateurs de l'université de ne donner aucune information directement à la presse : pas de communiqués de presse et pas d'interviews. L'information passerait plutôt par le bureau de presse de l'Université. L'objectif déclaré était d'adhérer aux principes éthiques les plus élevés et de mener cette importante recherche médicale ouvertement, sans aucun effort pour influencer ou restreindre la presse. Peu de presse était souhaitée ou attendue. L'Université a organisé une séance d'information avant l'opération historique et la participation a été modérée.

« La nouvelle de Barney Clark a stupéfié les médecins en faisant la une des journaux du monde entier », déclare le Dr Jarvik. « Un énorme intérêt public s'est développé et des centaines de journalistes ont convergé vers Salt Lake City pour couvrir l'histoire, et l'Université a commencé à leur donner des briefings quotidiens, qui n'étaient absolument pas censurés. Tous les événements médicalement significatifs au cours de la période postopératoire ont été signalés, les succès comme les échecs.

Les séances d'information étaient éducatives et contenaient de nombreuses informations médicales, notamment des explications sur la physiologie de base, des interprétations de tests de laboratoire et de radiographies, et de longues séances de questions-réponses. Toutes les complications ont été entièrement rapportées, ainsi que l'efficacité du cœur mécanique pour maintenir le flux sanguin normal du Dr Clark et maintenir sa vie.

"Le volume considérable d'informations et l'extraordinaire degré de transparence ont créé une sorte d'expérience médicale dans un bocal à poissons", explique le Dr Jarvik. L'Université de l'Utah a atteint ses objectifs de recherche et d'enseignement, mais la couverture médiatique semblait laisser à ses lecteurs des espoirs et des attentes déraisonnables : beaucoup ont commencé à croire que les cœurs artificiels seraient bientôt monnaie courante et résoudraient presque le problème des maladies cardiaques. L'intense attention a également attiré des critiques qui ne connaissaient apparemment rien des intentions généreuses du Dr Clark et l'ont qualifié de "cobaye humain". Plus tard, la veuve du Dr Clark a tenté de changer cette fausse impression afin de donner à son mari le crédit humanitaire qu'il méritait. Mais Mme Clark a reçu beaucoup moins de presse que le commentaire critique, et sa mission a finalement sombré. Avant qu'un autre cas puisse être mené, le Dr DeVries, le chirurgien, a accepté une offre de rejoindre le programme de recherche de l'hôpital Humana à Louisville, Kentucky, et y a apporté son expertise.

Les prochaines implantations du cœur Jarvik 7, menées par Humana – une chaîne hospitalière nationale – ont été traitées comme la première : avec la publication d'informations médicales détaillées et une politique de presse ouverte. Le deuxième implant Jarvik 7 a eu lieu en 1985. Bill Schroeder, le patient, a si bien réussi au début que lorsque le président Ronald Reagan lui a téléphoné une semaine plus tard pour lui faire part de ses vœux, il a demandé au président pourquoi son chèque de sécurité sociale était en retard. (Il a été remis en main propre le lendemain.) M. Schroeder a donné des interviews optimistes aux journalistes et a même plaisanté en disant que sa console d'entraînement bruyante "ressemblait à une vieille machine de battage". Mais seulement deux semaines après l'opération, il a subi un grave accident vasculaire cérébral qui l'a rendu incapable de parler. M. Schroeder a ensuite quitté l'hôpital et a vécu avec sa femme dans un appartement voisin, qui avait été équipé de l'équipement spécial dont il avait besoin, notamment un compresseur d'air et une génératrice de secours. Lorsqu'il voyageait, il utilisait un système d'alimentation à air comprimé portable, qui pesait environ quinze livres. Pendant son séjour sur le Jarvik 7, il a visité sa ville natale dans l'Indiana et est descendu Main Street dans un défilé, a assisté à un match de basket-ball et est allé à la pêche, mais de manière limitée : il a eu de nombreux problèmes médicaux, y compris d'autres accidents vasculaires cérébraux et infections graves. . Au total, M. Schroeder a vécu 620 jours avec sa fonction cardiaque restaurée mais handicapée par ses complications.

Trois autres patients ont reçu le cœur Jarvik 7 pour une utilisation permanente au cours de l'année suivante - deux autres à Louisville et un en Suède. Un patient est décédé d'une hémorragie une semaine après l'opération, les autres ont vécu 10 mois et 14 mois. Il s'est avéré que le patient suédois était un homme accusé d'évasion fiscale, mais après que son cœur lui ait été retiré, il a été déclaré légalement mort car, en vertu de la loi suédoise, une personne était morte lorsque son cœur s'arrêtait de battre. Les charges retenues contre lui ont été officiellement abandonnées. Le jour où il a appris la nouvelle, le patient était ravi : il a plaisanté avec ses médecins en disant que le vieil adage selon lequel rien n'est certain sauf la mort et les impôts n'est pas vrai.

Le Jarvik 7 aujourd'hui

Après les cinq premiers cas permanents, le cœur Jarvik 7 est devenu plus largement utilisé comme cœur artificiel total temporaire, reliant les patients à la transplantation. Le sixième patient a vécu cinq ans après la découverte d'un cœur de donneur, et le septième patient a vécu onze ans avec son cœur de don. Un autre patient a été ponté du cœur de Jarvik 7 à un cœur humain qui lui a donné quatorze années supplémentaires de vie normale. La presse n'était pas au courant de ces succès, ou considérait peut-être le sujet comme de vieilles nouvelles, ce qui, selon le Dr Jarvik, était "plus que bien" pour les médecins impliqués. Mais au fil du temps, la presse a commencé à rapporter à tort que l'utilisation du cœur Jarvik 7 s'était arrêtée après les cinq premiers. Plus tard, cela s'est transformé en un rapport erroné selon lequel la Food and Drug Administration (FDA) avait interdit son utilisation. Plus tard encore, cela s'est transformé en un reportage erroné selon lequel le cœur Jarvik 7 était une expérience ratée : la presse avait commencé à croire à ses propres erreurs.

Depuis 1982, plus de 350 patients ont utilisé le cœur Jarvik 7, et il est toujours utilisé aujourd'hui. Les premiers patients ont vécu en moyenne 10 mois (lorsque leur espérance de vie n'était que de quelques jours à quelques semaines). Les taux de complications étaient élevés. « C'est là que la presse a cessé de faire des recherches et de vérifier les faits et a plutôt commencé à publier erreur après erreur après erreur », note le Dr Jarvik. Tous les aspects de l'expérience, du rôle du financement public de la recherche à l'éthique de l'expérimentation humaine, ont été débattus, mais souvent sur la base de la désinformation. Des articles de journaux et de magazines avec des comptes rendus obsolètes et erronés sont apparus. Des livres avec de nombreuses erreurs ont été publiés. Entre-temps, les médecins ont acquis de l'expérience avec le Jarvik 7 et ont appris à gérer leurs patients plus efficacement et avec moins de complications.

"Des médecins bien informés ont regardé avec étonnement les erreurs flagrantes apparaissant dans les imprimés, puis se sont répétées encore et encore alors que les journaux et les magazines se copiaient des histoires antérieures et ne prenaient pas le temps d'obtenir des informations de sources originales", explique le Dr. Jarvik. “J'ai très rarement reçu un appel téléphonique pour vérifier les faits. Par exemple, la presse a écrit à plusieurs reprises que le Dr Clark est décédé d'un accident vasculaire cérébral. En fait, il n'a jamais eu d'accident vasculaire cérébral. La presse a écrit à maintes reprises que la console dont un patient avait besoin pour alimenter son cœur était "aussi grande qu'un réfrigérateur". la taille d'une mallette.”

Et il y a plus, dit le Dr Jarvik. « La presse a également écrit que le cœur Jarvik 7 provoquait un taux élevé d’accidents vasculaires cérébraux et d’infections. La presse n'a pas remarqué qu'à mesure que de plus en plus de cas étaient traités, ces taux ont chuté, mais l'appareil était le même. Ainsi, l'appareil seul n'a jamais été responsable des complications antérieures. Au contraire, les médecins devaient apprendre à gérer leurs patients plus efficacement : c'est le but de ces recherches en premier lieu.”

L'erreur la plus flagrante de toutes est peut-être celle qui apparaît de temps en temps dans les diatribes de certains experts autoproclamés : que le cœur Jarvik 7 était une expérience ratée. En fait, il a atteint le taux de réussite le plus élevé de tout type de cœur artificiel ou de dispositif d'assistance jamais développé. (Voir les détails ci-dessous.) Aujourd'hui, le cœur Jarvik 7 est disponible dans une dizaine de centres médicaux aux États-Unis, au Canada, en France et en Allemagne sous le nom de cœur artificiel total CardioWest. (La propriété a changé plusieurs fois de mains, mais la conception de l'appareil reste essentiellement inchangée.)

Comparaison du Jarvik 7 avec d'autres appareils

En 1986, le Dr Jarvik était président-directeur général de Symbion, Inc., une entreprise publique qui fabriquait le cœur Jarvik 7. Une société de capital-risque qui avait financé Symbion a fait une offre publique d'achat hostile. Le Dr Jarvik s'est opposé à la prise de contrôle et a déposé une plainte auprès de la Securities and Exchange Commission parce que la société de capital-risque avait accès à des informations confidentielles. Il n'a pas réussi à l'arrêter, cependant, et a perdu sa position en conséquence. Il a ensuite fondé Jarvik Heart, Inc. et a commencé à travailler dans une direction différente pour créer le cœur Jarvik 2000, un dispositif d'assistance ventriculaire. La production du cœur Jarvik 7 s'est poursuivie sans lui.

En 1990, après que le Jarvik 7 ait été utilisé chez 198 patients, Symbion a arrêté la production de l'appareil parce que la société n'était plus en conformité avec les exigences de la FDA en matière de tenue de dossiers et de rapport. La presse a faussement rapporté que la FDA avait retiré le Jarvik 7 du marché parce que l'appareil avait un taux d'échec élevé. En fait, les pannes du Jarvik 7 étaient extrêmement rares. The implanted Jarvik 7 heart is more reliable and has had fewer mechanical failures than any implanted positive displacement artificial heart (less than 2% diaphragm failure in the 81-patient FDA study). As a comparison, Dr. Jarvik notes that the HeartMate device had a rate of re-operation for repair or replacement of over 75% within two years in a large randomized clinical trial called REMATCH. The Novacor device has a rate of re-operation for replacement or repair of 16% between two and three years, based on review of the records of 1077 patients. Also, almost all Novacor devices experience failure of the main bearing between three and four years and must be replaced with a new device.

Later in 1990, Symbion transferred its rights to the MedForte Research Foundation, which in 1991, formed CardioWest Technologies, Inc., in collaboration with University Medical Center in Tucson, Arizona. The Jarvik 7 heart was then renamed the CardioWest heart, and Symbion closed its doors. The CardioWest heart is identical to the small size Jarvik 7 heart developed for use in women and smaller men in the mid-1980s. The device uses the same blood pump design, the same Medtronic-Hall valves, and the same external power system as used with the original small size Jarvik 7 heart. The only changes are the use of smaller diameter air power tubes entering the body, and an up to date laptop computer replacing the portable Compaq computer originally used.

In 1993, CardioWest Technologies received approval to conduct a clinical investigation of the heart as a bridge to transplant at five U.S. medical centers. The study demonstrated that the Jarvik 7 heart (CardioWest) is safe and effective. When the study was completed in 2003, the company again changed its ownership and name, this time to SynCardia, Inc., its present status.

The FDA study took ten years to complete and involved 95 patients. It showed a 79% success rate for bridge to transplant and excellent overall survival including transplant (70% at one year, 50% at five years, and 45% at eight years). So, in the U.S. study, the Jarvik 7 (CardioWest) has a better rate of bridge-to-transplant success than any other total artificial heart or any ventricular assist device ever developed. The success rate in foreign countries is lower, but still better than other devices. On March 17, 2004, an FDA review panel recommended PreMarket Approval (PMA) of the heart for bridge-to-transplant use. On October 18, 2004, that approval was granted, making the Jarvik 7 the first total artificial heart to receive full FDA approval for any indication for use. “Far from being a failure,” says Dr. Jarvik, “the [Jarvik 7] heart is a documented success.”

Comparison of the Jarvik 7 and AbioCor Total Artificial Hearts

The only other total artificial heart now available for use in a patient is the AbioCor, which was approved by the FDA for investigational use in 15 patients. The AbioCor has been implanted in 14 patients over the three years following the first case. If a PMA study with the AbioCor were conducted at this enrollment rate — assuming about 95 patients as in the Jarvik 7 (CardioWest) clinical trial — the study would take 20 years to complete.

“The Jarvik 7 is inherently more reliable than the AbioCor because of the simplicity of the Jarvik 7 components and because the multi-layer low-stress design of the most critical component — the flexing diaphragm,” says Dr. Jarvik. “The Jarvik 7 has been run on the bench for over six years without failures, and one early prototype at the University of Utah was run continuously on the bench for over ten years.”

By contrast, the AbioCor is a highly complex device with numerous implanted components subject to failure. In fact, the second implanted AbioCor heart had two malfunctions: the first requiring re-operation to replace the implanted battery, which weakened prematurely and the second involving a worn diaphragm — one of the critical components of the device — which caused the death of the patient when it failed.

According to Dr. Jarvik, the major advantage of the Jarvik 7 heart is its hemodynamic effectiveness as a rescue device in patients suffering extreme heart failure and serious secondary damage to other organ systems. It provides higher blood flow than the AbioCor heart in actual patient use (about 10L/min for the Jarvik 7 compared to about 7 L/min for the AbioCor). Higher flow is beneficial for recovery of kidney, liver, lung, and gastrointestinal function, all of which are seriously compromised in near-death conditions. Moreover, the Jarvik 7 is more effective in patients with multi-system organ failure than any left-ventricular assist device.

Another advantage of the Jarvik 7 is that it adjusts the pumping of the right and left sides of the heart independently, permitting optimal filling and ejection on each side. The AbioCor, on the other hand, alternately pumps the right and left sides, filling one while emptying the other. Its design does not permit independent right/left control and therefore can force blood into the lungs at an excessively high pressure, harming lung function. “Almost all AbioCor patients who survived the surgery have required respirators for a month or two,” Dr. Jarvik says, “whereas Jarvik 7 patients are usually off the respirator within a few days.”

The main drive console used with most Jarvik 7 patients is large, but it is actually smaller than the console used with more than a thousand Thoratec device patients. Although the main console is not suitable for a truly mobile lifestyle and presently is limited to in-hospital use, a small, portable, battery-run power system has been developed for the Jarvik 7 and used in patients — like Mr. Schroeder — outside the hospital. With modern lithium-ion battery technology, a portable power unit could feasibly be built weighing about 8 pounds and lasting several hours between battery changes. It would be the same weight as the AbioCor battery and electronics components.

A significant advantage of the AbioCor is that it is much quieter than the noisy Jarvik 7, which has four mechanical heart valves. By contrast, the AbioCor uses quiet trileaflet plastic valves. Also, the two tubes that provide compressed air to power the Jarvik 7 heart are a potential source of infection, especially in long-term use (meaning 2-5 years or more). With careful management, they were not a serious problem in the Jarvik 7 (CardioWest) clinical trial: There were 17 driveline infections in 81 patients, most of which were superficial skin infections treated with routine dressing changes.

The AbioCor, though, is designed with no drivelines penetrating the skin. Rather, it uses radio-frequency transmission of power from an external transmitter coil (about the size of a CD case) to an implanted receiver coil. Although this design may prevent infections associated with wires piercing the skin, Dr. Jarvik and others note its serious drawbacks:

  • It necessitates highly-complex, bulky implanted components that greatly increase the trauma of the implant surgery and compress internal organs. Almost five pounds of hardware must be implanted into the chest and abdomen of the patient, and that hardware is typically very difficult and expensive to make reliable.
  • The transcutaneous power transmission system wastes about 40% of the external battery power, requiring the patient to carry a large and heavy external battery.
  • The implanted battery must be replaced every year or two, requiring major surgery that carries a significant risk of bleeding and infection. Plus, the internal battery runs the AbioCor for less than 30 minutes. It is not like a pacemaker battery, which runs for years.

“A further advantage of the Jarvik 7 heart,” Dr. Jarvik adds, “is that it fits in more than 90% of the U.S. population, both men and women. By contrast, the AbioCor fits in less than 10% of the population and only a few percent of American women.”

Table Comparison of the First Jarvik 7 Clinical Results with the First AbioCor Clinical Results

The data table below compares the initial Jarvik 7 patients with the initial AbioCor patients. It only includes the first seven patients because, at the time of this writing, data on the later Jarvik 7 patients is not available.

“With all the effort expended and complex modern technology used, the AbioCor has not achieved better results than the Jarvik 7 did twenty years ago,” Dr. Jarvik says. He points out that the Jarvik 7 patients survived longer, with better quality of life, than the AbioCor patients. No Jarvik 7 patients died at surgery, but two AbioCor patients did. No Jarvik 7 patients died of device failure, but two AbioCor patients died as a result of mechanical failures. Both devices had a serious problem with stroke in the early patients, which was greatly reduced in later Jarvik 7 patients. Abiomed made changes in the design intended to avoid strokes, but patients continued to have them.

“Not to mention,” Dr. Jarvik adds, “that present results with the Jarvik 7 (CardioWest) are much better than the initial results many years ago.”


Dr. Willem Johan Kolff begins research to develop a heart-lung machine and an artificial heart.

Dr. Kolff emigrates from the Netherlands with his wife and their five children to begin work at Cleveland Clinic as a research assistant.

Cleveland Clinic morning meeting*

Dr. Kolff finishes development of one of the first heart-lung machines.

At the Cleveland Clinic, Dr. Kolff and Dr. Tetsuzo Akutsu conduct a series of animal implants with the artificial heart a dog survives for approximately 90 minutes.

Kolff-Akutsu Heart*

Ventriloquist Paul Winchell is granted the first patent for an artificial heart. Winchell’s work is aided by Dr. Henry Heimlich, who later develops the Heimlich maneuver to save choking victims. Years later, Winchell signs over his patent rights to Dr. Kolff at the University of Utah.

Dr. Kolff leaves the Cleveland Clinic to start the Division of Artificial Organs at the University of Utah. He continues developing the artificial heart with surgeon Dr. Clifford Kwan-Gett and engineer Thomas Kessler.

Dr. Kolff and Dr. Kwan-Gett*

The first successful heart transplant is performed in Cape Town, South Africa, by Dr. Christiaan Barnard.

Dr. Denton Cooley at the Texas Heart Institute becomes the first heart surgeon to implant an artificial heart in a human subject. The patient lives on the artificial heart, designed by Dr. Domingo Liotta, for 64 hours, but dies 32 hours after transplantation of a donor heart.

Three important figures join Dr. Kolff’s team: veterinarian Don Olsen (leads the animal implants), medical engineer Robert Jarvik (designs various artificial hearts) and surgeon Dr. William DeVries (leads the transition from animal implants to human implants).

L to R: Don Olsen, Dr. Kolff, Dr. Robert Jarvik*

Calf “Tony” lives 30 days on an early Kolff Total Artificial Heart (TAH).

Calf “Abebe” lives for 184 days on the Jarvik 5 TAH.

The Jarvik 5 TAH*

Calf “Alfred Lord Tennyson” lives for 268 days on the Jarvik 5 TAH.

Don Olsen with “Alfred Lord Tennyson”*

Dr. Kolff submits a request to the FDA to implant a TAH into a human subject.

On December 2, the Jarvik 7 is implanted into 61-year-old dentist Dr. Barney Clark, who lives for 112 days. The surgery is led by Dr. DeVries and Dr. Lyle Joyce.

Dr. Barney Clark and his wife, Una Loy*

Dr. Kolff steps down from the board of Kolff Medical, manufacturer of artificial hearts in Utah, including the Jarvik 7. Kolff Medical is renamed Symbion, Inc. on the initiative of Dr. Robert Jarvik, CEO of Kolff Medical at the time.

William J. Schroeder becomes the second human recipient of the Jarvik 7 and survives 620 days before dying of a lung infection. At the time, this was the longest that anyone had survived with an artificial heart.

March: Dr. Jack Copeland at University Medical Center (UMC) in Tucson, Ariz., implants a prototype artificial heart, known as the Phoenix heart, in a patient who had rejected a recently transplanted heart. The patient, 33-year-old Michael Creighton, lived on the Phoenix heart for 11 hours, but died 60 hours after transplantation of a second donor heart.

August: Dr. Copeland becomes the first surgeon to successfully use the Jarvik 7 as a bridge to human heart transplant. His patient Michael Drummond, 25, lives nine days on the Jarvik 7 before receiving a donor heart.

Richard Smith and Dr. Jack Copeland with patient Michael Drummond

The FDA closes Symbion, Inc. operations due to violations of FDA guidelines and regulations. The Investigational Device Exemption (IDE) for the clinical study of the TAH is withdrawn.

To save the TAH technology, UMC and MedForte Research Foundation form a new corporation and joint venture, CardioWest Technologies, Inc. Symbion, Inc. transfers the Jarvik 7 technology to UMC, where the Jarvik 7 is subsequently renamed the CardioWest™ Total Artificial Heart.

UMC initiates a new FDA IDE clinical study of the Total Artificial Heart.

The 10-year, IDE pivotal clinical study of the CardioWest Total Artificial Heart begins at five centers.

SynCardia Systems, Inc. is formed by interventional cardiologist Dr. Marvin J. Slepian, biomedical engineer Richard G. Smith, MSEE, CEE, and cardiothoracic surgeon Dr. Jack Copeland with private funding to continue the IDE clinical study with a goal of achieving commercial approval of the CardioWest Total Artificial Heart.

The pivotal clinical study of the CardioWest Total Artificial Heart is completed.

October 15: The CardioWest Total Artificial Heart receives FDA approval, becoming the first TAH to do so. The official name given to the device through the FDA approval process is the SynCardia temporary CardioWest™ Total Artificial Heart.

May: The Centers for Medicare & Medicaid Services (CMS) reverses its 1986 national non-coverage policy for artificial hearts and approves reimbursement for the SynCardia TAH when implanted as part of an FDA study that meets CMS specifications.

July: CMS issues its final decision to reimburse the SynCardia TAH through the highest paying Diagnostic Related Group codes, plus new technology add-on payments.

*Images courtesy of Special Collections Department, J. Willard Marriott Library, University of Utah


Timeline: Artificial Hearts

1953:
A heart-lung machine designed by Dr. John Gibbon is used in a successful open-heart surgery, demonstrating that an artifical device can temporarily mimic the functions of the heart.

1964:
The National Heart, Lung and Blood Institute sets a goal of designing a total artificial heart by 1970.

1966:
Dr. Michael DeBakey of Houston successfully implants a partial artificial heart.

1967:
Dr. Christiaan Barnard performs the first successful human heart transplant. The patient, 53-year-old dentist Louis Washkansky, dies 18 days after surgery in South Africa.

1969:
A total artifical heart is implanted into a patient by Dr. Denton Cooley of the Texas Heart Institute. The patient gets a heart transplant three days later but then dies a day and a half later.

Nouvelles tendances

1982-85:
Dr. William DeVries carries out a series of five implants of the Jarvik total artificial heart. The first patient, Barney Clark, survives for 112 days. Only four others received the Jarvik as a permanent replacement heart one, William Schroeder, lived 620 days, dying in August 1986 at age 54. Other patients received the Jarvik as a temporary device while awaiting heart transplants.

1994:
The Food and Drug Administration approves the Left Ventricular Assist Device, which helps failing hearts continue to function.

2000:
A man in Israel becomes the first recipient of the Jarvik 2000, the first total artificial heart that can maintain blood flow in addition to generating a pulse.

2001:
Doctors at Jewish Hospital in Louisville, Ky., implant the first self-contained, mechanical heart replacement into a patient. The device, called the AbioCor, is battery powered and the size of a softball.

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First published on July 3, 2001 / 1:23 PM

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Contenu

Origines Modifier

A synthetic replacement for the lungs remains a long-sought "holy grail" of modern medicine. The obvious benefit of a functional artificial heart would be to lower the need for lung transplants because the demand for organs always greatly exceeds supply.

Although the heart is conceptually a pump, it embodies subtleties that defy straightforward emulation with synthetic materials and power supplies. Consequences of these issues include severe foreign-body rejection and external batteries that limit mobility. These complications limited the lifespan of early human recipients for hours to days.

Early development Edit

The first artificial heart was made by the Soviet scientist Vladimir Demikhov in 1937. It was implanted in a dog.

On 2 July 1952, 41-year-old Henry Opitek, suffering from shortness of breath, made medical history at Harper University Hospital [1] at Wayne State University in Michigan. The Dodrill-GMR heart machine, considered to be the first operational mechanical heart, was successfully used while performing heart surgery. [2] [3] Ongoing research was done on calves at Hershey Medical Center, Animal Research Facility, in Hershey, Pennsylvania, during the 1970s.

Forest Dewey Dodrill, working closely with Matthew Dudley, used the machine in 1952 to bypass Henry Opitek's left ventricle for 50 minutes while he opened the patient's left atrium and worked to repair the mitral valve. In Dodrill's post-operative report, he notes, "To our knowledge, this is the first instance of survival of a patient when a mechanicaly heart mechanism was used to take over the complete body function of maintaining the blood supply of the body while the heart was open and operated on." [4]

A heart–lung machine was first used in 1953 during a successful open heart surgery. John Heysham Gibbon, the inventor of the machine, performed the operation and developed the heart–lung substitute himself.

Following these advances, scientific interest for the development of a solution for heart disease developed in numerous research groups worldwide.

Early designs of total artificial hearts Edit

In 1949, a precursor to the modern artificial heart pump was built by doctors William Sewell and William Glenn of the Yale School of Medicine using an Erector Set, assorted odds and ends, and dime-store toys. The external pump successfully bypassed the heart of a dog for more than an hour. [5]

Paul Winchell invented an artificial heart with the assistance of Henry Heimlich (the inventor of the Heimlich maneuver) and held the first patent for such a device. The University of Utah developed a similar apparatus around the same time, but when they tried to patent it, Winchell's heart was cited as prior art. The university requested that Winchell donate the heart to the University of Utah, which he did. There is some debate as to how much of Winchell's design Robert Jarvik used in creating Jarvik's artificial heart. Heimlich states, "I saw the heart, I saw the patent and I saw the letters. The basic principle used in Winchell's heart and Jarvik's heart is exactly the same. [6] " Jarvik denies that any of Winchell's design elements were incorporated into the device he fabricated for humans which was successfully implanted into Barney Clark in 1982.

On 12 December 1957, Willem Johan Kolff, the world's most prolific inventor of artificial organs, implanted an artificial heart into a dog at Cleveland Clinic. The dog lived for 90 minutes.

In 1958, Domingo Liotta initiated the studies of TAH replacement at Lyon, France, and in 1959–60 at the National University of Córdoba, Argentina. He presented his work at the meeting of the American Society for Artificial Internal Organs held in Atlantic City in March 1961. At that meeting, Liotta described the implantation of three types of orthotopic (inside the pericardial sac) TAHs in dogs, each of which used a different source of external energy: an implantable electric motor, an implantable rotating pump with an external electric motor, and a pneumatic pump. [7] [8]

In 1964, the National Institutes of Health started the Artificial Heart Program, with the goal of putting an artificial heart into a human by the end of the decade. [9] The purpose of the program was to develop an implantable artificial heart, including the power source, to replace a failing heart. [dix]

In February 1966, Adrian Kantrowitz rose to international prominence when he performed the world's first permanent implantation of a partial mechanical heart (left ventricular assist device) at Maimonides Medical Center. [11]

In 1967, Kolff left Cleveland Clinic to start the Division of Artificial Organs at the University of Utah and pursue his work on the artificial heart.

  1. In 1973, a calf named Tony survived for 30 days on an early Kolff heart.
  2. In 1975, a bull named Burk survived 90 days on the artificial heart.
  3. In 1976, a calf named Abebe lived for 184 days on the Jarvik 5 artificial heart.
  4. In 1981, a calf named Alfred Lord Tennyson lived for 268 days on the Jarvik 5.

Over the years, more than 200 physicians, engineers, students and faculty developed, tested and improved Kolff's artificial heart. To help manage his many endeavors, Kolff assigned project managers. Each project was named after its manager. Graduate student Robert Jarvik was the project manager for the artificial heart, which was subsequently renamed the Jarvik 7.

In 1981, William DeVries submitted a request to the FDA for permission to implant the Jarvik 7 into a human being. On 2 December 1982, Kolff implanted the Jarvik 7 artificial heart into Barney Clark, a dentist from Seattle who was suffering from severe congestive heart failure. Clark lived for 112 days tethered to an external pneumatic compressor, a device weighing some 400 pounds (180 kg), but during that time he suffered prolonged periods of confusion and a number of instances of bleeding, and asked several times to be allowed to die. [12]

First clinical implantation of a total artificial heart Edit

On 4 April 1969, Domingo Liotta and Denton A. Cooley replaced a dying man's heart with a mechanical heart inside the chest at The Texas Heart Institute in Houston as a bridge for a transplant. The man woke up and began to recover. After 64 hours, the pneumatic-powered artificial heart was removed and replaced by a donor heart. However thirty-two hours after transplantation, the man died of what was later proved to be an acute pulmonary infection, extended to both lungs, caused by fungi, most likely caused by an immunosuppressive drug complication. [13]

The original prototype of Liotta-Cooley artificial heart used in this historic operation is prominently displayed in the Smithsonian Institution's National Museum of American History "Treasures of American History" exhibit in Washington, D.C. [14]

First clinical applications of a permanent pneumatic total artificial heart Edit

The first clinical use of an artificial heart designed for permanent implantation rather than a bridge to transplant occurred in 1982 at the University of Utah. Artificial kidney pioneer Willem Johan Kolff started the Utah artificial organs program in 1967. [15] There, physician-engineer Clifford Kwan-Gett invented two components of an integrated pneumatic artificial heart system: a ventricle with hemispherical diaphragms that did not crush red blood cells (a problem with previous artificial hearts) and an external heart driver that inherently regulated blood flow without needing complex control systems. [16] Independently, Paul Winchell designed and patented a similarly shaped ventricle and donated the patent to the Utah program. [17] Throughout the 1970s and early 1980s, veterinarian Donald Olsen led a series of calf experiments that refined the artificial heart and its surgical care. During that time, as a student at the University of Utah, Robert Jarvik combined several modifications: an ovoid shape to fit inside the human chest, a more blood-compatible polyurethane developed by biomedical engineer Donald Lyman, and a fabrication method by Kwan-Gett that made the inside of the ventricles smooth and seamless to reduce dangerous stroke-causing blood clots. [18] On 2 December 1982, William DeVries implanted the artificial heart into retired dentist Barney Bailey Clark (born 21 January 1921), who survived 112 days [19] with the device, dying on 23 March 1983. Bill Schroeder became the second recipient and lived for a record 620 days.

Contrary to popular belief and erroneous articles in several periodicals, the Jarvik heart was not banned for permanent use. Today, the modern version of the Jarvik 7 is known as the SynCardia temporary Total Artificial Heart. It has been implanted in more than 1,350 people as a bridge to transplantation.

In the mid-1980s, artificial hearts were powered by dishwasher-sized pneumatic power sources whose lineage went back to Alfa Laval milking machines. Moreover, two sizable catheters had to cross the body wall to carry the pneumatic pulses to the implanted heart, greatly increasing the risk of infection. To speed development of a new generation of technologies, the National Heart, Lung, and Blood Institute opened a competition for implantable electrically powered artificial hearts. Three groups received funding: Cleveland Clinic in Cleveland, Ohio the College of Medicine of Pennsylvania State University (Penn State Hershey Medical Center) in Hershey, Pennsylvania and AbioMed, Inc. of Danvers, Massachusetts. Despite considerable progress, the Cleveland program was discontinued after the first five years.

First clinical application of an intrathoracic pump Edit

On 19 July 1963, E. Stanley Crawford and Domingo Liotta implanted the first clinical Left Ventricular Assist Device (LVAD) at The Methodist Hospital in Houston, Texas, in a patient who had a cardiac arrest after surgery. The patient survived for four days under mechanical support but did not recover from the complications of the cardiac arrest finally, the pump was discontinued, and the patient died.

First clinical application of a paracorporeal pump Edit

On 21 April 1966, Michael DeBakey and Liotta implanted the first clinical LVAD in a paracorporeal position (where the external pump rests at the side of the patient) at The Methodist Hospital in Houston, in a patient experiencing cardiogenic shock after heart surgery. The patient developed neurological and pulmonary complications and died after few days of LVAD mechanical support. In October 1966, DeBakey and Liotta implanted the paracorporeal Liotta-DeBakey LVAD in a new patient who recovered well and was discharged from the hospital after 10 days of mechanical support, thus constituting the first successful use of an LVAD for postcardiotomy shock.

First VAD patient with FDA approved hospital discharge Edit

In 1990 Brian Williams was discharged from the University of Pittsburgh Medical Center (UPMC), becoming the first VAD patient to be discharged with Food and Drug Administration (FDA) approval. [21] The patient was supported in part by bioengineers from the University of Pittsburgh's McGowan Institute. [21] [22]

Approved medical devices Edit

SynCardia Edit

SynCardia is a company based in Tucson, Arizona, which currently has two separate models available. It is available in a 70cc and 50cc size. The 70cc model is used for biventricular heart failure in adult men, while the 50cc is for children and women. [23] As good results with the TAH as a bridge to heart transplant accumulated, a trial of the CardioWest TAH (developed from the Jarvik 7 and now marketed as the Syncardia TAH) was initiated in 1993 and completed in 2002. [24] The SynCardia was first approved for use in 2004 by the US Food and Drug Administration. [25]

As of 2014, more than 1,250 patients have received SynCardia artificial hearts. [26] [27] The device requires the use of the Companion 2 in-hospital driver, approved by the FDA in 2012, or the Freedom Driver System, approved in 2014, which allows some patients to return home, to power the heart with pulses of air. [25] The drivers also monitor blood flow for each ventricle. [28]

In 2016, Syncardia filed for bankruptcy protection and was later acquired by the private equity firm Versa Capital Management. [29]

A January 2019 report in Europe stated that "there is only one fully artificial heart currently in the market, developed by US-based SynCardia". [30]

Carmat bioprosthetic heart Edit

On 27 October 2008, French professor and leading heart transplant specialist Alain F. Carpentier announced that a fully implantable artificial heart would be ready for clinical trial by 2011 and for alternative transplant in 2013. It was developed and would be manufactured by him, biomedical firm CARMAT SA, [31] and venture capital firm Truffle Capital. The prototype used embedded electronic sensors and was made from chemically treated animal tissues, called "biomaterials", or a "pseudo-skin" of biosynthetic, microporous materials. [32]

According to a press-release by Carmat dated 20 December 2013, the first implantation of its artificial heart in a 75-year-old patient was performed on 18 December 2013 by the Georges Pompidou European Hospital team in Paris (France). [33] The patient died 75 days after the operation. [34]

In Carmat's design, two chambers are each divided by a membrane that holds hydraulic fluid on one side. A motorized pump moves hydraulic fluid in and out of the chambers, and that fluid causes the membrane to move blood flows through the other side of each membrane. The blood-facing side of the membrane is made of tissue obtained from a sac that surrounds a cow's heart, to make the device more biocompatible. The Carmat device also uses valves made from cow heart tissue and has sensors to detect increased pressure within the device. That information is sent to an internal control system that can adjust the flow rate in response to increased demand, such as when a patient is exercising. [35] This distinguishes it from previous designs that maintain a constant flow rate. [ citation requise ]

The Carmat device, unlike previous designs, is meant to be used in cases of terminal heart failure, instead of being used as a bridge device while the patient awaits a transplant. [36] At 900 grams it weighs nearly three times the typical heart and is targeted primarily towards obese men. It also requires the patient to carry around an additional Li-Ion battery. The projected lifetime of the artificial heart is around 5 years (230 million beats). [37]

In 2016, trials for the Carmat "fully artificial heart" were banned by the National Agency for Security and Medicine in Europe after short survival rates were confirmed. The ban was lifted in May 2017. At that time, a European report stated that Celyad's C-Cure cell therapy for ischemic heart failure [38] "could only help a subpopulation of Phase III study participants, and Carmat will hope that its artificial heart will be able to treat a higher proportion of heart failure patients". [39]

A January 2019 update in Europe stated that the only fully artificial heart currently in the market was the SynCardia device and that Carmat's artificial heart ("designed to self-regulate, changing the blood flow based on the patient’s physical activity") was still in the early stage of trials. That report also indicated that Carmat was, in fact, still hoping to "gain market approval for its implant this year, but is now aiming to achieve this next year. One reason for this is that the complex technology has been undergoing refinements in the manufacturing process". [30]

The Carmat artificial heart was approved for sale in the European Union, receiving a CE marking on December 22, 2020. [40] Its stock price increased over a third upon the announcement of the news. [41]

Historical prototypes Edit

Total artificial heart pump Edit

The U.S. Army artificial heart pump was a compact, air-powered unit developed by Dr. Kenneth Woodward at Harry Diamond Laboratories in the early to mid-1960s. [42] [43] The Army's heart pump was partially made of plexiglass, and consisted of two valves, a chamber, and a suction flapper. [42] The pump operated without any moving parts under the principle of fluid amplification – providing a pulsating air pressure source resembling a heartbeat. [43]

POLVAD Edit

Since 1991, the Foundation for Cardiac Surgery Development (FRK) in Zabrze, Poland, has been working on developing an artificial heart. Nowadays, [ lorsque? ] the Polish system for heart support POLCAS consists of the artificial ventricle POLVAD-MEV and the three controllers POLPDU-401, POLPDU-402 and POLPDU-501. Presented devices are designed to handle only one patient. The control units of the 401 and 402 series may be used only in hospital due to its big size, method of control and type of power supply. The control [44] unit of 501 series is the latest product of FRK. Due to its much smaller size and weight, it is significantly more mobile solution. For this reason, it can be also used during supervised treatment conducted outside the hospital. [ citation requise ]

Phoenix-7 Edit

In June 1996, a 46-year-old man received a total artificial heart implantation done by Jeng Wei at Cheng-Hsin General Hospital [45] in Taiwan. This technologically advanced pneumatic Phoenix-7 Total Artificial Heart was manufactured by Taiwanese dentist Kelvin K. Cheng, Chinese physician T. M. Kao, and colleagues at the Taiwan TAH Research Center in Tainan, Taiwan. With this experimental artificial heart, the patient's BP was maintained at 90–100/40–55 mmHg and cardiac output at 4.2–5.8 L/min. [46] The patient then received the world's first successful combined heart and kidney transplantation after bridging with a total artificial heart. [47]

Abiomed hearts Edit

The first AbioCor to be surgically implanted in a patient was on 3 July 2001. [48] The AbioCor is made of titanium and plastic with a weight of 0,9 kg (two pounds), and its internal battery can be recharged with a transduction device that sends power through the skin. [48] The internal battery lasts for half an hour, and a wearable external battery pack lasts for four hours. [49] The FDA announced on 5 September 2006, that the AbioCor could be implanted for humanitarian uses after the device had been tested on 15 patients. [50] It is intended for critically ill patients who cannot receive a heart transplant. [50] Some limitations of the current AbioCor are that its size makes it suitable for less than 50% of the female population and only about 50% of the male population, and its useful life is only 1–2 years. [51]

By combining its valved ventricles with the control technology and roller screw developed at Penn State, AbioMed designed a smaller, more stable heart, the AbioCor II. This pump, which should be implantable in most men and 50% of women with a life span of up to five years, [51] had animal trials in 2005, and the company hoped to get FDA approval for human use in 2008. [52] After a great deal of experimentation, Abiomed has abandoned development of total official hearts as of 2015. [53] Abiomed as of 2019 only markets heart pumps, [54] "intended to help pump blood in patients who need short-term support (up to 6 days)", [55] which are not total artificial hearts.

Frazier-Cohn Edit

On 12 March 2011, an experimental artificial heart was implanted in 55-year-old Craig Lewis at The Texas Heart Institute in Houston by O. H. Frazier and William Cohn. The device is a combination of two modified HeartMate II pumps that is currently undergoing bovine trials. [56]

Frazier and Cohn are on the board of the BiVACOR company that develops an artificial heart. [57] [58] BiVACOR has been tested as a replacement for a heart in a sheep. [59] [60]

So far, only one person has benefited from Frazier and Cohn's artificial heart. Craig Lewis was suffering from amyloidosis in 2011 when his heart gave out and doctors pronounced that he had only 12 to 24 hours to live. After obtaining permission from his family, Frazier and Cohn replaced his heart with their device. Lewis survived for another 5 weeks after the operation he eventually succumbed to liver and kidney failure due to his amyloidosis, after which his family asked that his artificial heart be unplugged. [61]

Current prototypes Edit

Soft artificial heart Edit

On 10 July 2017, Nicholas Cohrs and colleagues presented a new concept of a soft total artificial heart in the Journal of Artificial Organs. [62] The heart was developed in the Functionals Materials Laboratory at ETH Zurich. [63] (Cohrs was listed as a doctoral student in a group led by Professor Wendelin Stark at ETH Zurich.) [64]

The soft artificial heart (SAH) was created from silicone with the help of 3D printing technology. The SAH is a silicone monoblock. It weighs 390g, has a volume of 679 cm 3 and is operated through pressurized air. "Our goal is to develop an artificial heart that is roughly the same size as the patient’s own one and which imitates the human heart as closely as possible in form and function" says Cohrs in an interview. [65] The SAH fundamentally moves and works like a real heart but currently only beats for 3000 beats (which corresponds to a duration of 30 to 50 minutes for an average individual's heart beat) [66] in a hybrid mock circulation machine. [67] Following which the silicone membrane (2.3 mm thick) between the Left Ventricle and the Air Expansion Chamber ruptured. [68]

The working life of a more recent Cohrs prototype (using various polymers instead of silicone) [67] was still limited, according to reports in early 2018, with that model providing a useful life of 1 million heartbeats, roughly ten days in a human body. [69] At the time, Cohrs and his team were experimenting with CAD software and 3D printing, striving to develop a model that would last up to 15 years. "We cannot really predict when we could have a final working heart which fulfills all requirements and is ready for implantation. This usually takes years", said Cohrs. [70]

A centrifugal pump [71] [72] or an axial-flow pump [73] [74] can be used as an artificial heart, resulting in the patient being alive without a pulse. Other pulse-less artificial heart designs include the HeartMate II from Thoratec, which uses an Archimedes screw and an experimental artificial heart designed by Bud Frazier and Billy Cohn, using turbines spinning at 8,000 to 12,000 RPMs. [75]

A centrifugal artificial heart which alternately pumps the pulmonary circulation and the systemic circulation, causing a pulse, has been described. [76]

Researchers have constructed a heart out of foam. The heart is made out of flexible silicone and works with an external pump to push air and fluids through the heart. It currently cannot be implanted into humans, but it is a promising start for artificial hearts. [77]

Hybrid assistive devices Edit

Patients who have some remaining heart function but who can no longer live normally may be candidates for ventricular assist devices (VAD), which do not replace the human heart but complement it by taking up much of the function. [ citation requise ]

The first Left Ventricular Assist Device (LVAD) system was created by Domingo Liotta at Baylor College of Medicine in Houston in 1962. [78]

Another VAD, the Kantrowitz CardioVad, designed by Adrian Kantrowitz, boosts the native heart by taking up over 50% of its function. [79] Additionally, the VAD can help patients on the wait list for a heart transplant. In a young person, this device could delay the need for a transplant by 10–15 years, or even allow the heart to recover, in which case the VAD can be removed. [79] The artificial heart is powered by a battery that needs to be changed several times while still working. [ citation requise ]

The first heart assist device was approved by the FDA in 1994, and two more received approval in 1998. [80] While the original assist devices emulated the pulsating heart, newer versions, such as the Heartmate II, [81] developed by The Texas Heart Institute of Houston, provide continuous flow. These pumps (which may be centrifugal or axial flow) are smaller and potentially more durable and last longer than the current generation of total heart replacement pumps. Another major advantage of a VAD is that the patient keeps the natural heart, which may still function for temporary back-up support if the mechanical pump were to stop. This may provide enough support to keep the patient alive until a solution to the problem is implemented. [ citation requise ]

In August 2006, an artificial heart was implanted into a 15-year-old girl at the Stollery Children's Hospital in Edmonton, Alberta. It was intended to act as a temporary fixture until a donor heart could be found. Instead, the artificial heart (called a Berlin Heart) allowed for natural processes to occur and her heart healed on its own. After 146 days, the Berlin Heart was removed, and the girl's heart functioned properly on its own. [82] On 16 December 2011 the Berlin Heart gained U.S. FDA approval. The device has since been successfully implanted in several children including a 4-year-old Honduran girl at Children's Hospital Boston. [83]

Several continuous-flow ventricular assist devices have been approved for use in the European Union, and, as of August 2007, were undergoing clinical trials for FDA approval.

In 2012, Craig Lewis, a 55-year-old Texan, presented at the Texas Heart Institute with a severe case of cardiac amyloidosis. He was given an experiment continuous-flow artificial heart transplant which saved his life. Lewis died 5 weeks later of liver failure after slipping into a coma due to the amyloidosis. [75]

In 2012, a study published in the New England Journal of Medicine compared the Berlin Heart to extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) and concluded that "a ventricular assist device available in several sizes for use in children as a bridge to heart transplantation [such as the Berlin Heart] was associated with a significantly higher rate of survival as compared with ECMO." [84] The study's primary author, Charles D. Fraser Jr., surgeon in chief at Texas Children's Hospital, explained: "With the Berlin Heart, we have a more effective therapy to offer patients earlier in the management of their heart failure. When we sit with parents, we have real data to offer so they can make an informed decision. This is a giant step forward." [85]

Suffering from end-stage heart failure, former Vice President Dick Cheney underwent a procedure in July 2010 to have a VAD implanted at INOVA Fairfax Hospital, in Fairfax Virginia. In 2012, he received a heart transplant at age 71 after 20 months on a waiting list.


Voir la vidéo: coeur artificiel simaro lutumba YouTube (Décembre 2021).