Přizpůsobí se tepu a méně poškozuje krvinky. Vědci z Brna vyvíjí unikátní čerpadlo pro mimotělní oběh
Co pomůže okamžitě, může někdy dlouhodobě škodit. Například pumpy pro mimotělní oběh sice zachraňují životy pacientů třeba po infarktu, můžou ale také poškozovat jejich srdce a krev. Brněnští vědci proto vyvíjejí nové čerpadlo s unikátním softwarem. Ten podle dat z EKG a dalších senzorů vyhodnotí jedinečné potřeby pacienta. Čerpadlu pak přikáže jak pumpovat krev co nejšetrněji.
„Tady se otáčí peristaltické čerpadlo s konstantními otáčkami, to znamená, že za jednu otáčku se nemění rychlost otáčení,“ popisuje Jiří Kohút z Vysokého učení technického v Brně (VUT) nově vyvíjené čerpadlo pro mimotělní oběh.
To teď ale pro ukázku běží stejně tak, jak fungují dnešní čerpadla. Ve středu čerpadla je rotor, který se točí konstantní rychlostí, a to není ideální, jelikož tak nerespektuje činnost samotného srdce. Srdce totiž nepulzuje krev pořád stejně, ale přerývaně, a stálý rytmus čerpadla mu nevyhovuje.
Rytmus otáčení čerpadla se ale může změnit. Čerpadlo se nyní neotáčí konstantní rychlostí, ale klopýtavým rytmem se vždy otočí o půlkruh, téměř se zastaví, a poté pokračuje do dalšího půlkruhu. To je pro srdce přirozenější rytmus. „Takto nedojde k přetížení srdce,“ vysvětluje Kohút.
Srdce každého pacienta ale funguje jinak a má jinou přirozenou frekvenci tepu. I tomu se ale nové čerpadlo vědců z VUT umí přizpůsobit. Vědec Martin Formánek za počítačem přikázal čerpadlu, aby se zrychlilo. „Teď simulujeme pacienta, který by měl tep 120 úderů za minutu,“ popisuje.
Vědci kvůli tomu vyvinuli pro čerpadlo i vlastní software a brzy by ho rádi naučili simulovat i výrazně kulhavější rytmus typický pro různé srdeční arytmie. „To je naším cílem. Samozřejmě určitě nedokážeme pokrýt úplně všechny druhy arytmií, které můžou nastat,“ dodává Formánek.
Vyjmout kus osrdečníku a vyrobit z něj chlopeň. Ozakiho metodu zavádí Nemocnice na Homolce
Číst článek
Různým pacientům ale také vyhovuje jiný tlak a průtok krve. Něco jiného potřebuje malé dítě a něco jiného dospělý muž. „Teď vyvíjíme software, který nám ze záznamů EKG a dalších senzorů dá potřebné informace k tomu, aby čerpadlo samo, bez zásahů operátora, dokázalo tvořit požadované průtoky a tlaky,“ říká Formánek.
A to v reálném čase podle toho, co pacient potřebuje. Software si totiž pro sebe vytvoří jeho model, jakési jeho virtuálního dvojče. „Simulační model nebo to virtuální dvojče popisuje jak čerpadlo, tak pacienta. Z naměřených dat se odhadnout parametry modelu a software pak vyhodnotí, jaké má nastavit otáčky,“ vysvětluje vědec.
V hadičkách čerpadla dnes při testování teče obyčejná voda. „Toto testování je velmi ochuzené, protože to potřebujeme ověřit na pokusech se skutečnou krví,“ vysvětluje vedoucí oboru biomechaniky brněnského VUT Jiří Burša. Každé čerpadlo totiž při pulzování musí zmáčknout hadičku s krví. A takové zmáčknutí ji poškozuje.
Před 40 lety proběhla první transplantace srdce v Československu. Dnes jich IKEM provádí 50 za rok
Číst článek
„Červené krvinky se rozdrtí a to je velmi nežádoucí efekt. A právě změnou otáček bychom chtěli dosáhnout, aby poškozování krvinek, ta hemolýza, byla co nejnižší. My to umíme na základě dat z virtuálního modelu předpovědět, ale potřebujeme to ověřit a změřit,“ hodnotí Burša.
Takové zkoušky se zvířecí krví budou ale podle vědců trvat nejméně tři roky. Pak začnou klinické testy a k pacientům by se takováto čerpadla mohla dostat nejdříve za deset let.
