El Corazón artificial

Resumen

En el presente artículo se tratara sobre El
Corazón Artificial, revisaremos su evolución desde
sus primeros inicios, su efectividad e importancia al
incorporación a un ser vivo.

Abstract—In this article will discuss about
Artificial Heart, will review its evolution from its earliest
beginnings, the effectiveness and importance to incorporating a
living.

Introducción

El corazón artificial, dispositivo compuesto por
materiales sintéticos, su objetivo es reemplazar la
funcionalidad del musculo fundamental de la vida el
corazón, y de esta manera no estar sujeto totalmente a la
dependencia de un donante, ya que en muchos casos este es un
factor muy limitante por lo cual la expectativa de vida disminuye
[3], [11].

Corazón
artificial

La necesidad del desarrollo de un dispositivo capaz de
reemplazar la función del órgano fundamental de la
vida, el corazón biológico; está presente
desde los inicios de la cirugía cardiaca, desde 1953 se
pudo reemplazar temporalmente la función del
corazón con circulación extracorpórea. La
primera cirugía cardiaca realizada por el Dr. Christian
Barnard en el año de 1967 con el trasplante del
órgano, de donantes cadáveres conocido como
alotrasplante, constituye un hito en esta área ya que es
la mejor modalidad de contrarrestar el daño cardiaco, pero
ya desde la década de 1940 se realizó los primeros
experimentos e intentos de construir una máquina capas de
bombear y oxigenar la sangre.[2], [10], [11]

II-A. ¿QUE ES UN CORAZÓN
ARTIFICIAL?

El corazón artificial es una prótesis que
se implementa a un ser vivo para que cumpla las funciones del
corazón biológico [11].

II-B. HISTORIA DEL CORAZÓN
ARTIFICIAL

Unos de los primeros dispositivos que podríamos
considerar como corazón artificial, fue una máquina
de asistencia cardio-pulmonar, que fue utilizada por su creador
el Dr. John Heysham Gibbon en una cirugía de
corazón abierto en el año de 1953 dando buenos
resultados, ya que extraía la sangre del paciente la
oxigenaba y la devolvía al cuerpo.[1],
[11],[12]

Tet Akutsu y Willem Kolff en el año de 1957
comenzaron un programa de investigación en la
clínica de Cleveland sobre el corazón artificial
total.

Desde 1958 Domingo Liotta realizó varios
estudios, sobre los corazones artificiales totales, desarrollando
así en

1962 un sistema de asistencia ventricular, exclusivo
para el ventrículo derecho, creado en la Baylor University
College un instituto de Houston. Un año más tarde
un 19 de julio de 1963 Domingo Liotta y E. Stanley Crawford
implantaron el primer dispositivo clínico LVAD en el
Methodist Hospital de Houston, realizando un bypass del
Ventrículo Izquierdo desde el atrio izquierdo hasta la
Aorta Torácica Descendente1 [1],[15], [19].

En 1963 Paul Winchell patentó el primer
corazón artificial creado por el mismo, para
posteriormente entregar esta patente a la Universidad de Utah. De
este invento Robert Jarvik se basó para desarrollar el
corazón artificial más conocido el Jarvik-7.[8],
[14], [19], [20]

En el año de 1964 Domingo Liotta y Denton A.
Cooley, realizaron el primer trasplante del corazón
artificial total a un paciente que había sufrido un
infarto cardiaco, el cual era un método temporal hasta
sustituirlo por un corazón bilógico, pero el
paciente falleció al ser intervenido nuevamente para
implantar el corazón biológico, la principal causa
fue una infección provocada por hongos.[5], [8],
[20]

En la década de los años 70, existieron
muchos dispositivos de asistencia ventricular, por lo que el Dr.
Robert Jarvik inspirado y basado especialmente en el modelo
patentado de Paul Winchell, diseño el primer prototipo de
un corazón artificial total, el Jarvik 3, este dispositivo
mostro grandes ventajas ya que al hacer las respectivas pruebas
en animales vacunos vieron que estos podían tener una vida
promedio de cuatro meses, sin ninguna intervención
quirúrgica posterior al trasplante. Es así que para
el año de 1976 El Dr. Robert Jarvik mejoro su
diseño y desarrollo el Jarvik 7, el cual tiene ya una
apariencia similar a un corazón biológico,
utilizaba dos cámaras que hacían las veces de
ventrículos, lo que nos permitía bombear la sangre
a través de dos tubos conectados a estas cámaras,
permitiendo una mayor circulación de flujo
sanguíneo, y lo más relevante es el crecimiento de
tejido alrededor del corazón artificial. Este prototipo
fue aprobado para el trasplante en humanos en el año de
1981, la vida promedio de un paciente con este prototipo era de
unos seis meses.[1], [8], [13],[17], [18]

Figura 1. Corazón Artificial
Jarvik-7

La empresa AbioMed desarrollo un prototipo de
corazón artificial en el 2001, denominado AbioCor, este
dispositivo fue implantado en varios pacientes, lo cual llevada a
un periodo de vida aproximadamente de 17 meses.[6],
[13]

Figura 2. Corazón Artificial
AbioCor

La empresa CardioWest para el 2004, diseño un
exitoso corazón artificial debido principalmente a su
eficiente compatibilidad ya que el porcentaje de sobrevivir a una
cirugía cardiaca es del 71 %, y una esperanza de vida de
unos cinco años. Aprobado en el año de 2006 por la
FDA [6], [13].

Figura 3. Corazón Artificial
CardioWest

II-C. ¿CÓMO SE CLASIFICA UN
CORAZÓN ARTIFICIAL?

La clasificación de los distintos tipos de
corazones artificiales se designa mediante las siguientes
pautas.

II-C1. Funcionamiento: De acuerdo a la manera de
funcionar el corazón artificial se clasifica
en:

Pulsátiles: aquellos que utilizan una membrana
externa para el bombeo de sangre, cada vez que esta se
contrae.

No pulsátiles: caracterizados por tener un flujo
de sangre continuo, mediante una bomba u otro
medio.[16],[22]

II-C2. Periodo de uso: El dispositivo puede
permanecer un periodo de corta, mediana o de larga
duración en el paciente, teniendo dos factores a
considerar el primero el fallecimiento del individuo, el segundo
el reemplazo de un nuevo dispositivo. Un paciente ha logrado
sobrevivir mediante este sistema aproximadamente un
año.[2], [18], [22]

II-C3. Magnitud del trasplante: Hace referencia
básicamente a que si el corazón artificial se queda
o no dentro del ser humano, por lo que se clasifican
en:

Paracorpóreos: cuando el dispositivo se encuentra
fuera del cuerpo del paciente.

Implantables.[9], [22]

II-C4. Debido al reemplazo de la función
biológica: Según el órgano que se vaya a
reemplazar por este sistema pueden clasificarse en:

Dispositivo de Asistencia Cardíaca: es un
dispositivo encargado de reemplazar la función de una
parte del corazón como por ejemplo de un
ventrículo.[4]

Corazón artificial total: este dispositivo
reemplaza todas las funciones del corazón
biológico, cuando este órgano fundamental presenta
daños [10].

Funcionamiento

La función de un corazón artificial es la
misma que la de un corazón bilógico, el AbioCor
posee las cavidades para bombear la sangre en sus mitades
izquierda y derecha. La sangre que oxigena los pulmones fluye
hacia la cavidad izquierda, de donde sale a recorrer todo el
cuerpo; la sangre con una existencia de oxígeno agotado
entra y sale por la cavidad derecha.[13], [10]

Entre estas cavidades existe un mecanismo
herméticamente sellado que desempeña la
función de las paredes cardíacas, que genera
movimientos de bombeo de sangre, en su interior un motor
eléctrico hace girar una bomba centrífuga entre
5000 y 9000 rotaciones por minuto, esta bomba expulsa un
líquido viscoso hidráulico, un segundo motor gira
la válvula de cierre o apertura. Cuando la sección
izquierda se llena del fluido su membrana se empuja hacia afuera
expulsando así la cavidad izquierda a la sangre,
simultáneamente el líquido hidráulico sale
de la sección derecha por lo cual su membrana se desinfla
dejando libre esta cavidad para que la sangre entre. [13],
[10]

Estas válvulas cardiacas están fabricadas
de plástico, los conductores de entrada están
conectados a las aurículas izquierda y derecha del
corazón extirpado y los conductores de salida a las
arterias de aorta y pulmonar.

El corazón artificial pesa aproximadamente un
kilogramo, más el peso de la batería interna,
bobina de inducción eléctrica y el módulo de
control otro kilogramo más,

unos 20 watt de energía eléctrica por lo
que es necesario que se este cargando constantemente, por lo que
se utiliza las baterías de litio el cinturón del
paciente.[13], [10]

Figura 4. Esquema de funcionamiento
del corazón artificial

Efectividad al
incorporar a un ser humano

Como hemos venido analizando, este dispositivo ha tenido
varias modificaciones, con el único propósito de
proporcionar un alargamiento de vida a un ser humano que por
muchos factores presente este órgano afectado.

Con varios diseños de estos dispositivos, los
más sobresalientes son:[7], [23]

AbioCor.

CardioWest.

A pesar que estos dispositivos son los más
sobresalientes por sus características propias, y gracias
al aporte de Hiroaki Harasaki de la Cleveland Clinic que se ha
encargado del mejoramiento de estos dispositivos como es el
desarrollo de una película que atenúa la
coagulación alrededor del órgano artificial que
reduce el rechazo del paciente al trasplante, y la
innovación de una fuente de energía interna que
produce muy poca cantidad de calor por lo que no afectaría
a otros órganos, con todo esto los dispositivos no llegan
a ofrecer una calidad de vida al paciente que se ha realizado la
intervención quirúrgica.[21], [10]

Al futuro se pretenden desarrollar dispositivos que
mejoren la calidad de vida del paciente, desean obtener un modelo
matemático sobre los movimientos que transmite un
corazón para de esta manera generar un corazón
artificial más efectivo [10].

Figura 5. Transplante
CardioWest

Conclusión

Vale destacar que en estos avances la ingeniería
biomédica han creciendo, a un nivel acelerado, tratando
así de buscar nuevas alternativas de alargamiento de viva
a pacientes con algunas mal formaciones en el órgano
fundamental de la Vida y asi no depender excesivamente de un
donante la cual es hasta ahora la mejor manera de un trasplante
cardiaco, en la actualidad este avance se ve limitado en estos
dispositivos ya que los mecanismos de bombeo de sangre debe ser
de una manera más eficiente, su diseño debe ser
idéntico a un corazón biológico en
tamaño y peso, con el objetivo primordial mejorar la
calidad de vida del paciente.

Estos trasplantes muchas de las ocasiones no son
efectivos ya que cada organismo de un individuo reacciona de una
manera diferente, muchas veces el paciente debe estar sujeto a
dispositivos que les proporcionen energía necesaria para
poder bombear la sangre. Se busca la generación de un
dispositivo capaz de ser trasplantado de una manera eficaz, y de
gran compatibilidad, para que aseguren la vida del paciente. Un
factor importante a considerar seria la parte económica y
cuantos pueden acceder a ello.

Referencias

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Corazón Artificial

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History, current status, and future prospects. Journal of cardiac
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Autor:

Quizhpe Cárdenas Carlos
Eduardo

Ingeniería
Electrónica

Universidad Politécnica
Salesiana

Electrónica Analógica
II