Arctic-Images / Getty Images
Viktiga takeaways
- Med hjälp av matematisk modellering har forskare effektiviserat formen på mekaniska hjärtklaffar.
- Den nya formen kan potentiellt minska behovet av blodförtunnande medel och kan skalas för barn.
- Den nya designen har just börjat på djurförsök, så denna potentiella behandling kommer inte att finnas tillgänglig inom en snar framtid.
Inga två mänskliga hjärtan är desamma, vilket utgör en utmaning för läkare som försöker behandla hjärtpatienter, särskilt de som behöver bytas ut. En ny studie av University of British Columbia Okanagan Heart Valve Performance Lab (HVPL) gjorde dock ett genombrott som kan revolutionera hjärtventilersättning.
Studien, ledd av Hadi Mohammadi, PDF, PhD, fann att genom att skapa en specifik krökning till de två broschyrerna inuti den nya bipacksedelventilen, kallad Apex-ventilen, kunde de eliminera eller kraftigt minska koagulationsproblem, som är inneboende hos patienter med mekaniska hjärtklaffar. Studien i januari publicerades iJournal of Medical Engineering and Technology.
Utbytbara hjärtklaffar har använts sedan 1960-talet, men har alltid haft begränsningar på grund av potentialen för blodproppar. Medan vävnadsventiler eliminerar koagulationsproblem har de en begränsad livslängd och måste bytas ut på 10 till 15 år. Mekaniska ventiler håller hela livet men har vanligtvis recept på blodförtunnande medel.
Trombogenicitet
När det gäller mekaniska hjärtklaffar kan blodproppar uppstå när det inte ens rinner genom ventilen - områden som fångar upp blod och håller det stilla, t.ex. runt gångjärnen eller broschyrerna. Dessa blodproppar kan sedan färdas genom hjärtsystemet till hjärnan och orsaka stroke eller till njurarna eller andra organ.
Mohammadi och hans team närmade sig designen av bipacksedelventilen från en annan riktning, berättar han för Verywell.
"Fram till denna punkt har alla framsteg i mekaniska ventiler varit stegvis", säger Mohammadi. "Den här gången optimerade vi bara den form som vi trodde skulle vara bäst för dynamiskt blodflöde genom en kraftfull matematisk lösning. Vi kom till en punkt i laboratoriet att konceptuellt, även om det ser ut som en mekanisk ventil, har vi optimerat hela prestanda genom matematisk modellering för att föreslå den bästa formen. "
Den resulterande Apex-ventilen har specifikt böjda broschyrer för att minska tryckfall genom ventilen och jämnar ut blodpassagen förbi gångjärnen, vilket i teorin skulle hjälpa till att eliminera koagulationsproblem.
Vad detta betyder för dig
Mekaniska hjärtklaffar eliminerar behovet av ersättningskirurgi men medför risk för blodproppar. Apex-ventilen kanske kan eliminera behovet av blodförtunnare hos mekaniska ventilmottagare, vilket kan leda till en mycket bättre livskvalitet. Men när djurförsök har börjat kan det ta flera år innan detta blir ett nytt behandlingsalternativ.
Eliminera behovet av blodförtunnande medel
Förutom att skapa en långvarig ventil som har samma funktion som en vävnadsventil, kan Apex-ventilen eliminera behovet av blodförtunnande medel, som för närvarande är standarden för alla med en mekanisk hjärtventil.
Arnar Geirsson, MD, chef för hjärtkirurgi vid Yale School of Medicine i Connecticut, säger till Verywell att denna utveckling ensam skulle vara revolutionerande.
"Det verkar väldigt innovativt, hur ventilbladen är utformade och helt annorlunda än de har designats tidigare", säger han. "Det finns minimalt motstånd över själva ventilen, vilket skulle vara mycket fördelaktigt, särskilt i mindre ventilstorlekar ... Det verkliga behovet är för antikoagulation. Om detta resulterar i lägre behov av antikoagulantia som Coumadin, skulle det revolutionera området för ventilkirurgi med mekaniska ventiler. "
Coumadin, varumärket för läkemedlet Warfarin, ordineras till nästan alla mekaniska hjärtklaffsmottagare, men det är inte utan dess biverkningar eller risker. Som en blodförtunnare riskerar användarna svår blödning när de använder den. Särskilda diethänsyn måste också göras när du tar medicinen.
"Det är uppenbart att det finns en risk för att blodet tunt ut för mycket", säger Geirsson. "Så det finns en fin linje. Coumadin är det enda antikoagulantia som är godkänt för användning med mekaniska ventiler och det finns god kontroll över det. Men det finns vissa populationer som har svårt att ta dessa mediciner."
Användning hos pediatriska patienter
Även om Mohammadi och hans team designade Apex-ventilen baserat på aortaklaffen, säger han att det skulle vara anpassningsbart att passa vilken ventil som helst i hjärtat. Det kan också minskas för användning hos barn.
"Även om vi konstruerade den här ventilen för aortapositionen, skulle den också kunna anpassas för mitralpositionen", säger Mohammadi. "Nyckelfaktorn skulle vara storleken. Just nu har vi inte en mekanisk ventil som är tillräckligt liten för att användas hos spädbarn. Jag tycker att det här är en mycket bra kandidat för att vara storleksanpassad, storleken på en kikärta . "
Mer forskning behövs
Studien har hittills endast gått igenom teoretiska prövningar. Nu säger Mohammadi att det kommer att gå vidare till djurförsök. Han förväntar sig att det kommer att dröja flera år innan Apex kommer att finnas tillgängligt för människor.
Förutom att gå igenom djur- och mänskliga försök, säger Mohammadi att han är intresserad av att hitta ett sätt att använda transkateteroperation - en minimalt invasiv hjärtprocedur - för att sätta in ventilerna.
"Just nu är den här ventilen avsedd för öppen hjärtkirurgi", säger Mohammadi. "I fortsättningen av detta projekt arbetar vi med konstruktioner för att konvertera det på ett sätt som det kan levereras med transkateterteknologi. Vi tror att så småningom all medicinsk teknik så småningom måste levereras med katetrar."
Geirsson säger att mekaniska hjärtventilplaceringar faktiskt har minskat i popularitet de senaste åren på grund av förmågan att placera vävnadsventiler med hjälp av transkateterteknologi. Om forskare kan kombinera den mekaniska ventilens livslängd och den lägre risken för transkateteroperation, kan hjärtkirurgins värld revolutioneras.
