Des millions de cœurs s'arrêtent chaque année. Pourquoi ne pouvons-nous pas les remplacer?
Le cœur de Bivacor contient une chambre en titane avec un rotor qui tourne au centre et envoie du sang dans le corps.
Daniel Timms a commencé à travailler sur son cœur artificiel en 2001, alors qu'il avait vingt-deux ans. Il était un étudiant diplômé en génie biomédical et vivait avec ses parents à Brisbane, en Australie. Il cherchait un sujet pour sa thèse lorsque son père de 50 ans, Gary, a subi une grave crise cardiaque. Au début, les médecins pensaient que c'était une valve, mais plus tard, il s'est avéré que l'homme avait des problèmes avec tout son cœur. L'insuffisance cardiaque est une maladie évolutive, une personne peut vivre des années pendant que son cœur se décompose. Il y avait peu de temps. Le sujet de recherche est apparu tout seul.
Gary était plombier et la mère de Daniel, Karen, était technicienne de laboratoire au lycée. Leur famille était souvent engagée dans des expériences. Enfants, Daniel et son père ont constamment construit des systèmes complexes de fontaines, d'étangs et de cascades dans leur arrière-cour. Il n'est pas étonnant qu'ils soient maintenant ensemble pour travailler sur le cœur. Ils ont acheté des tuyaux, des tuyaux et des vannes dans une quincaillerie et en ont construit un modèle approximatif du système circulatoire. Timms a commencé ses recherches sur l'histoire des cœurs artificiels. La première implantation humaine a été réalisée en 1969 par un chirurgien nommé Denton Cooley du Texas Heart Institute à Houston. Le patient, Haskell Karp, a été traité pendant soixante-quatre heures - un grand succès étant donné que son cœur a été excisé de sa poitrine. Les ingénieurs étaient convaincus que le problème serait résolu dans quelques années.
Un des premiers prototypes des années 60 d'un cœur artificiel de l'ingénieur Willem Colf .
Cependant, de nombreux problèmes se sont posés. Il était difficile de développer un petit appareil capable de battre trente-cinq millions de fois par an, pompant 9 000 litres de sang par jour pendant de nombreuses années. Dans les décennies qui ont suivi, les patients pouvaient vivre des jours, des mois et même des années avec divers schémas cardiaques artificiels, mais leur qualité de vie était souvent médiocre. Ils étaient reliés par des tuyaux à de grosses machines; ils souffraient souvent d'accidents vasculaires cérébraux et d'infections; leurs nouveaux cœurs étaient trop gros ou avaient des parties usées. Chaque année, des millions de personnes dans le monde meurent de maladies cardiaques, alors que seuls quelques milliers de cœurs étaient disponibles pour la transplantation. Comme Timms l'a découvert, les solutions existantes ne peuvent que donner aux gens la possibilité «d'attendre» des cœurs artificiels qui n'apparaîtront peut-être jamais.Un cœur artificiel permanent n'a jamais existé.
En étudiant les projets, Timms a constaté que beaucoup d'entre eux avaient été développés dans les années 60, 70 et 80, il pensait qu'il serait facile de les améliorer de manière significative. Auparavant, la plupart des cœurs artificiels étaient fabriqués à partir de plastique flexible: il aurait pu le fabriquer en titane durable. Les pompes étaient généralement à entraînement pneumatique, avec de l'air poussé à travers des tubes - Timms pouvait utiliser un entraînement électromagnétique pour ce faire. Plus important encore, si les cœurs artificiels traditionnels "pulsaient" (ils pressaient rythmiquement le sang hors des ventricules artificiels), alors dans l'appareil de Timms, il se déplacerait dans un flux continu. Timms a fait un croquis sur papier. Le sang a coulé dans une petite chambre avec un disque métallique rotatif au centre. Le disque, comme une hélice, poussait le sang vers l'extérieur - dans les poumons et d'autres parties du corps. C'était une conception intelligente et économique,qui n'a pas imité le cœur naturel, mais l'a repensé. Sous le croquis, Timms a écrit "bon sang, oui!"
Daniel et son père ont fabriqué un prototype dans le garage. Il était fait de plastique transparent et d'eau distillée avec succès grâce à un système circulatoire simulé dans lequel de minuscules boules représentaient des cellules sanguines. Mais il y avait un problème - à l'endroit sous le disque rotatif, les flux se sont arrêtés et les billes se sont coincées. Cet entonnoir est très dangereux: les cellules sanguines qui s'agglutinent ont tendance à se coaguler, créant des caillots pouvant provoquer des accidents vasculaires cérébraux. Sur Skype, Timms s'est entretenu avec un chercheur japonais qui travaillait sur des systèmes de lévitation magnétique utilisés dans les trains à grande vitesse. Ils ont décidé que des aimants plus puissants pourraient être utilisés afin que le disque puisse être suspendu plus loin des parois du cœur afin que le sang puisse circuler plus facilement autour de lui.Cette approche de «lévitation magnétique» résout également le problème de l'usure - aucune pièce n'entrera en contact avec une autre.
Timms était encore étudiant diplômé lorsqu'il a pris rendez-vous avec des cardiologues à l'hôpital de Brisbane où son père était soigné. Il sortit une pompe en plastique de son sac à dos et expliqua comment le cœur fonctionnerait, en se basant sur sa conception. Un médecin a quitté la réunion avec incrédulité. Un autre a fourni à Timms une petite allocation et une chambre au sous-sol. En 2004, alors que Gary se remettait d'une chirurgie de remplacement de valve à l'étage, Timms a travaillé sur des prototypes en bas. Bientôt, son cœur artificiel a pu prolonger la vie d'un mouton pendant quelques heures. Comme les ingénieurs du passé, il s'attendait à ce que les progrès futurs soient rapides.
Aujourd'hui, plus d'une décennie et demie plus tard, la société Bivacor de Timms est basée à Cerritos, une banlieue de Los Angeles. Une dizaine d'ingénieurs travaillent dans un bâtiment entouré de palmiers et de haies fleuries. L'année dernière, avant la pandémie, Wilson Xe, un ingénieur biomécanique de 23 ans, se tenait au-dessus d'une table de laboratoire et brandissait des cravates pour attacher la dernière version du cœur de Bivacor à un modèle du système circulatoire. Le système, connu sous le nom de «boucle», a été considérablement amélioré par rapport à celui que Timms et son père ont construit. Fabriqué en tube de plastique et d'un peu plus d'un mètre de haut, il ressemblait à un modèle de montagnes russes. Le système a été rempli d'eau mélangée à du sucre pour simuler la viscosité du sang humain. Il a également utilisé des vannes pour simuler différentes conditions circulatoires: haute et basse pression,stagnation et conduits rapides. Le cœur attaché au système était robuste et fabriqué en titane steampunk noir et or. Quatre ouvertures menaient à l'aorte, à la veine cave, à l'artère pulmonaire et à la veine pulmonaire; un câble le connectait à une unité de contrôle de la taille d'un dictionnaire. Ce câble traversera la peau de l'abdomen et les personnes devront toujours porter l'unité de commande avec elles.
Lorsque Xe a ajusté les vannes du circuit, l'air a été pompé avec un sifflement. Nicholas Greatrex, un ingénieur électricien australien, a entré une commande sur un ordinateur et un courant a commencé à circuler vers les électroaimants du cœur. L'eau coulait le long de la boucle, se déplaçant avec un faible bourdonnement palpitant.
Le cœur Bivacor et le cœur humain fonctionnent sur des principes différents. Le cœur humain a deux côtés. Le sang coule d'abord du petit côté droit vers les poumons et le dos, étant saturé d'oxygène. Il se déplace ensuite vers le côté gauche le plus grand et le plus puissant, pompant le sang dans le corps. Le cœur de Bivacor est basé sur une chambre combinée. Il envoie le sang dans deux directions à l'aide d'un disque rotatif («rotor») qui a deux côtés de forme différente (pour créer le niveau requis de pression artérielle). Si le cœur d'un adulte en bonne santé bat entre soixante et cent fois par minute, le cœur du Bivacor tourne à 1600 à 2400 tr / min.
Mesurez le pouls d'une personne utilisant un tel cœur et vous ne trouvez qu'une pression constante - comme dans un tuyau d'arrosage. Certains chirurgiens cardiaques et cardiologues n'aiment pas l'idée d'un cœur sans pouls. En tapant sur un clavier d'ordinateur, Greatrex a ordonné au rotor de fonctionner à vitesse variable. «En accélérant et en décélérant le rotor, nous pouvons créer une impulsion artificielle», a-t-il déclaré. J'ai tendu la main et touché l'un des tuyaux en caoutchouc blanc de la boucle. Curieusement, il était chaud; sous mes doigts, il se mit à palpiter dans un rythme humain familier.
Tension artérielle 100 à 70, dit Greatrex triomphalement en touchant son poignet. «Le médecin peut regarder cela et dire:« Vous allez bien! » Selon les Centers for Disease Control and Prevention, environ 6,2 millions d'Américains souffrent d'une forme d'insuffisance cardiaque, souffrant souvent de faiblesse, d'essoufflement et d'instabilité. Un tel cœur artificiel fera remonter le temps.
Bivacor est dans une phase de transition. La société n'a pas encore vendu ses produits et dépend entièrement de fonds de capital-risque, de business angels et de subventions gouvernementales. Ses cœurs ont été implantés dans des moutons et des veaux - ils ont vécu pendant des mois et ont parfois couru sur un tapis roulant. La société se prépare à déposer une demande auprès de la Food and Drug Administration (FDA) pour l'approbation de l'implantation humaine. Franchir le seuil entre les animaux et les humains, c'est entrer dans un environnement réglementaire difficile. Dans les premiers jours de la recherche sur le cœur artificiel, l'équipe pouvait implanter un dispositif dans une personne mourante en urgence - en dernier recours pour lui sauver la vie - et voir comment il fonctionne.
Les éthiciens étaient inquiets, mais les progrès ont été rapides. Aujourd'hui, de telles expériences sont interdites: la conception du cœur doit être fixée et approuvée avant le début des essais cliniques; les essais peuvent prendre des années, et si le cœur n'est pas assez bon, le processus doit recommencer. Bivacor décide actuellement des caractéristiques qui seront incluses dans les essais cliniques de son cœur. Une mauvaise décision entraînera très probablement la perte de l'entreprise. Il n'y aura presque certainement pas une seconde tentative pour gravir le sommet.
Timms, aux cheveux courts et aux cheveux roux, a maintenant quarante-deux ans. Depuis son séjour à Brisbane, il a consacré presque toute sa vie professionnelle au travail du cœur, il a voyagé au Japon, en Allemagne, à Taiwan et à Houston pour travailler avec divers chirurgiens et ingénieurs. Silencieux et concentré, il est très sobre: il préfère ne pas dire aux gens ce qu'il fait dans la vie, pour que la conversation qui s'ensuit ne le pousse pas à annoncer un projet dont les délais ont longtemps été bouleversés. Vêtu d'un jean, de baskets et d'une chemise de ville froissée déboutonnée jusqu'au troisième bouton, il m'a conduit dans une arrière-salle où une demi-douzaine de prototypes de cœur ont travaillé en continu pendant seize mois. «Il est très important de montrer qu'ils ne s'arrêtent jamais, ne s'arrêtent jamais», a-t-il dit à travers le bourdonnement de l'eau en mouvement. Timms lui-même avait l'air de ne pas avoir dormi correctement depuis deux décennies.
En sortant du laboratoire, nous avons traversé une salle de conférence où l'ingénieur a filmé comment tester un cœur de Bivacor avant l'implantation: «Placez votre pouce sur l'entrée gauche et appuyez légèrement», dit-elle. Le mobilier du bureau de Timms pourrait se trouver dans son bureau à domicile (c'était un cadeau de l'un des premiers investisseurs - le propriétaire d'un magasin de meubles à Houston). Il y avait une chemise repassée sur un cintre accroché au mur et un vélo de route dans le coin.
Assis dans sa chaise grinçante, Timms se souvenait d'avoir conduit son père à l'hôpital en 2006. La chirurgie de remplacement valvulaire a aidé Gary à restaurer sa fonction cardiaque, mais seulement temporairement. «Il a un caillot de sang sur une valve mécanique», a déclaré Timms. "Cela a permis au sang de couler sur le côté gauche de son cœur et de ses poumons." Timms a représenté l'accumulation d'excroissances avec ses mains, montrant le chemin du côté gauche de la poitrine au sternum et au cou - le sang s'est accumulé comme de l'eau, luttant pour s'écouler hors de l'égout. «Cela provoque un gonflement», dit-il. "Le sang crache parce qu'il traverse la membrane pulmonaire."
Deux semaines plus tard, Timms était en Allemagne, rencontrant des ingénieurs de pompes, où il a appris que son père empirait. Il est immédiatement rentré chez lui, mais n'a pas eu le temps de parler à son père pour la dernière fois. «Il était en soins intensifs avec ventilation trachéale et tout», a déclaré Timms. "Sa mort n'a fait que renforcer ma résolution." J'ai pensé: «C'est ça. Nous le ferons à tout prix. "
J'ai demandé à Timms si, il y a vingt ans, il croyait vraiment pouvoir inventer un cœur artificiel à temps pour sauver son père.
Il se balança d'avant en arrière, hochant la tête. «Si, à ce stade, il y avait un appareil qui pouvait être implanté en lui, alors peut-être qu'il pourrait rester encore cinq ou dix ans - il verrait comment je me suis marié et comment j'ai eu des enfants. Il aurait pu le vivre avec nous. Alors la philosophie était celle-là. Cinq ou dix ans de plus. " Il rit. «Cela n'est jamais arrivé», a-t-il dit, faisant référence au mariage et aux enfants. Il fit un geste autour du bureau: "Je suis coincé dans tout ça."
Avant que le cœur ne soit remplaçable, il était inviolable - la frontière interdite de la chirurgie. Les médecins du dix-neuvième siècle croyaient que le cœur était «la limite fixée par la nature». Dans la première moitié du XXe siècle, l'anesthésie rend les chirurgiens plus audacieux. Ils ont commencé à intervenir pour guérir les artères et les valves pendant que le cœur battait encore. Ils ont essayé de refroidir les patients à des niveaux hypothermiques, puis d'agir rapidement sur leur cœur jusqu'à ce qu'il batte. Ce n'est que dans les années 1950, avec le développement de la machine cœur-poumon, que la chirurgie à cœur ouvert est devenue courante. Le sang sort du corps et pénètre dans la machine, contournant le cœur et les poumons, et donne aux chirurgiens accès à un cœur immobile et sans effusion de sang qu'ils peuvent traiter presque comme un muscle normal.
Les premières machines cœur-poumon avaient la taille d'un bureau et ne pouvaient être utilisées en toute sécurité que pendant de courts intervalles; cependant, ils ont rendu le cœur artificiel désirable et possible. Il en va de même pour plusieurs autres tendances. Plus de gens vivaient jusqu'à soixante et soixante-dix ans, lorsque les statistiques sur les maladies cardiaques ont commencé à se détériorer: au milieu du siècle, 40% des décès en Amérique étaient dus à une maladie cardiaque. Ces statistiques ont soulevé de graves préoccupations parmi les décideurs. En 1948, le Congrès (un groupe d'hommes vieillissants) a adopté la National Heart Act, commençant une décennie d'expansion du financement fédéral pour la recherche cardiaque.
C'était l'époque d'Apollon, et le cœur artificiel semblait être une percée. En 1964, les National Institutes of Health ont lancé le programme de développement du cœur artificiel, un projet d'ingénierie de plusieurs millions de dollars visant à commencer à implanter des cœurs chez les patients d'ici la fin de la décennie. Dans sa structure, il était similaire au projet de la NASA. Il a fourni des subventions et des contrats à des équipes d'ingénieurs qui ont concouru pour concevoir la meilleure vanne, pompe ou alimentation électrique; plusieurs équipes ont expérimenté en vain des cœurs à propulsion nucléaire. Les magazines Time and Life ont consacré leurs couvertures à ce sujet. Comme l'écrit l'historienne médicale Shelley McKellar dans son livre Artificial Hearts: The Allure and Ambivalence of a Controversial Medical Technology, de grands espoirs pour les implants d'organes artificiels «ne reflètent pas nécessairement la réalité chirurgicale actuelle».
La véritable complexité de la tâche est rapidement devenue évidente. À l'hôpital Maimonides de Brooklyn, Adrian Kantrovitz, un chirurgien inventeur qui a aidé à améliorer le stimulateur cardiaque et la machine cœur-poumon, a commencé à travailler sur la pompe. Il a adopté une approche sensée: au lieu de remplacer son cœur, il a installé une pompe juste derrière lui pour compenser sa faiblesse et peut-être lui laisser le temps de récupérer. Les prototypes de pompes de Kantrovitz ont été testés sur des chiens et en 1966, il était prêt à les implanter chez l'homme. Le premier patient humain à recevoir une telle pompe est décédé après une hémorragie sévère. La seconde était une femme de 63 ans clouée au lit et diabétique qui a eu deux crises cardiaques - elle a vécu pendant douze jours, mais est décédée après une série d'accidents vasculaires cérébraux.
Lorsque Kantrowitz a sorti sa pompe et l'a ouverte, il a trouvé des caillots. Il a fait face à un obstacle qui est devenu plus tard connu comme «hémocompatibilité». Trop de force ou de pression peut rompre les cellules sanguines. Ils peuvent être soudés dans des entonnoirs et des crevasses. Ils peuvent adhérer aux surfaces texturées. Les appareils de Kantrovitz ont changé la structure du sang pompé et, à mesure que de telles «distorsions» se sont accumulées, les conséquences ont empiré.
Pendant ce temps, au Baylor College of Medicine de Houston, Michael DeBakey et Denton Cooley, considérés comme les meilleurs chirurgiens cardiaques du monde, ont relevé un ensemble de défis différents. DeBakey et Cooley ont commencé en tant que partenaires - ils ont effectué un grand nombre de chirurgies cardiaques à un rythme incroyable. Comme il l'écrit dans son livre Ticker: La quête pour créer un cœur artificiel par la journaliste Mimi Schwartz, plus tard, les deux se sont brouillés. Cooley a quitté la pratique en 1960 et a par la suite fondé le Texas Heart Institute. Pendant ce temps, DeBakey a embauché Domingo Liotta, un chirurgien cardiaque argentin innovant, pour travailler avec le cœur artificiel. En 1969, Liotta a commencé à implanter des prototypes chez les veaux. Les résultats étaient décourageants (sur sept animaux, quatre sont morts sur la table d'opération), et DeBakey pensait qu'ils n'étaient pas encore prêts à être utilisés chez l'homme. Mais Cooley tenait à faire avancer les travaux. Il avait des patients en attente d'un cœur de donneur - non seulement à son hôpital, mais aussi dans des motels voisins. Sans en informer DeBakey, il a embauché Liotta pour travailler au Texas Heart Institute dans l'espoir d'utiliser un nouvel implant.
Cooley a commencé à chercher un candidat parmi ses patients. Haskell Karp, un évaluateur de 47 ans de Skokie, dans l'Illinois, a été hospitalisé treize fois en raison d'une maladie cardiaque. Il avait un essoufflement si grave qu'il lui était parfois difficile de se coiffer. Cooley voulait voir si le cœur de Karp pouvait être réparé chirurgicalement, mais Karp et sa femme ont convenu que s'il n'y avait pas une telle option, Cooley pourrait implanter un prototype de Liotta dans l'espoir qu'un cœur de donneur émergerait plus tard. «M. Karp a été emmené au service de chirurgie», a écrit plus tard Cooley dans ses mémoires. «Il était pâle, transpirait et respirait fort. Sa tension artérielle a chuté à la moitié du niveau normal. " À mi-chemin de l'opération, il est devenu évident que son cœur ne pouvait pas être sauvé.
Cooley a mis en place un dispositif pneumatique relié par des tuyaux traversant le côté de Karp à une console de la taille d'un réfrigérateur. Les ventricules du cœur étaient en plastique élastique avec une doublure en polyester flexible; lorsque l'air passait entre la membrane muqueuse et le plastique, les ventricules se contractaient et le cœur travaillait. L'appareil a maintenu Karp en vie pendant soixante-quatre heures jusqu'à ce qu'il soit remplacé par le cœur transplanté de Barbara Evan, une mère de trois enfants de quarante ans. Cependant, trente-deux heures plus tard, Karp est décédé d'une pneumonie et d'une insuffisance rénale, à la suite d'une grave maladie cardiaque qui a d'abord fait de lui un candidat pour la procédure risquée. Cooley a considéré l'opération comme un succès. Mais DeBakey, furieux de voler son cœur artificiel, doutait que son ancien partenaire agisse de manière éthique. Un certain nombre d'enquêtes ont été menées,et Cooley a dénoncé l'American College of Surgeons. Les observateurs n'étaient pas d'accord sur le fait que l'opération était héroïque ou imprudente, mais dans tous les cas, un nouveau problème s'est posé: au moment où les gens ont accepté un cœur artificiel, ils étaient si malades qu'il était presque impossible de les sauver.
Willem Kolff, le thérapeute né aux Pays-Bas qui a inventé la dialyse dans les années 1940, n'a pas arrêté cela. Il ne voulait pas seulement se rapprocher le plus possible de la transplantation, il voulait créer un cœur si bon qu'il puisse être utilisé pour fonctionner de manière permanente. Dans le laboratoire de Colff à l'Université de l'Utah, un ingénieur nommé Clifford Quan-Gett a créé un ventricule mou qui n'a pas endommagé la structure du sang. Robert Jarvik, un ingénieur biomédical talentueux qui a rejoint l'équipe de l'Université de l'Utah pendant sa faculté de médecine, a affiné sans relâche le processus de conception et de fabrication pour résoudre les problèmes d'hémocompatibilité. Lorsque Jarvik a rejoint l'équipe en 1971, leur prototype de cœur pouvait garder un veau en vie pendant seulement dix jours. Cependant, les progrès ont été constants - après dix ans de travail,un veau nommé Alfred Lord Tennyson a vécu pendant deux cent soixante-huit jours sur ce qu'on appelait alors le cœur artificiel de Jarvik-5.
En décembre 1982, le chirurgien cardiaque William De Vries a implanté une version améliorée du cœur (Jarvik-7) sur Barney Clark, un dentiste de soixante ans. Le cœur de Clark a travaillé pour environ un sixième de sa ressource. Il s'est senti si mal que lorsqu'il a vu les veaux et les moutons avec le cœur de Jarvik, il a dit: "Je pense qu'ils se sentent beaucoup mieux que moi maintenant." L'opération a attiré l'attention internationale. L'accent était souvent mis sur les personnalités des participants: De Vries, expérimenté et «Lincoln», Jarvik, jeune et beau, et Clark, un homme charismatique dans la rue qui a effectué des missions de combat pendant la Seconde Guerre mondiale. Une vidéo des sept heures et demie de l'opération a été diffusée à la télévision. Ensuite, les journalistes ont assisté aux points de presse quotidiens tenus à la cafétéria de l'université.
Clark a vécu cent douze jours avec des tuyaux le reliant à une pompe de quatre cents livres et à un panneau de commande. Il était en période de déclin, puis en convalescence, puis malheureux, puis optimiste. Parfois, il se tenait même brièvement et pédalait sur le vélo stationnaire, mais généralement il restait allongé dans son lit et haletait, aspirant de l'air à travers le masque. L'une de ses vannes mécaniques a dû être remplacée lors d'une opération ultérieure. Clark souffrait de saignements de nez, de convulsions, d'insuffisance rénale et de pneumonie. Peu de temps avant de mourir d'une septicémie et d'une défaillance d'organe, il a dit, interrompant le bruit de soufflage de la pompe à air, "C'était bien de pouvoir aider les gens."
La FDA a donné à De Vries la permission d'implanter sept cœurs artificiels, et il s'est mis au travail. En 1984, De Vries a installé une version modifiée du Jarvik-7 à William Schroeder, un ancien inspecteur d'armes de l'armée de 52 ans. Avant l'opération, Schroeder a demandé des aveux. En fin de compte, il a vécu pendant 620 jours, a déménagé de l'hôpital à un appartement et a utilisé de temps en temps une unité de pompage portable, qui fonctionnait pendant trois heures sur batterie, pour sortir dans le couloir ou conduire une voiture avec son fils. Lors d'une conversation téléphonique avec Ronald Reagan, Schroeder s'est plaint en plaisantant du retard des contrôles de sécurité sociale. Sentant la poitrine de l'homme, les journalistes se sont émerveillés de son rythme cardiaque - cela semblait plus puissant que celui d'une personne en bonne santé. Cependant, Schroeder souffrait de diverses affections. En particulier, des accidents vasculaires cérébraux - l'un d'eux était étendu. Après,Alors qu'il mourut d'infections chroniques et de problèmes pulmonaires, il fut enterré avec une pierre tombale représentant deux cœurs - un humain et Jarvik-7.
Les cœurs se sont améliorés, tout comme les techniques chirurgicales, bien qu'aucune de ces améliorations n'ait changé le courant dominant de la recherche. De Vries a fait plusieurs autres greffes, avec un succès variable. En Suède, l'homme qui a reçu le Jarvik-7 se sentait très bien, a fait de longues promenades et a mangé dans ses restaurants préférés. Cependant, il est décédé sept mois et demi plus tard, déclenchant un débat juridique pour savoir s'il était encore en vie (selon la loi suédoise de l'époque, il est mort au moment où son cœur s'est arrêté). Les médecins, les patients et les journalistes ont commencé à se sentir plus cool sur le sujet. La confiance dans l'idée d'un remplacement cardiaque a commencé à s'estomperet les sponsors se sont demandé - ne serait-il pas préférable de dépenser de l'argent pour autre chose? Quel est l'intérêt d'une greffe de cœur artificiel à court terme? Les chirurgiens ont-ils essayé de sauver leurs patients ou étaient-ils simplement en train d'expérimenter avec eux? Les jours supplémentaires en valaient-ils la peine?
Les premiers ingénieurs artificiels ont eu un succès limité. Leurs appareils pourraient maintenir les patients en vie pendant longtemps, mais pas de façon permanente. L'insuffisance cardiaque n'était plus mortelle, mais la qualité de vie était trop faible. Un miracle limité, un bien ambigu. «Ils l'ont fait», a déclaré Timms dans son bureau pendant que nous discutions de l'histoire. "Cependant, personne ne voulait ça." Une conclusion qui donne à réfléchir pour ceux qui ont tenté de répéter.
Il y a une vingtaine d'années, au début de ma dernière année à l'université, je me suis retrouvé vivant à côté de deux charmantes femmes: Seuss du Montana et Jess du New Jersey. Nous sommes devenus amis et j'ai vite appris l'histoire de Jess. Au lycée, elle a subi une grave crise cardiaque. Après avoir effectué les rites finaux, elle a été sauvée par l'implantation d'une pompe cardiaque expérimentale - un «dispositif d'assistance ventriculaire» appelé HeartMate. Cet appareil était l'héritier des inventions de Kantrowitz des années 60, mais ce n'était pas un cœur artificiel. HeartMate a rempli les fonctions du côté droit du cœur, le gauche est resté en place. Jess a assisté au bal et a joué dans la production de l'école, Effortless Business Success, tout en étant connectée via un fil à une batterie dans son sac à main.Elle a appris à marcher avec une prothèse parce qu'une complication d'une crise cardiaque a nécessité l'amputation de sa jambe gauche au-dessus du genou. Quelques jours avant de terminer ses études secondaires, elle a reçu le cœur d'une adolescente décédée dans un accident de voiture. Peu de temps après, elle a développé un lymphome non hodgkinien, probablement en raison des immunosuppresseurs qu'elle prenait pour éviter le rejet. Quand j'ai rencontré Jess, c'était fini. Elle n'avait pas de batterie, elle était guérie du cancer et elle faisait des études supérieures.en raison des immunosuppresseurs qu'elle prenait pour éviter le rejet. Quand j'ai rencontré Jess, c'était fini. Elle n'avait pas de batterie, elle était guérie du cancer et elle faisait des études supérieures.en raison des immunosuppresseurs qu'elle prenait pour éviter le rejet. Quand j'ai rencontré Jess, c'était fini. Elle n'avait pas de batterie, elle était guérie du cancer et elle faisait des études supérieures.
Nous sommes restés amis après l'université. Jess a travaillé dans le secteur de la santé en tant qu'avocat spécialisé en dons d'organes. Sa particularité était qu'elle savait être douce et dure à la fois. Elle a parcouru le monde, a vaincu le cancer deux fois, est allée à des concerts, a mangé beaucoup de desserts, a eu des petits amis et a obtenu des promotions. En général, elle se comportait comme une jeune fille ordinaire et non comme un miracle vivant. En observant la facilité avec laquelle elle se déplaçait dans n'importe quel établissement médical - communiquer avec les infirmières, envoyer des courriels depuis son lit d'hôpital - j'ai réalisé à quel point elle vivait attentionnée et courageuse.
Curieux de rencontrer les gens derrière HeartMate, je me suis rendu au Texas Heart Institute à Houston. Il est situé près de l'hôpital St. Luke, dans le Texas Medical Center aux allures de ville, le plus grand complexe médical du monde, avec dix millions de patients par an. C'est la cardiologie du Vatican. Il y a un grand musée consacré à l'histoire de la chirurgie cardiaque et des pompes cardiaques. Non loin de l'endroit où Denton Cooley a implanté le premier cœur artificiel il y a plus de cinq décennies, je me suis assis dans une salle de conférence sans fenêtre avec deux chirurgiens, O. H. (Bad) Fraser et Billy Cohn. Kon, un homme tendu vêtu d'une chemise boutonnée noire et d'un jean, avait cinquante-neuf ans; Fraser, un homme de peu de mots vêtu d'un blazer, d'un pantalon et de lunettes couleur écaille de tortue, avait soixante-dix-neuf ans. Tous deux portaient des bottes de cowboy.Ensemble, ils ont implanté plus d'un millier de dispositifs de «soutien mécanique de la circulation sanguine». La plupart des patients sont aujourd'hui équipés de dispositifs d'assistance ventriculaires pour aider ou remplacer le côté gauche du cœur. Mais Cohn et Fraser, comme Timms, font partie d'un petit groupe de chercheurs qui travaillent toujours à créer un remplacement cardiaque complet et permanent. En 2011, ils ont implanté deux HeartMate II (un pour le côté gauche, un pour le droit) chez un homme de 55 ans dont le cœur avait complètement échoué et a été retiré. Ces appareils ont agi comme un cœur artificiel et ont permis à l'homme de vivre 5 semaines.qui aident le côté gauche du cœur ou le remplacent. Mais Cohn et Fraser, comme Timms, font partie d'un petit groupe de chercheurs qui travaillent toujours à créer un remplacement cardiaque complet et permanent. En 2011, ils ont implanté deux HeartMate II (un pour le côté gauche, un pour le droit) chez un homme de 55 ans dont le cœur avait complètement échoué et a été retiré. Ces appareils ont agi comme un cœur artificiel et ont permis à l'homme de vivre 5 semaines.qui aident le côté gauche du cœur ou le remplacent. Mais Cohn et Fraser, comme Timms, font partie d'un petit groupe de chercheurs qui travaillent toujours à créer un remplacement cardiaque complet et permanent. En 2011, ils ont implanté deux HeartMate II (un pour le côté gauche, un pour le droit) chez un homme de 55 ans dont le cœur avait complètement échoué et a été retiré. Ces appareils ont agi comme un cœur artificiel et ont permis à l'homme de vivre 5 semaines.Ces appareils ont agi comme un cœur artificiel et ont permis à l'homme de vivre 5 semaines.Ces appareils ont agi comme un cœur artificiel et ont permis à l'homme de vivre 5 semaines.
La carrière de Fraser a commencé à l'âge d'or du travail du cœur artificiel et s'est poursuivie dans ses années les plus sombres. En 1963, il entre au Baylor College of Medicine et étudie avec Michael DeBakey. Il a rejoint l'équipe de Cooley au Texas dans les années 70 et y a travaillé dans les années 80, lorsque la découverte de la cyclosporine et des médicaments immunosuppresseurs a amélioré la survie des greffes. Convaincu de l'importance des pompes cardiaques comme dispositifs intermédiaires, il a commencé à travailler dans un laboratoire du sous-sol où étaient élevés des porcs, des moutons, des vaches et des chèvres. Pendant des décennies, il a collaboré avec des ingénieurs pour tester et améliorer presque toutes les pompes cardiaques existantes aujourd'hui, y compris le HeartMate original. (Plus tôt à Cerritos, j'ai regardé une vidéo d'un veau avec une pompe Bivacor marchant sur un tapis roulant dans le laboratoire de Fraser. Fraser et Cohn sont consultants pour l'entreprise.)
"Ce type, O. H. Fraser," dit Cohn, en montrant une photo de Fraser en peignoir taché de sang prise il y a longtemps sur son ordinateur portable. "Une vraie rock star." Fraser gloussa.
Cohn, qui a rayonné de l'énergie messianique, a déclaré qu'en 1986, Fraser a été le premier chirurgien à utiliser avec succès HeartMate dans des essais cliniques qui ont eu lieu avant 1993. Depuis que cet appareil a été approuvé par la FDA, il a été installé chez environ 4 000 patients. HeartMate était en forme de beignet, équipé d'une pompe mécanique et l'une de ses principales innovations était l'utilisation de plastique et de titane spécialement texturés sur lesquels les cellules sanguines pouvaient former une surface biologique lisse. Les premières versions étaient alimentées par l'air fourni par un tuyau. Les modèles ultérieurs, comme celui que Jess a reçu, avaient un moteur. La durée de vie de l'appareil n'était pas supérieure à un an et demi, mais c'était suffisant pour les patients hospitalisés avec des lèvres bleues et proches de la mort."Vous deviez mettre le HeartMate dans l'appareil respiratoire, faire une grande incision, insérer la pompe dans l'abdomen, la brancher, et à la fin de l'opération, les lèvres sont devenues roses." Le problème était et demeure l'absence de cœurs transplantés: «Dans un an et demi, HeartMate se brisera, et vous feriez mieux de trouver un cœur de donneur pendant cette période, sinon ces personnes mourront».
Pour résoudre ce problème, Fraser s'est associé à Abiomed, une société de pompes cardiaques du Massachusetts, pour créer le cœur artificiel de nouvelle génération, AbioCor. Ce cœur artificiel a été créé au début des années 90. C'était traditionnel à certains égards (il a deux chambres, comme un vrai cœur), mais sinon c'est un appareil très futuriste. Aucun tuyau d'air ou câble électrique n'est sorti du corps. L'AbioCor est un implant complètement autonome qui utilise un fluide hydraulique en circulation pour comprimer les ventricules. L'AbioCor est alimenté par une batterie qui peut être chargée sans fil à travers la peau. En théorie, vous pouvez nager avec.
«Super, super ambitieux», a déclaré Cohn en ouvrant le classement. «Ils ont dépensé un quart de milliard de dollars pour cela. Plusieurs centaines d'animaux, avec la moitié des opérations que Bud et son équipe ont menées ici. " En 2001 et 2002, des cœurs ont été installés chez 14 patients. C'est alors que les plans ambitieux ont commencé à s'effondrer. «Après 9 mois, tous sauf quatre sont décédés des suites de complications ou d'une défaillance de l'appareil», se souvient Cohn.
La FDA a donné à Abiomed la permission d'implanter 60 dispositifs supplémentaires, mais il était clair pour tout le monde qu'ils devaient être mis à jour puis approuvés à nouveau - un long processus que personne n'avait à cœur de s'attaquer. «Les Abiomed ont abandonné», a déclaré Cohn. "Ils ont dit:" C'est trop difficile! " Le problème était que le cœur était si gros qu'il ne pouvait rentrer que dans les cages thoraciques des plus gros patients de sexe masculin.
«Tu sais, ton cœur bat cent mille fois par jour,» dit Fraser d'une voix traînante.
«Trente-cinq millions de fois par an», a déclaré Cohn.
«Compte tenu de ce fait, il est étonnant que cela ait duré si longtemps», a déclaré Fraser.
Tout au long des années 80 et 90, alors même qu'il travaillait sur HeartMate et AbioCor, Fraser a soutenu que les ingénieurs devraient passer de la conception de pompes pulsées à des conceptions basées sur le principe mécanique plus simple du «débit continu» - sur lequel Bivacor est basé. Certains chercheurs ont fait valoir que le système cardiovasculaire peut bénéficier du pouls: il est prouvé que les parois des vaisseaux sanguins se dilatent en réponse à un rythme cardiaque rapide. Mais Fraser a conclu que malgré tous les avantages de la pulsation, ils étaient compensés par la force et la simplicité. Il a commencé à travailler sur deux projets de flux continu en parallèle, l'un avec le cardiologue Richard Wempler et l'autre avec Robert Jarvik. Ils ont implanté des cœurs artificiels chez les animaux puis enlevés,démonté et analysé leur fonctionnement. Au deux millième, ces appareils ont été mis en service sous les noms de Jarvik 2000 et HeartMate II, respectivement.
Cohn a ouvert le circuit HeartMate II sur son ordinateur portable. En gros, c'est un tube étroit avec un tire-bouchon. Lorsque la vis tourne entre les deux roulements, elle agit comme une hélice stationnaire, poussant continuellement le sang du cœur dans l'aorte au-dessus. (En agriculture, la même conception s'appelle la vis d'Archimède et est utilisée pour pomper de l'eau)
Cohn a souligné l'hélice: «Voici une pièce mobile suspendue à des roulements en rubis. Les gens ont dit: "Vous ne pouvez pas utiliser de roulements dans le sang." Il s'est avéré que vous pouvez! Il y a assez de sang qui les traverse pour les garder propres. " Les caillots sont toujours un problème, tout comme les infections. Cependant, plus d'un millier de personnes chaque année reçoivent et vivent avec HeartMate II ou des appareils similaires au fur et à mesure de leur progression dans les listes d'attente de transplantation. HeartMate II a gardé Dick Cheney en vie de 2010 à 2012 jusqu'à ce qu'il obtienne une transplantation.
À l'été 2019, j'ai reçu un message de Jess. «J'ai récemment célébré le 20e anniversaire de ma transplantation cardiaque», a-t-elle écrit. "Mais un cœur transplanté ne fonctionne pas aussi longtemps qu'un cœur natif." Je ne savais pas ça. J'ai supposé que sa greffe était permanente. En fait, son cœur emprunté se brisait. Elle haleta et faillit s'évanouir une nuit alors qu'elle rentrait chez elle à pied à son appartement. Maintenant, elle est retournée à l'hôpital en attendant un deuxième cœur. «Cela pourrait prendre des semaines, des mois ou (moins probable) il sera transplanté demain», a-t-elle écrit. "Veuillez envoyer quelque chose de gentil."
J'ai rendu visite à Jess à l'USI où nous avons parlé de restaurants, de carrières et d'émissions de télévision. Nous avons regardé quelques photos de mon fils, qui avait environ un an. J'étais sur le point de lui rendre visite quand elle est décédée.
«Elle a fait un excellent travail», a déclaré Cohn. "De nombreux patients transplantés cardiaques meurent après dix ans."
«J'étais récemment à une fête d'anniversaire pour un gars qui a eu une greffe il y a trente ans», a déclaré Fraser. «Mais cela arrive très, très, très rarement. Seulement environ 5% des patients transplantés cardiaques vivent encore 30 ans. » Les pompes artificielles sur le marché sont considérées comme une thérapie de pont, et les transplantations cardiaques sont une thérapie «ciblée». Cependant, si vous vivez assez longtemps, les greffes ne seront également que des ponts.
J'ai demandé à Fraser et Cohn ce qu'ils pensaient de toutes les personnes décédées pendant ou après avoir utilisé leurs appareils - si elles s'attardaient dans ce monde et comment elles vivaient.
«Martyrs», dit Cohn. «Ils se sont accrochés à la vie. La technologie n'était peut-être pas là, mais elle a probablement retardé leur dernier souffle. Beaucoup d'entre eux ont passé des années avec leurs proches, faisant ce qu'ils aimaient. Certains sont allés à l'unité de soins intensifs, y ont passé six semaines et sont décédés. Avec le recul, il semble parfois qu'il valait mieux les laisser partir. Mais tu ne sais jamais! C'est un jeu avec des statistiques, et ils étaient prêts pour encore deux jours de vie. Et à chaque fois, cela nous a aidés à avancer. "
«J'ai beaucoup travaillé avec des enfants atteints de leucémie lorsque j'étais étudiant», a déclaré Fraser. «Ils sont tous morts. Les médecins du service pour enfants du Texas voulaient quitter leur emploi. "
«C'est parce que vous les avez torturés avec ces poisons», a noté Kohn.
«Ils avaient l'air terrible», a déclaré Fraser. «Leurs ventres étaient enflés, ils perdaient des cheveux, cela faisait peur aux autres enfants. Mais les médecins ont continué à faire tout cela. Je pense que cela m'a aidé à l'avenir, car les 22 premières personnes sur 70, à qui nous avons installé les premiers ventricules artificiels, sont décédées. "
C'était trop tard. Fraser m'a conduit à travers un bureau désert, à travers des couloirs sinueux et calmes, et finalement nous avons pris l'ascenseur jusqu'au sous-sol. Nous sommes entrés dans son laboratoire, une immense tanière où il a passé la majeure partie de sa vie professionnelle. Nous sommes passés par la salle d'opération vétérinaire et le laboratoire de pathologie, où les animaux morts et les pompes défectueuses pouvaient être démontés et analysés.
«Nous avons des porcs ici», dit Fraser en ouvrant la porte. Cela sentait les animaux et un gros cochon rose ronflant est apparu en vue.
«Les porcs ont le cœur le plus humain», dit-il en fermant la porte. Il désigna le couloir: «Des chèvres. Je n'aime pas travailler avec les chèvres. Ils sont trop intelligents! " Il rit. "Ils vous regardent."
Nous sommes allés plus loin dans le laboratoire. Dans la salle de conférence recouverte de moquette, plusieurs dizaines de cœurs artificiels et de pompes cardiaques étaient exposés - presque un musée pour toute la région. «Ce qui est au milieu, c'est AbioCor», a déclaré Fraser, en montrant un morceau de métal et de plastique tordu en forme de cœur. "Ceci est le vieux Jarvik-7": deux ventricules jaune-beige avec des tubes sortants. «This is HeartMate II»: un cylindre en métal gris avec des tubes blancs aux deux extrémités qui ressemble à quelque chose que vous trouverez sous un évier. La couverture de septembre 1981 du magazine Life indiquait «Artificial Heart Created» dans un cadre accroché au mur.
Fraser a pointé du doigt une grosse pompe en métal et un tube blanc en dépassant - un «long tube», a-t-il dit. Jusqu'à ce qu'il soit remplacé, l'appareil était voué à l'échec. De petits changements sont effectués de manière itérative et leurs effets ne sont révélés qu'après la mort. C'était une invention au ralenti.
Le projet AbioCor a été annulé. Les travaux sur Bivacor sont encore dans de nombreuses années. Aujourd'hui, la seule entreprise qui fabrique et commercialise des cœurs artificiels implantés chez l'homme est SynCardia Systems à Tucson, en Arizona. L'entreprise a été créée dans le cadre d'une mission de sauvetage. Symbion, la société de l'Utah que Robert Jarvik a aidé à fonder, a perdu sa certification Jarvik 7 en 1990 en raison de problèmes de contrôle qualité. La technologie a été rachetée par une autre entreprise menant des essais cliniques avec une version améliorée de l'appareil, mais elle a manqué de financement en 2001. Pendant un certain temps, il a semblé que la technologie disparaîtrait tout simplement. Mais deux chirurgiens cardiaques et un bio-ingénieur ont amassé ensemble du capital-risque pour racheter les droits du système. Ils ont renommé l'appareil en SynCardia Total Artificial Heart, ou TAH Company.qui est maintenant basé dans plusieurs bâtiments entourant un parking de sable, vend une centaine de cœurs par an, tous descendants de l'ancien Jarvik 7, qui était propulsé par voie aérienne. Malgré le fait que SynCardia a réussi à créer une équipe de chirurgiens capables de faire fondre le cœur de l'entreprise, elle fonctionne très mal. La société a récemment adopté le chapitre 11 du Code de la faillite et a été rachetée par de nouveaux investisseurs. Ils ont fait face à la pandémie qui a conduit à l'annulation des opérations à travers le pays par la production et la vente de désinfectant pour les mains.La société a récemment adopté le chapitre 11 du Code de la faillite et a été rachetée par de nouveaux investisseurs. Ils ont fait face à la pandémie qui a conduit à l'annulation des opérations à travers le pays par la production et la vente de désinfectant pour les mains.La société a récemment adopté le chapitre 11 du Code de la faillite et a été rachetée par de nouveaux investisseurs. Ils ont fait face à la pandémie qui a conduit à l'annulation des opérations à travers le pays par la production et la vente de désinfectant pour les mains.
Avec Karen Stamm, directrice de programme chez SynCardia, et l'ingénieur Matt Schuster, j'ai regardé à travers la fenêtre un technicien dans une salle blanche ramasser l'un des cœurs. «La clé pour créer un cœur artificiel est le matériau que nous utilisons», a déclaré Schuster. «Mortier polyuréthane segmenté. Nous l'appelons "spazz" - de SPUS. " La tension éclata de rire. «Nous fabriquons ce truc ici sur le campus», a poursuivi Schuster. «Il s'agit de notre propre mélange exclusif. Quand il sort de l’équipement de production, il ressemble à du jus ou à du miel épais. » À l'aide d'un cure-dent, le technicien a soigneusement appliqué des couches de miel moulé. Un quelque chose de translucide est apparu au-dessus d'un autre quelque chose de translucide. Le processus d'assemblage prend deux semaines et demie.
Nous sommes passés par un laboratoire dédié à l'analyse des explants. «Si nous récupérons le cœur, nous le démontons et l'examinons», a déclaré Schuster. Nous nous sommes retrouvés dans une autre pièce remplie de plusieurs dizaines de réservoirs d'eau sur les étagères. Un cœur bat à l'intérieur de chaque réservoir. À côté des réservoirs se trouvaient des pompes à air, ou «entraînements». Le son dans la pièce était assourdissant, rapide et fort: bang, bang, bang, et à l'intérieur, vous pouviez entendre le cliquetis mécanique d'une machine à écrire. Les sons étaient répétés deux fois par seconde - au rythme de la production, comme si nous étions dans une usine. «C'est là que nous effectuons nos recherches à long terme», a crié Strain par-dessus le bruit. D'une part, il y avait des cœurs de 50 centimètres cubes (ils sont placés chez de petits patients) et de l'autre - 70 (ils sont placés chez des patients plus grands). «Voici les lecteurs,à partir de laquelle il y a un bruit mécanique », a déclaré Strain, en montrant une pompe mécanique qui ressemblait à une boîte à lunch. Il était relié par un tube à air au cœur à l'intérieur du réservoir. "Lorsque vous entendez un déclic, une valve à l'intérieur du cœur se déclenche."
Les principales innovations de SynCardia concernaient précisément le variateur. Leur cœur peut être alimenté par l'un des deux appareils: le premier a la taille d'un mini-réfrigérateur et le second a la taille d'un grille-pain. Ces deux appareils sont beaucoup plus petits que ceux utilisés par les patients de De Vries. Après quelques mois, les disques doivent être réparés. Lorsque le témoin lumineux s'allume, le technicien de maintenance déconnecte le lecteur et le reconnecte à un autre appareil le plus rapidement possible afin que le cœur de l'utilisateur ne sombre pas. J'ai regardé l'eau dans les réservoirs fluctuer en rythme. Il faut beaucoup d'efforts pour pousser cinq ou six litres de sang à travers le corps chaque minute.
J'ai demandé comment ce cœur sonne lorsqu'il est installé chez une personne.
«Beaucoup plus silencieux», a déclaré Strain. «Mais vous pouvez l'entendre. J'ai entendu des histoires dans lesquelles des patients disent que lorsqu'ils ouvrent la bouche, d'autres personnes entendent des clics. " Elle m'a dit que certains patients au début ne pouvaient pas tolérer le bruit. Mais ensuite, dit-elle, "ils ne pouvaient pas dormir sans cliquer sur des sons".
Nous avons continué notre chemin à travers l'entrepôt, où une douzaine de cœurs étaient stockés sur des étagères, prêts à être expédiés. Les kits chirurgicaux contenant les matériaux nécessaires à leur installation ont été emballés dans une pile séparée. Nous avons ensuite traversé le parking jusqu'à un autre bâtiment, où un groupe d'ingénieurs nous attendait portant des lunettes de protection dans un laboratoire avec de hauts plafonds. L'un d'eux m'a tendu un petit morceau de plastique en forme de sablier: un spazz. Transparent, un peu comme du lait, lisse et collant au bout de mes doigts. Le spazz s'est étiré presque surréaliste - j'ai tiré sur les extrémités, étirant le col du sablier plusieurs fois sa longueur d'origine, et le matériau a retrouvé sa forme d'origine sans effort.
Par la porte, j'ai vu une voiture géante et usée, d'environ 3 mètres de haut. Elle ressemblait à une plate-forme pétrolière et à un KitchenAid en même temps. «Réacteur Spazz», a déclaré Troy Villazon, directeur de production. "Il est du début des années 60." SynCardia a acquis la machine au début du 20e siècle pour assurer un approvisionnement régulier en matériel. «Cet équipement a vu presque toute l'histoire du développement de spazz», a déclaré Villazon. Nous nous sommes demandé pendant un moment - cette machine était-elle utilisée pour créer les cœurs de Jarvik? «C'est possible», a déclaré Schuster.
Je me suis arrêté devant un tableau noir sur lequel quatre photographies de patients SynCardia étaient disposées au-dessus de schémas conventionnels dessinés à la main. Les photographies montraient un homme noir dans un lit d'hôpital avec un sac à provisions; un homme blanc chauve sur un terrain de golf avec un mince tuyau d'air sortant de sous sa chemise; blond, peut-être adolescent, portant un sac à dos; et jeune frère et sœur assis ensemble. «Nous adorons voir des images motivantes sur le mur», a déclaré Villazon. Un garçon de neuf ans était le plus jeune patient à recevoir un cœur de SynCardia. La SynCardia la plus ancienne utilise le cœur depuis près de sept ans - une réalisation qui aurait pu faire la couverture du magazine Life dans les années 1980.
L'un des plus grands défis auxquels SynCardia est confrontée est l'obsolescence. Le Jarvik 7, sur lequel repose le cœur de SynCardia, a été développé il y a près de quarante ans. Les licences initiales de l'entreprise datent de plusieurs décennies. Aujourd'hui, le changement d'une seule pièce - boulon, vanne, résistance - peut nécessiter de nouvelles licences. Lorsque les fournisseurs cessent leurs activités ou renouvellent leurs offres, les ingénieurs de SynCardia doivent rechercher, tester, puis obtenir des autorisations pour remplacer des composants. L'entreprise vit dans la peur d'un dysfonctionnement mortel dans le réacteur des spas: il pourrait prendre un an pour construire et approuver un nouveau réacteur, laissant de nouveaux patients potentiels sans cœur. La maintenance d'un appareil obsolète coûte cher. «Même si nous ne l’améliorons pas ou ne le modifions pas,nous avons juste besoin de continuer à produire les mêmes choses - les gens ne s'en rendent pas compte », a déclaré Schuster. "J'ai travaillé dans l'industrie aérospatiale et je peux vous dire qu'il est souvent plus facile de faire des changements majeurs dans des projets aérospatiaux que de changer quelque chose dans un cœur artificiel." J'ai imaginé le soin avec lequel les patients potentiels suivent les hauts et les bas de SynCardia.
Il y a moins de vingt hôpitaux aux États-Unis qui ont formé des chirurgiens pour effectuer le placement cardiaque. «C'est un marché étroit», m'a dit Don Webber, PDG de l'entreprise. Il sortit son téléphone et ouvrit une feuille de calcul listant tous les candidats cardiaques à l'époque. «Nous recevons des listes tous les jours», a-t-il expliqué. «Nous recevons un appel téléphonique, un SMS ou un e-mail disant:« Nous pourrions avoir un patient ». Sur l'écran du téléphone, des lignes multicolores avec les données du patient s'exécutent.
SynCardia est confrontée au même problème que Cooley dans les années 60: vous devez être très malade pour penser à vous couper le cœur de votre poitrine, mais si vous attendez trop longtemps et tombez malade, vous ne pouvez pas être sauvé. "Il y a des cas comme celui-ci", a déclaré Webber avec inquiétude dans sa voix. «Vous voyez la personne sur la liste cette semaine, vous la voyez sur la liste à la fin de la semaine, vous la voyez sur la liste la semaine prochaine. Il attend juste et attend et attend. " Plus un patient attend longtemps, moins il a de chances de survivre après une implantation cardiaque artificielle et une transplantation ultérieure. «Ce n'est pas une décision facile», a déclaré Webber. «Il y a plusieurs personnes dans l'équipe» - chirurgiens, cardiologues, hospitalistes, et ils doivent tous être d'accord.
Les scientifiques d'entreprise utilisent de nombreuses métaphores différentes pour décrire l'invention et l'innovation. Ils disent que la technologie peut évoluer de façon continue ou discrète, que les nouveaux produits doivent gravir la «courbe d'adoption» ou sauter par-dessus le gouffre de l'utilisabilité. Personne ne voulait utiliser les téléphones portables, mais quand ils sont devenus plus petits, tout le monde en avait besoin. Les voitures électriques semblaient peu pratiques, mais les moteurs hybrides ont donné aux conducteurs l'occasion de se familiariser avec la technologie et ont accéléré sa diffusion.
Les cœurs artificiels font face à des défis uniques. Seuls ceux qui font face à une mort imminente sont prêts à décider de transplanter les modèles d'aujourd'hui. Pourtant, près de six cent soixante mille Américains meurent chaque année d'une maladie cardiaque - un nombre de morts au niveau d'une pandémie, même si nous ne parlons pas d'une urgence. Un nombre croissant de personnes vivent avec des maladies cardiaques et souffrent des conséquences de ces maladies. Pour atteindre leur plein potentiel, les cœurs artificiels doivent être suffisamment bons pour que les gens veuillent réellement les utiliser. Ils devraient devenir préférables non pas à la mort, mais à l'insuffisance cardiaque, car le remplacement de la hanche est préférable aux maladies de l'articulation de la hanche. Jusqu'à ce qu'ils atteignent une distribution plus large,ils resteront un produit de niche - et ne seront donc pas disponibles pour les nombreuses personnes qui en ont besoin. Un autre moment: Webber feuilleta sa liste. Je me suis demandé si Jess aurait dû être impliqué dans cela. Puis il a rangé le téléphone.
Les ingénieurs de SynCardia ont la responsabilité de maintenir la technologie héritée, mais ils comprennent également qu'elle doit évoluer. Avant de quitter Tucson, Villazon m'a parlé du cœur de nouvelle génération développé par SynCardia. Ce cœur utilisera un nouveau moteur de pompe alimenté par batterie qui peut être placé entièrement à l'intérieur du patient. Comme le cœur d'AbioCor, il sera sans fil, sans lecteur externe. Dans le même temps, il pompera le sang en utilisant des ventricules à base de spazz préexistants qui ont déjà été approuvés par la FDA. En connectant ce nouvel appareil à l'ancien (en créant un modèle hybride), SynCardia espère développer et vendre rapidement ce cœur pour atteindre ses clients existants. Selon Villazon, le nouveau cœur peut devenir un implant fiable et permanent.Il peut être utilisé par des personnes plus éloignées de l'abîme.
Je ne suis pas Bud Fraser, mais j'ai vu beaucoup de cœurs artificiels, et l'appareil de Villazon m'a étonné par sa simplicité et son originalité. Pourtant, les ingénieurs de SynCardia ont été occupés à fabriquer, vendre et renouveler le cœur actuel, sauvant plus d'une centaine de vies par an. Ils ont eu du mal à trouver le temps de commencer un nouveau cœur. Ils ont imprimé plusieurs prototypes 3D, envoyé des spécifications aux magasins et communiqué avec les investisseurs.
L'équipe Bivacor de Cerritos n'a aucun lien avec le passé de toutes ces technologies. Quand je suis arrivé, tout le monde allait à Tai pour un déjeuner d'équipe hebdomadaire. C'était un grand groupe pour un restaurant, mais un petit groupe pour la conception d'un cœur artificiel. Timms s'assit au bout de la table à côté de l'ingénieur électricien Nicholas Greatrex.
«Vous êtes sur le point d'implanter votre appareil chez une personne - comment vous sentez-vous?» Ai-je demandé. "Est-ce que c'est excitant, ou bizarre, comment ça se sent?"
«Plus nous nous rapprochons de la transplantation d'un cœur humain, plus nous pensons à tout ce qui peut mal tourner et à ce que nous pouvons faire», a déclaré Matthias Kleinheier, un ingénieur barbu. "Même si je n'avais aucun doute que le système fonctionnait correctement, ce serait toujours très effrayant." Kleinheier est responsable des systèmes de sauvegarde. Heart a des sauvegardes pour des sauvegardes vers des sauvegardes.
«Nick veut vivre avec la personne qui a le premier cœur», a déclaré Timms.
"Ouais," dit Greatrex.
«Si quelque chose ne va pas, nous pouvons le réparer tout de suite», a déclaré Timms.
J'ai présenté Timms, qui avait deux décennies de moins et bricolait dans le garage avec son père. Une fois que l'entreprise a donné tout son cœur à la transplantation humaine, aux essais cliniques et éventuellement au marché, sa conception doit être gravée dans la pierre. Le processus d'approbation était en contradiction avec le processus d'amélioration.
«Si je pouvais, je continuerais simplement à travailler sur ceci, ceci et cela», a déclaré Greatrex. "Je ne l'aurais jamais implanté." Les gens riaient, mais il ne plaisantait certainement pas.
Si les patients ayant besoin d'un cœur artificiel peuvent attendre trop longtemps avant de prendre une décision, les ingénieurs qui les conçoivent sont confrontés à un problème similaire. S'il est implanté trop tôt, l'appareil peut ne pas être parfait. Si la perfection est recherchée, l'appareil ne peut pas quitter le laboratoire. Quand nous sommes revenus au bureau, j'ai parlé à Timms des cœurs sans fil. Les investisseurs ont proposé de donner plus d'argent à l'entreprise si elle développe immédiatement un cœur rechargeable sans fil. Serrant les dents, Timms a décidé d'abandonner le financement, laissant le chargement sans fil pour la version 2.0. «Nous préférerions laisser l'argent pour nous assurer que l'appareil fonctionnera correctement dans le corps», a-t-il déclaré. "Si nous testons et abordons trop de choses à la fois, nous échouerons." Il a décidé,que c'était la décision de conception la plus importante prise par l'équipe. Si le retrait des fils empêche le cœur de se propager plus largement, cela pourrait mettre fin à tous les efforts. «Je déteste tellement connecter le lecteur», a déclaré Timms. "Je veux dire, cette chose doit être supprimée." Mais pas maintenant.
Au laboratoire, Greatrex m'a présenté une innovation technique dont l'équipe était particulièrement fière. Le système circulatoire humain était à l'intérieur du corps, qui changeait constamment de configuration dans l'espace. En raison du mouvement et de l'application de forces sur le corps, la vitesse du flux sanguin a changé. Si vous vous allongez, ça descend, si vous vous levez, ça monte. Commencez à courir ou à sauter - les muscles seront remplis d'oxygène. Tous ces mouvements posent un problème pour le rotor magnétique de Bivacor. Au fur et à mesure que le corps bouge et s'arrête, et que le flux sanguin s'accélère et ralentit, le disque peut être pressé contre les parois. Idéalement, le rotor doit résister aux courants - flotter et tourner, comme en apesanteur, en conservant sa position quelles que soient les circonstances.
Au tableau, Greatrex a décrit les systèmes complexes de contrôle des aimants que le cœur utilise pour détecter et s'adapter aux forces qui l'entourent. Timms lui-même a développé l'appareil mathématique qui permettait des ajustements pour résoudre des problèmes hydrodynamiques complexes. Le processus de développement dépendait de technologies numériques qui n'étaient pas disponibles pour les générations précédentes de concepteurs.
Greatrex m'a donné l'un des rotors: c'était un objet en forme de pièce de monnaie, de quelques centimètres de diamètre, en titane poli couleur or. L'équipe regrette que le titane soit un gris plus pratique dans la version de production finale, a-t-il déclaré. Je l'ai pesé. D'un côté au centre se trouvent huit broches métalliques, semblables à Stonehenge. D'autre part, huit triangles courbes et soufflés par le vent encadraient les bords, comme des voiles ou des ailerons de requin faisant le tour du monde. Un motif tourbillonnant complexe remplissait le milieu du disque, usinant des marques comme des vagues de la mer.
«Je pense que si vous le montriez à un groupe de personnes, personne ne comprendrait qu'il fait partie d'un cœur artificiel», a déclaré Greatrex.
J'ai allumé la lumière et j'ai pris une photo. Cet objet a ramené quelques souvenirs en mémoire - c'était magnifique. Cela n'avait pas l'air biologique, mais cela ne semblait pas complètement mécanique non plus. Il avait une sorte de caractéristique exquise de quelque chose qui avait parcouru un long chemin de développement. Dans un sens, c'était ainsi.
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