Det norske selskapet Northern Development har utviklet noe ingen andre i verden har klart så langt. De har konstruert en implanterbar pumpe som kan avlaste hjertet til mennesker med såkalt diastolisk hjertesvikt – en sykdom som rundt 100.000 mennesker i verden dør av årlig.
Det er den venstre siden av hjertet som har størst belastning, og som derfor er mest utsatt for å svikte. Langt færre får problemer med de høyre hjertekamrene.
Det er venstre hovedkammer (ventrikkel) som har jobben med å forsyne kroppen med blod. Høyresiden forsyner lungene med blod og sørger for at CO2 avgis og O2 tas opp. Når det er gjort, kommer det O2-rike blodet inn i venstre forkammer (atrie). Herfra går det videre til venstre ventrikkel. Ventrikkelen har normalt større volum enn atriet, og herfra pumpes blodet ut i hovedpulsåren (aorta) og videre rundt i kroppen.
Vil åpne av og til: – Total lukking er for meg en fallitterklæring
Diastolisk hjertesvikt
Det er to typer hjertesvikt som dominerer i det venstre kretsløpet; systolisk og diastolisk.
– Vi har brukt implanterbare sentrifugal-hjertepumper i rundt 15 år for å hjelpe folk med systolisk hjertesvikt. Disse syke hjertene har av ulike årsaker redusert evne til å trekke seg sammen. Da stuver blodet seg opp i hjertet og bakover til lungene og reduserer evnen til å pumpe blod ut av hjertet, sier leder ved hjertekirurgisk avdeling ved OUS Rikshospitalet, professor og avdelingsleder Arnt E. Fiane til Teknisk Ukeblad.
Hjertepumper som henter blodet fra venstre ventrikkel og pumper blodet ut i hovedpulsåren er i dag et velutviklet og etablert behandlingstilbud til de sykeste pasientene. Noen av pasientene har imidlertid som en bieffekt av sentrifugalpumpen ingen puls, slik normale mennesker har.
– Til nå har vi ikke hatt noe å tilby pasienter som lider av diastolisk hjertesvikt. Disse utgjør rundt 50 prosent av hjertesviktpasientene. Hos disse er den venstre ventrikkelen blitt stiv, lite elastisk og tykk. Den mister elastisitet, selv om sammentrekningen er god. Dette er en ikke reverserbar lidelse, og den eneste kuren er hjertetransplantasjon. Medisiner hjelper veldig lite. Det er bare rundt én prosent av de aller sykeste i verden som får tilbud om hjertetransplantasjon – rundt 3500 i året – på grunn av organmangel. Pasienter uten transplantasjonstilbud har svært dårlige utsikter, men nå øyner vi håp, sier Arnt E. Fiane.
Smart pumpe
Hjertepumpa til Northern Development er en såkalt diastolisk pumpe. Det betyr at den kan avlaste den stive venstre ventrikkelen. Dette har vært ansett som et av de store uløste problemene for å hjelpe folk med denne typen hjertelidelse.
– Nesten alle som utvikler diastolisk hjertesvikt har en overbelastet venstre ventrikkel. Det skal Pulsevad, som hjertepumpa heter, gjøre noe med, sier adm. direktør i Northern Development, Tor Kristoffersen.
Pumpa erstatter ikke hjertet, men kobles til venstre forkammer (atrie) og avlaster trykket i atriet og senker dermed trykket også i venstre hovedkammer. Som følge av dette får pasienten langt mindre tung pust og plager. Det er en svært mye mer avansert løsning enn pumpa som er utviklet for systolisk hjertesvikt.
Selve pumpa er en hydrodynamisk sentrifugalpumpe med hus og impeller i titan. Altså omtrent samme prinsipp som vannpumpa i en bil, eller vaskemaskin.
Denne er naturlig nok veldig mye mer avansert bygget opp og drevet. Pumpa er ikke utsatt for slitasje. Impelleren løftes opp og svever i et magnetfelt på en film av blod, og roteres av et magnetfelt – og er dermed friksjonsløs. Dette gjør at den ikke skader cellene i blodet. Utformingen av pumpa, og resten av systemet som er i kontakt med blodet, er gjort med tanke på at den ikke skal gi risiko for blodpropp.
Hit kan du ikke søke – du må håndplukkes
Sensorstyrt
Det stilles strenge krav til et system som skal kobles til en biologisk mekanisme naturen har utviklet over hundrevis av millioner år. Pulsevad er svært godt tilpasset den øvrige hjertefunksjonen, som igjen styres av brukerens aktivitetsnivå. Den jobber sammen med hjertet, i en slags duett, og opprettholder pulstrykk.
– Det er sensorer som styrer aktiviteten til pumpa. Vi måler hjertets og hjerteklaffenes bevegelser med flere akselerometre og EKG som er implantert. Via elektronikken og algoritmene har vi utviklet styringen av pumpa til å følge pulsen og pasientens behov for blod. Dette betyr også at pasientene beholder pulsen, og det er svært gunstig. For å perfeksjonere sensorikken har vi arbeidet sammen med miljøer i Australia og USA, men også med forskere på Intervensjonssenteret ved Rikshospitalet, sier Kristoffersen.
Selskapet har valgt å ikke bruke en trykksensor for styringen, fordi slike ikke er stabile nok over tid.
Ytre krets
Med Pulsevad får pasientene en slags ytre krets i det venstre kretsløpet. Pumpa kobles til ved å stikke en kanyle inn i venstre atrie for å suge riktig mengde blod ut. Her er det utviklet teknologi for å hindre lekkasjer og blødning ved å montere en slags utfellbar paraply på innsiden av atriet. Den funger både som tetning og gjennomføring for kanylen.
For å avlaste den stive ventrikkelen suges rundt 50 prosent av blodet ut av atriet og gjennom pumpa. De resterende 50 prosent av blodet pumpes gjennom hjertets naturlige vei.
Blodet fra pumpa leverer blod til den delen av aorta som forsyner innvoller, nyrer, lever og musklene i underkroppen. Det gjøres via en tilkobling som er vinklet med blodstrømmen i aorta for å unngå turbulens. Det resterende blodet, som går gjennom den stive ventrikkelen, forsyner det øvre kretsløpet, det vil si det blodet som går til armene, hjernen og selve hjertemuskelen (koronarene).
– Blodet som pumpa leverer går ikke til hjernen og hjertet, og det er en stor fordel. Selv om sjansen for blodpropp er minimal, så er konsekvensene om det skulle skje mye mindre i underkroppen enn i hjernen, sier Kristoffersen.
Ble entreprenør etter frustrasjon over sommerjobben
Kontinuerlig regulering
– Vår jobb er å sørge for at mengden blod er balansert med behovet, og med forholdene i de andre delene av hjertet. Det er selvfølgelig svært viktig at pumpa ikke suger atriet tomt for blod, for da blir det ikke noe blod til hjernen og selve hjertet. Derfor er elektronikken og algoritmene minst like viktig som mekanikken, sier Kristoffersen.
Northern Development har jobbet med hjertepumpa siden 2014. Kjernegruppen består av 12 personer, hvorav seks er ingeniører som arbeider med mekanikken i pumpa, algoritmer og programvare. Selskapet er norsk, men med noen få aksjonærer i Australia. Selskapet står foran en ekspansjonsfase med behov for både personale og kapital for å gjennomføre forestående regulatoriske fase.
Pulsevad er så å si ferdig utviklet. Nå gjenstår masse arbeid med godkjenning. Når det er gjort, er det ingenting å si på markedet. Antallet med lidelser som hjertepumpa kan hjelpe er enormt. Det er prisen også. En slik pumpe vil koste rundt 100.000 dollar. Implanterbare hjertepumper for systoliske lidelser har for lengst blitt en milliardindustri.
Minimal invasiv
Målet er at pasienter som skal få en slik pumpe blir operert såkalt minimalt invasivt, eller via kikkhull som vi kaller det. Alle komponentene og tilkoblinger til hjerte og aorta som skal opereres inn er tilpasset denne operasjonsteknologien. Det betyr at man slipper å sage opp brystkassen, som er et stort inngrep.
– Det eneste som kommer ut av pasienten er en ledning til strømforsyning. Selv om alle slike gjennomføringer representerer en infeksjonsrisiko, er den liten. Det er også mulig å tenke seg å overføre strøm via induksjonsspoler, slik at vi unngår gjennomføringer, men her skal det mer forskning til. Pumpa, som trenger mellom 1,5 og 4 watt, kan gå mange timer på et batteri, eller en time på et dusjbatteri, sier Fiane.
Livsvarig
Kravet til pumpa og elektronikken er at den skal vare livet ut. Impelleren i pumpa roterer inntil 2400 o/min og turtallreguleres i takt med puls og behov. For å kunne gå på batterier er det viktig at den har svært høy virkningsgrad, og den er utformet for å ikke skade blodlegemene.
– Det at pumper kan skade blodlegemer er et utbredt problem for alle som pumper blod, men tester viser at vår pumpe ikke gjør det i det hele tatt. Vi har null såkalt hemolyse. Den er også konstruert slik at det er svært lav risiko for at det dannes blodpropp, selv om det er umulig å eliminere helt. Da kommer det godt med at utløpet fra pumpa er koblet til nedadstigende del av aorta, og ikke direkte til den delen av blodsystemet som går inn til hjernen. En eventuell blodpropp i en fot har små konsekvenser sammenliknet med en i hjernen, sier Kristoffersen.
Første pasient har fått dette kunstige hjertet
Dyreforsøk
Professor Fiane har testet Pulsevad i dyreforsøk på sau og gris ved Rikshospitalet, men også i Australia og Belgia, og mener pumpa er svært lovende.
– Vi har testet hvordan pumpa jobber sammen med hjertet, og hvordan den påvirker blodet. Vi har gjort akutte forsøk der dyrene er blitt avlivet etter 8-10 timer og deretter undersøkt, men også forsøk opp til 10 dager. Funnene er de samme, og svært lovende. Forsøkene gjøres uten blodfortynnende midler slik at vi kan se om det oppstår blodpropp. Dette er å stressteste systemet maksimalt. I en normal situasjon vil en pasient bruke blodfortynningsmidler, sier han.
Det var også klart for å gjøre standardiserte tester som kreves av regulatoriske myndigheter. Slike forsøk over tre måneder skal utføres i Belgia, hvor de har spesielle anlegg for å overvåke dyreforsøk over lang tid. De forsøkene skal også gjøres uten tilførsel av medikamenter. Men på grunn av koronasituasjonen er testene utsatt.
– Slike forsøk gjøres for å teste fysiologiske forhold og sikkerhet, hvor vi ser etter slitasje og tegn på blodpropp og andre skader hos dyrene, sier han.
I mennesker
Nå står Northern Development midt oppe i det regulatoriske løpet all slik medisinsk teknologi må igjennom. Selv om det er gjort masse vellykkede dyreforsøk er det et stykke frem før det første mennesket får en slik pumpe.
– Vi er i god dialog med de amerikanske helsemyndighetene, FDA, og vi regner med å få godkjenning i slutten av 2022. Før det får vi nok godkjenning i Australia og Oceania hvor det er litt enklere. Det som er vanskeligst i dag er CE-godkjenning i Europa, fordi det er så mange som står i kø for godkjennelse, sier Kristoffersen.
Han tror Pulsevad kommer til å bli en stor suksess. De har løst alle de viktige utfordringene med et slikt system. Selskapet er helt alene om produktet som skal implanteres helt i kroppen, bare med unntak av ledningen for signal og strømforsyning gjennom huden.
– Mindre traumatisk
Kardiolog Einar Gude ved Oslo universitetssykehus tror Pulsevad kan gi bedre livskvalitet til mange hjertesviktpasienter som i dag står uten behandlingstilbud.
– Dagens hjertepumper har til nå vært et tilbud til en svært syk pasientgruppe og medfører et omfattende kirurgisk inngrep. Det er komplekse pumper med flere potensielle bivirkninger og komplikasjoner. Et mindre traumatisk inngrep hos pasientene gjør Pulsevad aktuelt for flere, sier Gude, som mener spesielt det at man slipper å sage opp brystkassen har mange fordeler, som kortere operasjonstid, færre komplikasjoner og rask rehabilitering. Med Pulsevad vil også risikoen for hjerneslag reduseres.
– Det er også viktig at pumpen kan tilpasse seg kroppens behov for sirkulasjon avhengig av hvile og aktivitet, og at den bevarer det naturlige pulstrykket i årene våre. Pulsevad har innebygget avanserte sensorer og software som kan gi pumpen og dermed pasienten flere muligheter og bedre livskvalitet. Alt dette gjør at vi kan behandle mennesker tidligere i sykdomsfasen på en enklere måte og forhåpentligvis redde mange flere i denne pasientgruppen, sier han.
Gude har tro på det norske hjertepumpeprosjektet. Han peker på at ideen om Pulsevad bygger på internasjonalt godt samarbeidsklima mellom medisinske spesialister, ingeniører og investorer, hvor alle aktører i fellesskap jobber til det beste for pasienten.
– Det er mange hjertesviktpasienter som i dag lider unødig fordi de ikke har noe behandlingstilbud. Pulsevad kan hjelpe disse pasientene til bedre livskvalitet og overlevelse. Jeg er optimistisk på vegne av disse hjertesviktpasientene, avslutter kardiologen.
Menneskeskapt lyd stresser laksen og kan hemme utviklingen
