ПОЛНОСТЬЮ ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Основные положения

• Одним из способов временного решения для пациентов с терминальной стадией сердечной недостаточности является установка искусственного сердца.
• В обзоре литературы обсуждена история создания полностью искусственного сердца, различные модели, клинические случаи применения.

Аннотация

Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из основных причин смерти во всем мире. Многие пациенты с сердечной недостаточностью в конечной стадии умирают из-за нехватки донорских сердец. Полностью искусственное сердце (ПИС) – имплантируемый аппарат, заменяющий сердце. К настоящему времени успешно имплантировано более чем 2000 пациентам в качестве моста к трансплантации сердца. Однако, после нескольких десятилетий исследований до сих пор не создан ПИС, пригодный для целевой терапии. Высокий уровень осложнений, громоздкие устройства, низкая долговечность, плохая биосовместимость и низкое качество жизни пациентов – вот некоторые из основных недостатков существующих устройств ПИС, которые необходимо устранить, прежде чем использовать их в качестве целевой терапии. Быстро появляющиеся инновации в области аккумуляторных технологий, беспроводной передачи энергии, биосовместимых материалов и мягкой робототехники открывают многообещающие возможности для разработки ПИС и могут помочь устранить недостатки существующих устройств. В этом обзоре описываются основные вехи в истории создания и развития ПИС. Описываются различия в механизмах работы этих устройств, обсуждаются текущие проблемы и требования к следующему поколению ПИС. Таким образом, несмотря на значительный прогресс, современные ПИС остаются преимущественно временным решением. Ключевыми задачами для перехода к долгосрочной целевой терапии являются повышение долговечности устройств, решение вопроса о необходимости пульсирующего потока и миниатюризация для широкого круга пациентов.

1. Vis, A., Arfaee, M., Khambati, H., Slaughter, M. S., Gummert, J. F., Overvelde, J. T. B., & Kluin, J. (2022). The ongoing quest for the first total artificial heart as destination therapy. Nature Reviews Cardiology 2022 19:12, 19(12), 813–828. https://doi.org/10.1038/s41569-022-00723-8

2. Hette, A. N., & Sobral, M. L. P. (2022). Mechanical Circulatory Assist Devices: Which Is the Best Device as Bridge to Heart Transplantation? Brazilian Journal of Cardiovascular Surgery, 37(5), 737–743. https://doi.org/10.21470/1678-9741-2021-0562

3. Kuroda, T., Miyagi, C., Fukamachi, K., & Karimov, J. H. (2023). Biventricular assist devices and total artificial heart: Strategies and outcomes. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 9(January), 1–6. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.972132

4. Reich, H., Czer, L., Bannykh, S., De Robertis, M., Wolin, E., Amersi, F., Moriguchi, J., Kobashigawa, J., & Arabia, F. (2015). Total Artificial Heart Bridge to Transplantation for a Patient with Occult Intracardiac Malignancy: Case Report. Transplantation Proceedings, 47(7), 2291–2294. https://doi.org/10.1016/j.transproceed.2015.04.083

5. Goerlich, C. E., Frazier, O. H., & Cohn, W. E. (2016). Previous challenges and current progress–the use of total artificial hearts in patients with end-stage heart failure. Expert Review of Cardiovascular Therapy, 14(10), 1095–1098. https://doi.org/10.1080/14779072.2016.1217154

6. Lima, B., Mack, M., & Gonzalez-Stawinski, G. V. (2015). Ventricular assist devices: The future is now. Trends in Cardiovascular Medicine, 25(4), 360–369. https://doi.org/10.1016/j.tcm.2014.11.008

7. Carrier, M., Moriguchi, J., Shah, K. B., Anyanwu, A. C., Mahr, C., Skipper, E., Cossette, M., & Noly, P.-E. (2021). Outcomes after heart transplantation and total artificial heart implantation: A multicenter study. The Journal of Heart and Lung Transplantation, 40(3), 220–228. https://doi.org/10.1016/j.healun.2020.11.012

8. Глянцев, С. П., & Вернер, А. (2022). ФЕНОМЕН ДЕМИХОВА . Рождение концепции вспомогательного кровообращения и ее реализация ( Демихов В . П ., 1937 – 1947 гг .) PHENOMENON OF DEMIKHOV . 14, 226–236.

9. Cooley, D. A., Liotta, D., Hallman, G. L., Bloodwell, R. D., Leachman, R. D., & Milam, J. D. (1969). Orthotopic cardiac prosthesis for two-staged cardiac replacement. The American Journal of Cardiology, 24(5), 723–730. https://doi.org/10.1016/0002-9149(69)90460-3

10. Frazier OH, T, A., & DA, C. (1982). Total artificial heart (TAH) utilization in man. ASAIO Journal, 28(1), 534–538.

11. Kolff WJ. (1983). Artificial organs-forty years and beyond. ASAIO Journal, 28(1), 534–538.

12. DeVries, W. C., Anderson, J. L., Joyce, L. D., Anderson, F. L., Hammond, E. H., Jarvik, R. K., & Kolff, W. J. (1984). Clinical Use of the Total Artificial Heart. New England Journal of Medicine, 310(5), 273–278. https://doi.org/10.1056/NEJM198402023100501,

13. Slepian, M. J. (2011). The SynCardia temporary total artificial heart-evolving clinical role and future status. US Cardiology, 8(1), 39–46. https://doi.org/10.15420/usc.2011.8.1.39

14. Itkin, G. P. (2014). Mechanical Circulatory Support: Problems, Solutions and New Directions. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs, 0(3), 76. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2014-3-76-84

15. Heart, A. (1988). STATE OF ART PROBLEM OF ARTIFICIAL UNION * ORGANS IN THE SOVIET SHUMAKOV Director of the Research Institute of Transplantology and Artificial Organs , The USSR Ministry of Health , Moscow , USSR. 1469–1475.

16. Kung RTV, LS, Y., BD, O., SM, P., MP, M., & OH, F. (1995). Progress in the Development of the ABIOMED Total Artificial Heart. ASAIO Journal, 41(3), M245–8.

17. Dowling, R. D., Gray, L. A., Etoch, S. W., Laks, H., Marelli, D., Samuels, L., Entwistle, J., Couper, G., Vlahakes, G. J., Frazier, O. H., & Hetzer, R. (2004). Initial experience with the AbioCor Implantable Replacement Heart System. Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, 127(1), 131–141. https://doi.org/10.1016/j.jtcvs.2003.07.023

18. Patients, H. Y., Longer, L., & Better, L. (n.d.). Consultation Guide for the SynCardia temporary Total Artificial Heart What is the SynCardia TAH ?

19. SYNCARDIA TOTAL ARTIFICIAL HEART (STAH). (n.d.). Retrieved June 20, 2025, from https://www.syncardia.com/syncardia-total-artificial-heart-stah.html

20. https://www.syncardia.com/syncardia-total-artificial-heart-stah.html. (n.d.).

21. Schroder, J. N., McCartney, S. L., Jansen, P., Plichta, R., Katz, J. N., Smadja, D. M., Dewan, K. C., & Milano, C. A. (2023). The First Autoregulated Total Artificial Heart Implant in the United States. Annals of Thoracic Surgery Short Reports, 1(1), 185–187. https://doi.org/10.1016/j.atssr.2022.09.007

22. Ahmed, A., Wang, X., & Yang, M. (2020). Biocompatible materials of pulsatile and rotary blood pumps: A brief review. Reviews on Advanced Materials Science, 59(1), 322–339. https://doi.org/10.1515/rams-2020-0009

23. Koerfer, R., Spiliopoulos, S., Finocchiaro, T., Guersoy, D., Tenderich, G., & Steinseifer, U. (2014). Paving the way for destination therapy of end-stage biventricular heart failure: The ReinHeart total artificial heart concept. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery, 46(6), 935–936. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezu317

24. Pelletier, B., Spiliopoulos, S., Finocchiaro, T., Graef, F., Kuipers, K., Laumen, M., Guersoy, D., Steinseifer, U., Koerfer, R., & Tenderich, G. (2015). System overview of the fully implantable destination therapy-ReinHeart-total artificial heart. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery, 47(1), 80–86. https://doi.org/10.1093/ejcts/ezu321

25. ReinHeart | Institute of Applied Medical Engineering | RWTH Aachen University. (n.d.). Retrieved June 20, 2025, from https://www.ame.rwth-aachen.de/cms/ame/forschung/cve-kardiovaskulaere-technik/cve-projekte/abgeschlossene-projekte/~pbdm/cve-projekt-reinheart/?lidx=1

26. Tenderich, G., Spiliopoulos, S., & Koerfer, R. (2017). Mechanical Circulatory Support in End-Stage Heart Failure. Mechanical Circulatory Support in End-Stage Heart Failure, 589–592. https://doi.org/10.1007/978-3-319-43383-7

27. Szabo, Z., Holm, J., Najar, A., Hellers, G., Pieper, I. L., & Casimir Ahn, H. (2018). Scandinavian Real Heart (SRH) 11 Implantation as Total Artificial Heart (TAH)-Experimental Update. Journal of Clinical & Experimental Cardiology, 09(03), 9–12. https://doi.org/10.4172/2155-9880.1000578

28. Lindseth, R. O. (2002). The Next Wave of Mechanical Circulatory Support Devices. Cardiac Interventions Today, 9(12), 9–15.

29. Ng, B. C., Smith, P. A., Nestler, F., Timms, D., Cohn, W. E., & Lim, E. (2017). Application of Adaptive Starling-Like Controller to Total Artificial Heart Using Dual Rotary Blood Pumps. Annals of Biomedical Engineering, 45(3), 567–579. https://doi.org/10.1007/s10439-016-1706-3

30. Kleinheyer, M., Timms, D. L., Tansley, G. D., Nestler, F., Greatrex, N. A., Frazier, O. H., & Cohn, W. E. (2016). Rapid Speed Modulation of a Rotary Total Artificial Heart Impeller. Artificial Organs, 40(9), 824–833. https://doi.org/10.1111/aor.12827

31. Kleinheyer, M., Greatrex, N., Nestler, F., & Timms, D. L. (2023). BiVACOR Total Artificial Heart and Future Concepts. Mechanical Circulatory Support, 1–17. https://doi.org/10.1007/978-3-030-86172-8_14-1

32. BiVACOR, Inc. – Replacing Hearts. Restoring Lives. (n.d.). Retrieved June 20, 2025, from https://bivacor.com/

33. Squire, L. R. (2009). An innovative, sensorless, pulsatile, continuous- flow total artificial heart: device design and initial in vitro study. Neuron, 61(1), 1–7. https://doi.org/10.1016/j.healun.2009.05.034.AN

34. Wiesen, JonathaMoshe Ornstein2, Adriano R Tonelli1, Venu Menon3, and R. W., & Ashton. (2008). Speed Modulation of the Continuous-Flow Total Artificial Heart to Simulate a Physiologic Arterial Pressure Waveform. Bone, 23(1), 1–7. https://doi.org/10.1097/MAT.0b013e3181e650f8.Speed

35. Kuroda, T., Miyamoto, T., Miyagi, C., Polakowski, A. R., Flick, C. R., Kuban, B. D., Voros, G. B., Such, K., Fukamachi, K., & Karimov, J. H. (2022). Pulsatility hemodynamics during speed modulation of continuous-flow total artificial heart in a chronic in vivo model. Artificial Organs, 46(8), 1555–1563. https://doi.org/10.1111/aor.14237

36. Miyagi, C., Kuroda, T., Polakowski, A. R., Flick, C. R., Gao, S., Kuban, B. D., Karimov, J. H., & Fukamachi, K. (2024). Pediatric continuous-flow total artificial heart with rotor axial position tracking technology: First report of in vivo assessment. JHLT Open, 5, 100118. https://doi.org/10.1016/j.jhlto.2024.100118

37. Петухов, Д. С., Селищев, С. В., & Телышев, Д. В. (2015). Перспективы развития технологий полной замены функции сердца с помощью механических систем поддержки кровообращения. 5(293), 5–8.

38. Селищев, С. В., & Телышев, Д. В. (2016). Проектирование полностью искусственного сердца на основе роторных насосов крови. 3(297).

39. Fox, C., Chopski, S., Murad, N., Allaire, P., Mentzer, R., Rossano, J., Arabia, F., & Throckmorton, A. (2018). Hybrid Continuous-Flow Total Artificial Heart. Artificial Organs, 42(5), 500–509. https://doi.org/10.1111/aor.13080

40. Fox, C. S., Palazzolo, T., Hirschhorn, M., Stevens, R. M., Rossano, J., Day, S. W., Tchantchaleishvili, V., & Throckmorton, A. L. (2022). Development of the Centrifugal Blood Pump for a Hybrid Continuous Flow Pediatric Total Artificial Heart: Model, Make, Measure. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 9(August), 1–13. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.886874