NASA Computer Rocket Science hilft Debakey Heart Pump Team

NASA Computer Rocket Science hilft Debakey Heart Pump Team
NASA Computer Rocket Science hilft Debakey Heart Pump Team
Anonim

NASA-Computerexperten haben einen Supercomputer verwendet, um die NASA/DeBakey-Miniatur-Herzunterstützungspumpe zu verbessern, was zu laufenden Studien am Menschen mit Patienten führte, die auf eine Herztransplantation warten. Die Experten schlugen Verbesserungen vor, nachdem sie den Blutfluss durch die Pumpe mit einem NASA-Computer simuliert hatten, der normalerweise den Flüssigkeitsfluss von Raketen modelliert.

Bis heute haben Ärzte die Herzunterstützungspumpe in europäischen klinischen Studien bei 25 Patienten implantiert. MicroMed Technology, Inc., Houston, TX, stellt die Pumpe her, die jetzt DeBakey VADª heißt.

"Das Johnson Space Center, Houston, TX, und das DeBakey Heart Center des Baylor College of Medicine, Houston, baten uns aufgrund unserer Erfahrung mit der Simulation von Flüssigkeitsströmen durch Raketentriebwerke um Hilfe", sagte Dochan Kwak, ein Forscher am Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley. Er und sein Kollege Cetin Kiris analysierten den Blutfluss durch die batteriebetriebene Herzpumpe, deren Flügel sich mit 12.500 Umdrehungen pro Minute dreht. „Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsflusses durch ein Raketentriebwerk ist schneller als der Blutfluss, aber in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich“, bemerkte Kwak.

Während der anfänglichen Entwicklung der implantierbaren rotierenden Herzpumpe von 1 Zoll mal 3 Zoll bemerkten die Ingenieure zwei Hauptprobleme. Reibung beschädigte Blutzellen, weil das Gerät turbulente Strömungen durch viele Pumpenteile erzeugte; und es gab stagnierende Bereiche in der Pumpe, die eine Blutgerinnung verursachten, ein großes Problem mit Herzunterstützungssystemen.

Nach Supercomputer-Simulationen waren die NASA-Forscher in der Lage, die Schädigung der roten Blutkörperchen auf einen Betrag zu reduzieren, der bequem unter akzeptablen Grenzen liegt. Das verbesserte Blutflussmuster verringert auch die Neigung zur Bildung von Blutgerinnseln.

"Wir haben mit dem Team daran gearbeitet, das Blut reibungsloser durch die Pumpe fließen zu lassen; das hat auch die stagnierenden Regionen entfernt", sagte Kwak. NASA Ames-Wissenschaftler begannen 1993 mit der Unterstützung des NASA/Baylor-Teams und werden dieses Jahr und möglicherweise für einen längeren Zeitraum weiterhin helfen.

"Ohne die Unterstützung der Supercomputer-Designexperten der NASA würde die Pumpe nicht so effizient funktionieren wie bisher", sagte Dallas Anderson, Präsident und CEO von MicroMed, dem Unternehmen, dem die NASA die Exklusivrechte für die Pumpe gewährt hat 1996.

In den zwei Jahren nach Erh alt der Lizenz für die Pumpe von der NASA erhielt MicroMed internationale Zertifizierungen für Qualität und elektronische Standards, erhielt die Erlaubnis, mit klinischen Studien in Europa zu beginnen, und implantierte das erste Gerät. Der erste Patient, ein 56-jähriger Mann, erhielt den DeBakey VADª im November 1998 in Berlin. Die Pumpe funktionierte normal und gemäß ihren Konstruktionsspezifikationen, sagte Anderson.

Das Gerät kann mehr als 10 Liter Blut pro Minute pumpen, etwa das Doppelte des Pumpbedarfs eines normalen Herzens. Die Pumpe ist bisher seit vier Monaten im Einsatz. Acht der Patienten haben sich bereits einer Herztransplantation unterzogen.

"MicroMed wird in Kürze Unterlagen bei der Food and Drug Administration (FDA) einreichen, um die Genehmigung zur Durchführung klinischer Versuche mit der Pumpe am Menschen in den Vereinigten Staaten zu erh alten", sagte Anderson.

Die Pumpe basiert zum Teil auf Technologie, die in Space-Shuttle-Kraftstoffpumpen verwendet wird. Die Entwickler sagen voraus, dass die Herzpumpe nicht nur eine langfristige „Brücke“zur Transplantation sein wird, sondern auch als dauerhafteres Gerät dienen wird, um genesenden Patienten zu helfen, ein normaleres Leben zu führen. Das Konzept für die Pumpe begann vor Jahren mit Gesprächen zwischen Dr. Michael DeBakey vom Baylor College of Medicine und einem seiner Herztransplantationspatienten, dem verstorbenen David Saucier, einem NASA Johnson-Ingenieur, der 1996 starb.

Sechs Monate nach seiner Herztransplantation im Jahr 1984 war Saucier wieder bei der Arbeit. Mit anderen NASA-Mitarbeitern sowie Dr. DeBakey, Dr. George Noon und anderen Baylor-Mitarbeitern arbeitete Saucier abends und am Wochenende an der ursprünglichen Pumpenkonstruktion.

"Seit meiner eigenen Transplantation habe ich viel Zeit damit verbracht, Menschen zu besuchen, die auf ein Spenderherz warten", sagte Saucier damals. Die NASA begann 1992 mit der Finanzierung des Projekts.

Beliebtes Thema