Elke conservator zal het gevoel herkennen: de fascinatie en een bijna kinderlijk enthousiasme op het moment dat je een bijzonder object in handen krijgt.
Deze sensatie ervaarde ik bij het vasthouden en bestuderen van een apparaat dat levens kan redden, een apparaat met een ingenieuze technologie, half robot, half rund, een beetje varken: het kunsthart Aeson van Carmat SA.
Begin november 2021 is in het UMCUtrecht, voor het eerst in Nederland, een dergelijk kunsthart geïmplanteerd bij een 54-jarige man met ernstig hartfalen. Het zieke hart wordt uitgenomen, het kunsthart geplaatst en neemt zo de functie in het geheel over. De Aeson zal volgend jaar in het vernieuwde Universiteitsmuseum Utrecht (UMU) een plaats krijgen in de vaste opstelling. Hiermee wordt de laatste ontwikkeling getoond op het gebied van hartondersteunende en hartvervangende apparatuur. Naast de hart-longmachine, het mechanische hart, van de Utrechtse fysioloog Jacob Jongbloed, in 1948 door hem ontworpen, zal de Aeson in een oogopslag zeventig jaar technologische innovatie visualiseren: van grote pompen naar micropompen, van rubber naar kunststof, van metaal naar biologisch materiaal.
De Aeson is ontworpen om een mensenhart na te bootsen. Het heeft de vorm van een menselijk hart, weegt circa negenhonderd gram en is omgeven door polyurethaan. Het heeft twee kamers die elk weer in tweeën gesplitst zijn, gescheiden door een membraan: een voor het bloed en de ander met aandrijvingsvloeistof, Twee micropompen duwen de vloeistof tegen het membraan. Het samentrekken van de kamers wordt dan nagebootst doordat het membraan het bloed uit de kamers stuwt. Het kunsthart klopt als een echt hart en kan dankzij sensoren en een microprocessor de hartslag naar behoefte aanpassen. De binnenzijde van de kamers is bekleed met biologisch materiaal van het hartzakje van een rund. Er zijn vier biologische hartkleppen. Het bloed komt zo op geen enkel moment in aanraking met mechanische delen, waardoor de kans op beschadigen van de bloedcellen niet aanwezig is. De stroomvoorziening gaat via een kabel door de buikwand en krijgt een connectie met accu’s die in een tas van drie kilo om de schouder gedragen kan worden.
De zoektocht naar een functionerend kunsthart is enkele decennia oud. Jacob Jongbloed, hoogleraar fysiologie aan de Universiteit Utrecht (1895-1974) schreef in 1948 al: De vraag naar een mechanisch hart, een kunsthart zo men wil, hangt in de lucht. Jongbloed was een vooruitziend man. Hij wilde een machine ontwerpen die de functie van het hart tijdelijk kon overnemen. In eerste instantie om het opereren op een hart mogelijk te maken, maar Jongbloed betoogde in zijn publicaties al spoedig dat er in zijn mechanische hart veel meer potentie zat dan alleen het gebruik bij hartchirurgie. Hij vroeg zich toen al af of er geen mogelijkheden lagen voor het mechanisch hart dat bij acute hartbeschadigingen of schijndood tijdelijk de circulatie op gang kon houden. Helaas heeft hij nooit de kans gehad zijn ideeën verder te ontwikkelen. Ingehaald door de tijd, maar vooral ook door het verlies aan interesse door frustraties vanwege interne onenigheid, ging Jongbloed zich in de jaren vijftig meer en meer bezighouden met sportgeneeskunde.
In diezelfde periode was dr. Willem Kolf (1911-2009), de uitvinder van het nierdialyse-apparaat, onderzoek aan het doen naar de mogelijkheden van een kunsthart. Kolff emigreerde in 1950 naar de Verenigde Staten en kreeg daar meer kans om zijn zoektocht naar kunstorganen voort te zetten. Zijn eerste kunsthart implanteerde hij in 1957 bij een dier. De overlevingstijd van het beest was welgeteld negentig minuten. Toen in 1963 in Amerika het National Heart and Lung Institute een US Artificial Heart Program initieerde, kreeg het onderzoek naar het kunsthart, mede door de vele miljoenen dollars die hiermee gemoeid waren, een enorme impuls. Willem Kolff werd wetenschappelijk directeur. Het kunsthart mocht alleen ontwikkeld worden als tijdelijke overbrugging tot er een donorhart beschikbaar kwam. Deze voorwaarde werd Bridge to Transplantation (BTT) genoemd. Dit is nog steeds een geldend criterium om voor een kunsthart in aanmerking te komen.
Enkele jaren later, in 1969 werd een kunsthart, ontworpen door Domingo Liotta , geïmplanteerd bij een 47-jarige man. Er waren zoveel mechanische delen in het hart dat de ontvanger binnen 65 uur overleed aan nierfalen door massale afbraak van bloedcellen.
Lange tijd leek de ontwikkeling van het kunsthart stil te liggen. Onderzoekers richtten zich vooral op de ontwikkeling van apparatuur die alleen de linkerkamer ondersteunde (LVAD). Kolff wist echter met zijn multidisciplinaire team, de dierenarts Olsen en medisch ingenieur Robert Jarvik, de daaropvolgende jaren het totale artificiële kunsthart (TAH) te verbeteren.
De Jarvik-7 werd in 1982 geïmplanteerd bij de tandarts Barney Clarke. De Jarvik-7 bestond uit twee kamers en de hartpomp werd aangestuurd met perslucht. Groot nadeel was dat de patiënt volledig immobiel was omdat hij aan zijn bed gekluisterd was door de grote computers die de werking van het hart aanstuurde. Clarke leefde 112 dagen met het kunsthart. De media volgden hem gedurende deze laatste dagen van zijn leven. Hij werd als een held gezien. Zijn vrouw benadrukte na zijn dood dat hij hiermee graag een steentje had bijgedragen aan de wetenschap. De heroïek van hartchirurgie en de triomf van de technische en wetenschappelijke vooruitgang vierden hoogtij. Beide genoemde kunstharten zijn te zien in het Smithsonian National Museum of American History, Washington DC.
Er waren nog veel uitdagingen te overwinnen, zowel medisch, technisch, maar ook financieel. De kosten voor de innovaties waren hoog. Door de toenemende vraag naar donorharten ontstond eind twintigste eeuw de behoefte de ontwikkelingen met betrekking tot het totale artificiële hart meer aandacht te geven. Inmiddels hebben verschillende commerciële bedrijven de productie van kunstharten overgenomen. De technologie van de Jarvik-7 ligt ten grondslag aan het bedrijf SynCardia (USA). Dit kunsthart wordt nog steeds pneumatisch aangedreven.
Het kunsthart dat straks in het UMU te zien is, is afkomstig van het Franse bedrijf Carmat SA. In de jaren negentig ging de Franse hartchirurg prof. Alain Carpentier een samenwerking aan met de ingenieurs van Matra Défence, een onderdeel van de Airbus groep. De samenwerking met dit onderdeel van de vliegtuigindustrie heeft zijn vruchten afgeworpen. Het grote onderscheid met de andere kunstharten zijn de door Carmat gebruikte biologische materialen, waardoor er veel minder bijwerkingen, zoals trombose, te verwachten zijn. In tegenstelling tot andere kunstharten bezit de Aeson een elektro-hydraulische aandrijving. Heel belangrijk is de mogelijkheid tot het aanpassen van de hartslag bij inspanning. Hoewel het kunsthart nog steeds bedoeld is als overbrugging tot er een donorhart beschikbaar is, verwacht Carmat dat dit apparaat uiteindelijk voor langere tijd gebruikt kan gaan worden.
De ontwikkelingen van de kunstharten van de laatste jaren is te danken aan verbeterde technieken, zoals de bewerkingsmogelijkheden van biologische materalen, de micropompen, en de accu’s die kleiner, lichter zijn geworden en veel langer meegaan. Een van de belangrijkste redenen voor succes ligt misschien wel in het feit dat er tegenwoordig bij dergelijke innovatieve onderzoeksprogramma’s multidisciplinair samengewerkt wordt, met medici, ingenieurs en computerdeskundigen. Daar waarin het verleden vernieuwingen werden tegen gehouden door persoonlijke conflicten is het ontwikkelen van innovatieve apparatuur momenteel niet meer afhankelijk van één persoon.
Bekijk hier, hier en hier een aantal filmpjes over de werking van de kunstharten.