REKLAMA


 

REKLAMA


 

Ludzie łączą moje nazwisko z pierwszą transplantacją serca w Polsce. Ale wiem, że gdybym ja nie spróbował, to może cztery, a może pięć lat później inni zrobiliby tę operację. Jestem natomiast przekonany, że nikt nie zająłby się tworzeniem polskiego sztucznego serca. Gdybym nie walczył o stworzenie tego urządzenia, dziś kilkaset osób już by nie żyło, bo nie byłoby sztucznych komór, które uratowały im życie i zdrowie. Zbigniew Religa

Nawrat_Zbigniew

Autorem tekstu jest

prof. Zbigniew Nawrat

Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Prof. Zbigniew Nawrat jest fizykiem. Doktorat nauk medycznych obronił z zakresu sztucznego serca, habilitacja dotyczyła robotów chirurgicznych. Dyrektor Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi w Zabrzu. Pracuje w Katedrze Kardiochirurgii i Transplantologii Śląskiego Uniwersytetu Medycznego. Założyciel Międzynarodowego Stowarzyszenia na rzecz Robotyki Medycznej. Współtwórca polskiego systemu wspomagania serca oraz robota chirurgicznego Robin Heart.

 


 

Żyjemy coraz dłużej – mężczyźni przeciętnie 73,8 lat (4 lata krócej niż średnia długość życia w UE), kobiety 81,6 lat (1,4 roku krócej). Według raportu Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego „Sytuacja zdrowotna ludności Polski i jej uwarunkowania” rocznie umiera ok. 1% populacji Polski, przy czym 45% zgonów następuje w wyniku chorób układu krążenia, 25% na skutek nowotworów, a 7% jest związanych z urazami i zatruciami. W rankingu Europejskiego Konsumenckiego Indeksu Zdrowia (EHCI) oceniającego jakość usług zdrowotnych Polska znalazła się w 2016 r. na 31. miejscu na 37 analizowanych krajów. W praktyce oznacza to, że pacjenci cierpiący na pewne schorzenia żyją w Polsce znacznie krócej niż w innych krajach, chociażby w sąsiednich Czechach. Naszej służbie zdrowa brakuje transparentności, otwartości, oceny skuteczności leczenia u świadczeniodawców, mamy natomiast nadmiar kolejek i zmarnowanych szans na przywrócenie zdrowia wielu chorym.

 

Nauczyciele

 

Zastanawiałem się wiele razy, jak dzisiejszy stan służby zdrowia skomentowałby mój najważniejszy nauczyciel, prof. Zbigniew Religa. Poznałem go w czasie, gdy mógł niemal wszystko. Kiedy zaplanował wszczepienie człowiekowi świńskiego serca, co było wtedy jedynym ratunkiem, zadzwonił najpierw do księdza Tischnera, a dopiero później do odpowiedniego ministra. Dla mnie jednak jego najważniejszą nauką pozostanie to, że pokazał mi chorego z jego ludzką słabością i ludzką wielkością. Nie zgadzał się na śmierć pacjentów, chociaż pomóc im można było jedynie poza obowiązującymi standardami, sięgając granic ówczesnej wiedzy i możliwości technicznych. To jego podejście zmieniło i mnie, i wiele innych osób, które miały szczęście znaleźć się w kręgu jego oddziaływania.

 

Skończyłem studia w zakresie fizyki teoretycznej, ale swoją ścieżkę zawodową skierowałem w stronę nauk o życiu i rozpocząłem pracę w Katedrze Biofizyki Śląskiej Akademii Medycznej (obecnie Śląski Uniwersytet Medyczny). W tym czasie do Zabrza trafił docent Zbigniew Religa. Jego pacjenci oczekujący na transplantację serca potrzebowali pompy krwi – urządzenia, które byłoby w stanie przez wiele miesięcy zastępować szwankujące serce, do czasu, gdy znajdzie się dawca przeszczepu. I tak właśnie rozpocząłem pracę nad polskim sztucznym sercem, we współpracy z inż. Romanem Kustoszem. Do naszego zespołu ściągnąłem też kolegę ze studiów, fizyka Zbigniewa Małotę, specjalistę w dziedzinie laserów, bo chcieliśmy „podglądać” przepływ krwi, by nasze pompy jej nie szkodziły. Nie spodziewałem się, że wkrótce potem znajdę się obok lekarzy na sali operacyjnej, gdzie następnie spędziłem tysiące godzin, odpowiadając za sterowanie pompami wspomagającymi lub zastępującymi serce.

 

Fundacja

 

Amerykańskie doświadczenia prof. Religi zaowocowały pomysłem fundacji, która umożliwiłaby realizację marzeń o tworzeniu i wdrażaniu nowych urządzeń i technologii w kardiochirurgii. W ten sposób w 1991 r. powstała Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii, instytucja umożliwiająca pozyskiwanie środków finansowych i twórczą pracę w niezwykłej, swobodnej atmosferze. Fundacją kieruje od początku dr Jan Sarna, a obecnie nosi ona imię swego twórcy. Jest ona właścicielem ośrodka badawczo-wdrożeniowego o nazwie Instytut Protez Serca, gdzie w trzech pracowniach: Sztucznego Serca, Bioinżynierii oraz Biocybernetyki, inżynierowie, fizycy, chemicy i biolodzy opracowują materiały i urządzenia potrzebne do leczenia pacjentów z niewydolnym sercem. Do Instytutu przenieśliśmy prace nad polskim sztucznym sercem i w nim rozpoczęliśmy pracę na protezami zastawek serca, biotechnologicznymi sposobami ratowania serca, symulacjami operacji chirurgicznych i robotami medycznymi.

 

Protezy serca

 

Na początku mojej kariery naukowej pracowałem w zespole Katedry Biofizyki Śląskiej Akademii Medycznej nad równaniami transportu membranowego, które miały potencjalne zastosowania w opracowaniu sztucznej nerki. Współpracę z Katedrą Kardiochirurgii prof. Zbigniewa Religi podjąłem, kiedy pojawiła się potrzeba stworzenia urządzenia podtrzymującego przy życiu pacjentów czekających na przeszczep. W ten sposób trafiłem do Pracowni Sztucznego Serca, a później utworzyłem Pracownię Bioprzepływów, nazwaną później Pracownią Biocybernetyki. W Pracowni Sztucznego Serca zaprojektowałem pompy krwi, czyli sztuczne serce i komory wspomagania serca. Prace nad sztucznym sercem rozpoczęliśmy od prostych modeli i badań anatomicznych. Opracowaliśmy system testowania naszych modeli i po eksperymentach na zwierzętach zaczęliśmy wdrażanie kliniczne tych rozwiązań. Taki sam schemat miały prace nad nowego typu zastawką. Niewydolność serca spowodowaną nieprawidłowym działaniem zastawek serca, które kierują przepływem krwi w sercu, można uleczyć, naprawiając lub wymieniając je na protezy. Protezy zastawek serca rozwijane są od prawie 60 lat na świecie w dwóch kierunkach: jako zastawki mechaniczne (jedno- lub dwudyskowe, które zastąpiły pionierskie zastawki kulowe) lub biologiczne. Materiał do tworzenia biologicznych zastawek serca można pozyskać ze zwierząt (wtedy musimy stosować chemiczną obróbkę materiału, by pokonać bariery immunologiczne) lub ze zwłok. Zastawki mogą być w specjalnej oprawie zwanej stentem, który ułatwia implantację, lub w formie naturalnej, bez tej kontsrukcji podtrzymującej płatki. Naszym szczególnym osiągnięciem jest stentowa zastawka mitralna, w której zastosowano świeży homograft, rozwiązanie unikatowe na świecie.

 

Sztuczne serce wszywa się w miejsce usuniętego serca człowieka, musi więc być specjalnie dopasowane anatomicznie i jego działanie odpowiada w 100% za przepływ krwi w organizmie. Komory wspomagania serca mogą być implantowane (np. elektryczne małe pompy rotacyjne) lub stosowane jako pozaustrojowe, czyli połączone za pomocą specjalnych kaniul z sercem i układem krążenia, ale znajdujące się na zewnątrz pacjenta. Pompy mogą być zasilane elektrycznie (np. pompy wirnikowe) lub pneumatycznie. Pulsacyjne pompy membranowe krwi zasilane i sterowane pneumatycznie odegrały nie tylko w Polsce ważną funkcję, pokazując, że można ratować pacjentów z niewydolnym sercem w czasie oczekiwania na transplantację lub dla regeneracji serca. Dopóki nie mieliśmy możliwości wspomagania serca w długim czasie (kilku miesięcy), nie wiedzieliśmy, że w ogóle jest taka szansa, że serce można czasem przywrócić do efektywnej hemodynamicznie pracy. W każdej historii wynalazcy i lekarza naprawdę bohaterem jest pacjent. Dobrze pamiętam historię jednego z pacjentów Tomasza Gruszczyńskiego z Bielawy, który z niewydolnością serca spowodowaną powikłaniami po grypie trafił do kliniki w Zabrzu. Jego stan był tak ciężki, że istniało uzasadnione ryzyko, że nie doczeka pojawienia się dawcy. Specjalnym transportem sprowadzono dla niego pompę Berlin Heart z Niemiec i dzięki jej wspomaganiu doczekał transplantacji, którą zespół prof. Religi przeprowadził w nocy z 28 na 29 maja 1991 r. Ta historia wywarła na mnie ogromny wpływ i zainspirowany niemieckimi doświadczeniami stworzyłem komorę POLVAD. Jest to unikatowe urządzenie o niesymetrycznej geometrii, optymalnej dla przepływu krwi (w jego konstrukcji pomogło nasze doświadczenie w zakresie wizualizacji laserowej przepływu). Po przeprowadzeniu serii testów na zwierzętach wprowadziliśmy komory POLVAD do codziennego użytku w klinice kardiochirurgii. Od tamtego czasu pozwoliły doczekać transplantacji niemal 400 pacjentom, z czego u jednej osoby działały prawie dwa lata.

 

  • Komory POLVAD: -EXT, -ROT oraz ROT2.

 

Kiedy Tomasz Gruszczyński po 24 miesiącach wrócił do kliniki, bo przeszczep został odrzucony, został pierwszym pacjentem, który miał skorzystać z komór POLVAD. Z niepokojem oczekiwałem tego sprawdzianu, ponieważ od pierwszego projektu do gotowego produktu minęły niecałe dwa lata. Niestety, chociaż komory się sprawdziły, Tomek nie przeżył operacji. Jego historia i jego udział w rozwoju komór POLVAD na zawsze pozostanie w mojej pamięci. O tej pierwszej operacji w gazetach napisano później „Sukces inżyniera, porażka lekarza”. Nie jest to prawdą. W przypadku transplantacji serca można mówić albo o sukcesie pacjenta, albo o porażce nas wszystkich.

 

Gdy umierał prof. Zbigniew Religa, kolejni pacjenci mieli szansę doczekać przeszczepu dzięki wspomaganiu komorami POLVAD. W ramach Narodowego Programu Sztucznego Serca zmodyfikowaliśmy pulsacyjne pompy zasilane pneumatycznie – dziś pod nazwą Religa Heart produkuje je Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii. W Śląskim Centrum Chorób Serca w Zabrzu i pięciu innych klinikach w Polsce w każdej chwili kilkunastu pacjentów może przeżyć kolejny dzień w oczekiwaniu na przeszczep właśnie dzięki komorom POLVAD, wykorzystywane są też amerykańskie HeartMate czy HeartWare i pediatryczne Berlin Heart.

 

Robin Heart

 

W 1999 r. prof. Religę odwiedził prof. Friedrich Mohr z Lipska, który wykonał drugą po Francuzach na świecie operację robotem da Vinci. Zapytałem wtedy, czy nie powinniśmy zacząć prac nad polskim robotem. Prof. Religa przyjął pomysł z entuzjazmem. Robot zwany Robin Heart był pierwszym narzędziem, nad jakim pracował mój zespół w Fundacji, które miało wykorzystać dla poprawy efektywności doświadczenie z symulacji operacji chirurgicznych. Wykorzystanie robota pozwalało na przeprowadzanie zabiegów o minimalnej inwazyjności, w których nie otwiera się klatki piersiowej, ale wprowadza narzędzia przez niewielkie otwory i steruje nimi zza specjalnej konsoli. Żeby stworzyć takie narzędzie, wygodne dla lekarza i skuteczne, najpierw przez wiele miesięcy nagrywaliśmy operacje i analizowaliśmy szczegółowo ruchy chirurgów.

 

 

W pierwszej fazie projektu powstały trzy modele robota: Robin Heart 0, 1 i 2. Następnie opracowaliśmy prototyp Robin Heart Vision służący do sterowania położeniem endoskopowego toru wizyjnego, a w 2010 r. wprowadziliśmy multizestawowy, modułowy Robin Heart mc2. Pełna wersja robota zastępuje przy stole operacyjnym trzy osoby: pierwszego i drugiego chirurga oraz asystenta trzymającego tor wizyjny. Wprowadziliśmy też mechatroniczne narzędzia Robin Heart Uni System, które można w szybki sposób zdemontować z ramienia robota i sterować nimi ze specjalnego uchwytu w dłoni. Przeprowadzone w latach 2009‒2010 eksperymenty na zwierzętach wykazały poprawność wprowadzonych rozwiązań konstrukcyjnych i metod sterowania robotami. Robot toru wizyjnego spełnił wszystkie oczekiwania zespołu medycznego i trwają prace nad jego wdrożeniem klinicznym. Ten jednoramienny lekki przenośny robot toru wizyjnego nazwaliśmy Robin Heart. Oprócz robotów nasz zespół jako pierwszy w Polsce zastosował w medycynie technologię przestrzeni wirtualnej. Stworzyliśmy wirtualną salę operacyjną, która służy do planowania i treningu operacji z wykorzystaniem robota. Kontynuujemy również prace nad symulacjami komputerowymi operacji oraz edukacyjnymi i treningowymi stanowiskami dla adeptów chirurgii małoinwazyjnej i robotowej. „Robot” to jedno z niewielu słowiańskich słów, które weszły do międzynarodowego języka techniki. Po raz pierwszy użył go w 1921 r. czeski pisarz Karel Čapek. Mamy nadzieję, że polskie roboty medyczne staną się znakiem rozpoznawczym naszego wysokiego poziomu technologicznego i dbałości o pacjenta. Nazwą „robot” można określić zarówno sztuczne narządy, jak i urządzenia wspomagające lub zastępujące człowieka. Polskie sztuczne serce i roboty Robin Heart wskazują na wartość działania multidyscyplinarnych zespołów badawczych dla rozwiązywania problemów współczesnej medycyny. Roboty są niezbędne też wszędzie tam, gdzie odbywają się operacje na odległość, kiedy chirurg znajduje się w innym miejscu niż pacjent, a zabieg przeprowadzany jest za pomocą telemanipulatorów. Roboty stanowią także jedyną praktyczną szansę na wprowadzanie standaryzacji zabiegów chirurgicznych. Dzięki małej inwazyjności mogą stanowić jedyną szansę skutecznej pomocy dla pewnych grup pacjentów. Po sukcesach telekomunikacji, czyli przesyłania na odległość informacji (np. telemedycyna), nadchodzi czas na teleakcję, przesyłanie naszego działania na odległość (a do tego niezbędne są roboty).

 

Długość i jakość życia ciągle rośnie i od naszej pracy zależy, czy to samo będą mogły powiedzieć o sobie nasze wnuki. Chcemy dążyć do codziennego szczęścia i radości, a technologie medyczne mają to umożliwić. Odkrycia biorą się z ciekawości, ale te naprawdę przełomowe powstają z potrzeby pomocy drugiemu człowiekowi. Czasem, jak w moim przypadku, można mieć szczęście i łączyć te dwa powołania.

 

Zbigniew Nawrat

 

Prace badawczo-wdrożeniowe były finansowane z funduszy KBN, a następnie NCBiR oraz z kilku projektów europejskich, np. Stiff Flop oraz INCITE.


© Academia nr 3 (51) 2017

 

 

 

 

 

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl