Kosmoss tavā sirdī
Publicēts: 6.12.2013
Bieži vien cilvēki mums observatorijā prasa, kāds mums labums no kosmosa izpētes, ko tas dod, ka šajā nozarē tiek ieguldīta tik liela nauda? Iespējams, ka līdzīgi domāja arī mūsu deputāti, kas nobalsoja pret naudas atvēlēšanu, lai Latvija varētu turpināt ceļu uz Eiropas Kosmosa aģentūru. Lai arī cik tālu nešķistu kvazāri, pulsāri un pat neskaitāmie satelīti, kas riņķo virs mūsu galvām, tehnoloģijas, kuras tiek izstrādātas kosmiskām vajadzībām, atgriežas uz Zemes, glābjot cilvēku dzīvības.
Mākslīgā sirds, kas radīta, izmantojot kosmosa nozarei izstrādātās tehnoloģijas, jau drīz varētu sākt pukstēt kāda cilvēka sirdī, jo Francijā ir dota zaļā gaisma šī orgāna izmēģinājumiem.
Sirds slimības ir nāves iemesls vairāk nekā 100 miljoniem cilvēku attīstītajās valstīs. Pieprasījums pēc transplantātiem daudzkārt pārsniedz piedāvājumu. Līdz ar to pilnvērtīgas mākslīgās sirds radīšana ir sirds un asinsvadu slimību nozares "svētais grāls" jau vairāk nekā pusgadsimtu.
Protēze, kuras "tēvs" ir sirds ķirurgs profesors Alans Karpentjērs, ir vairāk nekā 15 gadus ilgušas sadarbības rezultāts starp Karpentjēru un kosmosa tehnoloģiju gigantu Astrium. 2008. gadā ar Francijas valdības atbalstu profesors Karpentjērs nodibināja kompāniju Carmat, lai pabeigtu savu darbu.
Apvienojot profesora, kurš pasaulē pazīstams kā mūsdienās visbiežāk izmantoto mākslīgo sirds vārstuļu izgudrotājs, unikālās zināšanas ar kompānijas Astrium prasmi būvēt mākslīgos pavadoņus, Carmat šī gada sākumā radīja pirmo pilnībā mākslīgo sirdi pasaulē.
Mākslīgā sirds, kas daļēji veidota no bioloģiskiem audiem un daļēji no miniatūrām mākslīgo pavadoņu iekārtām, apvieno modernākās iestrādes medicīnā, bioloģijā, elektronikā un materiālzinātnēs, lai pēc iespējas precīzāk atveidotu dabīgo sirdi.
Vajadzēja radīt iekārtu, kas varētu darboties grūtajos apstākļos, saraujoties 35 miljons reižu gadā vismaz piecus gadus pēc kārtas bez traucējumiem. Tai bija jābūt ārkārtīgi uzticamai.
"Kosmosam un cilvēka ķermeņa iekšējai videi ir daudz kā kopīga," pastāstīja Metjū Dolons no kompānijas Astrium. "Tās ir skarbas un grūti pieejamas vides."
Astrium produkts ir Telecom satelīti, kas paredzēti vismaz 15 gadus ilgam darbam 36 000 kilometru attālumā no Zemes. Sirds ir tuvāk nekā šie pavadoņi, bet arī tā ir praktiski nepieejama.
"Neveiksme nav pieļaujama. Nav pieejama labošana. Ja kaut kas sabojājas, mēs nevaram doties turp un salabot. Tieši tāpat ir ar sirdi," piebilda Dolons.
Tādēļ kosmosa tehnoloģijās elektronikai jābūt nevainojamai.
"Ja satelīts pārstāj darboties pasaules futbola kausa čempionāta pēdējās minūtēs, tas ir nepatīkami, bet ja sirds pārstāj darboties uz piecām sekundēm, tas var izrādīties nāvējoši," pastāstīja Dungs Vo-Kuoks, kurš piedalījās mākslīgās sirds elektronikas izstrādē. "Mēs darījām visu, lai pārliecinātos, ka katra iekārtas daļa darbosies tieši tā kā plānots visu iekārtas dzīves laiku."
Tieši nepieciešamība pēc ilgtermiņa darbības ir faktors, kas liek uzstādīt augstas prasības kosmosa elektronikai. Katra sastāvdaļa tiek rūpīgi pārbaudīta, lai pārliecinātos, ka tā izturēs skarbos apstākļus.
Arī Carmat radītajā sirdī visām 900 niecīgajām sastāvdaļām ir jādarbojas perfekti. Mākslīgās sirds izstrādes grupa izmantoja modernu modelēšanu un digitālās simulācijas metodes līdzīgi kā satelītu izstrādātāji, lai radītu īpašu testēšanas programmu un nodrošinātu augstas kvalitātes produktu.
"Es nezināju, cik augstas prasības tiek uzstādītas kosmiskajiem aparātiem," atzina Carmat tehniskais direktors Marks Grimē. "Es zināju, ka militāristiem ir augstas prasības, bet kosmosā šī latiņa ir vēl augstāka."
Darbs ir atmaksājies. Protēze ir atzīta par pietiekami uzticamu, lai atļautu veikt pirmās transplantācijas cilvēkiem trijās Parīzes klīnikās. Ārstiem atliek tikai atlasīt pirmos pacientus, kuru sirdī mājos kosmoss.
"Ir sākusies nākamā posma atskaite," piebilda Grimē. "Tas ir kā ierasties Everesta bāzes nometnē un saņemt atļauju doties augstāk. Tas ir aizraujošs un emocionāls brīdis."
Viens no grūtākajiem uzdevumiem bija radīt reālajai sirdij līdzīgu iekārtu, kas palēninātos vai paātrinātos, atkarībā no īpašnieka noslodzes. Arī šeit atbilde slēpās kosmosā.
"Gluži tāpat kā sirdij, arī satelītam ir jāspēj pašam reaģēt uz apkārt notiekošo," paskaidroja Metjū Dolons. "Tam ir dators, kas saņem informāciju no sensoriem, par to, kur tas atrodas un kāda ir apkārtējā vide. Dators liek satelītam pagriezt antenu pret Zemi vai pagriezt Saules paneļus pret Sauli."
Mākslīgajā sirdī iestrādāta tāda pati tehnoloģija. Moderni sensori reģistrē ķermeņa noslodzi un nodod informāciju miniatūram datoram. Tas savukārt liek maziem motoriņiem pumpēt asinis ātrāk vai lēnāk, lai apgādātu ķermeni ar atbilstošu skābekļa daudzumu un kontrolētu cilvēka asinsspiedienu.
Grūtības sagādāja arī nepieciešamība radīt sirdi, kuru cilvēka organisms labāk uzņemtu. Agrāk radītās mākslīgās sirdis radīja dažādas komplikācijas, jo sintētiskie materiāli veicināja trombu veidošanos. Carmat protēze pārvarēja šo problēmu, izmantojot dzīvnieku valsts izcelsmes perikardu, kurš tika ķīmiski apstrādāts, lai samazinātu saimniekorganisma imūnsistēmas reakciju.
"Kosmisko tehnoloģiju apvienošana ar medicīnu un biozinātnēm, lai radītu dzīvību glābjošu orgānu, nav tikai inženierzinātņu sasniegums," pastāstīja Klods Emanuels Serre no kompānijas Tech2Market. "Tas ir lielisks piemērs, kā modernas kosmosa tehnoloģijas var uzlabot mūsu dzīves šeit uz Zemes."
"Tas atgādina mirkli, kad tu vēro sava pirmā satelīta staru, tikai ir vēl emocionālāks," teica Dolans. "Ja šī sirds, kas veidota no bioloģiskiem materiāliem un kosmosa tehnoloģijām, var palīdzēt cilvēkiem dzīvot labāk, tad mēs visi varam būt lepni par šo sasniegumu."
ESA
