Effect of Left Ventricular Assist Device Pulsatility Mode and Cannula Angle on Aortic Blood Flow Characteristics, Blood Renewal Efficiency, Hemolysis, and Platelet Activation

हार्ट फेलियर एक ऐसी स्थिति है जहाँ हृदय की मांसपेशी शरीर के बाकी हिस्सों में पर्याप्त रक्त पंप करने के लिए बहुत कमजोर हो जाती है। उन्नत रोग वाले कई रोगियों के लिए, एकमात्र इलाज हार्ट ट्रांसप्लांट (हृदय प्रत्यारोपण) है, लेकिन डोनर अंगों की भारी कमी का मतलब है कि अधिकांश को किसी अन्य समाधान की प्रतीक्षा करनी पड़ती है। यहीं पर लेफ्ट वेंट्रिकुलर असिस्ट डिवाइस, या LVAD काम आता है। इसे एक मैकेनिकल पंप के रूप में समझें जो हृदय के मुख्य कक्ष के काम को संभाल लेता है, और शरीर में रक्त को बाहर धकेलता है। हालाँकि ये उपकरण अनगिनत जीवन बचा चुके हैं, लेकिन ये भी पूर्ण नहीं हैं। अधिकांश आधुनिक संस्करण लगातार घूमते हैं, जिससे रक्त की एक स्थिर, बिना रुके धारा बनती है। यह एक प्राकृतिक हृदय से बहुत अलग है, जो एक लयबद्ध स्पंदन (धड़कन) के साथ धड़कता है। वह निरंतर, सुचारू प्रवाह शरीर के भीतर समस्याएँ पैदा कर सकता है। यह महाधमनी (एओर्टा), जो शरीर की मुख्य धमनी है, के अंदर रक्त के थक्के, रक्त कोशिकाओं को नुकसान और अन्य जटिलताओं का कारण बन सकता है क्योंकि रक्त उस तरह से नहीं चलता या मिश्रित नहीं होता जैसा कि उसे होना चाहिए।

बेइहांग यूनिवर्सिटी और चाइनीज एकेडमी ऑफ मेडिकल साइंसेज के शोधकर्ता यह समझना चाहते थे कि इन पंपों का डिज़ाइन और संचालन महाधमनी में बहने वाले रक्त को वास्तव में कैसे प्रभावित करता है। उन्होंने तीन विशिष्ट चीजों पर ध्यान केंद्रित किया: वह कोण जिस पर पंप की नली धमनी से जुड़ती है, क्या पंप एक स्थिर धारा में चलता है या एक धड़कन की नकल करता है, और क्या होता है यदि रोगी का अपना हृदय फिर से मजबूत होने लगे। एक वास्तविक रोगी की शारीरिक रचना (एनाटॉमी) से निर्मित एक विस्तृत कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करके, उन्होंने विभिन्न स्थितियों के तहत रक्त के प्रवाह का अनुकरण (सिमुलेशन) किया। उनका लक्ष्य यह देखना था कि ये कारक धमनी की दीवारों से रक्त के संपर्क, पुराने रक्त के कितनी अच्छी तरह से साफ होने और रक्त कोशिकाओं को कितना नुकसान पहुँचता है, को कैसे बदलते हैं।

अध्ययन की शुरुआत पंप की नली के कोण को देखकर हुई जो महाधमनी से जुड़ती है। शोधकर्ताओं ने पाँच अलग-अलग कोणों का परीक्षण किया, जो एक उथले ढलान से लेकर एक तीखे मोड़ तक थे। उन्होंने पाया कि यह कोण यह तय करने में सबसे महत्वपूर्ण कारक है कि धमनी में प्रवेश करने के बाद रक्त की जेट (धार) कैसा व्यवहार करती है। जब नली अधिक तीखे कोण पर होती है, तो रक्त की धारा धमनी की आंतरिक दीवार से ज़ोर से टकराती है और वाहिका में आगे तक जाती है। यह एक शक्तिशाली प्रवाह बनाता है जो हृदय से रक्त को बाहर धकेलने और शरीर की शाखाओं में भेजने में मदद करता है। हालाँकि, यह शक्तिशाली प्रभाव एक विशिष्ट स्थान भी बनाता है जहाँ रक्त उच्च दबाव के साथ दीवार से टकराता है। जब नली का कोण अधिक कोमल होता है, तो रक्त हृदय के ऊपरी हिस्से के पास एक धीमी, गोलाकार गति में घूमता रहता है, जिससे एक ऐसा पॉकेट (कोना) बन जाता है जहाँ रक्त बहुत लंबे समय तक स्थिर रहता है। यह ठहराव खतरनाक है क्योंकि यह रक्त के थक्के जमने को बढ़ावा देता है।

इसके बाद शोधकर्ताओं ने पंप चलाने के दो तरीकों की तुलना की: एक स्थिर, निरंतर प्रवाह और एक पल्सेटाइल (धड़कन युक्त) प्रवाह जो एक प्राकृतिक हृदय की धड़कन की नकल करने के लिए तेज़ और धीमा होता है। उन्होंने पाया कि पल्सेटाइल मोड रक्त प्रवाह के लिए एक आवधिक 'रीसेट बटन' की तरह कार्य करता है। निरंतर मोड में, धमनी की दीवार के पास रक्त के धीमे, घूमने वाले पॉकेट वहीं बने रहते हैं, जिससे वाहिका की सतह की सफाई ठीक से नहीं हो पाती। पल्सेटाइल मोड, गति को लगातार बदलकर, इन स्थिर पॉकेटों को तोड़ देता है और रक्त को अधिक अच्छी तरह से मिश्रित होने के लिए मजबूर करता है। इसके परिणामस्वरूप एक बहुत ही स्वच्छ धमनी प्राप्त होती है जहाँ पुराने रक्त को ताज़ा रक्त द्वारा अधिक कुशलता से बदला जाता है। इसके अलावा, पल्सेटाइल मोड रक्त कोशिकाओं के लिए अधिक सौम्य था। क्योंकि गति बदलती रहती है, इसलिए रक्त को उसी लंबे, अटूट उच्च घर्षण के दौर से नहीं गुजरना पड़ता जो स्थिर मोड में होता है। इसने रक्त कोशिकाओं को होने वाले नुकसान को कम किया और प्लेटलेट्स (वे कोशिकाएं जो थक्का जमने की प्रक्रिया शुरू करती हैं) को सक्रिय करने के जोखिम को कम किया।

अंत में, टीम ने इस बात का अनुकरण किया कि क्या होता है जब एक मरीज का अपना हृदय अभी भी डिवाइस के सहयोग से काम करते हुए ठीक होने लगता है। जैसे-जैसे प्राकृतिक हृदय फिर से पंप करना शुरू करता है, वह मशीन के साथ मिलकर काम करता है। यह एक जटिल अंतःक्रिया (इंटरेक्शन) बनाता है जहाँ रक्त प्रवाह के दो स्रोत—मशीन और हृदय—एक-दूसरे के विरुद्ध दबाव डालते हैं। अध्ययन ने दिखाया कि यह रिकवरी रक्त के समग्र संचलन में सुधार करती है, जिससे स्थिर क्षेत्रों को मशीन की तुलना में और भी बेहतर तरीके से साफ करने में मदद मिलती है। हालाँकि, इसने एक नया प्रकार का जटिलता भी पेश की। दोनों प्रवाहों के मिलन ने हृदय के आधार के पास अधिक भंवर और बदलते पैटर्न बनाए। जबकि रक्त का समग्र स्वास्थ्य बेहतर हुआ, जिसमें कम नुकसान और बेहतर मिश्रण हुआ, प्रवाह कुछ स्थानों पर अधिक अराजक (केओटिक) हो गया।

परिणाम बताते हैं कि प्रत्येक रोगी के लिए कोई एक आदर्श सेटिंग नहीं है। पंप ट्यूब का अधिक तीव्र कोण रक्त को शरीर के माध्यम से ले जाने में सुधार करता है लेकिन धमनी की दीवार पर लगने वाले बल को बढ़ाता है। पल्सेटाइल मोड रक्त को बेहतर ढंग से साफ करता है और कोशिकाओं की रक्षा करता है, लेकिन यह रक्त के संचलन के तरीके में अधिक भिन्नता पैदा करता है। जैसे-जैसे रोगी का हृदय ठीक होता है, प्रवाह मशीन और मानव शक्ति का एक मिश्रण बन जाता है, जो परिसंचरण में सुधार करता है लेकिन धमनी में गति के पैटर्न को बदल देता है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि इन उपकरणों को अनुकूलित करने के लिए प्रतिस्पर्धी प्रभावों के बीच संतुलन बनाना आवश्यक है। कनेक्शन के कोण और पंप की लय को सावधानीपूर्वक चुनकर, डॉक्टर संभावित रूप से थक्के जमने और रक्त के नुकसान के जोखिम को कम कर सकते हैं, जिससे उपचार को प्रत्येक रोगी की शारीरिक रचना और रिकवरी की प्रगति की अनूठी आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया जा सके।