עם יד על הלב

הלב שלנו הוא משאבה קשוחה וחזקה, שפועלת 24/7 כדי לווסת את זרימת הדם והחמצן לאיברי גופנו. ארבעה מסתמים מופקדים על הזרמת הדם במסלול חד כיווני - מהעלייה הימנית אל החדר הימני, משם ל"סיבוב הקטן" בריאות כדי לאסוף חמצן, בחזרה לעלייה השמאלית, למטה אל החדר השמאלי ומשם ברכבת הרים לכל רקמות גופנו.

מחלות לב וכלי דם הן גורם המוות המוביל בעולם המפותח, ומהוות כמעט 30% מכלל מקרי המוות מדי שנה. אך למרות זאת, תחום הרפואה עדיין לא יודע את כל מה שיש לדעת על האיבר המורכב הזה. ד"ר גיל מרום מבית הספר להנדסה מכנית בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן פיתח כלי, שיכול לייצר סימולציות ממחושבות, המאפשרות לזהות שינויים במבנה הרקמות של המסתמים בלב, וכך להבין טוב יותר את הביומכניקה של פעולת הלב, לזהות בעיות אצל חולים ולשפר את הטיפול בהם.

ניסויים וירטואליים שישפרו טיפול בחולה בזמן אמת

"המורכבות הפיזיקלית של מערכת הלב היא סיבה מרכזית לצורך בשימוש במודלים חישוביים, הנקראים גם סימולציות", מסביר ד"ר מרום. "פעולת שאיבת הדם בלב נגרמת על ידי התכווצות שריר הלב, כיוון זרימת הדם נקבע על ידי מסתמי הלב, בעוד התכווצות השריר נשלטת על ידי מערכת ההולכה החשמלית של הלב. סימולציות ממוחשבות מאפשרות לערוך ניסויים וירטואליים ולבחון אפשרויות שונות לטיפול באותו חולה".

בניגוד להשוואת מקרים ממספר חולים שונים, היכולת להשוות מקרים אצל אותו חולה מאפשרת ללמוד את ההשפעה של פרמטר מסוים על התפקוד, לבודד אותה מגורמים אחרים, וכך למצוא מגמות המאפיינות את הבעיה.

^{דוגמה למודלים של פעילות הלב במצב מכווץ ורפוי (צד ימין) ושל זרימת הדם דרך מסתם תותב (צד שמאל)}

המכניקה של מחלות מסתמי לב

בנוסף להשלכות הרפואיות החשובות של המחקר, הוא מרתק גם מבחינה הנדסית. "שלא כמו במחקרים הנדסיים 'רגילים' בהם מאפייני הבעיה ידועים, במקרה של הגוף האנושי יש שונות גדולה במחלות ובאוכלוסייה", אומר ד"ר מרום. מהנדסים רבים מתכננים שסתומים ומשתמשים בהם, אבל ד"ר מרום טוען ששסתומי הלב הם סוג מיוחד של שסתומי-על: העלים הגמישים של מסתמי הלב צריכים לעבור עיוותים גדולים בכל מחזור לב (משך מחזור אחד הוא שנייה), לעמוד בלחצים גבוהים ביחס לחוזקם המכני, ובעצם לעבוד ללא הפסקה במשך הרבה מאוד זמן (כל חיינו).

לכן, אין זה מפתיע שחלק גדול ממחלות הלב המוכרות הן למעשה בעיות בשסתומי הלב. לבעיות הללו יש כבר טיפול - תיקונים או החלפת המסתם בניתוחי לב פתוח, ובשנים האחרונות נוספה גם אפשרות להשתלת מסתם בצנתור. אך עד כה היו צריכים רופאים לעבוד בשיטת ה"ננסה ונראה": על בסיס המידע הקיים מבצעים ניתוח או צנתור אחד בחולה.

"המודלים החישוביים שאנחנו מפתחים מאפשרים להבין טוב יותר את הביומכניקה של הטיפול, להעריך את הסיכויים לסיבוכים שונים ובעצם לבחון אופציות לטיפול עוד לפני המגע עם החולה", אומר ד"ר מרום ומסביר "לדוגמה, המודלים שלנו יכולים לעזור למנתחים לבחור את הקוטר הרצוי שאליו יש להקטין את קוטר המסתם החולה, על מנת להביא אותו לתפקוד תקין. גם במסתמים המושתלים בצנתור, לטיפול בהיצרות מסתם אבי העורקים, אנחנו יכולים על פי תוצאות הסימולציות להמליץ על גודל המסתם המתאים, מיקום ההשתלה האופטימלי ודרכי ההשתלה, כדי להפחית את הסיכוי לדליפות, תזוזה של המסתם המושתל בגלל התכווצות הלב, ופגיעה בהולכת החשמל בלב בגלל לחצי מגע, שהשתל מפעיל על הלב. אותן מסקנות יכולות לעזור גם בתכנון מסתמים תותבים חדשים, בעלי תפקוד טוב יותר וסיכוי מופחת להתפתחות הסיבוכים לאחר ההשתלה".

להגביר את סיכויי הצלחת ההשתלות

כעת מנסים ד"ר מרום וצוותו להבין את פעילות מנגנוני קרישת הדם על עלי מסתמים מושתלים, במטרה לתת מענה לחולים רבים, שכיום אינם מקבלים טיפול בגלל סיכון ניתוחי גבוה. "המטרה שלנו היא להבין במלואם את כל תפקודי הלב, כדי לשפר טיפולים קיימים ולפתח שתלים חדשים, שיצליחו לעמוד בעומסים המכניים הפועלים באיבר המורכב הזה, וכך לשפר את איכות חיי החולים", מסכם ד"ר מרום.