hart-b-11

8
Koeien op kernenergie

De mens is niet meer dan geëlektrificeerde klei.

—– Percy Bysshe Shelley

DeBakey was een pionier op het gebied van openhartchirurgie. Hij was een veeleisende, bijzonder vindingrijke man, een perfectionist, iemand die dacht dat slaap een overbodige luxe was, waar je na je dood nog tijd genoeg voor had. Hij wilde zijn tijd zo goed mogelijk gebruiken en continu presteren. Van zijn omgeving eiste hij hetzelfde. Tegen de tijd dat hij in 2008 overleed, had hij volgens eigen zeggen meer dan 160 000 hartoperaties verricht, waarvan vele de eerste in hun soort waren. Hij was knap noch beschaafd, maar onderscheidde zich door een woeste wilskracht om alles wat op zijn bord belandde – of ernaast – tot een succes te maken.

DeBakey had met zijn werk maar één doel voor ogen: de ontwikkeling van een kunsthart, een apparaatje dat jaren, zo niet voor altijd in het lichaam bleef tikken van iemand die aan welke hartziekte dan ook leed. Hij stelde zich het kunsthart niet voor als een wetenschappelijke nieuwigheid. Voor hem, net als voor veel andere chirurgen, waren ze de toekomst, het geheim van een langer leven voor miljoenen, misschien zelfs miljarden mensen met een falend hart. Hij had een hoopvolle, bionische visie van onze toekomst, waarin alle hartproblemen door de technologie de wereld uit zouden zijn geholpen.

DeBakey had meegedaan aan de harttransplantatiewedloop. Hij en Denton Cooley, de chirurg uit Texas die zijn directe collega en mentor was geweest en uiteindelijk zijn grote rivaal zou worden,127 wedijverden om de eer om als vierde chirurg ooit een harttransplantatie te hebben verricht, en ze zouden nog veel blijven wedijveren. Cooley was werelds en sociaalvaardig, en DeBakey was, tja... het tegenovergestelde. Maar DeBakey wilde zeker niet alleen het ene hart vervangen door een ander. Hij wilde harten vervangen door kunstharten, apparaatjes die waren gebouwd zoals een horlogemaker een horloge in elkaar zet, als een klok die een mensenleven voortbrengt in plaats van een koekoek. Dus werd DeBakey niet alleen een van de meest vooraanstaande chirurgen ter wereld, maar ook de man die in de werkplaats stukjes metaal platsloeg en aan elkaar laste, en in elkaar probeerde te knutselen wat zich in miljoenen jaren in de natuur had ontwikkeld. Om wat preciezer te zijn, was hij degene die teams van dergelijke knutselaars inhuurde. En hij zorgde dat er donaties binnenstroomden om een werkplaats te bouwen.

Het idee om een kapot lichaamsdeel door een kunstonderdeel te vervangen is al oud. In een Egyptisch graf uit de vijftiende eeuw v.Chr. bleek een lijk bij nader onderzoek een grote teen van leer en hout te hebben. In de Rig Veda, een Indische tekst die tussen 3500 en 1800 v.Chr. werd geschreven, komt de krijgerkoningin Vishpala voor, die haar been verloor tijdens de oorlog, dat werd vervangen door een ijzeren prothese die goed genoeg was om in de strijd te worden gebruikt. De Grieken maakten ijzeren handen, houten benen en allerlei andere prothesen.128 In het oude Rome vervaardigde Galenus een kunstoog. Maar het hart is natuurlijk iets anders. Het is tot daaraantoe om een teen te vervangen, maar het is nog heel wat anders om dit klaar te spelen voor een pulserende spier – een spier die reageert op de temperatuur, activiteit, de emotionele toestand van het menselijk lichaam en nog veel meer.

Een paar chirurgen werkten al aan een kunsthart dat eigenlijk een voortzetting was van de hart-longmachine: een groot extern apparaat dat bedoeld was als stoplap. Maar DeBakey had iets anders voor ogen. Hij wilde een kunsthartje bouwen dat in het menselijk lichaam ingebracht kon worden en tientallen jaren, zo geen eeuwen, mee kon. Soortgelijke plannen waren al oud. In 1937 vond Vladimir Petrovitsj Demikov een apparaatje uit dat, wanneer het werd ingedrukt, werkte als de hartkleppen van een hond. Volgens degenen die het gezien hadden, was het een verbazingwekkend machientje, maar nog geen praktische oplossing.

Toen DeBakey over een kunsthart begon na te denken, kon men het aantal mensen dat jaarlijks een kunsthart nodig zou hebben redelijkerwijs op tussen de 17 000 en 50 000 schatten.129 Dat was een grote markt, een leger mensen dat nog jaren zou kunnen leven in plaats van maanden. DeBakey had meer geld nodig en dat gold ook voor het hele vakgebied. Daarom bezocht hij de beroemde personen die hij onder zijn patiënten had om geld in te zamelen en ging hij naar het Congres, waar hij en andere wetenschappers lobbyden voor de financiering van een federaal overheidsprogramma voor de ontwikkeling van een kunsthart. Volgens Joshua Lederberg, Nobelprijswinnaar en professor in de genetica aan de Stanford University, was een kunsthart ‘bijna even gecompliceerd als een geleideraket of een supersonische bommenwerper’, die toen beide al waren gebouwd. Het jaar erop keurde het Congres een kunsthartprogramma goed van het National Heart Institute (dat onderdeel was van het National Institute of Health), het eerste onderzoeksprogramma van het instituut.130 Het programma werd zo belangrijk gevonden dat het rechtstreeks door het Congres werd aangestuurd. In 1965 vroeg het National Heart Institute zes bedrijven om plannen in te dienen voor een kunsthart.

Al heel vroeg wist DeBakey dat de energievoorziening het grote struikelblok zou zijn voor een mechanisch hart, net als dat voor pacemakers het geval was geweest. Een echt hart krijgt zijn energie uit ons voedsel. Dit vormt de brandstof voor de mitochondria (de energiecentrales van de cel). Mitochondria produceren continu energie om de rode cellen in het hart op te stoken. Daar was geen technologische vervanging voor, tenminste niet een die de jaren meeging waarop bij het kunsthart werd gehoopt. De enige opties waren een hart met een stekker die in het stopcontact moest (niet echt de grootse toekomst waarop men hoopte) of een hart dat op batterijen werkte. De batterijen leken de betere optie, maar die zouden continu onderhoud behoeven, zeker de batterijen die in die tijd bestonden. Zelfs Greatbatch’ lithiumbatterijen gingen maar kort mee als ze een volledig mechanisch hart op gang moesten houden (in plaats van alleen signaaltjes af te geven om het hart te doen slaan). Er zou de ene na de andere operatie nodig zijn om de batterij te vervangen en het hart van energie te blijven voorzien. Toen ontstond het idee dat alles leek op te lossen en erg bij die tijd paste: een kunsthart op kernenergie. Hiermee zouden mensen voor eeuwig kunnen leven, als de andere onderdelen van de menselijke motor het tenminste hielden.

Het idee was afkomstig van een van de bedrijven die door het National Heart Institute was ingeschakeld om voorstellen te ontwikkelen, een technologiebedrijf genaamd Thermo Electron Company (nu Thermo Fisher Scientific). DeBakey dacht meteen hier het antwoord te hebben gevonden, net als het National Heart Institute en de Atomic Energy Commission. Maar niemand dacht dat Thermo het juiste bedrijf was om zulke harten te maken. Het ontbrak hun aan inzicht in de problemen die ze zouden tegenkomen.

Glenn Seaborg had in die tijd de leiding bij de Atomic Energy Commission. Hij was geen arts. Hij was natuurkundige en duidelijk een van de meest vooraanstaande van zijn generatie. Een groot deel van zijn carrière probeerde hij nieuwe elementen te vinden. Hij en zijn collega’s slaagden erin na een reeks doorbraken, mogelijk gemaakt door de nieuwe technologie, volharding, briljant denkwerk en geluk om het periodiek systeem uit te breiden met acht elementen. Met iedere nieuwe ontdekking nam het begrip van de mens toe van de stoffen waaruit het universum bestaat. Een van de door Seaborgs team ontdekte elementen werd terecht naar hem vernoemd: seaborgium. Een ander element, atoomnummer 94, was plutonium. In 1940 besefte Seaborg dat een bepaalde isotoop van plutonium (plutonium-239) enorm veel energie produceerde als hij geraakt werd door een neutron, genoeg om een atoombom te maken. Kort daarop werd Seaborg gevraagd om deel te nemen aan het Manhattan Project. Hij hielp daar te bedenken hoe er meer plutonium kon worden geproduceerd, heel veel meer.131

De bom op Nagasaki in 1945 was een plutoniumbom, geïnspireerd op het werk van Seaborg. Door de energie van plutoniumatomen kwamen ongeveer 70 000 mensen om en meer dan 100 000 raakten gewond. Door deze bom eindigde de oorlog met Japan. Seaborg keerde terug naar de University of California in Berkeley om de academische draad weer op te pakken, maar hij werd kort daarop gebeld door president John F. Kennedy, die hem vroeg om voorzitter te worden van de Atomic Energy Commission. Weer werd hem gevraagd om aan plutonium te werken. De atoomenergiecommissie probeerde zo veel mogelijk vreedzame gebruiksmogelijkheden te vinden voor kernenergie, en daartoe behoorde ook de ontwikkeling van een kunsthart dat werkte op atoomenergie.

Terwijl Seaborg voor het National Health Institute werkte, hielp hij mee bedenken hoe het atoomhart kon worden geproduceerd en door wie. Volgens Seaborg konden ze het beste een aantal groepen contracteren en zien welke daarvan uitblonk. Er werden zes bedrijven gevraagd en gefinancierd om een ontwerp voor een atoomhart te ontwikkelen. Het beste zou worden gekozen en vervolgens zouden de Verenigde Staten een atoomhart bouwen waarmee mensen jaren zouden kunnen rondlopen, waarbij hun handelen geheel bepaald werd door het verval van plutonium. DeBakey, die nooit wars was van grootse daden, werkte continu achter de schermen en overtuigde zelfs de Sovjet-Unie ervan om deel te nemen. Dat hij dit op het hoogtepunt van de Koude Oorlog deed, werd door velen (tenminste door DeBakey) als een ‘opperste vredesdaad’ beschouwd.

Het Congres vroeg de Atomic Energy Commission van Seaborg en het Artificial Heart Program samen te kiezen welke groep gecontracteerd zou worden om het uiteindelijke apparaat te bouwen. De leden van de Atomic Energy Commission, met Seaborg aan het stuur, steunden dit voorstel. Ze stelden zich een wereld voor waarin plutonium voor allerlei belangrijke zaken kon worden gebruikt. Het Artificial Heart Program steunde het omdat dit een stap leek in de richting van DeBakeys droom van een kunsthart. De twee groepen stelden zich ten doel om binnen slechts vijf jaar, tegen 1970, massaal kunstharten te produceren. Samen kregen de Atomic Energy Commission en het Artificial Heart Program, omgerekend naar de waarde van 2013 ongeveer 50 miljoen dollar. (Een verhoudingsgewijs hoog bedrag, hoewel slechts een zesde van wat er naar schatting nodig was.)132 Kunstharten op atoomenergie zouden snel werkelijkheid worden, dat leek buiten kijf te staan.

Het eerste probleem hierbij was dat harten gecompliceerd maar voorspelbaar zijn, terwijl mensen, en wetenschappers in het bijzonder, gecompliceerd en onvoorspelbaar zijn. In theorie vormde de groep van Seaborg (die alles van atomen wist) en het Artificial Heart Program (dat alles van het hart wist) een perfect, complementair team. In de praktijk werkten de groepen slechts vluchtig samen en ontaardde het idee om samen een kunsthart te ontwikkelen in een soort passief-agressieve oorlog.133 De animositeit begon met onenigheid over de volgorde waarin de stukken van het atoomhart gebouwd moesten worden.

Het was bijzonder lastig om de juiste stappen en volgorde te bepalen om een kunsthart te bouwen. Een van de problemen was hoe het hart geïnstalleerd moest worden. Het moest worden verbonden met de aders en slagaders. Het moest tegen alle vormen van slijtage bestand zijn en niet worden afgestoten door het immuunsysteem van het lichaam. Hier werkten DeBakey en zijn team in Texas al aan. Een ander probleem was dat het met veel kracht het bloed in beweging moest brengen. En er was het probleem van de energievoorziening, en dat zou door het gebruik van plutonium worden opgelost. De Atomic Energy Commission dacht dat er gelijktijdig aan deze problemen moest worden gewerkt door samenwerking tussen de Atomic Energy Commission en het National Health Institute. Het National Health Institute was het daar totaal niet mee eens. Het wilde eerst werken aan de hartpomp (zonder na te denken waar deze zijn energie vandaan haalde) en dan pas aan de atomaire energiebron. Deze en andere conflicten konden niet worden opgelost, en dus werkten de Atomic Energy Commission en het National Health Institute afzonderlijk aan een atoomhart. Het National Health Institute contracteerde vijf bedrijven om onderdelen van het atoomhart te maken die niets met atoomenergie te maken hadden. De Atomic Energy Commission wilde alles tegelijk ontwikkelen en huurde hier uiteindelijk Westinghouse Electric voor in.

Bij het verval van plutonium komt energie vrij. Bij plutonium-239 is dit een gruwelijke hoeveelheid energie, maar bij de lichtere isotoop plutonium-238 is wat er vrijkomt een stuk hanteerbaarder. Een hoeveelheid plutonium-238 ter grootte van een pil, 53 gram zwaar, kon voldoende energie leveren om het hart tientallen jaren te laten kloppen, maar voor een plutoniumhart moest een totaal nieuw soort pomp ontwikkeld worden, een die volkomen anders was dan het knijppompsysteem van het echte mensenhart. In het kunsthart moest de kernenergie worden omgezet naar mechanische energie, die vervolgens moest worden toegepast om een pomp te laten werken. Seaborg was er klaar voor. Hij had berekend dat er indien nodig jaarlijks honderden kilo’s plutonium-238 konden worden geproduceerd door de Atomic Energy Commission (door thermale bestraling van neptunium).134

Meer dan acht jaar lang werd er gewerkt aan deze twee doelen: energieomzetting en een geschikte pomp. Tegen 1972 hadden beide teams vooruitgang geboekt. Het succes van de Atomic Energy Commission was vooral te danken aan één man, Willem Kolff, die tegen die tijd samenwerkte met Westinghouse. Kolff was een serieuze onderzoeker, iemand die men graag betrok bij de ontwikkeling van het kunsthart. Hij werkte op dat moment in de Cleveland Clinic, in hetzelfde gebouw als Sones, René Favaloro en Donald Effler. Kolff had al een kunstnier uitgevonden, een apparaat waarop de moderne dialysemachine is geïnspireerd. (Hij bouwde het met onderdelen van een neergehaald Luftwaffe-vliegtuig, de radiator van een oude Ford, sinaasappelsapblikken en eetbaar plastic worstvel.)135 Maar belangrijker voor dit verhaal is wellicht dat hij en Tetsuzo Atsuko, een Japanse ingenieur, al tijdens een bijeenkomst van de American Society for Artificial Internal Organs had gesproken over een elektrisch kunsthart dat ze hadden gemaakt van kunststof, waarmee ze een hond negentig minuten lang in leven hadden gehouden. Begin jaren zeventig had Kolff dit apparaat met een plutonium energiebron uitgerust en een werkende versie gebouwd, maar die was telkens te groot om in een mens te passen of te zwak om bloed rond te pompen.

Los daarvan ontwikkelde het team van het National Health Institute uiteindelijk een apparaatje van bijna 800 gram dat atoomenergie (opgewekt door het verval van plutonium-238) omzette naar een stoommachientje, dat vervolgens een pomp aandreef.136 De ontwikkeling van dit apparaatje had drie jaar langer geduurd dan was voorzien. En er waren meer problemen. Net als bij de apparaten van de Atomic Energy Commission bleken alle apparaatjes van het National Health Institute die klein genoeg waren voor implantatie in een mens, onvoldoende krachtig om de taak van beide hartkamers volledig over te nemen. Op dit punt probeerde ook de Atomic Energy Commission vooruitgang te boeken, maar het National Health Institute deed iets anders. Ze verlegden hun doel: in plaats van een kunsthart te bouwen, zouden ze een apparaat ontwikkelen dat de linkerkamer hielp (die het bloed door de slagaders het lichaam in pompt). Het was een bescheidener doel – een vliegtuig naar Londen in plaats van een ruimteschip naar de maan – maar nog steeds heel nuttig.

Bij de volgende stap op weg naar Londen bevestigden ze een kleine atoomenergiebron en een pompje aan het hart van een koe. Het idee was om opzettelijk het hart van de koe te beschadigen en daarna het apparaat te bevestigen aan de thoracale aorta, die vanuit de linkerkamer naar beneden loopt. Daar zou het apparaatje meer kracht geven aan de verzwakte bloedstroom (ten gevolge van hartfalen). De pomp zou in hetzelfde ritme pompen als het echte hart, waardoor er geen pacemaker meer in het hart hoefde te worden geïmplanteerd. Het apparaat zou pulseren in het natuurlijke tempo van het echte hart.137 In februari 1972 werd hun apparaatje geïmplanteerd in een kalf met een opzettelijk beschadigd hart. Het werkte. Het hart pompte bloed alsof het gezond was, dat wil zeggen, dat deed het acht uur lang, totdat er een knik ontstond in het slangetje van het apparaat.

Ondertussen had DeBakey, die zijn eigen pot met geld had gekregen van het National Health Institute (4,5 miljoen dollar), vooruitgang geboekt in Texas, zij het met een niet-nucleair kunsthart. Zo’n hart ging gewoon met een stekker in het stopcontact. Er was geen alternatief, maar voor patiënten zonder andere vooruitzichten leek dit, tenminste voorlopig, op vooruitgang.

Hoe dit kunsthart van DeBakey precies gebruikt moest worden, is onderwerp van een (felle) discussie. Domingo Liotta, een Argentijnse chirurgisch onderzoeker die voor DeBakey werkte, schreef voor een conferentie een samenvatting waarin hij beweerde het apparaatje met succes in tien verschillende kalveren te hebben geïmplanteerd. De dag na die bewering voerde hij precies dezelfde operatie uit, en die zou als de eerste succesvolle implantatie worden beschouwd van een steunhart of left ventricle assist device (LVAD). Vervolgens werd in aanwezigheid van andere chirurgen bij nog eens zeven koeien een steunhart geplaatst, maar de dieren stierven alle op één na binnen een paar uur. Het lijkt erop dat Liotta in zijn samenvatting een voorsprong nam op zijn eigen succes, maar dat het echte succes nog even op zich liet wachten.138 Daarna werd het allemaal nog veel vreemder.

Denton Cooley van het Texas Heart Institute, ooit de mentor van DeBakey, maar nu zijn rivaal, vroeg Liotta om een apparaat voor hem te bouwen zoals hij voor DeBakey had gemaakt (zonder er iets over te zeggen tegen DeBakey), zodat hij het bij een mens kon implanteren. Liotta vroeg aan een technicus om er een te maken, wat de man, die dacht dat hij voor DeBakey werkte, meteen deed. Omdat de technicus het apparaatje niet zelf overhandigde (het zou worden opgehaald), deed hij er een briefje bij dat het niet op mensen gebruikt mocht worden omdat het nog niet goed werkte.

Toen Cooley het apparaat eenmaal had, wachtte hij tot DeBakey op een conferentie was en toen, op 4 april 1969, zocht hij iemand die zo’n apparaatje nodig had. Hij vond Haskell Karp, een patiënt die een harttransplantatie moest ondergaan, maar voor wie alsmaar geen hart beschikbaar kwam. Er diende zich op een gegeven moment een donor aan, maar haar hart bleek in slechte conditie. Daarna deden zich geen kansen meer voor en Cooley besloot Liotta’s apparaatje te gebruiken. Hij implanteerde dit in Karp, als lapmiddel totdat er een donorhart was gevonden. Ondertussen begon Karps echtgenote een campagne om een donor te vinden. (Donoren waren steeds schaarser geworden naarmate het succes van transplantaties minder voor de hand leek te liggen.) Haar oproep luidde: ‘Ik richt mijn smeekbede aan wie hem ook maar kan horen. Ik smeek u om een hart voor mijn echtgenoot. Hij ligt hier voor me en ademt, maar hij weet dat er zich in zijn borst een door mensen gemaakt apparaat bevindt waar zich een door God gegeven hart zou moeten bevinden.’139

De dag erop werd er in Texas een donorhart bezorgd, maar dat bleek uiteindelijk ook in te slechte conditie om gebruikt te worden, en Karp overleed. Nadat hij hersendood was, transplanteerde Cooley om onduidelijke redenen een hart in diens lichaam. Veel kranten publiceerden het verhaal over Karps kunsthart en schreven dat de operatie succesvol was geweest, maar dat Karp aan andere oorzaken was overleden. De latere harttransplantatie werd niet genoemd en bovendien verschillen onderzoekers van mening over de vraag of deze operatie zelfs maar tijdelijk een succes was. Toen DeBakey het nieuws las, was hij furieus en daarna sprak hij tientallen jaren niet meer met Cooley. Aan het eind van zijn leven nam DeBakey het initiatief om toch vrede te sluiten, waarna de twee zich voor een korte periode met elkaar verzoenden. Liotta’s kunsthart werd nooit weer gebruikt.140

Het hart van DeBakey, Liotta en Cooley werkte niet op kernenergie, maar ook al werd het probleem met de energievoorziening op lange termijn genegeerd, het was niet goed genoeg om Haskell Karp in leven te houden. (Een van de problemen was dat het bloed in het kunsthart klonterde.) Dit had een aanwijzing kunnen zijn dat het maken van een atoomhart moeilijk zou worden. Toch werd er in het begin zo veel vooruitgang geboekt met het atoomhart en het steunhart (wat dat ook waard zou zijn), dus was er veel goodwill en goede hoop. Het ging zo snel dat veel medisch onderzoekers dachten dat een kunsthart een onvermijdelijkheid was. In 1964 meende DeBakey dat een kunsthart binnen tien jaar mogelijk moest zijn. In 1966 sprak Glenn Seaborg over een toekomst waarin falende harten gewoon zouden worden vervangen door een atoomhart. Met de techniek zat men op het juiste spoor en succes kon niet uitblijven, ook al zou dit misschien bescheidener zijn dan men zich oorspronkelijk had voorgesteld. Maar toen begon het project te haperen. Door Cooleys overmoed kregen mensen een steeds minder gunstige opvatting van het kunsthart en was men ook minder gretig om vooruitgang te boeken.141 In 1976 werden er in 41 koeien op atoomenergie werkende steunharten geplaatst, maar die waren nauwelijks geavanceerder dan de apparaatjes die Liotta had uitgeprobeerd die niet op kernenergie liepen.142 In 1979 werd in een artikel in The New York Times de stand van zaken als volgt samengevat: ‘Op dit moment, vijftien jaar en 125 miljoen dollar later, is een klinisch, praktisch kunsthart voor mensen nog lang niet in zicht.’

Sommige problemen waren technisch van aard, andere hadden te maken met de samenwerking tussen laboratoria en andere organisaties, die eerder wedijverden dan samenwerkten. Maar naarmate het project langer liep, veranderde ook het idee van wetenschappers over een kunsthart of een hart op kernenergie in het algemeen. In 1960 waren er nog maar weinig regels voor de toepassing van medische technologieën in het dagelijks leven. De Atomic Energy Commission had bijvoorbeeld opdracht zichzelf te controleren. De ethische kant van kunstorganen werd wel besproken, maar alleen in academische en niet in juridische kringen. Maar tegen het einde van de jaren zestig waren veel mensen achterdochtig geworden over nieuwe technieken, in het bijzonder over de consequenties van de implantatie in het menselijk lichaam. Er waren miljoenen spiraaltjes ingebracht bij vrouwen, met tragische gevolgen, die men toen pas door begon te krijgen. Plotseling veranderde de publieke opinie en vonden mensen dat er voorschriften moesten komen voor de implantatie van dergelijke apparaatjes in het menselijk lichaam. Er werden nieuwe regels ontwikkeld voor implanteerbare apparaten en deze schreven voor dat het risico van de apparaatjes van tevoren moest worden ingeschat, van laag tot hoog. Het feit dat er een rangorde werd aangebracht, maakte duidelijk dat het op kernenergie werkende hart risicovol was vergeleken bij de alternatieven, of het nu riskant was in absolute zin of niet. En dat gold ook voor het kunsthart in het algemeen. Het project dat aanvankelijk als gedurfd en ambitieus werd gezien, werd later vanwege deze nieuwe regels letterlijk en figuurlijk als giftig beschouwd. De fondsen voor het kunsthart droogden eerst langzaam en toen heel snel op.143 Seaborg werd weer een tijdje professor aan de University of California in Berkeley en sprak zelden meer over het project. De leiders van het Artificial Heart Program vonden ander werk. En dan was er DeBakey. DeBakey, van wie het idee om een door kernenergie aangedreven kunsthart te bouwen mede afkomstig was, had besloten zich op iets anders te richten. Hij probeerde het hulphart dat op batterijen of elektriciteit liep te verbeteren. Dit was een veel wereldser onderneming dan het project dat hij ooit zelf had voorgesteld (want het ging niet om een compleet hart en het liep niet op kernenergie), al zou hij dit nooit toegeven. Maar het was zeker nuttig. Tegenwoordig krijgen miljoenen patiënten per jaar een hulphart dat hun eigen hart assisteert. Ze worden van energie voorzien via een elektriciteitssnoer dat door de borstkas van de patiënt steekt en naar een paar grote accu’s gaat die om de twee uur moeten worden opgeladen. Met andere woorden, het probleem van de energievoorziening is nog steeds niet opgelost. De prestaties van onze beste batterijen zijn nog steeds bescheiden, vergeleken bij de efficiency van miljoenen levende cellen.

Natuurlijk was de route die door DeBakey was verkend, die van de bouw van een kunsthart, zo verleidelijk dat anderen dat ook wilden proberen. Ze werden gemotiveerd door de omvang van het probleem: 10 tot 20 procent van de meer dan 5 miljoen patiënten met congestief hartfalen overleed jaarlijks op de operatietafel zonder dat een getransplanteerd hart of een ander redmiddel beschikbaar was. Maar niemand zou ooit meer iets over het atoomhart zeggen (en er werd maar weinig over het hele verhaal geschreven), en dus wordt er sinds eind jaren zeventig bij de ontwikkeling van een kunsthart uitsluitend nagedacht over grotere apparaten met een snoer dat in het stopcontact gaat.

De eerste goed geplande poging om een volledig kunstmatig hart te implanteren vond plaats in 1987, zestien jaar nadat deze voorspeld was. Dr. William Kolff was toen al van de Cleveland Clinic overgestapt naar de University of Utah, waar hij als directeur van het Institute for Biomedical Engineering leiding gaf aan een team van meer dan tweehonderd artsen en wetenschappers die kunstorganen in het algemeen onderzochten. Daar werkte hij samen met William DeVries en vanaf 1971 met Robert Jarvik. Jarvik was geen praktiserend arts. Jarvik kon geen plek krijgen bij een medische faculteit in de Verenigde Staten en dus reisde hij naar Italië, om aan de universiteit van Bologna te studeren, maar hij stopte na twee jaar. Gedesillusioneerd keerde hij terug naar de Verenigde Staten, waar hij besloot biomechanica te gaan studeren. Deze studie maakte hij wel af en op basis van die mastersstudie kreeg hij een baan bij Kolff als knutselaar. Terwijl Jarvik toekeek, plaatsten Kolff en DeVries de Jarvik-7 – Kolff had de neiging om apparaten die in zijn groep waren ontwikkeld naar laboratoriummedewerkers te noemen om hen aan te moedigen voor hem te blijven werken – in Barney Clark, een gepensioneerde tandarts. Clark was te ziek om in aanmerking te komen voor een harttransplantatie en de Jarvik-7 was net door de FDA goedgekeurd voor implantatie bij mensen. Barneys nieuwe hart had twee kamers en zes kleppen van titanium. De kamers pompten het bloed weg, dat door de titaniumkleppen naar het lichaam vloeide en terugstroomde via andere kleppen. De kamers werden aangedreven door een pneumatische pomp, waar een slang aan vastzat die als een soort staart uit het hart (en uit de patiënt) stak. De pomp zelf was zo groot als een wasmachine. Clark leefde 112 dagen met het hart – wonderbaarlijke dagen in de geschiedenis van de geneeskunde. In The New York Times werd het succes breed uitgemeten en werd gesuggereerd dat een volledig implanteerbaar hart misschien verder weg was dan oorspronkelijk gedacht, maar dat het er over tien jaar wel zou zijn. (Dat zou dan in 1994 zijn geweest.)144 Het was echter een minder wonderbaarlijke tijd voor Clark. In het begin was hij blij met zijn nieuwe hart, maar toen begonnen de problemen. Hij kreeg de ene na de andere infectie, een hardnekkig probleem bij een kunst- of hulphart. Zijn bloed klonterde in de machine. Hij kreeg verschillende beroerten. Van de 112 dagen bracht hij er veel buiten bewustzijn door, en als hij bijkwam, zei hij dat hij dood wilde.

Na de implantatie van Clarks hart vonden er geen significante verbeteringen meer plaats. Na Clark kreeg nog een patiënt, Bill Schroeder, een Jarvik-7 en leefde langer, 620 dagen, lang genoeg om door president Ronald Reagan te worden gebeld. Maar de verlenging van zijn leven was, net als dat van Clark, tijdelijk en gemedicaliseerd, niet het mooie bestaan waarop was gehoopt. Verschillende bedrijven brengen tegenwoordig kunstharten op de markt. Er werden nieuwe versies van Jarvik-7 gebruikt en patiënten bleven er maanden en soms zelfs jaren mee in leven, maar die jaren waren geen pretje. Een tijdlang mocht de Jarvik-7 worden gebruikt als ‘onderzoeksapparaat’, wat betekende dat het alleen mocht worden toegepast bij extreme gevallen, bij mensen voor wie er werkelijk geen andere hoop was. En zelfs dan bleef het gebruik afhankelijk van of het apparaatje verder kon worden ontwikkeld. In 1991 verloor de Jarvik-7 deze onderzoekstatus. (Er waren te veel jaren voorbijgegaan zonder dat er vooruitgang was geboekt.) Nieuwe pogingen bleven uit, totdat het apparaat onder een nieuwe naam, CardioWest, weer een onderzoekstatus kreeg. Nieuwe versies van het kunsthart hebben een elektrisch snoer dat naar een paar zware accu’s in een rugzak loopt. De accu’s moeten iedere twee uur worden opgeladen. Het steunhart (ventricular-assist device) is een relatief veelvoorkomende manier om het hart te helpen totdat het herstelt (als dat mogelijk is) of een transplantatiedonor kan worden gevonden.145 Een echt kunsthart wordt gebruikt als het hart meer hulp nodig heeft, als het levende hart totaal niet meer functioneert. Hoewel de extra tijd die ermee wordt gewonnen nuttig is (er werd zelfs met succes een kunsthart met een piepklein intern deel gebruikt bij een baby in Italië), doet dit niets aan het falen van het hart. Als we hier iets van kunnen leren, dan is het dat het veel en veel moeilijker is om een kunsthart te maken dan een man op de maan te zetten of een geleide raket of subsonische bommenwerper te bouwen. Wat de evolutie met cellen en mitochondria voor elkaar heeft gekregen, lukt ons nog lang niet met metaal, kunststof en accu’s. Dit blijkt nog het duidelijkst in het land van Salvador Dalí, en wel in een oude kerk aan de rand van Barcelona.

In Catalonië, het capricieuze land van Salvador Dalí en Antoni Gaudí, besloot de natuurkundige Mariano Vázquez een kunsthart te bouwen. Waar DeBakey en Seaborg zich een kunsthart voorstelden dat de functies van het echte hart nabootste – wat het hart doet – wilde Vázquez nabootsen hoe het hart werkt. Hun kunsthart was niet bedoeld om in een menselijk lichaam te worden geplaatst. Het was een computerhart, dat de werking van een hart simuleerde. Vázquez kwam op het idee terwijl hij met een vriend zat te eten en bier zat te drinken. Tot dat moment had Vázquez zich beziggehouden met technische vragen, zoals hoe je een betere wc of raket kon bouwen. Maar zijn vriend stelde hem allerlei grote vragen, zoals vrienden dat doen. Waarom probeerde hij niet iets mooiers, iets uitdagenders, iets interessanters? Waarom ging hij niet het menselijk lichaam onderzoeken? Als je iets bijzonders met je leven wil doen, waarom probeer je dan niet eens om een werkende replica van, laten we zeggen, het hart te maken? Het hart is mooi, het is mysterieus. In tegenstelling tot een toilet of een raket, heeft het hart zich in de loop van miljoenen jaren ontwikkeld. Vázquez, een Argentijn, had in zijn tienerjaren Domingo Liotta op televisie gezien. Hij kende in ieder geval in grote lijnen het verhaal van de pogingen om een kunsthart te bouwen. Hij zou in plaats daarvan proberen een model van een werkend hart te maken. Vázquez en zijn collega’s van het Alya Red-project van het Barcelona Supercomputing Center besloten dit computerhart te bouwen door de manier na te bootsen waarop spiercellen signalen afgeven aan andere spiercellen om de vloeistof van het hart, het bloed, rond te pompen. (Op dezelfde manier waarop hij met een ander project had geprobeerd na te bootsen hoe bij het doortrekken van een wc andere, minder hoogstaande vloeistoffen werden weggespoeld.)

Een hart dat klopt, doet meer dan alleen kloppen. Het past zich ook aan bij problemen. Als u door een tijger achterna wordt gezeten, gebeuren er een aantal dingen in uw lichaam. De amygdala in uw brein geeft een signaal af dat uw lichaam vertelt dat het moet gaan rennen. Dat signaal gaat naar de bijnieren, waar de medulla adrenaline afgeeft. De adrenaline stroomt vervolgens naar de interne biologische pacemaker van het hart, versnelt de slag en maakt deze krachtiger. De adrenaline zorgt dat de hartcellen meer calcium binnenlaten, waardoor meer hartcellen samentrekken. Het hart trekt vaker en vollediger samen. Bij uw vlucht voor de tijger kunt u deze reactie van uw hart goed gebruiken.

Maar er zijn meer manieren waarop uw hart- en vaatsysteem kan reageren. Uw hart heeft ook sensoren waarmee het kan voelen hoeveel bloed er de kamers uit wordt gepompt. Als er te weinig bloed het systeem in lijkt te stromen, zorgen deze sensoren dat er elders meer bloed wordt aangemaakt. Ze zorgen ook dat de slagaders samentrekken in alle organen, behalve de meest centrale (het hart, de hersenen en de longen). Het hart is met andere woorden in staat om uw vingers wat kouder te laten worden, zodat het hart zelf, de longen en de hersenen blijven functioneren en niet beschadigd worden.

Een voorbeeld van het Alya Red-hartmodel. Iedere vermicelliachtige lijn is een hartvezel, gebaseerd op MRI-scans van een echt hart. Het Alya Red-hartmodel is weliswaar virtueel, maar verder is dit het beste ‘totale kunsthart’ ter wereld. (Met dank aan Mariano Vázquez & Guillermo Marín, Barcelona Supercomputing Center)

Vásquez en zijn team wisten van al deze manieren waarop het hart kan reageren, maar besloten daar geen aandacht aan te besteden. Ze wilde alleen de details van de normale hartslag nabootsen, van een lichaam in rust. Om het nog meer te vereenvoudigen, besloten ze zich geen zorgen te maken over de bloedcirculatie, althans niet in eerste instantie. Ze zouden alleen een kloppend hart zonder bloed nabootsen. (Dit was waarschijnlijk een goede beslissing. De gebroeders Wright maakten hun eerste vlucht tenslotte ook niet tijdens een onweersbui.) Om dit te kunnen doen, moesten Vázquez en zijn team weten hoe signalen precies door het hart worden gestuurd. Ze hadden een nieuwe techniek nodig om het hart in beeld te brengen. In samenwerking met wetenschappers van het Computer Vision Center van de Autonome Universiteit van Barcelona, maakten ze MRI-scans van levende harten met een resolutie van 36 micrometer, de breedte van tien rode bloedcellen. Met behulp van deze beelden kon het team in hun modellen gegevens invoeren over de paden van de spiervezels in het hart. Van deze paden vormden ze een soort digitaal skelet. Vervolgens bootsten ze de manieren na waarop elektrische impulsen door de honderdduizenden gesimuleerde hartspiervezels in het skelet gingen. In het model werden ook de regels ingevoerd voor de samentrekking van elk van deze vezels als ze daartoe werden getriggerd door naastliggende vezels.

Met de details van deze beelden werd een werkend hart nagebootst dat uit niets anders bestond dan een skelet van de spiervezels van een echt hart en een paar regels voor het gedrag van die spiervezels. Dit model kent geen masterinstructie, alleen aanwijzingen voor het gedrag van individuele vezels, maar dat is genoeg, net zoals het simpele gedrag van individuele mieren een zeer geavanceerd systeem voor de kolonie kan opleveren. Bovendien is de aanpak dermate flexibel dat het team met behulp van zeer gedetailleerde beelden van honden- en konijnenharten de hartslag van deze dieren kan simuleren. Net als bij een echt hart verschilt iedere hartslag iets van de vorige, een functie van de specifieke volgorde bij het samentrekken van de miljoenen cellen. Deze nagebootste harten met hun unieke hartslag maken duidelijk dat de onderzoekers de basis hebben begrepen van hoe de plaatsing van de hartspieren en de signalering een kloppend hart opleveren. Wat onbedoeld ook duidelijk werd, was hoe weinig wetenschappers, ingenieurs, natuurkundigen en artsen in feite nog weten. De computers die deze virtuele, bloedloze harten in rust nabootsten (en dat nog steeds doen) zijn zo groot dat er acht afzonderlijke ruimten voor nodig zijn, waarin computers met tienduizenden processoren staan opgesteld. En dat is het echte wonder, een blijk van ons beperkte begrip van de complexiteit van het hart. Zij die proberen om een kunsthart te maken of te verbeteren hebben rekening te houden met de fysieke les die het supercomputerhart ons leert, namelijk dat het echte hart zo complex is dat we voor de beste nabootsing een aantal kamers nodig hebben, en zelf dan is de imitatie nog veel eenvoudiger dan het echte hart.

Vázquez en zijn team van meer dan dertig onderzoekers hopen op een dag niet slechts een ‘gemiddeld hart’ na te bootsen maar ook specifieke harten, dat van u en dat van mij, zodat de problemen van individuele harten beter begrepen en behandeld kunnen worden. Vázquez hoopt ook een simulatie van de bloedcirculatie toe te voegen en misschien zelfs ook van de reactie van het hart op signalen, maar daar is hij nog niet aan toe.

Tientallen jaren voordat Vázquez zijn computerhart maakte, schreef de arts en essayist Lewis Thomas, die verslag deed van een aantal pogingen om een kunsthart te maken: ‘Omdat we niet wisten waarom hartziekten ontstonden, ontwikkelden we voorlopig dit apparaat.’ Maar als Vázquez en zijn team in staat zijn om individuele harten na te bootsen, gezonde en zieke, dan kunnen ze op een dag wellicht ook met behulp van deze digitale beelden elektrische storingen in het hart, de oorzaken, zien. Wellicht zijn ze zelfs in staat om specifieke problemen na te bootsen, zoals de aritmie van mijn moeder, om te begrijpen waar en hoe ze de spiervezels moeten behandelen. Ze kunnen ten minste in theorie een model maken van verstopte kransslagaders en de consequenties daarvan. Daarvoor moeten ze echter het bloed begrijpen en dan nog komen ze met deze aanpak alleen meer te weten over één soort waarom, het waarom van de details en de mechanismen. Nog moeilijker is de vraag waarom deze problemen zich eigenlijk voordoen, waarom en wanneer. Ver van supercomputers en operatiezalen ligt al duizenden jaren een antwoord te wachten, in het lichaam van een Egyptische koningin.

127. Voor een genuanceeerde beschrijving van de persoonlijkheden van DeBakey en Cooley en hun omgang, zie D.K.C. Cooper, Open Heart: The Radical Surgeons Who Revolutionized Medicine (New York: Kaplan Publishing, 2010). Hoewel ze zich uiteindelijk zouden verzoenen, waren ze voor een groot deel van hun carrière de twee ‘grote mannen’ die in de geneeskunde met elkaar wedijverden in Texas, twee enorme persoonlijkheden die pasten bij deze enorme staat.

128. De geschiedenis van prothesen is fascinerend. Zie A.J. Thurston, ‘Paré and Prosthetics: The Early History of Artificial Limbs’, anz Journal of Surgery 77 (2007), p. 1114-1119.

129. Dat is ongeveer het aantal mensen dat in een gewoon jaar in de Verenigde Staten op de wachtlijst staat voor een harttransplantatie.

130. Het National Heart Institute werd in 1948 opgericht tijdens het presidentschap van Harry Truman met het doel de oorzaken, diagnose, preventie en behandeling van hart- en vaatziekten (waaronder hersenbloedingen) te onderzoeken. Tegenwoordig heet het NHI het National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI).

131. Als een kern van plutonium-239 wordt getroffen door een neutron, splijt deze (waardoor er een enorme hoeveelheid energie vrijkomt). Er komen ook extra neutronen vrij, die aangrenzende atomen raken en leiden tot een kettingreactie die oncontroleerbaar wordt.

132. De directeur van het Artificial Heart Program had om 2 miljoen dollar voor het eerste jaar gevraagd, 8 miljoen dollar voor het tweede jaar en 100 miljoen dollar voor ieder volgend jaar, alles in dollars van 1965.

133. Volgens de historicus Shelley McKellar, die over die tijdsperiode heeft geschreven, ‘konden de organisaties het niet eens worden over wie de leiding had en hoe het motortje ontwikkeld moest worden, waardoor samenwerking praktisch onmogelijk werd’. Bovendien leken ze elkaar absoluut niet te mogen.

134. Men wilde plutonium-238 ook gebruiken voor het opwekken van elektriciteit tijdens lange ruimtevluchten.

135. De zestien patiënten op wie Kolff de machine uitprobeerde stierven. De zeventiende was een nazi-collaborateur, Sophia Schafstadt. Zij bleef leven, maar in de weken na de oorlog wensten velen die met Kolff hadden gewerkt dat ze dood was. Kolff zelf steunde het Nederlandse verzet tijdens de oorlog.

136. Plutonium-238 had als voordelen de lange halfwaardetijd en de verhoudingsgewijs lage kosten. Interessant genoeg was de prijs van plutonium-238 gelieerd aan het aantal kernreactoren in de Verenigde Staten. Hoe meer kernenergie er in het land werd gebruikt, des te goedkoper het atoomhart werd.

137. Op 27 april 1970 werd er in Rusland bij een mens een pacemaker geïmplanteerd die op kernenergie werkte. Er zat 165 milligram plutonium in, goed verpakt. Uiteindelijk zouden er ook atoompacemakers naar de Verenigde Staten komen. Er werden er vijftien geïmplanteerd in slechts twee dagen. In 1979 werden er over de hele wereld al bijna drieduizend geïmplanteerd.

138. Zie de discussie van deze hele episode in N.L. Tilney, Invasion of the Body (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2011).

139. Geciteerd in R.C. Fox en J.P. Swazey, The Courage to Fail (Chicago: University of Chicago Press, 1974).

140. Het mechanische hart zelf wordt tegenwoordig bewaard in een vitrinekast in het National Museum of American History, waar men volgens Alex Madrigal nog steeds wat van Karps bloed kan zien op de slangen die uit de twee pompen van het apparaat steken. Voor het officiële rapport, zie W.C. DeVries et al., ‘Clinical Use of the Total Artificial Heart’, New England Journal of Medicine 310 (1984), p. 273.

141. Het National Heart Institute en Baylor deden beiden onderzoek naar Cooleys optreden. Liotta werd geschorst. Cooley nam vrijwillig ontslag bij de universiteit, hoewel hij een van de actiefste hartchirurgen en vernieuwers ter wereld bleef. Hoewel hij zijn positie verspeelde, was hij wel in staat om nog meer geld te verdienen dan hij bij Baylor deed.

142. W.J. Kolff en D.B. Olsen, ‘Testing of Radioisotope-Powered Mechanical Heart in Calves’, Biomedical Engineering Support Progress Report, 15 augustus 1976-15 mei 1977.

143. Het plutonium in de kunstharten was om verschillende redenen gevaarlijk. Er bestond een heel kleine kans dat het in het lichaam zelf zou lekken. Maar er waren twee meer voor de hand liggende problemen. Als iemand met een atoomhart overleed, wat gebeurde er dan met het plutonium? Opgebruikt plutonium is nog steeds radioactief en ook giftig, een van de giftigste stoffen op aarde.

144. ‘The Glamorous Artificial Heart’, The New York Times, 15 januari 1983.

145. In een recent onderzoek bij 133 mensen die een hulpapparaatje kregen, was de gemiddelde tijd dat ze dit droegen 180 dagen, en 100 van de 133 patiënten kregen uiteindelijk een harttransplantatie. 25 van de overgebleven 33 overleden, maar het hart van een paar herstelde voldoende om zonder apparaatje verder te leven. Zie L.W. Miller et al., ‘Use of a Continuous-Flow Device in Patients Awaiting Heart Transplantation’, New England Journal of Medicine 357 (2007), p. 885.