Een hart van plastic
voor mens van morgen
In Engeland:
GOEDKOPE KERNENERGIE
Hersenen
leven
24 uur in
reageerbuis
perspectief
ONHOORBAAR
INFORMATIE
TRANSPORT
Pneumatisch
Engeland, dat meer
Grenzen
DE ontdekkingen van nieu
we soorten plastics en
nieuwe mogelijkheden in
de geneeskunde hebben
een verbijsterende ontwikke
ling op het gebied van kunst
matige ledematen en organen
ingeluid. De mens van morgen
zal niet alleen kunnen beschik
ken over kunstmatige armen
en benen, maar ook over plas
tic ooglenzen, kunstmatige nie
ren en zelfs een kunstmatig
hart. Over enkele jaren zullen
de grote en kostbare hart-long-
machines, die thans dagelijks
in ziekenhuizen over de hele
wereld dienst doen bij hart
operaties, een kleine vervan
ger van het hart naast zich
krijgen: een plastic pompje dat
in het menselijk lichaam kan
worden ingeplant en dat de pa
tiënt in staat zal stellen vrij en
zonder voortdurende controle
door het leven te gaan.
In verschillende laboratoria in
Europa, de Verenigde Staten en de
Sovjet-Unie werken hartspecialisten
thans aan de ontwikkeling van zo'n
kunstmatige „hartmotor". Een van
hen is professor Kolff, uitvinder
van de „kunstmatige nier" en di
recteur van de afdeling kunstmati
ge organen van het Cleveland Me
tropolitan General Hospital in Ohio.
Een andere vooraanstaande specia
list op dit gebied is professor E.
S. Bücherl, geneesheer-directeur van
het stadsziekenhuis in Berlijn-Neu-
kölln.
O Een kunstmatig hart van plastic
(Foto uit „World Health", tijdschrift v.d. Wereld Gezondheids Organisatie)
atoomcentrales heeft ge
bouwd dan welk ander land,
heeft een ontwerp uitgekozen
voor een „tweede generatie"
van kerncentrales, waarvan de
geproduceerde energie goedko
per zal zijn dan die van fossiele
brandstoffen. Tegen het eind
van dit jaar zal Engeland be
schikken over 19 kernreactors,
die samen meer dan 60 procent
van de wereldproduktie van
nucleaire energie zullen leve
ren.
Het ontwerp voor de tweede kern-
centrale-generatie, dat een waarde
van meer dan een miljard dollar
vertegenwoordigt, was het onder
werp van een felle wedijver tussen
Engelse en Amerikaanse fabrikan
ten van kernreactors. In totaal wer
den zeven ontwerpen beoordeeld.
Vier er van waren Engelse versies
van de Amerikaanse watergekoelde
reactor en drie ontwerpen waren
verbeterde uitvoeringen van 'n gra-
fiet-gas-reactor, die door de Engel
se regering al eerder was uitgeko
zen voor het eerste kernenergie
programma.
Het winnende ontwerp was een
centrale met twee gasgekoelde reac
tors van de Engelse Atomic Power
Constructions Limited. Verwacht
wordt dat dit ontwerp electriciteit
zal produceren voor een prijs van
1,8 cent per kilowatt/uur, iets min
der dan de prijs waarbij kernener
gie concurreren kan met conventio
nele energie.
De nieuwe reactors zullen in tal
van opzichten verschillen van de
oorspronkelijke gasgekoelde reac
tors. Inplaats van natuurlijk ura
nium zal de splijtstof bestaan uit
uranium, verrijkt met het uranium-
isotoop U-235. Van dit verrijkte ura
nium worden korrels gemaakt die
in houders van roestvrij staal wor
den ondergebracht.
De stoom, die door deze reactors
wordt geproduceerd, zal veel heter
zijn en een hogere druk hebben dan
die in moderne stoomketels. De
kerncentrale zal een nuttig effect
hebben van 40 procent, hetgeen door
geen enkel thans bestaand kracht
station wordt geëvenaard. Verwacht
wordt dat de kerncentrale, die in
het zuidoosten van Engeland nabij
Dungeness wordt gebouwd, om
streeks 1970 zal gaan werken. De
twee gasgekoelde reactors zullen
dan samen een vermogen van 1200
Megawatt produceren.
(Scientific American)
Q Bij een hartoperatie kan de patiënt in leven worden gehouden met be
hulp van de kostbare en gecompliceerde hart-longmachine. Over enkele
jaren zal het mogelijk zijn een beschadigd hart te vervangen door een
kunstmatig hart van plastic.
(Foto uit „World Health", tijdschrift v. d. Wereld Gezondheids Organisatie)
Het werk van Kolff en Bücherl
is opwindender dan een sciencefic
tion verhaal. Aanvankelijk zochten
zij het in de richting van een kunst-
hart, dat was uitgerust met een klei
ne elektromotor voor het verrichten
van de nodige pomparbeid. Maar
beiden zijn hiervan teruggekomen.
Er bestaat heden ten dage nog geen
kleine elektromotor met voldoende
vermogen, die voor 100 procent be
trouwbaar werkt. De betrouwbaar
heid is een eerste voorwaarde, want
iedere storing in het kunsthart zou
een onmiddellijke dood tengevolge
hebben.
Daarom zijn de twee onderzoe
kers, onafhankelijk van elkaar, nu
overgegaan tot het maken van een
plastic hart dat pneumatisch wordt
aangedreven. Het is hen reeds ge
lukt enkele experimentele exempla
ren te ontwikkelen, die voldoende
capaciteit hebben en klein genoeg
zijn om in de borstholte op de plaats
van'het normale hart te worden aan
gebracht. Succesvolle inplanting van
dergelijke plastic harten is volgens
prof. Kolff nog slechts een kwestie
van ervaring en tijd.
Het plastic hart is, evenals het
levende hart, ongeveer zo groot als
een vuist. Proeven met honden heb
ben aangetoond, dat het zijn werk
onder normale omstandigheden goed
doet. Alleen bij grote lichaamsin
spanning, als er zeer hoge eisen aan
het hart worden gesteld, treden er
soms moeilijkheden op. Het kan dan
voorkomen dat de verbindingen met
de grote aderen en slagaderen be
zwijken. Ook bij de inplantingsope
ratie kunnen complicaties optreden.
Waarschijnlijk zijn maar weinig
mensen zich er van bewust welk
een ongelofelijke arbeidsprestaties
hun hart moet verrichten. Wanneer
het lichaam in rusttoestand is, moet
het per minuut vier tot vijf liter
bloed verplaatsen. Hiervoor is een
vermogen van 10 Watt nodig. Per
dag moet het hart ongeveer 7000
liter bloed door het lichaam pom
pen, wat neerkomt op 2,5 miljoen
liter per jaar. Bij grote lichaams
inspanning stijgt het arbeidsvermo
gen van het hart tot een veelvoud
van het vermogen in rusttoestand.
Het is duidelijk, dat er bij een
kunstmatig hart, dat zulke enorme
9 Een opengewerkte tekening van
de gasgekoelde kernreactor in het
Engelse Windscale. Een kernenergie
centrale met twee reactors van dit
type zal omstreeks 1970 elektriciteit
gaan opwekken voor een prijs die
concurrerend is met die van ener-
gieproduktie uit fossiele brandstof
fen
Verklaring bij de cijfers:
1
prestaties moet leveren, zeer hoge
eisen worden gesteld aan de betrouw
baarheid van het pompmechanisme
en de regeling daarvan. Het plas
tic materiaal moet voor de duur
van een mensenleven onverslijtbaar
zijn en van een zodanige chemi
sche samenstelling dat het door het
lichaam wordt verdragen.
Het kunstmatige hart bestaat, zo
als het thans ontwikkeld is, uit twee
kamers. Déze kamers zijn aan één
kant door middel van ventielen aan
gesloten op de bloedsomloop en aan
de andere kant afgesloten door een
elastisch membraan, waarachter
zich 'n luchtreservoir bevindt. Wan
neer het luchtreservoir van de ene
kamer van buiten af met lucht
wordt gevuld, stroomt het bloed on-
dev druk van deze lucht uit de ka
mer in de bloedsomloop. Daar bei
de kamers „tegen elkaar in" ge
koppeld zijn, loopt tegelijkertijd het
luchtreservoir van de andere ka
mer leeg. Daardoor oefent het elas
tische membraan een sterke zuig
kracht uit, waardoor deze kamer
met bloed wordt gevuld. Vervolgens
herhaalt het proces zich in omge
keerde richting. Een synchrone be
sturing van de ventielen zorgt er
voor dat het bloed steeds in één
richting stroomt.
grafiet-moderator
splijtstof-elementen
neutronenschild
warmte-element
ringvormige gasleiding
warmte-uitwisselaar
gaspomp
luik voor verwisselen van splijt
stofelementen
inrichting voor verwisselen
van splijtstofelementen
transportstation voor
gebruikte splijtstofelementen
opslag van gebruikte splijtstof
elementen
beschermende koepel
luchtsluis voor personeel
luchtsluis voor materiaal
testkanalen
magazijn voor splijtstofelementen
ruimte voor gereed maken van
nieuwe splijtstof,
afvoerruimte voor radio-actief
materiaal
reactor-controlekamer
turbinehal
koeltorens
gasomzettingsinstallatie
kooldioxyde en koolmonoxyde-
installatie.
u a
ff
Er zal zeker nog heel wat onder
zoekingswerk moeten worden ge
daan. voordat het plastic hart be
trouwbaar genoeg en de chirurgi
sche techniek zo ver gevorderd is,
dat tot inplanting bij de mens kan
worden overgegaan. Vanaf dat mo
ment zullen vele duizenden hartpa
tiënten een nieuw leven kunnen be
ginnen.
Intussen kan men zich afvragen
waar de grenzen liggen bij het ge
bruik van kunstmatige ledematen en
organen. Voorlopig is het einde van
de mogelijkheden nog niet in zicht.
De mens van de toekomst zal wel
licht kunnen beschikken over kunst
matige longen, kunstmatige spijs
verteringsorganen, kunstmatige
ogen en kunstmatige gehoorzintui-
gen. Waar zal de menselijke indi
vidualiteit verloren gaan en het le
ven '(zonder sterven) van de robot
beginnen?
mmm m-mam reactor at mmmn
EEN groep medische onder
zoekers in Cleveland in de
Amerikaanse staat Ohio is
er onlangs in geslaagd de
hersenen van apen en honden
24 uur lang buiten het lichaam
in leven te houden. Twee jaar
geleden werd bij soortgelijke
experimenten een record' van
7 uur behaald: Volgens dr. Ro
bert J. White, hoofd van de af
deling neurochirurgie van het
Cleveland Metropolitan Gene
ral Hospital, geeft het jongste
succes nog geen volledig beeld
van wat op dit moment werke
lijk bereikbaar is. Het is waar
schijnlijk mogelijk de hersenen
in het laboratorium twee of
drie dagen te laten leven. Al
leen om praktische redenen is
men nog niet verder dan een
etmaal gegaan, want bij de
proeven is van minuut tot mi
nuut een intensieve controle
nodig.
De onderzoekers in Cleveland hou
den zich nu al zeven jaar lang met
„hersenen in reageerbuizen" bezig.
In deze tijd hebben zij een opmerke
lijke chirurgische techniek ontwik
keld. Wanneer de hersenen uit het
lichaam van een aapje of hond zijn
verwijderd, worden zij in leven ge
houden door bloed dat met behulp
van een kleine hart-longmachine
blijf circuleren o mde hersenen van
zuurstof te voorzien. Dat de herse
nen inderdaad blijven leven, kan
worden gecontroleerd door middel
van een elektro-encephalogram, dat
de elektrische activiteit in de her
sencellen registreert.
Bij langdurige experimenten is de
hulp van een hart-longmachine al
leen niet voldoende. Deze machine
regelt namelijk wel het zuurstof en
kooldioxyde gehalte in het bloed,
maar is niet in staat de hoeveel
heid opbouw- en afbraakstoffen van
de hersencellen op het juiste niveau
te houden. Na verloop van tijd ont
staat in de bloedstroom van de
hart-longmachine dan ook een te
kort aan opbouwstoffen, terwijl er
zich steeds meer afbraakstoffen in
ophopen. De onderzoekers in Cleve
land hebben deze moeilijkheid over
wonnen door het kunstmatige hart-
long-hersencircuit iedere drie of
vier uur van nieuw bloed te voor
zien.
De experimenten in Cleveland zijn
nu al min of meer routine gewor
den, Verwacht mag worden dat de
levensduur van uit het lichaam ver
wijderde hersenen de komende ja
ren zal worden verveelvoudigd.
Voor de wetenschap opent deze ont
wikkeling mogelijkheden, waarvan
de consequenties nog niet zijn te
overzien. Wat nu gebeurt met her
senen van apen en honden, zal ook
met menselijke hersenen kunnen
worden gedaan. De chirurgen van
de toekomst zullen wellicht kunnen
beschikken over hersenbanken voor
het verrichten hersentransplanta-
ties.
Er zouden echter ethische grenzen
kunnen zijn, die geen medicus zal
durven overschrijden. Want wie
weet- wat er in een geïsoleerde
massa levende hersencellen omgaat?
Kennen zij emoties, dromen en her
inneringen? Hebben zij nog een in
dividualiteit? Voorlopig kan geen
encephalogram hierover iets vertel
len.
Het verzenden van geco
deerde informatie over
grote afstanden zal de
komende jaren een be
langrijke rol gaan spe
len bij het effectief gebruik van
grote computersystemen. De
computer van de toekomst zal
oppermachtig als een spin in
zijn web, langs telefoon en te-
lexlijnen, straalzenderverbin-
dingen en muziek- en TV-kana-
len zijn te verwerken informa
tie krijgen toegevoerd en de re
sultaten van zijn arbeid verstu
ren.
Een bezwaar van deze data
transmissie bij elektronische in
formatieverwerkende systemen
is echter dat de kosten vrij
hoog zijn. Eiektronica-ingeni-
eurs van de Engelse Standard
Telecommunication Laborato
ries hebben hiervoor nu een lis
tige oplossing bedacht. Zij wil
len de rustpauzen die bij tele
foongesprekken optreden benut
ten om gecodeerde informatie
over te zenden, zonder dat de
gebruikers van de telefoonlij
nen er iets van merken.
De uitvinding berust op het
feit, dat een telefoonlijn door
gaans slechts in één richting
bezet is. namelijk de richting
waarin wordt gesproken. Dit
betekent dat de verbinding dan
maar voor 50 procent wordt ge
bruikt. Bovendien hebben on
derzoekingen aangetoond, dat
in normale spraak veel meer
pauzen voorkomen dan men ge
neigd is te denken. De Engelse
ingenieurs hebben vastgesteld,
dat iedere telefoonverbinding
gemiddeld 68 procent .dode tijd'
heeft. Deze tijd kan met behulp
van een speciaal systeem wor
den benut voor data-transmis
sie.
Het systeem heet ID AST (In
terpolated Data And Speech
Transmission). Woorden, die in
de telefoonlijn worden gespro
ken, worden eerst op een mag
netische trommel geschreven
en 200 milliseconden (0.2 sec.)
later verzonden. Tijdens deze
onmerkbare vertraging onder
zoekt het systeem of er ruimte
is voor het meezenden van ge
codeerde informatie. Is deze
ruimte aanwezig dan zorgt een
snelle schakeling er voor dat
de data in de iiir, worden ge-
voerd. üp deze wijze worden
ei steeds grotere of kleinere
brokken informatie tussen de
gesproken woorden meege
stuurd. Bij proefnemingen is
gebleken, dat een telefoonver
binding met dit systeem voor
96 procent kan worden benut.