Artificial Heart Lung

Donie Agus Ardianto

1. Pendahuluan

Artificial Heart Lung (AHL) atau katup jantung buatan adalah perangkat yang

digunakan untuk mengganti katup jantung alami yang sakit atau rusak. Ada 2 jenis AHL

yang umum digunakan untuk mengganti katup jantung alami yaitu katup mekanik dan

katup biologis (bioprostesis) [1,2]. Katup jantung mekanik terbuat dari bahan sintetis

seperti logam, keramik dan polimer, sedangkan katup biologisnya dapat menggunakan

bahan sintetis yang berasal dari bahan biologis setelah dimodifikasi dengan menggunakan

perlakuan fisiko-kimia yang sesuai. Katup jaringan biologis terbuat dari katup aorta babi

atau dapat juga dibuat dari jaringan perikardial sapi dan diawetkan denga menggunakan

gluteraldehyde untuk menjaga dan untuk menghilangkan protein antigenik[1].

2. Katup mekanik

Terdapat tiga desain utama dari katup mekanik, yaitu: katup caged-ball, katup

tilting disk (leaflet tunggal), dan katup bi-leaflet (Gambar 1)[1,2]. Selain ketiga jenis

katub tersebut, telah dikembangkan juga katub tri-leaflet untuk meningkatkan ketahanan

dari katub mekanik (Gambar 2) [3].

(a) (b) (c)

Gambar 1. Katup mekanik. (a) katup caged-ball, (b) leaflet tunggal, (c) katup bi-leaflet[2].

Gambar 2. Diagram katup tri-leaflet (a) posisi yang berkaitan dengan aliran darah, (b) tampilan keseluruhan leaflet dalam tiga posisi yang berbeda: tertutup, setengah terbuka dan aperture maksimum, (c) bagian dari katup yang diperhitungkan dalam model[3].

Katup mekanik terbuat dari bahan bio-compatible yang sangat kuat sehingga

tahan lama dan memiliki kapasitas fungsional jangka panjang. Pengembangan katup

jantung berhubungan dengan identifikasi dan pemanfaatan bahan yang tepat, bahan yang

bio-compatible dan blood-compatible. Kriteria bahan yang dapat digunakan untuk

membuat katub jatung mekanis, antara lain:

(1) meminimalkan trauma pada elemen darah dan struktur jaringan endotel sekitar

katup jantung;

(2) resistansi yang bagus terhadap keausan mekanis dan stuktural;

(3) meminimalkan kemungkinan terjadinya pelapisan dan deposisi trombas;

(4) tidak mengalami degradasi dalam lingkungan fisiologi;

(5) tidak menyerap konstiuen darah ataupun melepaskan zat-zat asing ke dalam

darah;

(6) pemprosesan yang mudah (terutama untuk sterilisasi) dan memiliki kehalusan

permukaan yang baik.

Karena keterbatasan tersebut, sangat sedikit bahan yang dapat digunakan untuk

mendesain katup mekanik[1].

Pemilihan bahan terkait erat dengan faktor struktural, karena ketahanan katub

terhadap kelelahan dan keausan tidak hanya tergantung pada konfigurasi dan

pembebanan, tetapi juga pada sifat dan kombinasi bahan. Bahan dengan

biokompatibilitas yang baik mungkin memiliki resistensi yang lebih rendah dan

sebaliknya bahan dengan resistansi tinggi belum tentu memiliki biokompatibilitas yang

baik [1]. Berbagai bahan yang digunakan untuk komponen katup jantung mekanik

ditunjukkan pada tabel 1.

Tabel 1. biomaterial yang digunakan pada beberapa modul katub mekanis

Komponen Biomaterial yang digunakanCage, housing or hinge design Titanium alloys (Ti6Al4V)

Cobalt-based alloys (Stellite-21, Haynes-25)Pyrolytic carbon (LTI carbon)

Occluder, disc, leaflet atau bola Pyrolytic carbon (LTI carbon)Silicone rubberPolyacetals (Delrin)Polyolefins (ultra high molecular weight polyethylene)

Sewing ring PolypropylenePolytetra fluoroethylene (Teflon)Polyethylene terephthalate – PET (Dacron)

Masalah utama dengan semua katup mekanis adalah peningkatan risiko

pembekuan darah. Ketika gumpalan darah terjadi dalam hati, ada kemungkinan kuat

terjadinya serangan jantung atau stroke. Penerima katub mekanik harus menggunakan

anti-kolugan untuk menghindari terjadinya pembekuan darah.

3. Katup bioprostesis

Katup bioprostesis dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: (1) katup jaringan

manusia dan (2) katup jaringan hewan. Desain katub bioprostesis sangat menyerupai

design dari katup alami. Katup bioprostesis memiliki kelebihan dibandingkan katub

mekanik, antara lain: (1) tidak membutuhkan anticolugat jangka panjang, (2) menyerupai

katup alami, (3) memiliki hemodinamik yang lebih baik, (4) tidak menyebabkan

kerusakan sel darah, dan (5) tidak memiliki masalah structural seperti katup mekanik

[4,5].

Katup jaringan hewan sering disebut sebagai heterograft atau katup xenograft.

Valve ini paling sering ditemukan dari jaringan jantung binatang pada pengolahan daging

komersial. Jaringan katup leaflet hewan diperiksa, dan jaringan leaflet yang kualitas

tertinggi kemudian diawetkan melalui pengkakuan dengan penyamakan, biasanya

mengunakan gluteraldehyde. Jaringan hewan paling umum digunakan adalah jaringan

dari katup babi, dan jaringan perikardial yang berasal dari sapi[1,5].

Pada katup babi, katup jaringan dijahit pada kawat logam stent (biasanya terbuat

dari paduan nikel-kobalt). Kawat dibengkokkan sehingga membentuk tiga garpu U.

Jahitan kain dacron berbentuk seperi rok melekat pada dasar sebuah stent kawat, dan

kemudian stent itu sendiri juga ditutupi dengan kain. Katup babi memiliki ketahanan

yang baik dan biasanya dapat bertahan selama sepuluh sampai lima belas tahun. Design

katup perikardial sapi mirip dengan design katup babi. Perbedaan utama adalah lokasi

dari sebuah silinder logam kecil yang bergabung dengan akhir stent kawat bersama-sama.

Dalam katup perikardial, silinder logam terletak di tengah salah satu loop posting stent.

Katup perikardial mempunyai hemodinamik yang sangat baik dan memiliki ketahanan

yang sama dengan seperti katup babi setelah 10 tahun. Katup babi dan katup perikardial

merupakan katup stented. Stent logam menyediakan ruang buat darah untuk mengalir.

Bentuk katup bioprostetis ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3. Katup bioprostesis

Penyebab paling umum dari kegagalan bioprosthesis adalah terjadinya

pengkakuan jaringan sebagai akibat terbentuknya kalsium. Kalsifikasi atau pengapuran

dapat menyebabkan berkurangnya aliran darah melalui katup (stenosis) atau

menyebabkan tears dalam leaflet katup. Katup bioprostesis tidak membutuhkan obat anti-

kolugan. Proses degradasi sangat lambat karena katub tumbuh di dalam tubuh.

4. Referensi1. Kalyani Nair, C V Muraleedharan, G S Bhuvaneshwar, “Developments In

Mechanical Heart Valve Prosthesis” Sadhana Vol. 28, Parts 3 & 4, June/August 2003, Pp. 575–587.

2. Eric M Kardon, “Prosthetic Heart Valves”, http://emedicine.medscape.com/article/780702-overview, 2010

3. Esquivel C., Rosenberger M., Gueijman S.,Schvezov C., Amerio O, “Design of a fourth generation prosthetic heart valve: tri-leaflet valve”, www.fac.org.ar/tcvc/llave/tl237/tl237.PDF, 2003.

4. Peter Zilla, Johan Brink, Paul Human, Deon Bezuidenhout, “Prosthetic heart valves: Catering for the few”, Biomaterials 29 (2008) 385–406

5. “Prosthetic heart valves” http://cape.uwaterloo.ca/che100projects/heart/files/testing.htm