Organ tiruan

Organ tiruan adalah sejenis peralatan yang direka untuk menggantikan fungsi anggota badan yang normal yang telah rosak akibat sesuatu penyakit atau kecederaan.

Pengenalan
Organ tiruan boleh dipasang di dalam badan manusia atau digunakan di luar badan manusia. Ia mungkin boleh menggantikan fungsi badan secara kekal atau sementara sehingga organ yang telah dijangkiti tersebut menerima organ yang baru. Ia juga digunakan sebagai alat bantu hidup untuk mencegah kematian sementara menunggu organ dari penderma yang sesuai sesuai. Sebagai contoh, jantung tiruan, koklea tiruan, paru-paru tiruan, salur darah tiruan dan lain-lain.

Kelebihan
Tidak menyebabkan kerosakan kepada tisu penerima organ tersebut dan tidak mendatangkan masalah kepada organ yang tidak boleh diterima oleh badan.
Dengan adanya organ tiruan, prosedur pembedahan dapat dilakukan dengan cepat. Dalam tempoh lima tahun yang lalu sahaja, seramai 10,000 pesakit telah meninggal dunia sebelum menjalani pemindahan organ. Hal ini adalah kesan daripada pembedahan pemindahan organ yang lambat dilakukan dan fungsi badan tidak dapat bertahan hanya dengan pengambilan ubat-ubatan.
Organ tiruan dapat mengurangkan senarai pesakit yang menunggu penderma organ. Contohnya, jantung tiruan dapat memanjangkan jangka hayat sehingga penderma organ diperolehi dan pemindahan jantung dapat dilakukan. 
Matlamat lain penciptaan organ tiruan ini adalah untuk mengurangkan kos sama ada kos yang ditanggung oleh kerajaan mahupun pesakit. Organ tiruan dikatakan mampu mengurangkan kos rawatan, diagnosis dan pengurusan klinikal.
Pada masa sama, organ tiruan mungkin dapat memberikan mutu hidup yang lebih baik dan membolehkan pesakit menjalani rutin harian seperti biasa selain dari mengelakkan pesakit daripada hanya terbatas kepada perbaringan di katil hospital sepanjang masa. Buktinya, penciptaan kaki palsu atau kaki tiruan membolehkan seorang atlet yang mengalami kecacatan untuk kembali aktif semula.

Kelemahan
Perekaan bentuk dan cipta sesuatu organ tiruan yang mirip dengan organ sebenar sangat sukar dilakukan kerana banyak fungsi organ-organ dalaman tidak mampu ditiru. Sebagai contoh, hati manusia menjalankan lebih 500 tindak balas kimia, dan ini menyebabkan banyak fungsi hati yang tidak boleh ditiru secara buatan.
Organ tiruan yang direka mempunyai fungsi yang terhad. Sejauh mana sekalipun teknologi manusia, tiada tiruan yang dapat meniru 100% organ yang asli.
Organ tiruan juga tidak boleh bertindak balas dengan sebarang perubahan fizikal dan persekitaran mekanikal seperti tisu biologi dan organ.

Prinsip-prinsip asas operasi

Mata bionik
Organ penglihatan tiruan digunakan bagi mengubati kebutaan. Mata bionik mengandungi kamera yang bersambung dengan sepasang cermin mata. Ianya menggunakan implan retina khas yang menghantar isyarat frekuensi radio ke mikrocip yang telah ditanam di dalam retina. Setiap cip mempunyai elektrod dan elektrod ini akan menukarkan isyarat frekuensi radio kepada rangsangan elektrik dan merangsang saki-baki sel yang ada pada retina dan bersambung terus ke saraf optik. Kemudian, saki-baki sel retina akan menghantar makluamt visual melalui saraf optik dan terus ke otak.

Jantung
Perentak jantung akan menghantar signal elektrik untuk merangsang otot ventikal. Perentak jantung tiruan adalah alat elektronik yang boleh diaplikasikan sama ada dengan menambah secara berperingkat (mod defibrilator), terus menambah, atau benar-benar menggantikan perentak semulajadi jantung mengikut keperluan. Selain itu, alat-alat bantuan ventrikular adalah alat peredaran mekanikal yang sebahagiannya atau sepenuhnya menggantikan fungsi hati yang gagal, tanpa penyingkiran hati itu sendiri.

Tangan dan kaki
Tangan dan kaki tiruan, atau prostetik, bertujuan untuk memulihkan tahap fungsi normal kaki dan tangan atau kudung. Alat-alat mekanikal ini membolehkan pesakit untuk berjalan lagi atau terus menggunakan dua tangan mereka.

Membran gentian berongga
Membentuk pertukaran unit gas asas paru-paru kontempari tiruan dan kecil dengan polimer tiub dengan dinding mikropora berketebalan 20–50 mm dengan diameter luar 200 – 400 mm. Liang dinding mempunyai saiz yang kebiasaannya bawah kira-kira 0.1mm, dan keliangan atau jumlah pecahan dinding gentian boleh berbeza daripada kira-kira 30% - 50%. Biasanya diperbuat daripada polimer hidrofobik supaya liang dinding membran kekal berisi gas dan gas pernafasan boleh meresap dengan mudah.

Paru-paru tiruan
Alat perubatan yang digunakan untuk membantu atau menggantikan fungsi paru-paru. Paru-paru tiruan digunakan untuk teknik pembedahan cardiopulmonary bypass (CPB) semasa pembedahan jantung terbuka dijalankan. Selain itu, paru-paru tiruan juga memainkan peranan menggantikan paru-paru biologi dalam tujuan pengoksidaan darah dalam badan sambil menyingkirkan karbon dioksida. Salah satu contoh paru-paru tiruan ialah pengoksigenan membran ekstrakorporeum (extracorporeum membrane oxygenation, ECMO). ECMO adalah sejenis teknik rawatan bagi merawat masalah pernafasan dengan menyediakan sokongan pernafasan kepada badan pesakit. ECMO terbahagi kepada dua jenis iaitu jenis veno-arteri (VA) yang memberikan sokongan kepada jantung dan pernafasan, dan veno-veva (VV), hanya memberikan sokongan pernafasan sahaja.

Implan koklea
Alat elektronik yang dimasukkan melalui pembedahan bagi memberikan deria bunyi kepada seseorang yang pendengarannya telah terjejas akibat kemalangan ataupun pekak. Implan koklea terbahagi kepada dua bahagian iaitu bahagian luar dan dalaman. Bagi bahagian luar, terdapat dua komponen iaitu mikrofon yang berfungsi sebagai penapis dan penghantar bunyi elektrik dengan memberikan isyarat melalui kabel serta pemancar, iaitu satu lapisan magnetik yang diletakkan di belakang telinga luar dan memancarkan isyarat-isyarat bunyi yang telah diproses oleh induksi elektromagnetik. Untuk bahagian dalaman pula, juga terdapat dua komponen iaitu penerima dan elektrod. Penerima akan mengambil isyarat elektrik dari pemancar dan elektrod pula akan merangsang gentian saraf auditori dan sensori bunyi diterima.

Sejarah penghasilan
Pada tahun 1885, M. von Frey dan M. Gruber (Leipzig) telah membina dan menggunakan peralatan jantung-paru-paru yang pertama secara “perfusion studies”.
Pada tahun 1927, H. Necheles mencipta organ buah pinggang ‘sandwich’ yang pertama meggunakan membran biologi yang terdiri daripada membran peritoneal betis dan dialyzes anjing.
Pada tahun1939, W. Thalheimer telah melakukan hemodialisis pertama anjing menggunakan membran selofan dan antikoagulasi heparin.
Pada tahun 1939 ,Robert E. Gross melaksanakan ligation pertama berjaya suatu paten ductus arteriosis.
Pada tahun 1940,Gordon Murray menggunakan heparin digunakan untuk kali pertama dalam pesakit manusia.
Pada tahun 1945/6,N. Alwall membangunkan gendang buah pinggang tiruan tidak bergerak yang pertama dan buah pinggang ultrapenurasan buatan manusia yang pertama yang mampu menahan tekanan negatif dan ultraturasan hidrostatik.
Pada tahun 1949,L. Skeggs dan J. Leonards  telah mempraktikal skrin rata-plat dialyzer yang pertama dan digunakan secara klinikal di Cleveland, Ohio.
Pada tahun 1953,J. Gibbon dan Jr menggunakan mesin jantung-paru-paru yang pertama untuk pembedahan jantung.
Pada tahun 1956,G. Clowes membangunkan membrane oxygenator yang pertama.
Pada tahun 1960,R. Stewart  telah mereka berongga serat dialyzer yang pertama.
Pada tahun 1960,Albert Starr  melakukan pembedahan intracardiac prostetik injap yang pertama.
Pada tahun 1962,Joseph Murray telah melakukan  pemindahan buah pinggang  telah berjaya pada manusia.
Pada tahun 1966,M.E. DeBakey  telah melaksanakan audit implantasi alat bantu ventricular yang pertama.
Pada tahun 1967,R. Stewart telah  menggunaankan buah pinggang klinikal yang pertama.
Pada tahun 1968,Thomas Starzl of Denver telah melakukan pemindahan hati manusia yang pertama.
Pada tahun 1969,D.A. Cooley D Liotta telah mengaplikasi pertama klinikal jantung tiruan menggunakan implan jantung berkuasa pneumatic.
Pada tahun 1984,P. Portner telah mengimplan aplikasi sisem elektrik berkuasa yang pertama.
Pada tahun 1988,R. Hetzer G. Noon M. DeBakey telah mengaplikasi alat bantu saliran yang berterusan yang pertama.
Pada tahun 1999,R. Koerfer W. Pae telah mencipta  alat sokongan sistem peredaran yang sepenuhnya yang pertama di implant di dalam badan manusia.

Cabaran masa hadapan
Saintis sedang berusaha menghasilkan organ daripada sel badan. Oleh itu, penyelidikan dan pembangunan (R&D) bagi organ-organ tiruan terus giat diusahakan oleh saintis seluruh dunia. Antaranya, Amerika Syarikat yang sedang membangunkan paru-paru tiruan primitif  bagi membolehkan pertumbahan organ baru daripada sel manusia sendiri. Kajian ini dijalankan oleh Harald Ott dan rakan-rakannya di Hospital Umum Massachusetts dan Sekolah Perubatan Harvard di Boston

Rujukan

Pautan luar 
classes.kumc.edu/cahe/respcared/cybercas/dialysis/frantype.html 
echo.gmu.edu/bionics/exhibits.htm 

Perubatan
WPPER