Total kunstige hjertetransplantationer: fremtid eller biding tid? /RCSI Student Medical Journal

Vilhelm mg Johnson1

Author affiliations
1rcsi medical student

Royal College of Surgeons i Irland Student Medical Journal 2011;4(1):35-38.

abstrakt
kunstige hjertetransplantationsmaskiner giver nu levedygtige behandlingsmuligheder for hjertesvigt.
manglen på donororganer har skabt et behov for kunstige transplantationsmaskiner. Disse maskiner udviser stigende succes med at tilvejebringe en ‘bro til transplantation’ periode, hvor et donororgan kan findes. Nu har kunstige hjerter forbedret overlevelsesraten til cirka 80%. Det er muligt, at disse maskiner kan have en større rolle at spille, da deres omkostninger falder, og teknologiske forbedringer øger pålideligheden. Denne artikel beskriver de seneste fremskridt inden for både kunstige hjerter og disse enheders rolle i behandlingen af hjertesygdomme i fremtiden. Derudover er der en kort diskussion om konkurrerende teknologier og deres begrænsninger.

nøgleord: kunstig, bro til transplantation, hjerte, SynCardia (Kardiovest), transplantation.

introduktion

hjertesvigt er et syndrom defineret af hjertets manglende evne til at skubbe nok blod ud til at imødekomme kroppens krav. Det påvirker cirka 20 millioner mennesker over hele verden.1,2 behandlingsmuligheder, både farmaceutiske og ikke-farmaceutiske, har udviklet sig gennem årene og viser løfte om en kur. Den nuværende guldstandard for behandling med hensyn til hjertesvigt i slutstadiet er en total hjertetransplantation.3 Da kun 10% af det samlede transplantationsbehov på verdensplan blev opfyldt i 2008, er konsekvensen af dødelighed en realitet for mange patienter, der afventer en HTK.4 fra de første hjerte–lunge perfusionsmaskiner til de mere moderne venstre ventrikulære hjælpeapparater (LVADs) og nu total kunstig hjertetransplantationer (TAHs), denne periode, kendt som ‘bridge to transplant’ (BTT), er blevet dramatisk mindre forbundet med dødelighed.5 Siden implementeringen af SynCardia TAH er overlevelsesraten for bro til transplantation steget fra 46% Til 79%.6

i den nærmeste fremtid kan disse enheder udvides ud over deres brug kun som BTT-enheder til mere langvarig terapi, ligesom LVAD ‘ er allerede har gjort. Der vil snart være en FDA-godkendt total permanent kunstig hjertetransplantation som destinationsterapi.7 kliniske forsøg er i gang med AbioCor implantable replacement heart (IRH), som i en nylig undersøgelse blev implanteret hos syv patienter.7 dette kan dog ikke blive førstelinjebehandling, da mindre LVAD ‘ er, in vitro organvækst og In situ celleudskiftningsterapi kunne vise betydelige fremskridt inden for forebyggelse og behandling af hjertesvigt.

venstre ventrikulære hjælpeanordninger

den første af de moderne behandlinger for hjertesvigt lå i udviklingen af hjælpeanordninger. Disse banede vejen for udviklingen af mere komplicerede mekanismer som TAH. Disse apparater virker ikke for at overtage hjertets handling; snarere reducerer de den stress, der udøves på hjertet, så det kan hvile og komme sig. Udviklingen af disse enheder accelererede i 1960 ‘erne og 70’ erne på grund af komplikationer og dødelighed forbundet med tidlige samlede HTK ‘ er.8 udviklingen af pumpeteknologi medførte to hovedtyper af enheder: pulserende LVAD ‘ er, hvor blod pumpes gennem den indre enhed via en ekstern pumpe, der efterligner hjertets handling; og kontinuerlige strømningspumper (aksial og centrifugal), hvor en magnetisk styret rotor tvinger blod gennem enheden. Det skal bemærkes, at når en kontinuerlig strømningspumpe implanteres, vil patienten anvende en unormal ikke-pulserende tilstand, hvilket udgør vanskeligheder ved klinisk måling af puls og blodtryk. Begge typer enheder implanteres i brystkassen og fastgøres via en kanyle til venstre og/eller højre ventrikel (RVAD) og indsættes til sidst i aorta.8

mekanisk fejl er en udfordring med disse enheder og påvirker primært de bevægelige dele af enheden. En ny tilgang implementeres i kontinuerlige strømningspumper, hvor traditionelle kuglelejer erstattes af hydrodynamiske og magnetiske suspensioner.8 Dette muliggør kun en bevægelig del, rotoren, hvilket i sidste ende reducerer forekomsten af mekanisk svigt. Denne tendens til at reducere antallet af bevægelige dele kan ses i mange hjerteenheder.8 En anden komplikation, der plager lignende hjerteapparater, er risikoen for tromboembolisme.6,8

i fremtiden forventes disse enheder at blomstre, ikke kun som et billigere alternativ til TAHs, men også fordi forbedringer i design, hvilket gør disse enheder mindre, vil gøre dem mindre invasive.8 Det kan forudses, at fremtidige enheder vil blive implementeret i de tidligere stadier af hjertesvigt, der virker profylaktisk for at forhindre fremskridt af hjertesygdomme.8

SynCardia Total kunstig hjertetransplantation

SynCardia TAH (også kendt som den Kardioeste TAH) er den eneste FDA-godkendte TAH på markedet i dag og er blevet implanteret hos cirka 850 patienter til dato.5 indretningen er sammensat af to symmetriske kamre, hvori en pneumatisk drevet membran er nedtrykt og derefter forhøjet, hvilket forårsager injektion og udstødning af blod med en hastighed på op til 9,5 L/min.5 Dette system bruger patientens egen muskeltonus og kropsbevægelse til at ændre dens udstødningsfraktion som reaktion på træning med op til 30%.5 Dette muliggør øget patientaktivitet i modsætning til lignende systemer. Ligesom de pulserende LVADs er enheden fastgjort til en ekstern pneumatisk driver. Denne driver er oprindeligt ikke-mobil og kan ved patientgendannelse skiftes til en mobil model, der kan bæres5 (figur 2).

figur 1: bryst røntgen af en patient med en implanteret SynCardia-enhed, der fremhæver udskiftningen af de indfødte ventiler og enhedens pneumatiske diaphargm. Bemærk de fire proteseventiler (a), to membraner (B) og de to spiralforstærkede polyurethanrør (C). (Høflighed: Syncardia. com5) (Klik for større billede.)

figur 2: den bærbare pneumatiske driver, der ses her knyttet til en SynCardia TAH, giver patienten mobilitet og gør det muligt for patienten at vende hjem indtil hjertetransplantationen. (Høflighed: syncardia. com5) (Klik for større billede.)

implantationen af SynCardia TAH involverer bilateral fjernelse af ventriklerne sammen med alle fire native ventiler ved de ventrikulære valvulære kryds mellem atria, lungearterie og aorta (figur 3a). Atria, lungearterie og aorta bevares derefter til fastgørelse til TAH (figur 3b). Hurtige tilslutningsenheder fastgør derefter TAH til de resterende dele af hjertet via suturer, hvilket skaber en kontakt til TAH (figur 3c). Endelig er TAH fastgjort, og påbegyndelsen af kunstig perfusion følger (figur 3D).5

figur 3: sekvensen, hvor det oprindelige hjerte fjernes, og SynCardia total kunstig hjertetransplantation placeres. (Høflighed: syncardia. com5) (Klik for større billede.)

figur 4: anatomisk position af SynCardia TAH og dens pneumatiske drivlinjer. Drivlinjerne kommer ind i patienten langs den venstre midtklavikulære linje, cirka 5 cm under kystmargenen. TAH ligger i mediastinum fastgjort til atria, lungearterien og aorta. (Høflighed: syncardia. com5) (Klik for større billede.)

hvad der adskiller SynCardia TAH fra andre enheder er dets evne til at eliminere ventrikulære, valvulære og elektriske komplikationer, såsom ventrikulær takykardi, sinus takykardi og atrieflimren, som opleves med pacemakere.9,10 desuden udviser apparatet visse fordele i forhold til brugen af LVAD ‘ er, såsom dets anvendelse hos patienter med tilbagevendende intrakardiale trombier, shunts, strukturelle skader og medfødte defekter.11

som med alle proteser kan iboende komplikationer forekomme som beskrevet i tabel 1. Et overvældende antal patienter får infektioner efter proceduren, hvilket bidrager til en dødelighed så høj som 9% hos inficerede patienter.9 Platis et al. registrerede luftvejsinfektioner hos op til 40%, genito-urininfektioner hos op til 22% og pneumatiske indsættelseslinjeassocierede infektioner hos op til 14% af patienterne efter proceduren.6 andre undersøgelser har registreret infektionsrater så lave som 20%.12 aggressiv antibiotikabehandling er den nuværende behandling for disse infektioner, men øget mikrobiel resistens er en potentiel udfordring.12 de sammensatte resultater af disse komplikationer udstilles hos patienter, der oplever multipel organsvigt, hvilket i sidste ende har resulteret i øget dødelighed.12 derudover udgør dannelse af intraproteset tromboemboli en alvorlig trussel mod individet.6 med den nuværende behandling, der involverer anvendelse af anti-koagulativ terapi, er postoperativ blødning en betydelig risiko for patienten.12 fremtiden ser frem til udviklingen af mindre trombogene materialer og dermed enheder, der kan undgå disse komplikationer. Brugen af membraner i fremtidige enheder er lovende, da færre bevægelige dele kan øge holdbarheden. Kommende udviklinger i perfusionskorrigerende teknologier indvarsles for at reducere mange komplikationer, såsom dem, der er forbundet med lever -, nyre-og mesenterisk iskæmi.12

tabel 1. (Klik for at forstørre.)

værdiansættelse af omkostninger til sundhedssystemer

i øjeblikket er størstedelen af TAH-transplantationer privatfinansieret.13 den nuværende pris på en SynCardia TAH-transplantation er cirka $150.000 US sammenlignet med prisen på en LVAD i intervallet $100.000 US, afhængigt af land.13 øget pres på offentlige sundhedscentre for at få den bedst mulige behandling er i konflikt med budgetmæssige begrænsninger i mange lande. Det forekommer pragmatisk at vedtage mere gennemførlige tilgange til hjertesvigt, såsom brugen af udbredte, mindre effektive lægemiddelbehandlinger. Sådanne behandlinger omfatter diuretiske regimer, der kun giver en beskeden opløsning af patientens symptomer.2 med den voksende interesse fra mange proteseudviklingsvirksomheder og en stigende efterspørgsel efter kunstig hjertetransplantationsteknologi synes det plausibelt, at enheder bliver mere overkommelige.8 ikke desto mindre er det urealistisk at sige, at denne teknologi vil være tilgængelig for alle patienter med hjertesvigt i fremtiden.

fremtidige fremskridt

i øjeblikket implementeres TAH som en BTT-behandling snarere end en destinationsterapi. AbioCor IRH er i færd med at opnå FDA-godkendelse, men komplikationer forbundet med tromboemboliske hændelser og trombusdannelse på dets atriale vedhæftede filer skal løses, før den modtager markeds-og professionel godkendelse.6,7 denne nye enhed tilbyder et transkutan energioverførselssystem (TET) og et radiokommunikationssystem, der undgår brug af ventilationskanaler og intra-abdominale porte. Andre funktioner omfatter automatisk overvågning og styring af motorhastigheder, pumpehastighed og strømningsbalance ved hjælp af et intra-abdominal sensorsystem.7 fremtidige modeller af LVADs og TAHs vil anvende disse funktioner ved transkutan strømtransduktion som et middel til at drive enheder, hvilket eliminerer behovet for intra-abdominal linjeplacering og reducerer linieinfektion.7,14

andre teknologier under udvikling er afhængige af at øge hjertets efterbelastning ved at indsnævre aorta. C-Pulse (Sunshine Heart Inc, Tustin, CA) – enheden er afhængig af en oppustelig manchet, der intermitterende udvider sig omkring omkredsen af den stigende aorta og derved øger hjerteproduktionen.15 brug af intra-abdominale linjer kan dog resultere i line sepsis, der kan have ødelæggende konsekvenser, hvilket bidrager til dødsfald på cirka 1%.9 Dette blev påvist i casestudiet af mitnovetski et al.15

med den nuværende teknologi er det sandsynligt, at brugen af TAHs vil stige, ligesom udviklingen af enheder med lavere mekaniske fejl, mere systemisk kontrol, øget patientfrihed og færre samlede komplikationer. Kunstige hjertetransplantationsmaskiner giver levedygtige behandlingsmuligheder for hjertesvigt, så dette medicinske felt garanterer yderligere forskning og udvikling for at holde trit med den nye teknologi.

anerkendelser

Jeg vil gerne takke alle mine kolleger på St Vincents Private Hospital, Sydney, Australien, og en særlig tak til Dr. Frank Junius for hans hjælp og vejledning.

Tilbage til listen over artikler.