Trapianti di cuore artificiali totali: tempo futuro o attesa? | RCSI Studente Medical Journal

William MG Johnson1

Autore affiliazioni
1RCSI studente di medicina

Royal College of Surgeons in Irlanda Studente Medical Journal 2011;4(1):35-38.

Abstract
Le macchine per trapianti di cuore artificiali offrono ora valide opzioni di trattamento per l’insufficienza cardiaca.
La carenza di organi donatori ha creato la necessità di macchine per trapianti artificiali. Queste macchine mostrano un crescente successo nel fornire un periodo di “bridge to transplant” durante il quale è possibile trovare un organo donatore. Ora i cuori artificiali hanno migliorato i tassi di sopravvivenza a circa l ‘ 80%. È possibile che queste macchine possano avere un ruolo maggiore da svolgere poiché i loro costi diminuiscono e i miglioramenti tecnologici aumentano l’affidabilità. Questo articolo delinea gli ultimi progressi in entrambi i cuori artificiali e il ruolo di questi dispositivi nel trattamento delle condizioni cardiache in futuro. Inoltre, vi è una breve discussione sulle tecnologie concorrenti e sui loro limiti.

Parole chiave: Artificiale, ponte di trapianto, cuore, SinCardia (CardioWest), trapianto.

Introduzione

l’insufficienza Cardiaca è una sindrome definita dall’incapacità del cuore di espellere abbastanza sangue per soddisfare le esigenze del corpo. Colpisce circa 20 milioni di persone in tutto il mondo.Le opzioni di trattamento 1,2, sia farmaceutiche che non farmaceutiche, si sono evolute nel corso degli anni, mostrando la promessa di una cura. L’attuale gold standard di trattamento per quanto riguarda l’insufficienza cardiaca allo stadio terminale è un trapianto di cuore totale (HTx).3 Con solo il 10% del fabbisogno totale di trapianto in tutto il mondo soddisfatto nel 2008, la conseguenza della mortalità è una realtà per molti pazienti che sono in attesa di un HTx.4 Dalle prime macchine per perfusione cuore-polmone ai più moderni dispositivi di assistenza ventricolare sinistra (LVAD), e ora i trapianti di cuore artificiali totali (TAHs), questo periodo, noto come “bridge to transplant” (BTT), è diventato drammaticamente meno associato alla mortalità.5 Dall’implementazione del SynCardia TAH, i tassi di sopravvivenza bridge to transplant sono aumentati dal 46% al 79%.6

Nell’immediato futuro, questi dispositivi possono essere estesi oltre il loro uso solo come dispositivi BTT per una terapia più a lungo termine, proprio come hanno già fatto i LVAD. Ci sarà presto un trapianto di cuore artificiale permanente totale approvato dalla FDA come terapia di destinazione.Sono in corso 7 studi clinici sull’AbioCor implantable replacement heart (IRH), che, in un recente studio, è stato impiantato in sette pazienti.7 Tuttavia, questa potrebbe non diventare una terapia di prima linea, poiché LVAD più piccoli, crescita di organi in vitro e terapia sostitutiva cellulare in situ potrebbero mostrare progressi sostanziali nella prevenzione e nel trattamento dell’insufficienza cardiaca.

Dispositivi di assistenza ventricolare sinistra

Il primo dei moderni trattamenti per l’insufficienza cardiaca risiede nello sviluppo di dispositivi di assistenza. Questi hanno aperto la strada allo sviluppo di meccanismi più complicati come il TAH. Questi apparecchi non agiscono per assumere l’azione del cuore; piuttosto, riducono lo stress esercitato sul cuore, permettendogli di riposare e riprendersi. Lo sviluppo di questi dispositivi ha accelerato negli anni ‘ 60 e ‘70 a causa di complicazioni e mortalità associate ai primi HTX totali.8 L’evoluzione della tecnologia delle pompe ha portato a due tipi principali di dispositivi: pulsatile LVADs, dove il sangue viene pompato attraverso il dispositivo interno tramite una pompa esterna che imita l’azione del cuore; e, pompe a flusso continuo (assiale e centrifuga), in cui un rotore controllato magneticamente costringe il sangue attraverso il dispositivo. Va notato che quando viene impiantata una pompa a flusso continuo, il paziente impiegherà uno stato anormale non pulsatile, che pone difficoltà nella misurazione clinica del polso e della pressione sanguigna. Entrambi i tipi di dispositivi sono impiantati nel torace e collegati tramite una cannula al ventricolo sinistro e/o destro (RVAD), infine inserendosi nell’aorta.8

Guasto meccanico è una sfida con questi dispositivi e colpisce principalmente le parti in movimento del dispositivo. Un nuovo approccio viene implementato nelle pompe a flusso continuo in cui i cuscinetti a sfera tradizionali vengono sostituiti da sospensioni idrodinamiche e magnetiche.8 Ciò consente una sola parte mobile, il rotore, riducendo in ultima analisi l’incidenza di guasti meccanici. Questa tendenza nel ridurre il numero di parti in movimento può essere vista in molti dispositivi cardiaci.8 Un’altra complicazione che affligge un apparato cardiaco simile è il rischio di tromboembolia.6,8

In futuro, si prevede che questi dispositivi prospereranno, non solo come alternativa più economica a TAHs, ma anche perché i miglioramenti nel design, rendendo questi dispositivi più piccoli, li renderanno meno invasivi.8 Si può prevedere che i futuri dispositivi saranno implementati nelle fasi precedenti dell’insufficienza cardiaca, agendo in modo profilattico per prevenire l’avanzamento delle malattie cardiache.8

SynCardia total artificial heart transplant

SynCardia TAH (noto anche come CardioWest TAH) è l’unico TAH approvato dalla FDA oggi sul mercato ed è stato impiantato in circa 850 pazienti fino ad oggi.5 Il dispositivo è composto da due camere simmetriche in cui un diaframma azionato pneumaticamente viene depresso e quindi elevato, causando l’iniezione e l’espulsione di sangue ad una velocità fino a 9,5 L/min.5 Questo sistema utilizza il tono muscolare del paziente e il movimento del corpo per alterare la sua frazione di eiezione in risposta all’esercizio fino al 30%.5 Ciò consente una maggiore attività del paziente in contrasto con sistemi simili. Come i LVADs pulsatili, il dispositivo è collegato a un driver pneumatico esterno. Questo driver è inizialmente non mobile e dopo il recupero del paziente può essere passato a un modello mobile che può essere trasportato5 (Figura 2).

FIGURA 1: Radiografia del torace di un paziente con dispositivo SynCardia impiantato evidenziando la sostituzione delle valvole native e del diaframma pneumatico del dispositivo. Notare le quattro valvole protesiche (A), due diaframmi (B) e i due tubi in poliuretano rinforzato con bobina (C). (Per gentile concessione: Syncardia. com5) (Clicca per ingrandire.)

FIGURA 2: Il driver pneumatico portatile visto qui collegato a un SynCardia TAH offre la mobilità del paziente e consente al paziente di tornare a casa fino al trapianto di cuore. (Per gentile concessione: syncardia. com5) (Clicca per ingrandire.)

L’impianto della SynCardia TAH comporta la rimozione bilaterale dei ventricoli insieme a tutte e quattro le valvole native alle giunzioni valvolari ventricolari tra atri, arteria polmonare e aorta (Figura 3a). Gli atri, l’arteria polmonare e l’aorta vengono quindi conservati per l’attaccamento al TAH (Figura 3b). Dispositivi Quick connect quindi collegare il TAH alle porzioni residue del cuore tramite suture, creando un contatto per il TAH (Figura 3c). Infine, il TAH è collegato e segue l’inizio della perfusione artificiale (Figura 3d).5

FIGURA 3: La sequenza in cui viene rimosso il cuore nativo e viene inserito il trapianto totale di cuore artificiale SynCardia. (Per gentile concessione: syncardia. com5) (Clicca per ingrandire.)

FIGURA 4: Posizione anatomica della SynCardia TAH e delle sue trasmissioni pneumatiche. Le linee di trasmissione entrano nel paziente lungo la linea midclavicolare sinistra, circa 5 cm sotto il margine costale. Il TAH si trova nel mediastino attaccato agli atri, all’arteria polmonare e all’aorta. (Per gentile concessione: syncardia. com5) (Clicca per ingrandire.)

Ciò che distingue SynCardia TAH da altri dispositivi è la sua capacità di eliminare complicazioni ventricolari, valvolari ed elettriche, come tachicardia ventricolare, tachicardia sinusale e fibrillazione atriale, che sono sperimentate con pacemaker.9,10 Inoltre, l’apparecchio presenta alcuni vantaggi rispetto all’uso di LVADs, come la sua applicazione in pazienti con trombi intracardiaci ricorrenti, shunt, danni strutturali e difetti congeniti.11

Come per tutte le protesi, possono verificarsi complicazioni intrinseche, come descritto nella Tabella 1. Un numero schiacciante di pazienti acquisisce infezioni post-procedurali, contribuendo a un tasso di mortalità fino al 9% nei pazienti infetti.9 Platis et al. infezioni respiratorie registrate fino al 40%, infezioni genito-urinarie fino al 22% e infezioni associate alla linea di inserimento pneumatico fino al 14% dei pazienti post-procedurali.6 Altri studi hanno registrato tassi di infezione fino al 20%.12 Il trattamento antibiotico aggressivo è il trattamento corrente per queste infezioni, ma la resistenza microbica aumentante è una sfida potenziale.12 I risultati composti di queste complicanze sono esposti in pazienti con insufficienza multiorgano, che alla fine ha portato ad un aumento dei tassi di mortalità.12 Inoltre, la formazione di tromboemboli intra-protesici rappresenta una seria minaccia per l’individuo.6 Con l’attuale trattamento che prevede l’uso di terapia anti-coagulativa, il sanguinamento postoperatorio è un rischio significativo per il paziente.12 Il futuro attende lo sviluppo di materiali meno trombogenici e quindi di dispositivi in grado di evitare queste complicazioni. L’uso di diaframmi nei dispositivi futuri è promettente, poiché un minor numero di parti mobili può aumentare la durata. I prossimi sviluppi nelle tecnologie di correzione della perfusione sono annunciati per ridurre molte complicazioni, come quelle associate all’ischemia epatica, renale e mesenterica.12

Tabella 1. (Clicca per ingrandire.)

Valutazione dei costi per i sistemi sanitari

Attualmente, la maggior parte dei trapianti TAH sono finanziati privatamente.13 Il prezzo corrente di un trapianto SynCardia TAH è di circa US 150.000 US, rispetto al costo di un LVAD nell’intervallo di US 100.000 US, a seconda del paese.13 La crescente pressione sui centri sanitari pubblici per ottenere le migliori cure disponibili contrasta con i vincoli di bilancio in molti paesi. Sembra pragmatico adottare approcci più fattibili allo scompenso cardiaco, come l’uso di trattamenti farmacologici diffusi e meno efficaci. Tali trattamenti includono regimi diuretici che offrono solo una modesta risoluzione dei sintomi del paziente.2 Con il crescente interesse da parte di molte aziende di sviluppo protesico e una crescente domanda di tecnologia di trapianto di cuore artificiale, sembra plausibile che i dispositivi diventeranno più accessibili.8 Tuttavia, non è realistico dire che questa tecnologia sarà disponibile per tutti i pazienti con insufficienza cardiaca in futuro.

Avanzamenti futuri

Attualmente, TAH è implementato come trattamento BTT piuttosto che come terapia di destinazione. L’AbioCor IRH è in procinto di ottenere l’approvazione della FDA, ma le complicanze associate a eventi tromboembolici e formazione di trombi sui suoi allegati atriali devono essere risolte prima di ricevere l’approvazione del mercato e professionale.6,7 Questo nuovo dispositivo offre un sistema di trasferimento di energia transcutanea (TET) e un sistema di comunicazione radio, evitando l’uso di prese d’aria e porte intra-addominali. Altre caratteristiche includono il monitoraggio automatico e il controllo delle velocità del motore, della velocità della pompa e del bilanciamento del flusso mediante un sistema di sensori intra-addominali.7 Modelli futuri di LVADs e TAHs impiegheranno queste caratteristiche della trasduzione della corrente transcutanea come mezzo per alimentare i dispositivi, eliminando così la necessità di posizionamento della linea intra-addominale e riducendo l’infezione della linea.7,14

Altre tecnologie in fase di sviluppo si basano sull’aumento del postcarico del cuore restringendo l’aorta. Il dispositivo C-Pulse (Sunshine Heart Inc, Tustin, CA) si basa su un bracciale gonfiabile che si espande in modo intermittente attorno alla circonferenza dell’aorta ascendente, aumentando così la gittata cardiaca.15 Tuttavia, l’uso delle linee intra-addominali può provocare la sepsi della linea che può avere conseguenze devastanti, contribuendo a fatalità di circa 1%.9 Ciò è stato dimostrato nel caso studio di Mitnovetski et al.15

Con l’attuale tecnologia, è plausibile che l’uso di TAHs aumenterà, così come lo sviluppo di dispositivi con difetti meccanici inferiori, un maggiore controllo sistemico, una maggiore libertà del paziente e meno complicazioni complessive. Le macchine per il trapianto di cuore artificiale forniscono opzioni di trattamento valide per l’insufficienza cardiaca, quindi questo campo medico garantisce ulteriori ricerche e sviluppo per tenere il passo con la tecnologia emergente.

Ringraziamenti

Vorrei ringraziare tutti i miei colleghi del St Vincent’s Private Hospital di Sydney, Australia, e un ringraziamento speciale al dottor Frank Junius per il suo aiuto e il suo mentoring.

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