Totale kunstmatige harttransplantaties: toekomst of afwachten? /RCSI Student Medical Journal

William MG Johnson1

auteur affiliations
1RCSI medical student

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

Abstract kunstmatige harttransplantatiemachines bieden nu levensvatbare behandelingsopties voor hartfalen.het tekort aan donororganen heeft de behoefte aan kunstmatige transplantatiemachines doen ontstaan. Deze machines vertonen steeds meer succes in het leveren van een ‘brug naar transplantatie’ periode waarin een donororgaan kan worden gevonden. Kunstharten hebben de overlevingskansen verhoogd tot ongeveer 80%. Het is mogelijk dat deze machines een grotere rol spelen omdat hun kosten dalen en technologische verbeteringen de betrouwbaarheid verhogen. Dit artikel schetst de laatste ontwikkelingen in zowel kunstmatige harten en de rol van deze apparaten in de behandeling van hartaandoeningen in de toekomst. Daarnaast is er een korte discussie over concurrerende technologieën en hun beperkingen.

sleutelwoorden: artificieel, brug naar transplantatie, hart, SynCardia (CardioWest), transplantatie.

Inleiding

hartfalen is een syndroom dat wordt gedefinieerd door het onvermogen van het hart om voldoende bloed uit te werpen om aan de eisen van het lichaam te voldoen. Het treft ongeveer 20 miljoen mensen wereldwijd.1,2 behandelingsopties, zowel farmaceutische als niet-farmaceutische, zijn geëvolueerd door de jaren heen, waaruit de belofte van een remedie. De huidige gouden standaard van de behandeling met betrekking tot eindstadium hartfalen is een totale harttransplantatie (HTx).3 met slechts 10% van de totale transplantatiebehoefte wereldwijd voldaan in 2008, het gevolg van mortaliteit is een realiteit voor veel patiënten die wachten op een HTx.4 van de eerste hart-longperfusie-machines tot de modernere LVAD ‘ s en nu total artificial heart transplantations (TAHs), is deze periode, bekend als ‘bridge to Transplantation’ (BTT), dramatisch minder geassocieerd met mortaliteit geworden.5 sinds de implementatie van de SYNCARDIA TAH is de overlevingskans tussen brug en transplantatie gestegen van 46% naar 79%.6

in de nabije toekomst kunnen deze hulpmiddelen verder worden uitgebreid dan alleen het gebruik ervan als BTT-hulpmiddelen voor langdurige therapie, zoals LVADs al hebben gedaan. Er zal binnenkort een FDA-goedgekeurde totale permanente kunstmatige harttransplantatie als bestemming therapie.Er zijn 7 klinische studies aan de gang met het AbioCor implantable replacement heart (IRH), dat in een recente studie bij zeven patiënten werd geïmplanteerd.Dit kan echter geen eerstelijnstherapie worden, aangezien kleinere LVADs, in vitro orgaangroei en in situ celvervangingstherapie aanzienlijke vooruitgang kunnen laten zien in de preventie en behandeling van hartfalen.

left ventricular assist devices

De eerste van de moderne behandelingen voor hartfalen lag in de ontwikkeling van assist devices. Deze maakten de weg vrij voor de ontwikkeling van meer gecompliceerde mechanismen zoals de TAH. Deze apparaten handelen niet om de actie van het hart over te nemen; eerder verminderen ze de stress die op het hart wordt uitgeoefend, waardoor het kan rusten en herstellen. Ontwikkeling van deze apparaten versneld in de jaren 1960 en ‘ 70 als gevolg van complicaties en mortaliteit geassocieerd met vroege totale HTxs.8 de evolutie van de pomptechnologie bracht twee belangrijke soorten apparaten tot stand: pulsatile LVADs, waarbij bloed door het interne apparaat wordt gepompt via een externe pomp die de werking van het hart nabootst; en continue stroompompen (axiaal en centrifugaal), waarbij een magnetisch gecontroleerde rotor bloed door het apparaat dwingt. Opgemerkt moet worden dat wanneer een continue stroompomp wordt geïmplanteerd de patiënt een abnormale niet-pulsatiele toestand zal gebruiken, die problemen oplevert bij de klinische meting van de pols en de bloeddruk. Beide soorten apparaten worden geïmplanteerd in de thorax en bevestigd via een canule aan de linker en/of rechter ventrikel (rvad), uiteindelijk invoegen in de aorta.8

mechanische storing is een uitdaging met deze apparaten en heeft voornamelijk invloed op de bewegende delen van het apparaat. Een nieuwe aanpak wordt toegepast in continue pompen waar traditionele kogellagers worden vervangen door hydrodynamische en magnetische suspensies.8 Dit staat slechts één bewegend deel toe, de rotor, die uiteindelijk de incidentie van mechanische storing vermindert. Deze trend in het verminderen van het aantal bewegende delen kan worden gezien in veel hart apparaten.8 Een andere complicatie die soortgelijke cardiale apparaten plagen is het risico van trombo-embolie.6,8

in de toekomst zullen deze apparaten naar verwachting floreren, niet alleen als een goedkoper alternatief voor TAHs, maar ook omdat verbeteringen in het ontwerp, waardoor deze apparaten kleiner worden, ze minder invasief zullen maken.8 Het is te verwachten dat toekomstige hulpmiddelen in de eerdere stadia van hartfalen zullen worden geïmplementeerd, en op een profylactische manier zullen werken om de ontwikkeling van hartziekten te voorkomen.8

SynCardia totale artificiële harttransplantatie

De SynCardia TAH (ook bekend als de CardioWest TAH) is de enige door de FDA goedgekeurde TAH op de markt vandaag en is tot op heden bij ongeveer 850 patiënten geïmplanteerd.5 het apparaat bestaat uit twee symmetrische kamers waarin een pneumatisch aangedreven diafragma wordt ingedrukt en vervolgens verhoogd, waardoor de injectie en uitworp van bloed met een snelheid van 9,5 L/min.5 Dit systeem maakt gebruik van de eigen spiertonus en lichaamsbeweging van de patiënt om zijn ejectiefractie te veranderen in reactie op oefening met maximaal 30%.Dit zorgt voor een verhoogde activiteit van de patiënt in tegenstelling tot vergelijkbare systemen. Net als de pulsatile LVADs is het apparaat bevestigd aan een externe pneumatische driver. Deze driver is in eerste instantie niet mobiel en kan na herstel van de patiënt worden overgeschakeld op een mobiel model dat kan worden gebruikt5 (Figuur 2).

figuur 1: thoraxfoto van een patiënt met een geïmplanteerd SynCardia-apparaat dat de vervanging van de inheemse kleppen en het pneumatische membraan van het apparaat aangeeft. Let op de vier prothetische kleppen (A), twee membranen (B) en de twee met spoelen versterkte polyurethaanbuizen (C). (Hoffelijkheid: Syncardia. com5) (Klik om te vergroten.)

figuur 2: De draagbare pneumatische driver die hier aan een SYNCARDIA TAH is bevestigd, biedt de mobiliteit van de patiënt en stelt de patiënt in staat naar huis terug te keren tot de harttransplantatie. (Hoffelijkheid: syncardia. com5) (Klik om te vergroten.)

de implantatie van de SYNCARDIA TAH impliceert bilaterale verwijdering van de ventrikels samen met alle vier de oorspronkelijke kleppen op de ventriculaire valvulaire verbindingen tussen de atria, de longslagader en de aorta (figuur 3a). De atria, longslagader en aorta worden dan bewaard voor bevestiging aan de TAH (figuur 3b). Quick connect apparaten vervolgens hechten de TAH aan de resterende delen van het hart via hechtingen, het creëren van een contact voor de TAH (figuur 3c). Tenslotte wordt de TAH bevestigd en volgt het begin van kunstmatige perfusie (figuur 3d).5

figuur 3: de volgorde waarin het oorspronkelijke hart wordt verwijderd en de SynCardia totale artificiële harttransplantatie wordt geplaatst. (Hoffelijkheid: syncardia. com5) (Klik om te vergroten.)

figuur 4: anatomische positie van de SYNCARDIA TAH en zijn pneumatische aandrijvingen. De aandrijflijnen komen de patiënt binnen langs de linker midclaviculaire lijn, ongeveer 5 cm onder de kustrand. De TAH ligt in het mediastinum aan de atria, longslagader en de aorta. (Hoffelijkheid: syncardia. com5) (Klik om te vergroten.)

Wat SynCardia TAH onderscheidt van andere hulpmiddelen is het vermogen om ventriculaire, valvulaire en elektrische complicaties te elimineren, zoals ventriculaire tachycardie, sinustachycardie en atriumfibrilleren, die worden ervaren met pacemakers.Bovendien heeft het apparaat bepaalde voordelen ten opzichte van het gebruik van LVADs, zoals de toepassing ervan bij patiënten met recidiverende intracardiale trombi, shunts, structurele schade en aangeboren afwijkingen.11

zoals bij alle prothesen kunnen inherente complicaties optreden, zoals beschreven in Tabel 1. Een overweldigend aantal patiënten krijgt postprocedurele infecties, wat bijdraagt aan een sterftecijfer van 9% bij geïnfecteerde patiënten.9 Platis et al. waargenomen luchtweginfecties bij maximaal 40%, genito-urinaire infecties bij maximaal 22% en pneumatische insertielijn-geassocieerde infecties bij maximaal 14% van de postprocedurele patiënten.In 6 andere studies zijn infectiepercentages tot 20% geregistreerd.Aggressive antibioticabehandeling is de huidige behandeling voor deze infecties, maar het verhogen van microbiële resistentie is een potentiële uitdaging.12 de samengestelde resultaten van deze complicaties worden tentoongesteld bij patiënten die meervoudig orgaanfalen ervaren, wat uiteindelijk heeft geresulteerd in verhoogde sterftecijfers.Daarnaast vormt de vorming van intra-prothese trombo-embolie een ernstige bedreiging voor het individu.Bij de huidige behandeling met anticoagulatieve therapie is postoperatieve bloeding een significant risico voor de patiënt.12 de toekomst ziet uit naar de ontwikkeling van minder thrombogene materialen en dus apparaten die deze complicaties kunnen voorkomen. Het gebruik van membranen in toekomstige apparaten is veelbelovend, omdat minder bewegende delen de duurzaamheid kunnen verhogen. Komende ontwikkelingen in perfusiecorrigerende technologieën worden aangekondigd om vele complicaties te verminderen, zoals die geassocieerd met hepatische, renale en mesenterische ischemie.12

Tabel 1. (Klik om te vergroten.)

waardering van kosten voor de gezondheidsstelsels

momenteel worden de meeste TAH-transplantaties particulier gefinancierd.13 de huidige prijs van een SynCardia TAH transplantatie is ongeveer $150.000 US, vergeleken met de kosten van een LVAD in de Orde van $100.000 US, afhankelijk van het land.13 de toenemende druk op volksgezondheidscentra voor de beste beschikbare behandeling is in veel landen in strijd met budgettaire beperkingen. Het lijkt pragmatisch om meer haalbare benaderingen van hartfalen aan te nemen, zoals het gebruik van wijdverbreide, minder effectieve geneesmiddelenbehandelingen. Dergelijke behandelingen omvatten diuretische regimes die slechts een bescheiden oplossing van de symptomen van de patiënt bieden.2 Met de groeiende belangstelling van veel prothese – ontwikkelingsbedrijven en een toenemende vraag naar kunstmatige harttransplantatietechnologie, lijkt het aannemelijk dat apparaten betaalbaarder zullen worden.8 toch is het onrealistisch om te zeggen dat deze technologie in de toekomst beschikbaar zal zijn voor alle patiënten met hartfalen.

toekomstige ontwikkelingen

momenteel wordt TAH geïmplementeerd als een BTT-behandeling in plaats van een doeltherapie. De AbioCor IRH is bezig met het verkrijgen van FDA goedkeuring, maar complicaties geassocieerd met trombo-embolische gebeurtenissen en trombusvorming op zijn atriale gehechtheden moeten worden opgelost voordat het markt en professionele goedkeuring krijgt.6,7 dit nieuwe apparaat biedt een transcutaneous energy transfer (TET) systeem en een radio communicatie systeem, het vermijden van het gebruik van openingen en intra-abdominale poorten. Andere functies zijn geautomatiseerde bewaking en regeling van motortoerentallen, pompsnelheid en debietbalans door middel van een intra-abdominale sensorsysteem.7 toekomstige modellen van LVADs en TAHs zullen deze kenmerken van transcutane stroomtransductie gebruiken als een middel om apparaten aan te drijven, waardoor de noodzaak voor intra-abdominale lijnplaatsing wordt geëlimineerd en lijninfectie wordt verminderd.7,14

andere technologieën in ontwikkeling zijn afhankelijk van het verhogen van de afterload van het hart door het vernauwen van de aorta. Het C-Pulse-apparaat (Sunshine Heart Inc, Tustin, CA) is gebaseerd op een opblaasbare manchet die met tussenpozen uitzet rond de omtrek van de opgaande aorta, waardoor het hartvermogen toeneemt.Echter, het gebruik van intra-abdominale lijnen kan leiden tot lijnsepsis die verwoestende gevolgen kan hebben, bij te dragen tot overlijden van ongeveer 1%.9 Dit werd aangetoond in de case study door Mitnovetski et al.15

met de huidige technologie is het aannemelijk dat het gebruik van TAHs zal toenemen, evenals de ontwikkeling van hulpmiddelen met minder mechanische fouten, meer systemische controle, meer patiëntenvrijheid en minder algemene complicaties. Kunstmatige harttransplantatie machines bieden levensvatbare behandelingsopties voor hartfalen, dus dit medische gebied vereist verder onderzoek en ontwikkeling om gelijke tred te houden met de opkomende technologie.Dankbetuigingen dank aan al mijn collega ’s van het St.Vincent’ S Private Hospital in Sydney, Australië, en een speciaal dankwoord aan Dr. Frank Junius voor zijn hulp en begeleiding.

terug naar lijst met artikelen.