Całkowite sztuczne przeszczepy serca: przyszłość czy czas oczekiwania? | RCSI Student Medical Journal

William MG Johnson1

author afiliations
1rcsi medical student

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

Streszczenie
Maszyny do sztucznego przeszczepu serca zapewniają obecnie realne możliwości leczenia niewydolności serca.
niedobór narządów dawców spowodował potrzebę sztucznych maszyn do przeszczepów. Maszyny te wykazują coraz większe sukcesy w zapewnieniu okresu „pomostu do przeszczepu”, podczas którego można znaleźć narząd dawcy. Teraz sztuczne serca poprawiły przeżywalność do około 80%. Możliwe, że maszyny te będą odgrywać większą rolę, ponieważ ich koszty spadną, a ulepszenia technologiczne zwiększą niezawodność. W tym artykule przedstawiono najnowsze osiągnięcia zarówno w dziedzinie sztucznych serc, jak i rolę tych urządzeń w leczeniu chorób serca w przyszłości. Ponadto odbywa się krótka dyskusja na temat konkurencyjnych technologii i ich ograniczeń.

słowa kluczowe: Artificial, bridge to Transplantation, heart, SynCardia (CardioWest), Transplantation.

wprowadzenie

niewydolność serca jest zespołem zdefiniowanym przez niezdolność serca do wyrzucenia wystarczającej ilości krwi, aby spełnić wymagania organizmu. Dotyka około 20 milionów ludzi na całym świecie.1,2 możliwości leczenia, zarówno farmaceutyczne, jak i niefarmaceutyczne, ewoluowały na przestrzeni lat, pokazując obietnicę wyleczenia. Obecnie złotym standardem leczenia schyłkowej niewydolności serca jest przeszczep serca (HTx).3 ponieważ w 2008 r.spełniono tylko 10% całkowitego zapotrzebowania na przeszczep na całym świecie, dla wielu pacjentów oczekujących na HTx konsekwencja śmiertelności jest faktem.4 od pierwszych maszyn do perfuzji serca i płuc po bardziej nowoczesne urządzenia wspomagające lewą komorę serca (LVADs), a teraz całkowite sztuczne przeszczepy serca (TAHs), okres ten, znany jako „most do przeszczepu” (BTT), stał się znacznie mniej związany ze śmiertelnością.5 od czasu wdrożenia SynCardia TAH współczynnik przeżywalności pomostu do przeszczepu wzrósł z 46% do 79%.6

w najbliższej przyszłości urządzenia te mogą być rozszerzone poza ich wykorzystanie tylko jako urządzenia BTT do bardziej długoterminowej terapii, podobnie jak LVADs już zrobili. Wkrótce nastąpi zatwierdzona przez FDA całkowita permanentna sztuczna przeszczep serca jako terapia docelowa.Trwają 7 badań klinicznych nad implantowanym sercem zastępczym (ang. AbioCor implantable replacement heart, IRH), które w niedawnym badaniu zostało wszczepione u siedmiu pacjentów.Nie może to jednak stać się terapią pierwszego rzutu, ponieważ mniejsze LVADs, wzrost narządów in vitro i terapia zastępcza komórkami in situ mogą wykazywać znaczne postępy w zapobieganiu i leczeniu niewydolności serca.

urządzenia wspomagające lewą komorę

pierwsze z nowoczesnych metod leczenia niewydolności serca polegały na opracowaniu urządzeń wspomagających. Utorowały one drogę do rozwoju bardziej skomplikowanych mechanizmów, takich jak TAH. Aparaty te nie działają, aby przejąć działanie serca; raczej zmniejszają stres wywierany na serce, pozwalając mu odpocząć i odzyskać. Rozwój tych urządzeń przyspieszył w latach 60. i 70. z powodu komplikacji i śmiertelności związanych z wczesnymi HTX.8 ewolucja technologii pomp przyniosła dwa główne typy urządzeń: pulsacyjne LVADs, w których krew jest pompowana przez wewnętrzne urządzenie za pośrednictwem zewnętrznej pompy naśladującej działanie serca; oraz pompy o ciągłym przepływie (osiowe i odśrodkowe), w których magnetycznie sterowany wirnik wymusza krew przez urządzenie. Należy zauważyć, że po wszczepieniu pompy o ciągłym przepływie pacjent będzie stosował nieprawidłowy stan nie pulsacyjny, stwarzając trudności w klinicznym pomiarze tętna i ciśnienia krwi. Oba rodzaje urządzeń są wszczepiane w klatkę piersiową i dołączone przez kaniulę do lewej i / lub prawej komory (RVAD), ostatecznie wstawiając do aorty.8

awaria mechaniczna jest wyzwaniem dla tych urządzeń i dotyczy przede wszystkim ruchomych części urządzenia. Nowe podejście jest wdrażane w pompach o przepływie ciągłym, w których tradycyjne łożyska kulkowe są zastępowane przez zawiesiny hydrodynamiczne i magnetyczne.8 pozwala to na tylko jedną ruchomą część, wirnik, ostatecznie zmniejszając częstość występowania awarii mechanicznych. Ten trend w zmniejszaniu liczby ruchomych części można zaobserwować w wielu urządzeniach serca.Innym powikłaniem, które nęka podobny aparat serca, jest ryzyko wystąpienia choroby zakrzepowo-zatorowej.6,8

przewiduje się, że w przyszłości urządzenia te będą się rozwijać, nie tylko jako tańsza alternatywa dla TAHs, ale także dlatego, że ulepszenia w konstrukcji, zmniejszając te urządzenia, sprawią, że będą mniej inwazyjne.8 można przewidzieć, że przyszłe urządzenia będą wdrażane we wcześniejszych stadiach niewydolności serca, działając w sposób profilaktyczny, aby zapobiec rozwojowi chorób serca.8

syncardia total artificial heart transplant

SynCardia TAH (znany również jako CardioWest TAH) jest jedynym zatwierdzonym przez FDA TAH na rynku i do tej pory został wszczepiony około 850 pacjentom.5 Urządzenie składa się z dwóch symetrycznych komór, w których pneumatycznie napędzana membrana jest wciskana, a następnie podnoszona, powodując wstrzyknięcie i wyrzucenie krwi z szybkością do 9,5 L/min.5 System ten wykorzystuje własne napięcie mięśniowe pacjenta i ruch ciała, aby zmienić jego frakcję wyrzutową w odpowiedzi na ćwiczenia nawet o 30%.Pozwala to na zwiększenie aktywności pacjenta w przeciwieństwie do podobnych systemów. Podobnie jak pulsacyjne LVADs, urządzenie jest przymocowane do zewnętrznego sterownika pneumatycznego. Kierowca ten jest początkowo niemobilny i po powrocie pacjenta można go przełączyć na model mobilny, który może być przewożony5 (Rysunek 2).

rysunek 1: zdjęcie rentgenowskie klatki piersiowej pacjenta z wszczepionym urządzeniem SynCardia, wskazujące na wymianę natywnych zaworów i pneumatyczne diafargm urządzenia. Zwróć uwagę na cztery zawory protetyczne (a), dwie membrany (B) i dwie wzmocnione cewką rury poliuretanowe (C). (Dzięki uprzejmości: Syncardia. com5) (Kliknij aby powiększyć.)

rysunek 2: widoczny tutaj przenośny sterownik pneumatyczny przymocowany do SynCardia tah zapewnia pacjentowi mobilność i umożliwia pacjentowi powrót do domu aż do przeszczepu serca. (Dzięki uprzejmości: syncardia. com5) (Kliknij aby powiększyć.)

implantacja SynCardia tah polega na obustronnym usunięciu komór wraz ze wszystkimi czterema natywnymi zaworami w komorowych połączeniach zastawkowych między przedsionkiem, tętnicą płucną i aortą (ryc. 3A). Atria, tętnica płucna i aorta są następnie zachowane w celu przyłączenia do TAH (ryc. 3b). Urządzenia Quick connect następnie przyczepiają TAH do pozostałych części serca za pomocą szwów, tworząc kontakt dla TAH (ryc. 3C). Na koniec dołącza się TAH i następuje rozpoczęcie sztucznej perfuzji (Rysunek 3d).5

Rysunek 3: Sekwencja, w której rodzime serce jest usuwane i umieszcza się całkowity sztuczny przeszczep serca SynCardia. (Dzięki uprzejmości: syncardia. com5) (Kliknij aby powiększyć.)

rysunek 4: anatomiczne położenie SynCardia TAH i jego pneumatycznych układów napędowych. Układ jezdny wchodzi do pacjenta wzdłuż lewej linii śródkostnej, około 5 cm poniżej brzegu żebrowego. TAH leży w śródpiersiu przyłączonym do przedsionka, tętnicy płucnej i aorty. (Dzięki uprzejmości: syncardia. com5) (Kliknij aby powiększyć.)

to, co odróżnia SynCardia TAH od innych urządzeń, to jego zdolność do eliminowania powikłań komorowych, zastawkowych i elektrycznych, takich jak częstoskurcz komorowy, tachykardia zatokowa i migotanie przedsionków, które są doświadczane przy rozrusznikach serca.9,10 ponadto aparat wykazuje pewne zalety w stosunku do stosowania LVADs, takie jak jego zastosowanie u pacjentów z nawracającymi skrzeplinami wewnątrzsercowymi, bocznikami, uszkodzeniami strukturalnymi i wadami wrodzonymi.

podobnie jak w przypadku wszystkich protez, mogą wystąpić nieodłączne powikłania, jak przedstawiono w tabeli 1. Przytłaczająca liczba pacjentów nabywa zakażeń po zabiegu, przyczyniając się do śmiertelności aż 9% zakażonych pacjentów.9 Platis et al. odnotowane zakażenia układu oddechowego do 40%, zakażenia układu moczowo-płciowego do 22% oraz zakażenia pneumatyczne związane z linią wstawiania do 14% pacjentów po zabiegu.6 inne badania wykazały odsetek zakażeń na poziomie zaledwie 20%.Agresywne leczenie antybiotykami jest obecnie stosowane w leczeniu tych zakażeń, ale zwiększenie odporności drobnoustrojów jest potencjalnym wyzwaniem.Nasilone wyniki tych powikłań są wykazywane u pacjentów z niewydolnością wielonarządową, która ostatecznie doprowadziła do zwiększenia śmiertelności.12 ponadto, tworzenie się wewnątrz protezy zakrzepowo-zatorowej stanowi poważne zagrożenie dla jednostki.6 przy obecnym leczeniu polegającym na zastosowaniu terapii przeciwzakrzepowej krwawienie pooperacyjne stanowi istotne ryzyko dla pacjenta.12 przyszłość czeka na rozwój materiałów o mniejszym stopniu trombogenności, a tym samym urządzeń, które mogą uniknąć tych powikłań. Zastosowanie membran w przyszłych urządzeniach jest obiecujące, ponieważ mniej ruchomych części może zwiększyć trwałość. Nadchodzący rozwój technologii korekcji perfuzji jest zapowiedziany w celu zmniejszenia wielu powikłań, takich jak te związane z niedokrwieniem wątroby, nerek i krezki.12

Tabela 1. (Kliknij aby powiększyć.)

wycena kosztów dla systemów opieki zdrowotnej

obecnie większość przeszczepów TAH jest finansowana ze środków prywatnych.13 obecna cena przeszczepu SynCardia TAH wynosi około 150 000 USD, w porównaniu do kosztu LVAD w zakresie 100 000 USD, w zależności od kraju.13 rosnąca presja na publiczne ośrodki zdrowia na najlepsze dostępne leczenie jest sprzeczna z ograniczeniami budżetowymi w wielu krajach. Wydaje się pragmatyczne przyjęcie bardziej wykonalnego podejścia do niewydolności serca, takiego jak stosowanie powszechnych, mniej skutecznych metod leczenia farmakologicznego. Takie zabiegi obejmują moczopędne reżimy, które oferują tylko skromne rozwiązanie objawów pacjenta.2 wraz z rosnącym zainteresowaniem wielu firm zajmujących się rozwojem protez i rosnącym zapotrzebowaniem na technologię sztucznego przeszczepu serca wydaje się prawdopodobne, że urządzenia staną się bardziej przystępne cenowo.8 niemniej jednak nierealistyczne jest stwierdzenie, że technologia ta będzie dostępna dla wszystkich pacjentów z niewydolnością serca w przyszłości.

przyszłe postępy

obecnie TAH jest wdrażany jako leczenie BTT, a nie leczenie docelowe. AbioCor IRH jest w trakcie uzyskiwania zatwierdzenia przez FDA, ale powikłania związane ze zdarzeniami zakrzepowo-zatorowymi i tworzeniem się skrzepliny na przyłączach przedsionkowych muszą zostać rozwiązane, zanim uzyska aprobatę rynkową i zawodową.6,7 to nowe urządzenie oferuje system transcutaneous energy transfer (TET) i system łączności radiowej, unikając stosowania otworów wentylacyjnych i portów w jamie brzusznej. Inne funkcje obejmują automatyczne monitorowanie i kontrolę prędkości silnika, prędkości pompy i równowagi przepływu za pomocą systemu czujników w jamie brzusznej.7 przyszłe modele LVADs i Tah będą wykorzystywać te cechy przezskórnego przekazywania prądu jako środek do zasilania urządzeń, eliminując w ten sposób potrzebę umieszczania linii w jamie brzusznej i zmniejszając infekcję linii.7,14

Inne rozwijane technologie polegają na zwiększeniu obciążenia serca poprzez zwężenie aorty. Urządzenie C-Pulse (Sunshine Heart Inc, Tustin, CA) opiera się na nadmuchiwanym mankiecie, który z przerwami rozszerza się wokół obwodu aorty wstępującej, zwiększając w ten sposób pojemność minutową serca.Jednakże stosowanie linii wewnątrzbrzusznych może spowodować sepsę linii, która może mieć niszczące konsekwencje, przyczyniając się do śmiertelności około 1%.9 zostało to wykazane w studium przypadku przez Mitnovetski et al.15

przy obecnej technologii jest prawdopodobne, że zastosowanie Tah zwiększy się, podobnie jak rozwój urządzeń z mniejszymi usterkami mechanicznymi, większą kontrolą systemową, zwiększoną swobodą pacjenta i mniejszą liczbą ogólnych powikłań. Maszyny do sztucznego przeszczepu serca zapewniają realne możliwości leczenia niewydolności serca, więc ta dziedzina medyczna wymaga dalszych badań i rozwoju, aby nadążyć za pojawiającą się technologią.

podziękowania

chciałbym podziękować wszystkim moim kolegom z St Vincent ’ s Private Hospital w Sydney, Australia i specjalne podziękowania dla Dr Franka Juniusa za jego pomoc i opiekę mentorską.

powrót do listy artykułów.