Totala konstgjorda hjärttransplantationer: framtida eller bidande tid? /RCSI Student medicinsk tidskrift

William MG Johnson1

författare anknytningar
1RCSI medicinsk student

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

Abstrakt
konstgjorda hjärttransplantationsmaskiner ger nu livskraftiga behandlingsalternativ för hjärtsvikt.
bristen på donatororgan har skapat ett behov av artificiella transplantationsmaskiner. Dessa maskiner uppvisar ökande framgång i att tillhandahålla en ’bro till transplantation’ period under vilken ett donatororgan kan hittas. Nu har konstgjorda hjärtan förbättrat överlevnadsgraden till cirka 80%. Det är möjligt att dessa maskiner kan ha en större roll att spela eftersom deras kostnader minskar och tekniska förbättringar ökar tillförlitligheten. Denna artikel beskriver de senaste framstegen inom både konstgjorda hjärtan och rollen för dessa enheter vid behandling av hjärtsjukdomar i framtiden. Dessutom finns det en kort diskussion om konkurrerande teknik och deras begränsningar.

nyckelord: artificiell, bro till transplantation, hjärta, SynCardia (CardioWest), transplantation.

Inledning

hjärtsvikt är ett syndrom som definieras av hjärtats oförmåga att mata ut tillräckligt med blod för att möta kroppens krav. Det påverkar cirka 20 miljoner människor över hela världen.1,2 behandlingsalternativ, både farmaceutiska och icke-farmaceutiska, har utvecklats genom åren och visar löfte om botemedel. Den nuvarande guldstandarden för behandling med avseende på hjärtsvikt i slutstadiet är en total hjärttransplantation (HTx).3 med endast 10% av det totala transplantationskravet över hela världen uppfyllt 2008 är konsekvensen av dödlighet en verklighet för många patienter som väntar på en HTx.4 från de första hjärt-lungperfusionsmaskinerna till de mer moderna vänstra ventrikulära hjälpanordningarna( LVAD), och nu totala artificiella hjärttransplantationer (TAHs), har denna period, känd som ’bridge to transplant’ (BTT), blivit dramatiskt mindre associerad med dödlighet.5 sedan implementeringen av SynCardia TAH har överlevnadsgraden för bro till transplantation ökat från 46% till 79%.6

i den närmaste framtiden kan dessa enheter utökas utöver deras användning endast som BTT-enheter för mer långvarig terapi, mycket som LVAD redan har gjort. Det kommer snart att finnas en FDA-godkänd Total permanent konstgjord hjärttransplantation som destinationsterapi.7 kliniska prövningar pågår på AbioCor implantable replacement heart (IRH), som i en ny studie implanterades hos sju patienter.7 Detta kan dock inte bli första linjens terapi, eftersom mindre LVAD, in vitro-organtillväxt och in situ-cellersättningsterapi kan visa betydande framsteg i förebyggande och behandling av hjärtsvikt.

vänster ventrikulär assistansenheter

den första av de moderna behandlingarna för hjärtsvikt låg i utvecklingen av assistansenheter. Dessa banade väg för utvecklingen av mer komplicerade mekanismer som TAH. Dessa apparater verkar inte för att ta över hjärtets verkan; snarare minskar de stressen som utövas på hjärtat, så att den kan vila och återhämta sig. Utvecklingen av dessa enheter accelererade på 1960-och 70-talet på grund av komplikationer och dödlighet i samband med tidiga totala HTX.8 utvecklingen av pumpteknik medförde två huvudtyper av enheter: pulserande LVAD, där blod pumpas genom den interna enheten via en extern pump som efterliknar hjärtans verkan; och kontinuerliga flödespumpar (axiell och centrifugal), där en magnetiskt styrd rotor tvingar blod genom enheten. Det bör noteras att när en kontinuerlig flödespump implanteras kommer patienten att använda ett onormalt icke-pulsatilt tillstånd, vilket medför svårigheter vid klinisk mätning av puls och blodtryck. Båda typerna av enheter implanteras i bröstkorgen och fästs via en kanyl till vänster och/eller höger kammare (RVAD) och sätts slutligen in i aortan.8

mekaniskt fel är en utmaning med dessa enheter och påverkar främst enhetens rörliga delar. Ett nytt tillvägagångssätt implementeras i kontinuerliga flödespumpar där traditionella kullager ersätts av hydrodynamiska och magnetiska suspensioner.8 Detta möjliggör endast en rörlig del, rotorn, vilket i slutändan minskar förekomsten av mekaniskt fel. Denna trend för att minska antalet rörliga delar kan ses i många hjärtanordningar.8 En annan komplikation som plågar liknande hjärtapparat är risken för tromboembolism.6,8

i framtiden förutses dessa enheter att blomstra, inte bara som ett billigare alternativ till TAHs utan också för att förbättringar i design, vilket gör dessa enheter mindre, kommer att göra dem mindre invasiva.8 Det kan förutses att framtida enheter kommer att implementeras i de tidigare stadierna av hjärtsvikt, som agerar på ett profylaktiskt sätt för att förhindra framsteg av hjärtsjukdom.8

SynCardia Total artificiell hjärttransplantation

SynCardia TAH (även känd som CardioWest TAH) är den enda FDA-godkända TAH på marknaden idag och har implanterats hos cirka 850 patienter hittills.5 anordningen består av två symmetriska kamrar i vilka ett pneumatiskt driven membran är nedtryckt och sedan förhöjt, vilket orsakar injektion och utstötning av blod med en hastighet av upp till 9,5 L/min.5 detta system använder patientens egen muskelton och kroppsrörelse för att ändra sin utstötningsfraktion som svar på träning med upp till 30%.5 Detta möjliggör ökad patientaktivitet i motsats till liknande system. Liksom de pulserande Lvadsna är enheten ansluten till en extern pneumatisk drivrutin. Denna drivrutin är initialt icke-mobil och vid patientens återhämtning kan bytas till en mobil modell som kan bäras5 (Figur 2).

figur 1: bröströntgen av en patient med en implanterad SynCardia-enhet som markerar utbytet av de inbyggda ventilerna och enhetens pneumatiska diaphargm. Notera de fyra protesventilerna (a), två membran (B) och de två spolförstärkta polyuretanrören (C). (Artighet: Syncardia. com5) (Klicka för att förstora.)

figur 2: den bärbara pneumatiska föraren som ses här kopplad till en SynCardia TAH erbjuder patientens rörlighet och gör det möjligt för patienten att återvända hem tills hjärttransplantationen. (Artighet: syncardia. com5) (Klicka för att förstora.)

implantationen av SynCardia TAH innebär bilateralt avlägsnande av ventriklarna tillsammans med alla fyra infödda ventiler vid ventrikulära valvulära korsningar mellan förmaken, lungartären och aorta (figur 3a). Atrierna, lungartären och aortan bevaras sedan för fastsättning till TAH (figur 3b). Snabbanslutningsenheter fäster sedan TAH på de återstående delarna av hjärtat via suturer, vilket skapar en kontakt för TAH (figur 3c). Slutligen är TAH fäst och påbörjandet av artificiell perfusion följer (figur 3d).5

figur 3: sekvensen i vilken det infödda hjärtat avlägsnas och SynCardia Total artificiell hjärttransplantation placeras. (Artighet: syncardia. com5) (Klicka för att förstora.)

figur 4: anatomisk position för SynCardia TAH och dess pneumatiska drivlinor. Drivlinorna kommer in i patienten längs den vänstra midklavikulära linjen, ungefär 5 cm under kostmarginalen. TAH ligger i mediastinum fäst vid förmaken, lungartären och aortan. (Artighet: syncardia. com5) (Klicka för att förstora.)

vad som skiljer SynCardia TAH från andra enheter är dess förmåga att eliminera ventrikulära, ventrikulära och elektriska komplikationer, såsom ventrikulär takykardi, sinus takykardi och förmaksflimmer, som upplevs med pacemakers.9,10 dessutom uppvisar apparaten vissa fördelar jämfört med användningen av LVAD, såsom dess tillämpning hos patienter med återkommande intrakardiell trombi, shunts, strukturell skada och medfödda defekter.11

som med alla proteser kan inneboende komplikationer uppstå, som beskrivs i Tabell 1. Ett överväldigande antal patienter förvärvar infektioner efter proceduren, vilket bidrar till en dödlighet så hög som 9% hos infekterade patienter.9 Platis et al. registrerade luftvägsinfektioner hos upp till 40%, genito-urininfektioner hos upp till 22% och pneumatiska införingslinjeassocierade infektioner hos upp till 14% av patienterna efter proceduren.6 andra studier har registrerat infektionshastigheter så låga som 20%.12 aggressiv antibiotikabehandling är den nuvarande behandlingen för dessa infektioner, men ökad mikrobiell resistens är en potentiell utmaning.12 de sammansatta resultaten av dessa komplikationer visas hos patienter som upplever multipel organsvikt, vilket i slutändan har resulterat i ökad dödlighet.12 dessutom utgör bildandet av intra-protes tromboembolier ett allvarligt hot mot individen.6 med den nuvarande behandlingen med användning av anti-koagulativ terapi är postoperativ blödning en signifikant risk för patienten.12 framtiden ser fram emot utvecklingen av mindre trombogena material och därmed enheter som kan undvika dessa komplikationer. Användningen av membran i framtida enheter är lovande, eftersom färre rörliga delar kan öka hållbarheten. Den kommande utvecklingen inom perfusionskorrigerande teknik kallas för att minska många komplikationer, såsom de som är förknippade med lever -, njur-och mesenterisk ischemi.12

Tabell 1. (Klicka för att förstora.)

värdering av kostnader för hälsosystem

för närvarande finansieras majoriteten av TAH-transplantationer privat.13 det nuvarande priset på en SynCardia TAH-transplantation är ungefär $ 150,000 US, jämfört med kostnaden för en LVAD i intervallet $100,000 US, beroende på land.13 Det ökande trycket på folkhälsocentralerna för bästa tillgängliga behandling står i konflikt med budgetbegränsningar i många länder. Det verkar pragmatiskt att anta mer genomförbara tillvägagångssätt för hjärtsvikt, såsom användning av utbredda, mindre effektiva läkemedelsbehandlingar. Sådana behandlingar innefattar diuretiska regimer som endast erbjuder en blygsam upplösning av patientens symtom.2 Med det växande intresset från många protesutvecklingsföretag och en ökande efterfrågan på konstgjord hjärttransplantationsteknik verkar det troligt att enheter blir billigare.8 Det är emellertid orealistiskt att säga att denna teknik kommer att finnas tillgänglig för alla patienter med hjärtsvikt i framtiden.

framtida framsteg

För närvarande implementeras TAH som en BTT-behandling snarare än en destinationsterapi. AbioCor IRH är i färd med att få FDA-godkännande, men komplikationer i samband med tromboemboliska händelser och trombbildning på dess atriella bilagor måste lösas innan den får marknads-och professionellt godkännande.6,7 denna nya enhet erbjuder ett transkutan energiöverföringssystem (TET) och ett radiokommunikationssystem, vilket undviker användning av ventiler och intra-abdominala portar. Andra funktioner inkluderar automatiserad övervakning och kontroll av motorvarvtal, pumphastighet och flödesbalans med hjälp av ett intra-abdominal sensorsystem.7 framtida modeller av LVAD och TAHs kommer att använda dessa funktioner i transkutan strömtransduktion som ett medel för att driva enheter, vilket eliminerar behovet av intra-abdominal linjeplacering och minskar linjeinfektion.7,14

andra tekniker under utveckling är beroende av att öka efterbelastningen av hjärtat genom att förtränga aortan. C-Pulse (Sunshine Heart Inc, Tustin, CA) – enheten är beroende av en uppblåsbar manschett som intermittent expanderar runt omkretsen av den stigande aortan, vilket ökar hjärtutgången.15 användningen av intra-abdominala linjer kan dock leda till sepsis som kan få förödande konsekvenser, vilket bidrar till dödsfall på cirka 1%.9 Detta demonstrerades i fallstudien av Mitnovetski et al.15

med den nuvarande tekniken är det troligt att användningen av TAHs kommer att öka, liksom utvecklingen av enheter med lägre mekaniska fel, mer systemisk kontroll, ökad patientfrihet och färre totala komplikationer. Konstgjorda hjärttransplantationsmaskiner ger livskraftiga behandlingsalternativ för hjärtsvikt, så detta medicinska område garanterar ytterligare forskning och utveckling för att hålla jämna steg med den framväxande tekniken.

bekräftelser

Jag vill tacka alla mina kollegor på St Vincent ’ S Private Hospital, Sydney, Australien, och ett särskilt tack till Dr Frank Junius för hans hjälp och mentorskap.

tillbaka till listan över artiklar.