Tecnologia del cuore artificiale / Artificial Heart Technology

Tecnologia del cuore artificiale / Artificial Heart Technology

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa /  Reported by Dr. Joseph Cotellessa





Il cuore artificiale è un dispositivo meccanico in grado di sostituirsi alla funzione del cuore malato. L’espressione cuore artificiale, apparentemente generica e di uso comune, indica in realtà un tipo di supporto nell’ambito delle cosiddette assistenze meccaniche ventricolari a lungo termine che sono, di fatto, pompe altamente tecnologiche, progettate per assistere la funzione del cuore malato.


L’anticoagulazione e’ parte integrante della terapia medica nel paziente portatore di assistenza meccanica. E come tale va presa molto sul serio, pena il rischio di gravi complicazioni. Lo scopo della terapia anticoagulante e’ ridurre la naturale capacita’ del sangue di coagulare a contatto con le superfici non vitali, come la pompa e le cannule, ed  evitare pertanto trombosi ed embolie che possono essere estremamente pericolose.
Quando il paziente viene dimesso, il centro indica il tipo di anticoagulazione da usare e l’intervallo terapeutico da mantenere. Attenersi all’intervallo indicato e’ essenziale, perché così come una scarsa anticoagulazione e’ un rischio per trombosi, l’eccesso puo’ favorire emorragie anche molto gravi, come le emorragie cerebrali.

E’ bene tenere presente che alcuni effetti collaterali possono essere piuttosto comuni e non devono indurre a sospendere o ridurre la terapia autonomamente: piccoli sanguinamenti gengivali, epistassi (sangue dal naso) o piccoli ematomi possono essere fastidiosi ma raramente pericolosi se è mantenuto l’intervallo terapeutico. Contattare comunque, sempre, il centro di riferimento in caso di difficoltà a mantenere l’INR o in caso di sanguinamenti profusi.


PRIMA GENERAZIONE


Le pompe di prima generazione nascono dall’intuizione di poter imitare la funzione del cuore costruendo una sorta di ventricolo artificiale in grado di contrarsi e rilasciarsi ritmicamente, riempiendosi di sangue durante la fase di rilasciamento ed eiettando durante la contrazione (del VAD). Nascono così le pompe pneumatiche, composte da una camera ventricolare che passivamente viene schiacciata ed espansa da una camera di compressione. L’aria presente nella camera di compressione, viene mossa da un compressore esterno. Per rendere unidirezionale il flusso di sangue nella pompa, due valvole sono montate all’ingresso (inflow) ed all’uscita (outflow) della camera ventricolare artificiale.
Queste pompe, molto efficaci ed in grado di creare un flusso pulsatile (simile a quello fisiologico), avevano come limite le dimensioni, che non potevano essere ridotte oltre un certo limite, ed una certa percentuale di failure di macchina a causa della tecnologia piuttosto antiquata e delle valvole.

SECONDA GENERAZIONE
 
La seconda generazione rivoluziona il mondo delle assistenze, vengono introdotte le pompe assiali, una sorta di turbine (impellor) che ruotando ad alta velocità muovono il sangue in una sola direzione. Le pompe assiali risolvono il problema delle dimensioni e non necessitano di valvole. Ovviamente però sviluppano un flusso non pulsatile.
La seconda generazione risulta molto affidabile, con ridotta percentuale di complicanze relative alla pompa e una durata di supporto soddisfacente.
 
TERZA GENERAZIONE

La tecnologia non si ferma, il punto debole delle pompe di seconda generazione è il perno su cui ruota l’impellor: un punto fisso può creare stasi e la stasi può favorire la formazione di un coagulo e provocare complicanze. La terza generazione sviluppa una pompa utilizzata in principio come supporto a breve termine che sfuttava la levitazione magnetica. Praticamente, tramite un campo magnetico si mantiene il rotore in sospensione senza necessità di un perno e lo si fa girare, il sangue mosso dalla rotazione della pompa fa da cuscinetto. Questa pompa non ha punti fissi e dovrebbe ridurre il rischio di trombosi.






IL CUORE ARTIFICIALE (TAH, total artificial heart)

E’ un concetto diverso dal VAD che si posiziona lasciando in situ il cuore nativo. Il cuore artificiale, invece, prevede la cardiectomia, in pratica il cuore nativo viene asportato come per un trapianto, e si impianta una macchina che sostituisce il cuore. Al momento i cuori artificiali sono in generale composti da pompe pneumatiche. L’impianto del cuore artificiale ha delle indicazioni più ristrettte ripetto a quelle dei VAD. Infatti il registro Intermacs mostra che nel 2006 -2010 sono stati impiantati 78 TAH, un numero decisamente inferiore a quello dei LVAD

Supporto sinistro
 
E’ quello più frequente, perchè più frequente e più precoce è lo scompenso sinistro. Il cuore sinistro deve supportare la circolazione sistemica (testa, visceri, arti) e lavora con pressioni alte, perciò un danno al cuore sinistro è tollerato peggio di un danno al cuore destro, e lo scompenso tende a peggiorare più precocemente.
Generalmente un VAD sinistro (LVAD) aspira il sangue direttamente dal ventricolo sinistro e lo pompa nell’aorta ascendente. In alcuni casi può aspirare dall’atrio sinistro e pompare poi sempre in aorta.

Supporto biventricolare (BiVAD)
 
E’ necessario quando la cardiopatia coinvolge in egual misura i due ventricoli (destro e sinistro), oppure quando la progressione della malattia sinistra peggiora tanto da congestionare anche il circolo polmonare e provocare uno scompenso anche destro. In queste situazioni ed in casi più selezionati si possono impiantare due VAD uno a sinistra (LVAD) ed uno a destra (RVAD, Right VAD).
Gli ultimi report ufficiali internazionali pubblicati contano 277 impianti di BiVAD eseguiti dal giugno 2006 al settembre 2010.

DURATA DEL SUPPORTO
 
Breve termine
Pompe disegnate per un supporto breve, in genere approvate per 15 giorni circa, composte da due cannule posizionate sulle cavità da supportare, un circuito (tubi), la pompa ed il motore. L’unica parte che resta dentro il corpo sono le cannule, tutto il resto è extracorporeo. Ovviamente in questo caso il paziente non può muoversi, e deve stare a letto.
Lungo termine
Sono pompe progettate per durare a lungo (generalmente diversi anni), le ultime generazioni sono totalmente impiantabili, cioè tutte le componenti tranne la batteria restano dentro il corpo. I primi VAD invece erano paracorporei, la pompa in pratica restava fuori dal corpo collegata alle cannule.


 Fino al 2005 i dati relativi agli impianti delle assistenze meccaniche erano spesso discutibili e controversi, molti tecnici del settore vedevano le potenzialità ma poichè la tecnologia era costosa ed i pazienti ad alto rischio, i centri in grado di fornire dati attendibili erano veramente pochi. Finalmente nel 2005 nasce un registro internazionale chiamato INTERMACS che è l’acronimo di INTeragency
Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support. Da allora è stato possible elaborare dati più omogenei e pubblicare risultati più oggettivi.
Gli ultimi dati pubblicati dal registro INTERMACS mostrano una sopravvivenza ad un anno del 79% e a due anni del 66%, e considerato che la patologia di cui stiamo parlando ha in genere una mortalità a sei mesi del 50% se non più alta, il dato è molto incoraggiante. In più altri dati pubblicati recentemente riguardanti l’impianto di pompe di terza generazione ha dato una sopravvivenza ad un anno del 84% ed a due anni 79%


Intervallo terapeutico: (riferito alla terapia anticoagulante) rappresenta il valore di INR da mantenere durante la terapia anticoagulante. Generalmente il valore consigliato per i pazienti portatori di assistenza meccanica è compreso tra 2 e 3 oppure, a seconda delle condizioni, tra 2.5 e 3.5.
INR: International Normalized Ratio. Esprime il livello di anticoagulazione del sangue. E’ standardizzato per il reagente utilizzato, è più affidabile del vecchio Tempo di Protrombina.
LVAD: Acronimo di Left Ventricular Assist Device, Dispositivo di assistenza meccanica ventricolare sinistra.

VAD: Acronimo di Ventricular Assist Device, Dispositivo di assistenza meccanica ventricolare.

ENGLISH

 The artificial heart is a mechanical device that can replace the function of the diseased heart. The expression artificial heart, apparently generic and of common use, indicates in fact a type of support in the context of so-called long-term ventricular mechanical assistance points which are, in fact, highly technological pumps, designed to assist the function of the diseased heart.




Anticoagulation and 'an integral part of the medical therapy in the patient with mechanical assistance. And as such it should be taken very seriously, otherwise the risk of serious complications. The purpose of anticoagulation and 'reduce the natural capacity' of the blood to coagulate in contact with the non-vital areas, such as the pump and cannulas, and thus prevent thrombosis and embolism which can be extremely dangerous.
When the patient is discharged, the center indicates the type of anticoagulation to use and to maintain the therapeutic range. Stick to that range and 'essential because as a poor anticoagulation and' a risk for thrombosis, the excess can 'favor also very severe bleeding, such as bleeding in the brain.
It 'good to keep in mind that some side effects may be quite common and should not lead us to suspend or reduce autonomously therapy: small bleeding gums, epistaxis (nosebleeds) or small hematoma can be annoying but rarely dangerous if it maintained the interval therapeutic. Contact any case, always, the center of reference in case of difficulty to maintain the INR or in case of profuse bleeding.




FIRST GENERATION


The first generation of pumps are born by the intuition of being able to imitate the function of the heart by building a sort of artificial ventricle able to contract and be released rhythmically, filling with blood during the step of ejecting during contraction and relaxation (VAD). This is how the pneumatic pumps, consist of a ventricular chamber that passively is squeezed and expanded by a compression chamber. The air present in the compression chamber, is moved by an external compressor. To make unidirectional the flow of blood in the pump, the two valves are mounted at the entrance (inflow) and the outlet (outflow) of the artificial ventricular chamber.These pumps, very effective and able to create a pulsatile flow (similar to the physiological), had as limit the size, which could not be reduced beyond a certain limit, and a certain percentage of failure of machine because of the rather antiquated technology and valves.


SECOND GENERATION

 
The second generation revolutionizes the world of the assistances, the axial pumps are introduced, a kind of turbines (impellor) that rotates at high speed move the blood in one direction only. The axial pumps solve the problem of the dimensions and require no valves. Obviously, however, develop a non-pulsatile flow.The second generation is very reliable, with reduced percentage of complications related to the pump and a duration of satisfactory support.


THIRD GENERATION


The technology does not stop, the weak point of the second generation pumps is the pivot on which the impellor: a fixed point can create stagnation and stasis can promote the formation of a clot and cause complications. The third generation develops a pump used in the beginning as a short-term support that sfuttava magnetic levitation. Practically, by a magnetic field it keeps the rotor in suspension without the need for a pin and it shall be run, the blood moved by the rotation of the pump that cushions. This pump has no fixed points, and should reduce the risk of thrombosis.



ARTIFICIAL HEART (TAH, total artificial heart)


It 'a different concept from the VAD, which is positioned leaving in situ the native heart. The artificial heart, however, provides the cardiectomy, in practice the native heart is removed as for a transplant, and it implants a machine that replaces the heart. At present artificial hearts are generally composed of pneumatic pumps. The artificial heart implant has more indications ristrettte ripetto those of VAD. In fact, the Intermacs registry shows that in 2006 -2010 were implanted TAH 78, significantly fewer than the LVAD


left media

 
And 'the most frequent, because more frequent and earlier is the failure left. The left heart must support the systemic circulation (head, viscera, limbs) and works with high pressure, so an injury to the left heart is tolerated worse damage to the right heart, and failure tends to worsen earlier.Generally a left VAD (LVAD) sucks the blood directly from the left ventricle and the ascending aorta pump. In some cases it can suck from the left atrium and then to pump into the aorta.


biventricular support (BiVAD)

 
And 'necessary when the disease affects equally the two ventricles (right and left), or when the progression of the disease worsens left much to even congesting the pulmonary circulation and cause a right-even failure. In these situations and in most cases can be selected to implant two VAD one to the left (LVAD) and one to the right (RVAD, Right VAD).The last published official international report counted 277 BiVAD installations performed from June 2006 to September 2010.


DURATION OF SUPPORT

 
Short termPumps designed for a quick support, generally approved for about 15 days, consisting of two cannulae positioned on the cavity to be supported, a circuit (tubes), the pump and the motor. The only part that remains inside the body are the cannulas, everything else is extracorporeal. Obviously in this case the patient can not move, and must stay in bed.
Long termPumps are designed for long life (usually several years), the latest generations are totally implantable, meaning that all components except the battery remain inside the body. The first VAD were paracorporeal however, in practice the pump was left out of the body connected to the cannula.





 
Until 2005 the data for the systems of mechanical assistance were often questionable and controversial, many in the industry technicians saw the potential but as the technology was expensive and high-risk patients, the centers can provide reliable data were very few. Finally in 2005 he founded an international registry called INTERMACS which stands for InteragencyRegistry for Mechanically Assisted Circulatory Support. Since then it has been possible to process more homogeneous data and publish more objective results.The latest figures published by the INTERMACS registry show a one-year survival of 79% and two years of 66%, and since the disease we are talking generally has a mortality at six months by 50% if not higher, the data it is very encouraging. In most other recently published data from the third-generation pumps plant he has given a one-year survival of 84% at two years and 79%




therapeutic range: (referred to anticoagulant therapy) it represents the value of INR to maintain during anticoagulant therapy. Generally the recommended value for the carriers of mechanical assistance patients is between 2 and 3 or, depending on the conditions, between 2.5 and 3.5.
INR: International Normalized Ratio. It expresses the blood level of anticoagulation. And 'standardized for the reagent used, it is more reliable than the old Prothrombin Time.
LVAD: Acronym for Left Ventricular Assist Device, ventricular mechanical assist device left.
VAD: Acronym for Ventricular Assist Device, ventricular mechanical assist device.




Da http://www.cuoriartificiali.it

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