Il numero di pazienti con problemi cardiaci clinicamente avanzatiL’insufficienza è in aumento in tutto il mondo. Se le opzioni terapeutiche convenzionali sono state esaurite, si deve valutare se sono soddisfatti i criteri per un trapianto di cuore. I sistemi di supporto cardiaco artificiali (“cuori artificiali”) possono colmare il tempo che manca al trapianto di cuore, ma sono anche sempre più utilizzati come soluzione definitiva. I cuori artificiali totali (“TAH”) sostituiscono il cuore non più funzionante; con i dispositivi di assistenza ventricolare (“VAD”), il cuore biologico non più funzionante viene lasciato al suo posto e una pompa di solito sostiene il ventricolo sinistro. Con i dispositivi di assistenza cardiaca di attuale generazione, oltre l’80% dei pazienti sopravvive nel primo anno dopo l’impianto e il 75% è ancora vivo dopo tre anni.
Ludwig Rehn (1849-1930) tratta per la prima volta una ferita da taglio del ventricolo destro con tre suture il 9 settembre 1896. Al 26° Congresso della Società Tedesca di Chirurgia, concluse la presentazione del suo caso con le parole: “La fattibilità della sutura cardiaca non dovrebbe più essere messa in dubbio”. Spera che il suo caso ispiri ulteriori lavori nel campo della cardiochirurgia. Questa affermazione deve essere vista in relazione a una citazione di Theodor Billroth (1829-1894): “Il chirurgo che tentasse di suturare una ferita al cuore può essere certo che perderebbe per sempre il rispetto dei suoi colleghi”. Se Billroth abbia davvero pronunciato questa frase, gli ambienti specializzati ne dubitano, ma non si può escludere. Infatti, nella storia della medicina si possono trovare molti paralleli, quando viene svolto un lavoro pionieristico e i colleghi vengono rimproverati per mancanza di comprensione o addirittura per cattiva volontà.
Reazioni molto simili hanno accompagnato il rapido sviluppo del supporto circolatorio meccanico, oggi indispensabile. Il 21. Nel marzo 1986, il settimanale “Die Zeit” pubblicò il seguente paragrafo con il titolo “Sensazione mortale – il macabro gioco con il cuore artificiale”: “Per quanto riguarda i cuori artificiali, tuttavia, il professore doveva sapere quanto questa tecnica sia giudicata problematica dagli esperti. Solo due pazienti sono sopravvissuti con un cuore artificiale in America. Le loro condizioni sono state definite spaventose e disumane. Anche supponendo che il chirurgo berlinese abbia scelto un ‘caso disperato’ per la sua première, deve essergli passato per la mente che la legge protegge la dignità umana anche e soprattutto nel morire”. 20 anni dopo, il supporto circolatorio meccanico a lungo termine è un’opzione terapeutica in parte uguale al trapianto di cuore e in alcune situazioni addirittura superiore.
Sempre più pazienti con insufficienza cardiaca
Si stima che circa 200.000 persone in Svizzera soffrano di insufficienza cardiaca. Il 5%, ossia circa 10.000 pazienti, si trova in una fase clinicamente avanzata con dispnea corrispondente alla classe funzionale NYHA III-IV. Come espressione dei progressi di un’assistenza medica di successo, la mortalità delle malattie cardiovascolari si è ridotta negli ultimi due decenni, mentre allo stesso tempo l’incidenza e la prevalenza dell’insufficienza cardiaca sono aumentate notevolmente [1]. Il trattamento dell’insufficienza cardiaca raccomandato dalle società professionali segue uno specifico schema a tappe. Se le opzioni terapeutiche con farmaci, pacemaker e interventi chirurgici convenzionali sono state esaurite, è necessario valutare se i criteri per eseguire un trapianto di cuore (HTx) sono soddisfatti [1].
Cuore artificiale totale e pompa di supporto cardiaco
A causa della discrepanza di lunga data e recentemente in aumento tra il numero di organi da donare e il numero di pazienti in lista d’attesa, il lavoro sui sistemi di supporto cardiaco artificiale (“cuori artificiali”) è in corso da diversi decenni. Da un lato, questi sono destinati a colmare il tempo che manca alla possibilità di salvare un trapianto di cuore, e dall’altro, con l’aiuto di sistemi sofisticati, la dipendenza dai cuori dei donatori diventerà storia in futuro. In effetti, sono già stati sviluppati diversi cuori artificiali e altri sono in fase di sperimentazione tecnica.
Nei cuori artificiali totali, il cuore non più funzionante viene sostituito da due pompe meccaniche interconnesse (Fig. 1) . Questi assumono la funzione del ventricolo sinistro e destro rimosso (“cuore artificiale totale”, TAH). Oggi, i cuori artificiali totali sono raramente utilizzati nella pratica clinica quotidiana. Questo è in contrasto con il dispositivo di assistenza ventricolare (VAD) usato abitualmente. Con questi dispositivi, il cuore biologico non più funzionante viene lasciato al suo posto (Fig. 2). Una pompa di solito sostiene il ventricolo sinistro. Tuttavia, il ventricolo destro deve essere ancora abbastanza forte per questo. La distinzione tra cuore artificiale totale e pompa di assistenza cardiaca è importante, anche se entrambi i concetti sono comunemente chiamati “cuore artificiale”.
Jarvik-7: il primo cuore artificiale permanente
All’inizio della storia c’è il cuore artificiale totale. Poco dopo il primo trapianto di cuore, il primo impianto di cuore artificiale viene eseguito dal chirurgo americano Denton Cooley presso il Texas Heart Institute di Houston il 4 aprile 1969. Il paziente di 47 anni ha ricevuto un cuore artificiale sviluppato da Domingo Liotta, che è stato sostituito da un cuore naturale dopo 65 ore. Poco dopo il trapianto di cuore, il paziente è morto a causa del rigetto immunologico del tessuto.
Il primo impianto cardiaco permanente è considerato il Jarvik-7 (Fig. 3) di Robert Jarvik, che fu inserito il 2 dicembre 1982 in un’operazione di sette ore nello Utah da William DeVries nel dentista in pensione Barney Clark. Clark sopravvisse 112 giorni e soffrì di diverse trombosi prima di morire. Il 25 novembre 1984, anche l’americano William J. Schroeder fu impiantato con un Jarvik-7. Sopravvisse 620 giorni e morì per un ictus il 6 agosto 1986. Dopo varie modifiche, il cuore Jarvik viene ora utilizzato con il nome di CardioWest, soprattutto negli Stati Uniti. Finora sono stati impiantati oltre 1250 cuori CardioWest. Il sistema è costituito da due camere cardiache artificiali meccaniche, a comando pneumatico e separabili, e da due valvole meccaniche ciascuna. Il sistema è stato approvato dalla FDA nel 2004 come primo e finora unico cuore artificiale per il bridging temporaneo (fino al trapianto) e nel 2012 come cuore artificiale permanente.
Dal cuore artificiale al VAD
In Europa, anche il cardiochirurgo Emil Bücherl lavorò su un cuore artificiale a Berlino a partire dagli anni ’60. Dopo gli esperimenti sugli animali, il primo impianto di questo sistema di Berlino ha avuto luogo nel 1986 in un paziente che era, tuttavia, estremamente malato – senza successo. Solo un anno dopo, il tempo che mancava al trapianto di cuore poteva essere colmato con successo in un altro paziente.
Da un punto di vista tecnico, il “cuore artificiale Bücherl” è stato progettato in modo simile al cuore artificiale CardioWest. Tuttavia, il suo ulteriore sviluppo non è stato portato avanti perché il concetto di “cuore artificiale totale” è stato abbandonato a Berlino a favore del supporto cardiaco mediante VAD. Le pompe di supporto più flessibili e più piccole offrirebbero gli stessi, se non migliori, tassi di successo clinico. Secondo i responsabili, sarebbe vantaggiosa anche la possibilità di un “backup biologico” da parte del cuore che rimane nel corpo, cosa ovviamente impossibile con i cuori totalmente artificiali. Anche il recupero del cuore sarebbe ancora possibile in questo modo.
Il primo impianto al mondo di un sistema VAD assiale non pulsatile presso il German Heart Centre di Berlino, il 13 novembre 1998, può essere considerato una svolta nel moderno supporto cardiaco meccanico. Il “Micromed DeBakey VAD” (Fig. 4), frutto di una collaborazione tra Michael DeBakey e la NASA, ha aperto la strada a un concetto completamente nuovo di supporto cardiaco. Ha reso possibile una riduzione della mortalità e della morbilità che prima sembrava impossibile, oltre a una miniaturizzazione dei sistemi. Questi potrebbero essere collegati direttamente all’apice cardiaco del ventricolo sinistro e trovare spazio intratoracico nel pericardio. Un cavo transcutaneo permetteva l’alimentazione e il controllo tramite una pratica unità di controllo.
Il successo clinico si è riflesso principalmente nella dimissione a lungo termine dei pazienti a casa. Diversi sistemi VAD sono stati approvati per la terapia di destinazione, cioè come soluzione finale per il paziente – in contrasto con la terapia bridge-to-transplant come misura ponte fino all’ottenimento di un organo adatto.
Sistemi VAD moderni: completamente impiantabili
La sostituzione completa della funzione cardiaca era storicamente all’inizio dei concetti di sostituzione degli organi, ma la TAH non ha preso piede a causa di difficoltà tecniche. I VAD precedenti erano extracorporei semplicemente per le loro dimensioni e quindi avevano un tasso di complicanze maggiore a causa delle cannule percutanee. La terapia con VAD della cosiddetta seconda e terza generazione viene effettuata esclusivamente mediante aggregati che generano un flusso continuo (non pulsatile) e sono completamente impiantabili, ad eccezione del cavo di controllo.
Un altro passo è stato la miniaturizzazione dei sistemi. Le pompe centrifughe di oggi sono giranti combinate elettromagnetiche e idrodinamiche che raggiungono portate fino a 8-10 l/min, a seconda dei carichi a monte e a valle. Queste pompe possono anche produrre una certa pulsatilità, che dovrebbe proteggere dalle complicazioni di sanguinamento e dalle perdite della valvola, soprattutto durante i periodi di supporto molto lunghi. I principali rappresentanti sono il sistema HeartWare® e ora anche il Thoratec HeartMate® III (Fig. 5).
Nella maggior parte dei pazienti, il solo dispositivo di assistenza ventricolare sinistra (LVAD) è sufficiente. Tuttavia, grazie alla progressiva miniaturizzazione del sistema, l’impiantabilità completa è ora possibile senza problemi anche in caso di supporto biventricolare.
Risultati del trapianto di cuore
Se consideriamo l’epidemiologia, i tempi di attesa nelle liste di trapianto e l’offerta di organi, vediamo che in futuro solo un gruppo molto circoscritto di persone sarà in grado di ricevere un trapianto di cuore. Poiché i risultati del trapianto risentiranno della proporzione di pazienti in stato di alta urgenza, ci si chiede in che misura nei prossimi anni l’attuale e la prossima generazione di sistemi di supporto saranno in concorrenza con il trapianto. Una sopravvivenza a 1 anno di oltre l’80% dei pazienti dopo il trapianto di cuore è considerata l’obiettivo minimo a cui tendere, che è stato costantemente raggiunto nelle statistiche internazionali degli ultimi anni [2]. Bisogna sottolineare che le statistiche degli Stati Uniti – con un ampio bacino di donatori e tempi di attesa brevi – hanno un’influenza positiva significativa sui risultati. Guardando ai dati tedeschi, invece, si nota un peggioramento spaventoso dei risultati, con meno dell’80% di sopravvissuti nel primo anno dopo il trapianto. Questo deterioramento è dovuto, da un lato, alle condizioni generali più precarie dei pazienti (quota sproporzionatamente alta in condizioni di alta urgenza) e, dall’altro, anche alla percentuale crescente di cuori di donatori anziani e, in alcuni casi, non più completamente integri.
I risultati dei trapianti in Svizzera sono proprio al limite “magico” dell’80% e quindi iniziano a rimanere indietro rispetto al confronto internazionale [3]. Dobbiamo chiederci come e con cosa possiamo fermare questa tendenza. Come si comportano i pazienti con i moderni cuori artificiali di terza generazione rispetto ai trapianti di cuore? Qui è utile evidenziare i risultati a lungo termine, ma anche gli impressionanti risultati a breve termine.
VAD: tasso di sopravvivenza superiore all’80%.
Nei pazienti con cuori artificiali di prima generazione e di seconda generazione, il trauma chirurgico, comprese le complicanze emorragiche, ha comportato una morbilità e una mortalità piuttosto elevate. Gli studi attuali mostrano che l’impianto è ormai privo di problemi, almeno con i dispositivi di terza generazione. Come esempio, si può citare la prova di registrazione recentemente completata dell’HeartMate® III: Su 50 pazienti che hanno ricevuto questo cuore artificiale di ultima generazione come terapia ponte o di destinazione, il 92% è sopravvissuto nei primi sei mesi. Questo è in parte dovuto alle opzioni di impianto minimamente invasive attraverso una toracotomia anterolaterale con sternotomia parziale, che può ridurre notevolmente il trauma chirurgico.
Anche i risultati a 1, 3 e 5 anni con i sistemi di seconda e terza generazione più giovani sono promettenti. Dopo un anno, oltre l’80% dei pazienti è vivo, dopo tre anni il 75% e dopo cinque anni il 61%. Per poter parlare di reale competitività, sono soprattutto le attuali generazioni di dispositivi che dovranno essere misurate rispetto alla sopravvivenza a lungo termine, poiché questi pazienti appartengono naturalmente a quelli più anziani e malati già a causa della loro esclusione dal trapianto di cuore [5,6].
Nuovi obiettivi: batterie migliori, funzionamento wireless
Con l’ultima generazione di cuori artificiali, è stato raggiunto un livello di impiantabilità che difficilmente potrà essere superato. È prevista un’ulteriore miniaturizzazione, ma è anche vista in modo critico. L’attuale generazione (Fig. 6) è certamente seducente e piccola. Tuttavia, a causa delle velocità di rotazione estremamente elevate e della complessità tecnica, questi dispositivi comportano anche il rischio di una maggiore suscettibilità all’errore nell’uso a lungo termine – un’area in cui diventerà chiaro se la moderna terapia del cuore artificiale può diventare un’alternativa al gold standard del trapianto di cuore. Le principali aree di miglioramento sono lo sviluppo delle batterie per aumentare l’autonomia del paziente e l’eliminazione del cavo di trasmissione come fonte significativa di infezione. In questo caso, la trasmissione wireless di dati ed energia è un obiettivo importante.
Letteratura:
- McMurray J, et al: Linee guida ESC per la diagnosi e il trattamento dell’insufficienza cardiaca acuta e cronica 2012. Eur Heart J 2012; 33: 1787-1847.
- Rapporti trimestrali del Registro dei trapianti ISHLT per il cuore: tassi di sopravvivenza per i trapianti eseguiti tra il 1° aprile 2010 e il 31 marzo 2014, basati sui dati UNOS/ISHLT al 27 marzo 2015.
- Rapporto annuale dello Studio di coorte sui trapianti in Svizzera (maggio 2008-dicembre 2012), agosto 2013.
- Netuka I, et al: Sistema di assistenza ventricolare sinistra completamente a levitazione magnetica per il trattamento dell’insufficienza cardiaca avanzata: uno studio multicentrico. Am Coll Cardiol 2015 Dec; 66(23): 2579-2589.
- Takeda K, et al: Esito a lungo termine dei pazienti con il supporto di un dispositivo di assistenza ventricolare sinistra a flusso continuo. J Thorac Cardiovasc Surg 2014; 148: 1606-1614.
- Sabashnikov A, et al: Esiti dopo l’impianto di 139 dispositivi di assistenza ventricolare sinistra a flusso continuo full-support come ponte verso il trapianto. Eur J Cardiothorac Surg 2014; 46: e59-66.
CARDIOVASC 2016; 15(3): 19-21
