Cuori meccanici
I cuori meccanici, che includono i cuori artificiali totali e i dispositivi di assistenza ventricolare (VAD), sono macchine in grado di sostituire o assistere l’azione di pompaggio del cuore per periodi prolungati senza causare danni eccessivi ai componenti del sangue. L’impianto di un cuore artificiale totale richiede la rimozione di entrambi i ventricoli (camere inferiori) del paziente. Tuttavia, con l’uso di un VAD per sostenere il ventricolo destro o il ventricolo sinistro, l’intero cuore rimane nel corpo. I cuori meccanici vengono impiantati solo dopo che la gestione medica massima è fallita. Possono essere usati per la rianimazione cardiaca dopo un arresto cardiaco, per il recupero dallo shock cardiogeno dopo un intervento chirurgico al cuore, e in alcuni pazienti con insufficienza cardiaca cronica che sono in attesa di un trapianto di cuore. Occasionalmente, i cuori meccanici sono stati utilizzati come supporto permanente in pazienti che non si qualificano per un trapianto di cuore o come un ponte per il recupero del cuore malato del paziente stesso. L’obiettivo è quello di fornire un sistema sicuro ed efficace che permetta al ricevente di muoversi liberamente, migliorando così la qualità della vita. Alcuni destinatari di VAD hanno vissuto diversi anni e sono tornati al lavoro e alle normali attività fisiche.
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Un VAD sinistro pompa sangue ossigenato dal ventricolo sinistro all’aorta. La parte pompante del dispositivo è impiantata nella parte superiore sinistra dell’addome o nella parte sinistra del petto. Un tubo dalla pompa esce dalla pelle e si collega a un controller che regola il funzionamento della pompa e a una fonte di alimentazione. I dispositivi pneumatici hanno membrane o sacche che sono mosse dalla pressione dell’aria per pompare il sangue, mentre i dispositivi elettrici usano sistemi elettromeccanici per l’alimentazione. Si stanno sviluppando dispositivi elettrici che sono totalmente impiantabili e non richiedono un tubo che esca dalla pelle; con questi dispositivi, l’energia alla pompa è trasmessa tra le batterie esterne e interne attraverso la pelle intatta.
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La maggior parte dei cuori meccanici incorporano varie pompe centrifughe, pompe pulsatili paracorporee, pompe di bypass cardiopolmonare (CPB) e la pompa a palloncino intra-aortica (IABP). Queste pompe generano un flusso sanguigno pulsatile e una pressione simile a quella del cuore naturale. Dispositivi più piccoli, noti come pompe a flusso assiale, d’altra parte, generano un flusso di sangue continuo con una tecnologia di tipo jet-engine. Un team chirurgico esperto sceglie il particolare dispositivo da impiantare valutando le dimensioni del paziente, la quantità di supporto che il cuore richiede e la durata prevista del supporto.
Il primo utilizzo di successo di un cuore meccanico in un essere umano fu eseguito da Michael E. DeBakey nel 1966. Dopo un intervento chirurgico per sostituire l’aorta e la valvola mitrale del paziente, è stato installato un VAD sinistro, rendendo possibile lo svezzamento del paziente dalla macchina cuore-polmone; dopo 10 giorni di flusso di pompa dal VAD, il cuore ha recuperato, e il VAD è stato rimosso. Durante gli anni ’70 furono sviluppati materiali sintetici che aiutarono notevolmente lo sviluppo di cuori artificiali permanenti. Uno di questi dispositivi, progettato dal medico americano Robert K. Jarvik, fu impiantato chirurgicamente in un paziente dal chirurgo americano William C. DeVries nel 1982. Il dispositivo in alluminio e plastica, chiamato Jarvik-7 per il suo inventore, ha sostituito i due ventricoli del paziente. Due diaframmi di gomma, progettati per imitare l’azione di pompaggio del cuore naturale, erano mantenuti battenti da un compressore esterno che era collegato all’impianto da tubi. Questo primo ricevente è sopravvissuto 112 giorni ed è morto a causa di varie complicazioni fisiche causate dall’impianto. I pazienti successivi fecero poco meglio o anche peggio, così che l’uso del Jarvik-7 fu interrotto. Nel 2001 un team di chirurghi americani impiantò il primo cuore artificiale completamente autonomo, chiamato cuore artificiale AbioCor. Il paziente sopravvisse 151 giorni.
Nel 2008 un cuore artificiale completamente funzionale fu sviluppato da Carmat, una società francese fondata dal cardiologo Alain Carpentier. Il dispositivo era coperto da un materiale biosintetico appositamente progettato per prevenire lo sviluppo di coaguli di sangue e per ridurre la probabilità di rigetto immunitario, problemi associati ai cuori artificiali AbioCor e Jarvik-7. Il cuore Carmat ha anche utilizzato sensori per regolare il flusso di sangue e il battito cardiaco. I piani per testare il cuore prima nei vitelli e nelle pecore e poi negli esseri umani con insufficienza cardiaca terminale erano in fase di sviluppo.
George P. Noon