Predavanje: Mehanska podpora srca in umetno srce

Mehanska podpora srca in umetno srce (mag. Ivan Kneževič, dr. med.)

1. Uvod

Razvoj mehanske podpore srcu je številnim bolnikom s srčno odpovedjo omogočil preživetje. V zadnjih štiridesetih letih so bile razvite številne naprave, ki so omogočile različno dolgo  podporo bolnikovem srcu, in na ta način omogočile okrevanje bolnikovega srca oziroma premostile obdobje do presaditve srca.

Mehanska podpora srcu se lahko uporablja kratkotrajno, tj. do več tednov, kar je najpogosteje pri kardiogenem šoku, pokardiotomijskem ali poinfarktnem, ter dolgotrajno, tj. več mesecev ali let pri zastojni srčni odpovedi.

Presaditev srca je še vedno najboljše zdravljenje zastojne srčne odpovedi, vendar je zaradi nesorazmerja med razpoložljivim številom dajalcev in naraščajočim številom prejemnikov umrljivost na čakalnem seznamu za presaditev srca visoka, tako da dosega tudi 30 % letno. Zato se je pojavila potreba po mehanski podpori srcu do presaditve  (angl. bridge to transplant), ko čakamo na primernega dajalca. V zadnjem času pa se razvija novo indikacijsko področje. To je večletna mehanska podpora kot dokončno zdravljenje namenjeno bolnikom, ki niso primerni za presaditev srca (angl. destination therapy). 

2. Indikacije

Osnovna indikacija za uporabo mehanske podpore srcu je nezadovoljiva oskrba tkiv s kisikom zaradi disfunkcije srca.
Najpogostejši vzroki za to so pokardiotomijski kardiogeni šok, akutni miokardni infarkt s kardiogenim šokom, končna srčna odpoved in kombinirani vzroki.

2.1. Akutna stanja

Določiti trenutek, ko je potrebno vstaviti mehansko podporo, ni enostavno. Zaradi znanega dejstva, da bolnik v nekem času doseže določeno stopnjo dekompenzacije, pri kateri se kljub mehanski podpori stanje ne izboljšuje, je bolje srce mehansko podpreti malo prej kot prepozno.
Odlašanje pelje v nepovratni šok, ko tudi mehanska podpora ni več dovolj učinkovita.
Pravočasno se je treba odločiti tudi o eno ali dvoprekatni podpori, ker odpoved enega prekata lahko prikrije odpoved drugega.
Uporaba transezofagealnega ultrazvoka (TEE) je pred, med in po vsaditvi mehanske podpore srcu nujna.

2.2. Kronična stanja

Po predvidevanjih razvije srčno odpoved 10 % bolnikov, starejših od 65 let, vendar kljub razvoju medikamentnega zdravljenja njihovo 5-letno preživetje ne presega 50 %.
Skoraj 50 % bolnikov, ki imajo znake napredovale srčne odpovedi, ob pogostih hospitalizacijah ne preživi enega leta.
Končna srčna odpoved je nepovratna odpoved srca zaradi organskih bolezni srca, kot so ateroskleroza, virusna kardiomiopatija, hipertenzivna ali idiopatska kardiomiopatija.
Pomembno je tudi dejstvo, da se bolniki slabo odzivajo na medikamentno zdravljenje.
Ob najboljšem medikamentnem zdravljenju je preživetje teh bolnikov zelo slabo (Slika 1).
Zaradi pomanjkanja dajalcev nekateri od teh bolnikov potrebujejo kontinuirane oz. pogoste infuzije inotropov, njihovo povprečno preživetje je 3­-4 mesece, manj kot 10 % pa jih preživi 1 leto.

Sliki 1. Preživetje bolnikov v stadiju D končne srčne odpovedi ob ustreznem   medikamentnem zdravljenju

Možnosti kirurškega zdravljenja so pri takih bolnikih omejene, obsegajo pa:
- revaskularizacijo miokarda ob visokem tveganju, vendar samo pri tistih bolnikih, pri katerih je vzrok končne srčne odpovedi ishemična bolezen srca;
- remodelacija levega prekata, ki nekoliko izboljša funkcijo srca, vendar je povezana z visokim tveganjem in negotovim daljšim preživetjem.

Danes je najboljše zdravljenje končne srčne odpovedi še vedno presaditev srca, vendar je njena največja pomanjkljivost omejeno število dajalcev.

Presaditev srca zagotavlja visoko preživetje in dobro kakovost življenja:
•         1-letno preživetje: 86 %
•         5-letno preživetje: 71 %
•         10-letno preživetje: 46 %

Pričakovano povprečno preživetje bolnika s presajenim srcem v današnjem času je 12 do 13 let.

Dejavniki za izbiro VAD-a:
- stopnja podpore,
- način vstavljanja VAD-a,
- predviden čas podpore,
- bolnikova mobilnost,
- eno- ali dvoprekatna odpoved.

Klinična uporabnost VAD-a:
- podpora prekatu do poprave (angl. bridge to recovery),
- premostitev do presaditve (angl. bridge to transplantation),
- dolgotrajna in dokončna podpora (angl. destination therapy).

Danes ima zaradi pomanjkanja dajalcev vse več bolnikov pred transplantacijo srca že vstavljen VAD, kar izboljša delovanje ostalih organov in omogoči preživetje bolnikov.

Preživetje teh bolnikov po presaditvi srca je podobno tistim, ki niso imeli pred presaditvijo vstavljenega VAD-a, tako da je 30-dnevno, 3-mesečno 1- in 4-letno preživetje 84 %, 74 %,  64 % in 55 %. Ti rezultati vsebujejo tudi umrljivost med mehansko podporo kakor tudi po presaditvi srca.

Izkušnje in obetavni rezultati uporabe VAD-a kot premostitev do presaditve nam odpirajo še eno veliko uporabno področje, in sicer dolgoročno mehansko podporo. Ta je namenjena predvsem bolnikom s končno srčno odpovedjo, ki niso primerni za presaditev srca.

3. Naprave

 Na trgu je zelo veliko različnih naprav. V nadaljevanju bomo prikazali tiste, ki so trenutno dostopne pri nas. Glede na pulzatilnost ločimo dve veliki skupini, pulzatilne in nepulzatilne. Pomembnost pulzatilnega in nevarnost neprekinjenega nepulzatilnega pretoka do danes še nista dobro raziskani.

3.1. Obtelesne (parakorporealne) naprave

Te naprave so namenjene podpori srcu pri akutnem kardiogenem šoku, in sicer od nekaj dni do nekaj tednov. Vsaditev je lahko perkutana ali kirurška; črpalka ali motor se nahaja ob bolniku (zunaj njegovega telesa).

3.1.1.      IABČ – intraaortna balonska črpalka

Sestavljena  je iz konzole in napihljivega poliuretanskega balona na žilnem katetru, ki ga pod nadzorom transezofagelanega ultrazvoka uvedemo perkutano ali kirurško preko femoralne arterije v descendentni del aorte tako, da sega od odcepišča leve arterije subklavije do iztopišča renalnih arterij. Napihovanje in praznjenje balona (angl. counterpulsation) je usklajeno z EKG krivuljo (z ritmom mehanskega delovanja srca) ali s krivuljo invazivno merjenega aortnega tlaka (Slika 2).

Slika 2. Napihovanje in praznjenje balona IABČ

Balon se napolni takoj, ko se aortna zaklopka zapre, torej na začetku diastole, kar je na krivulji arterijskega tlaka vidno kot dikrotični zobec (angl.dicrotic notch). S tem se poveča diastolni tlak (na krivulji vidimo strmo dvigovanje tlaka v aorti v obliki črke V, ki doseže drugi vrh - diastolni porast - angl. diastolic augmentation), in predvsem perfuzija koronarnega in cerebralnega žilja pri enakem srčnem delu. Zato se pogosto poveča tudi utripni volumen in s tem MVS. Diastolni tlak je idealen, ko je večji od sistolnega Balon se na koncu diastole sprazni, zato je optimalno, če se doseže največje zmanjšanje končnega diastolnega tlaka pred naslednjo sistolo, kar pomeni nižjo poobremenitev (afterload) in zmanjšano srčno delo ter s tem zmanjšano porabo kisika. IABČ torej poveča oskrbo miokarda s kisikom in zmanjša potrebo po slednjem.

3.1.2.      ECMO – ekstrakorporealna membranska oksigenacija

Vsebuje kanile, centrifugalno črpalko in membranski oksigenator. Na ta način lahko začasno nadomestimo celoten obtok in oksigenacijo krvi. Možna je perkutana ali kirurška vsaditev, a slaba lastnost je v tem, da je prisotna aktivacija celičnih elementov (koagulacija) in vnetnih procesov, podobno kot pri zunajtelesnem obtoku. Uporabno področje je široko: od neonatalne kardiopulmonalne podpore do odrasle postkardiotomijske in dihalne podpore, premostitev do LVAD, kakor tudi premostitev časa do presaditve srca in pljuč.

Možna je uporaba vensko-venskega ECMO zaradi dihalne podpore ali vensko-arterijskega za srčno ali srčno-pljučno podporo (Slika 3).

ECMO razbremeni samo desni prekat, zato nekateri bolniki ob njemu rabijo tudi IABČ.

Bolniki morajo prejemati heparin v odmerku, da ACT doseže 200-250 sekund.

Slika 3. Shematski prikaz ECMO

3.1.3.      Centrifugalna črpalka LVAD ali RVAD ali BVAD (Levitronix, CentriMag)

To je nepulzatilna naprava. Sestavljajo jo konzola, motor, centrifugalna črpalka in cevi (Sliki 4,5). Motor generira magnetno polje, znotraj katerega lebdi in se vrti v eni smeri rotor črpalke. Zaradi tega se ustvari nepulzatilni, kontinuirani pretok krvi do 10 litrov/minuto. Glede na to da rotor lebdi, ne potrebuje osi pri vrtenju, kar pomembno zmanjša vrtinčenje krvi, hemolizo in ustvarjanje trombov. Osnovno področje uporabe je postkardiotomijski kardiogeni šok, podpora lahko traja do 8 tednov. Antikoagulantna zaščita se zagotavlja s heparinom, tako da je aPTT od 1.5-2.5. Uporablja se lahko kot podpora do poprave funkcije srca, podpora do transplantacije ali do vstavitve trajne implantabilne intrakorporealne mehanske podpore (Slika 6).

                                                         

Slika 4. Različice LVAD, RVAD oz. BVAD

                               

Slika 5. Bolnik z napravo LVAD v enoti intenzivne terapije

        črpalka                          motor                              konzola

Slika 6. Osnovni deli Levitronix CentriMag VAD-a

3.2. Znotrajtelesne (implantabilne) naprave

Njihova osnovne lastnost je, da omogočajo bolnikom mobilnost in zagotavljajo dobro kakovost življenja v domačem okolju. Uporabljajo se najpogosteje kot premostitev do presaditve srca, premostitev do poprave funkcije prekata, v zadnjem času pa vse več kot dolgotrajna, dokončna terapija bolnikov, ki niso primerni za presaditev srca.

3.2.1.      HeartMate II

To je nepulzatilni osni rotacijski sistem druge generacije za podporo prekata. Načrtovan je za dolgotrajno vsaditev in zmore črpati do 10 litrov na minuto. Dovodna kanila črpalke je pritrjena na konico levega prekata, odvodna pa na ascendentno aorto, črpalka kri prečrpava iz oslabljenega levega prekata in jo pošilja v sistemsko cirkulacijo (Slika 7). Zunanji kontrolnik preko računalniškega programa uravnava hitrost vrtenja črpalke in lahko prilagodi pretok krvi tako, da ustreza biološkim zahtevam. Učinek črpalke je odvisen od hitrosti vrtenja rotorja kot tudi od razlike tlakov pri vhodu in izhodu črpalke (Slika 8). Nadzor in energija se iz zunanjega kontrolnika sistema in energijskega vira v napravo LVAD prenašata prek perkutanega kabla. Sistem je mogoče oskrbeti z energijo z uporabo prenosnih baterij ali izolirane napajalne enote.

                  

Slika 7. HeartMate II LVAD

                                              

Slika 8. Rotor črpalke zagotavlja kontinuiran nepulzatilni pretok

Bolnik z vstavljeno napravo HeartMate II LVAD mora prejemati antikoagulantno zdravljenje s tarčnim INR od 2.0 – 3.0. Posebna oblika in izbrani materiali zagotavljajo trajnost in nizek odstotek tromboemboličnih zapletov.

3.2.2.      Umetno srce

Moderna verzija umetnega srca Jarvik 7 je SynCardia temporary Cardio West Total Artificial Heart, ki se danes široko uporablja po svetu in je vstavljeno v več kot 1400 bolnikov (Slika 9). Spratt je v Sydneyu v Avstraliji v avgustu 2010 prvič vstavil SynCardia TAH bolniku z biventrikularno odpovedjo.  Do sedaj je SynCardia TAH najdlje delala pri enemu bolniku 1374 dni (skoraj 4 leta) dokler ta bolnik ni dočakal primernega dajalca za presaditev srca.

Slika 9. SynCardia TAH in človeško srce

Zaključek

Različne naprave za mehansko podporo srcu danes omogočajo neprimerljivo daljše preživetje bolnikov s pokardiotomijskim ali poinfarktnim kardiogenim šokom. Možna je mehanska podpora do poprave funkcije srca, podpora do presaditve srca in podpora do vstavitve trajne implantabilne mehanske podpore.

Umetno srce je implantabilna znotrajtelesna naprava s katero nadomestimo srce. Uporabljamo ga za premostitev do presaditve srca in v redkih primerih tudi kot dokončno zdravljenje pri bolnikih, pri katerih presaditev srca ni indicirana.

Bolniki s končno srčno odpovedjo imajo danes ob mehanski podpori možnost dočakati primernega dajalca, tisti, ki niso primerni za presaditev, pa imajo možnost bistvenega izboljšanja kakovosti življenja kakor tudi večletno podaljšanje preživetja.

 

Fotogalerija posnetkov s predavanja: