Corazones artificiales

Un reemplazo sintético del corazón es una de las aspiraciones más anheladas de la medicina moderna. El beneficio obvio de un corazón artificial funcional sería reducir la necesidad de trasplantes de corazón, ya que la demanda para donantes de corazones siempre es mayor que la oferta (situación que sucede con todos los órganos).

Si bien el corazón es conceptualmente simple (en su esquema más básico es un músculo que funciona como una bomba), posee una serie de características intrínsecas que hacen muy complejo su emulación mediante materiales sintéticos y fuentes de suministro de energía. Estas dificultades dan lugar a una serie de consecuencias que pueden complicar la implantación de un corazón artificial. Algunas complicaciones incluyen el rechazo del trasplante (debido a que el organismo detecta la presencia de un cuerpo extraño), la necesidad de tomar anticoagulantes de forma permanente, y la necesidad de utilizar baterías externas que limitan la movilidad del paciente a horas o días.

Tipos

A. Corazón artificial parcial

Se aplica "en serie" en relación a la acción del ventrículo izquierdo, con objeto de derivar sangre desde la aurícula izquierda, y de conducirla a la aorta descendente. El modelo se aplica "en paralelo" a la acción del ventrículo izquierdo, derivando la sangre de la aorta ascendente y conduciéndola hasta la descendente. En el siguiente modelo, la bomba está constituida no por un tubo, sino por una esfera dividida en dos secciones por una membrana elástica que, movida por la presión de un fluido externo, determina el movimiento de progresión pulsatoria de la sangre. En todos los casos se sincroniza la acción del corazón artificial parcial con la del corazón del paciente mediante un mecanismo electrónico que utiliza una onda especial del electrocardiograma para regir la bomba de presión externa.

B. Corazón artificial permanente

El primer corazón artificial permanente fue implantado el 1 de diciembre de 1982. El paciente padecía una miocardiopatía dilatativa y una neumopatía obstructiva. Posteriormente se realizarían otros tres trasplantes. Gracias a estos estudios, en los que el corazón artificial permanente permitió mantener con vida a los pacientes durante un total de 1,557 días (duración máxima: 620 días), se ha podido aprender mucho en torno al funcionamiento y a la resistencia del corazón artificial: errores que favorecían la aparición de episodios tromboembólicos, infecciones provocadas por el aparato y posibilidad de garantizar una calidad de vida aceptable durante periodos prolongados. En todos los pacientes el corazón artificial ha permitido la estabilización del cuadro hemodinámico mediante autorregulación. En dos sujetos se ha podido detectar un aumento espontáneo del volumen cardíaco (hasta un máximo del 30 %) durante el esfuerzo en el cicloergómetro.

El Corazón artificial

Es una prótesis que, implantada en el cuerpo, cumple las mismas funciones que un corazón biológico. Este tipo de prótesis pueden ser utilizadas para reemplazos temporarios, en los casos de pacientes en lista de espera de donante, o en situaciones en las que se debe detener el corazón biológico para realizar algún tipo de cirugía. Existen dos tipos de corazones artificiales, los TAH (Corazón Artificial Total) y los VAD (Dispositivo de Asistencia Cardíaca), que se dividen en LVAD (asistencia ventricular izquierda) y RVAD (asistencia ventricular derecha).

Un TAH es un reemplazo completo del corazón biológico y requiere de la misma intervención que se realiza para un trasplante de corazón por el de un donante.

El VAD es un dispositivo que se coloca junto al corazón para dar soporte y asistencia al órgano que por algún motivo, necesita de este tipo de complemento para funcionar o recuperarse de alguna situación.

Dicho esto, procedemos a viajar un poco a través de la historia de los médicos y científicos que, en gran parte rechazados por las sociedades de sus tiempos, avanzaron en el desarrollo de un corazón artificial que pudiera finalmente cumplir con el anhelado objetivo de prolongar la vida de las personas.

Tipos de dispositivos

A. Liotta

El corazón artificial - en realidad se llama aparato de asistencia circulatoria- fue desarrollado por Domingo Liotta, el investigador argentino que el 21 de abril de 1966 realizó en los Estados Unidos el primer implante de prótesis de corazón humano. El dispositivo implantado apoyo a un paciente durante 3días.

El nuevo modelo de corazón artificial, ideado y fabricado en Argentina, fue implantado en una ternera (Laurita), del Centro de Ciencias Veterinarias del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), en Castelar. El sistema creado por Liotta consta de dos partes. Una parte es el ventrículo izquierdo artificial que fue conectado al corazón del ternero. Este ventrículo mide 6 centímetros de diámetro. Y está hecho con polímeros importados, unos materiales biocompatibles que pueden tomar contacto con la sangre sin generar problemas de coagulación o daño sanguíneo(los compartimientos de la bomba fueron hechos de tela Dacron y de plástico Silastic). Además existen dos unidades de energía neumáticas que generan las acciones del bombeo y del vacío necesarias para mover sangre a través del corazón artificial. El ventrículo artificial puede bombear un volumen promedio de 3,5 litros de sangre por minuto y así compensar las deficiencias del ventrículo izquierdo del corazón de los pacientes

La otra parte de este sistema es la fuente de energía, con forma de rectángulo de 40 centímetros por 20 centímetros de cada lado (funciona con 12 voltios).Un aspecto que Liotta destaco fue que dicho dispositivo no requiere el uso de las máquinas de circulación extracorpórea, que detienen al corazón mientras se realiza la cirugía .así como que el ventrículo artificial podía bombear un volumen promedio de 3,5 litros de sangre por minuto y así compensar las deficiencias del ventrículo izquierdo del corazón de los pacientes. El dispositivo fue implantado en un paciente de 47 años.

B. Akutsu III

En julio de 1981, el corazón artificial Akutsu III fue implantado en un hombre de 36años, el cual lo mantuvo vivo por 55 horas .Este dispositivo contiene dos bombas dobles, las que se conectan a una consola externa. Los compartimientos de bombeo fueron hechos de un material liso llamado Avcothane, que puede ser moldeado en una sola pieza. La consola de control está compuesta de tres sistemas básicos: un sistema neumático de impulsión (de aire comprimido), un sistema eléctrico de monitoreo/control, y un sistema de corriente eléctrica.

El sistema de impulsión neumático proporciona la presión y el vacío a cada ventrículo. Durante el transporte del paciente, o en caso de apagón interno, el sistema se cambia automáticamente a tanques de aire comprimido. La supervisión del ritmo cardíaco y de la duración sistólica era las funciones primarias del sistema eléctrico de monitoreo/control. El sistema de monitoreo/control proporciona una lectura digital de la presión y el vacío, así como el estado de la fuente estándar y de alimentación de emergencia.

El sistema de corriente eléctrica tenía dos fuentes independientes de la energía: energía estándar AC/DC y una batería de reserva en caso de que del apagón.

C. Jarvik-7

El corazón artificial Jarvik-7diseñado por el Dr. Roberto Jarvik, tiene una base de aluminio, con cuatro válvulas mecánicas, dos ventrículos flexibles de poliuretano y dos pequeños tubos desde el fondo del ventrículo hasta la pared del pecho del paciente. Se trata de dispositivos ventriculares, con diafragma flexible, superficie lisa de poliuretano. Presentan una capacidad de 70 o 100 mL. Se conectan a las aurículas. Implantados en el cuadrante superior izquierdo abdominal y conectados a la consola mediante tubos percutáneos, por medio de los cuales cada ventrículo es regulado independientemente. Los conductos salen por vía percutánea debajo del arco costal lateral izquierdo, cerca de la línea axilar. Ambos ventrículos se colocan de manera que el derecho se encuentra a la izquierda del esternón y el izquierdo se ubica inferior y lateralmente al primero. En pacientes cuya caja torácica es pequeña, el ventrículo izquierdo debe colocarse en el espacio pleural para prevenir obstrucción del retorno venoso y permitir el cierre del esternón. El funcionamiento de los ventrículos es permanentemente monitoreado.

La actividad de este dispositivo se realizaba mediante un compresor de aire, fuera del cuerpo del enfermo, de un tamaño grande, y con una fuente de energía, pero la vida del corazón artificial se veía limitada por las conexiones a dicha fuente, las cuales al parecer eran poco fiables y difíciles de desplazar. De los dos modelos existentes, el Jarvik-7-100 mL y el Jarvik-7-70 mL, el segundo es más utilizado por su fácil implantación en pacientes con una caja torácica grande o pequeña.

Las evaluaciones clínicas para el uso permanente en pacientes comenzaron en 1982, cuando los cirujanos en la universidad de Utah implantaron el dispositivo en Barney Clark (sobrevivió con el Jarvik-7 por 112 días). Cinco implantaciones de este dispositivo fueron realizadas en 1985, siendo Guillermo Schroeder quien sobrevivió durante mayor tiempo( 620 días). Hacia finales de los '80, los cirujanos en 16 centros habían utilizado el Jarvik-7 como puente al trasplante en más de 70 pacientes.

Las complicaciones asociadas con el uso prolongado de este dispositivo de asistencia circulatoria son infecciones de alta incidencia de mediastinitis y sangrado, por la administración de anticoagulantes debido a la ocurrencia de fenómenos tromboembólicos; pero la única contraindicación absoluta para un trasplante cardíaco luego de la asistencia la constituye la infección incontrolable.

D. Jarvik 2000

Como parte de un experimento clínico prospectivo, el primer corazón permanente Jarvik 2000 fue implantado en el mencionado paciente, que sufría miocardiopatía. El Jarvik 2000 posee el tamaño de un dedo pulgar, pesa 90 g y tiene 25 cm 3 de volumen. También se encuentra en etapa de diseño un modelo pediátrico que es un quinto del tamaño del modelo grande y pesa 18 g, con un volumen de desplazamiento de 5 ml.

El sistema de funcionamiento consiste en una turbina implantada en el ventrículo izquierdo que cuenta con una sonda que gira a toda velocidad y sale por la yugular Este dispositivo puede ser considerado como ventricular ya que, si bien su lugar es el ápex ventricular izquierdo, no se encontraría propiamente en el interior de la cavidad ventricular izquierda y de ninguna manera es extracardíaco Es una bomba silenciosa que se implanta en la pared del ventrículo izquierdo. La salida de sangre fuera del circuito anatómico se hace desde la punta del ventrículo izquierdo y es reintroducida en la aorta descendente. La hemólisis producida por el sistema no es significativa .

La única parte móvil de la bomba es el rotor, encapsulado en una carcasa de titanio y suspendido por cojinetes cerámicos que se encuentran inmersos en la trayectoria del flujo de sangre. La turbina es energizada mediante un campo electromagnético a través del intersticio de aire del motor por el cual fluye la sangre. La energía es suministrada por un pequeño cable percutáneo y es regulada por un motor de corriente directa sin escobillas que determina la velocidad del rotor. El actual diseño para adultos opera a una velocidad fija determinada por el controlador (entre 8.000 y 12.000 rpm). Los diseños para un modelo de implante humano de carácter permanente emplean un rango en la variación del motor que estará en relación con la frecuencia cardíaca y es ajustable por el paciente de acuerdo con el nivel de actividad. Los flujos que se obtienen son de 5 a 6 litros por minuto.

Un aspecto importante de este aparato es que dispone de una pieza externa para abastecerlo de energía, que se coloca en el cráneo, justo detrás del oído del paciente, reduciendo así el riesgo de infección. Los investigadores comprobaron que el implante mantenía correctamente la circulación del paciente y que, al cabo de seis semanas, la tolerancia al ejercicio y las funciones cardíaca y renal mejoraban. Los síntomas del fallo cardíaco desaparecieron, lo que resultó en una disminución continua de la presión circulatoria que no supuso efectos adversos a corto plazo.

E. Abiocor

El corazón mecánico cuya denominación es Abiocor, es fabricado por la firma Abiomed Incorporated, de Massachussets y recibió autorización de la FDA (Food and Drug Administration) de Estados Unidos. El Abiocor consiste básicamente en una doble bomba de plástico y titanio. La bomba derecha provee sangre a los pulmones, mientras que la bomba izquierda proporciona sangre a otros órganos vitales y el resto del cuerpo. Cada uno de las dos bombas es capaz de entregar más ocho litros de sangre cada minuto. El dispositivo se alimenta internamente de una batería con una autonomía de sólo 30 minutos , pero que a la vez está soportada por una pila externa que aporta energía durante varias horas. El consumo eléctrico estará condicionado a la actividad del enfermo, pudiendo éste realizar ejercicio físico moderado. Ambas unidades constituyen la base del corazón artificial, las cuales en conjunto bombean ocho litros de sangre por minuto y todo ello sin necesidad de cableado en el tórax.

La conducción se hace a través de electrodos que son aplicados a la piel (similares a los empleados para la toma de electrocardiogramas), eliminando el riesgo al enfermo de contraer infecciones dermatológicas. La batería externa va provista de un mecanismo de control que le permite regular la potencia del corazón mecánico y que varía automáticamente la marcha de las bombas según sea la intensidad del esfuerzo desarrollado por el portador.

El artefacto, cuyo tamaño ha sido comparado con el de un pomelo a fin de dar una idea al público, tiene un peso de aproximadamente un kilogramo. Posee un motor interno para mover una bomba hidráulica. La cual hace circular la sangre a un ritmo regular. Las válvulas están especialmente diseñadas para evitar posibles ataques y problemas de coagulación.

Presenta la característica de poseer mayor autonomía con respecto a los prototipos anteriores, ya que funciona con una pila adherida a la piel. Esto permitiría que los pacientes implantados puedan hacer una vida normal, con una total libertad de movimientos después de la operación.

La novedad incorporada en cuanto a su autonomía por los expertos de Abiomed es que no necesita estar conectado a ningún dispositivo extracorpóreo, como era el caso de los anteriores corazones artificiales, utilizados desde comienzos de la década del 80. Antes de su implante en un ser humano, el Abiocor fue experimentado en animales (vacunos).