Capitolo 5 Il supporto cardiocircolatorio - Doctor33 · prognosi sfavorevole. Nello studio di Framingham la diagnosi di scompenso cardiaco congestizio si correla con una sopravvivenza

C a p i t o l o

5 Il sup

porto

cardiocircolatorio

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IntroduzioneI progressi compiuti nelle ultime decadi dalla terapia farmacologica, dalla cardiologia interventistica e dalle tecniche di anestesia e di rianimazione hanno fatto sì che il pro-filo di rischio del paziente candidato a chirurgia del cuore sia nel tempo progressiva-mente peggiorato. Pazienti più anziani, spesso in scompenso cardiaco congestizio e con molteplici o più avanzate comorbilità, giungono oggi all’osservazione del cardio-chirurgo. La soluzione chirurgica subentra quindi sempre più spesso a una condizione preoperatoria clinicamente estrema, associata a uno stato di insufficienza cardiocirco-latoria più o meno prolungata, ma tale da richiedere frequentemente complesse stra-tegie di trattamento farmacologico e/o di assistenza meccanica.

Tratteremo in questo capitolo le strategie oggi a disposizione per l’assistenza mec-canica al circolo.

Per quanto riguarda le indicazioni al supporto meccanico, i devices attualmente disponibili (abitualmente indicati con l’acronimo inglese VAD [Ventricular Assist Devi-ce]) sono tradizionalmente impiegati in tre differenti categorie di pazienti:1) pazienti sottoposti a intervento cardiochirurgico, non svezzabili dalla circolazione

extracorporea (indicazione postcardiotomica);2) alcune categorie di pazienti con insufficienza cardiaca acuta;3) pazienti in scompenso cardiaco cronico refrattario a terapia medica massimale, in

attesa di trapianto cardiaco (indicazione bridge al trapianto) o come opzione tera-peutica definitiva (destination therapy).

Quanto all’indicazione postcardiotomica, esiste indicazione all’impianto di un VAD quando:

Francesco Onorati, Francesco Santini, Alessandro Mazzucco

Il supporto cardiocircolatorio5

98 Parte I La gestione della fase acuta

• ipazientisianoindiscretecondizioniclinichegeneraliaeccezionedellapatologiacardiovascolare responsabile dell’indicazione cardiochirurgica;

• sianostateeffettuatetuttelemanovreattearipristinareunadeguatopHematico,acorreggere le eventuali anomalie emogasanalitiche ed elettrolitiche, nonché le ano-malie del ritmo cardiaco, o l’eventuale ipotermia;

• siastataattuatalamiglioreterapiafarmacologicavoltaalripristinodiun’adeguatacontrattilità miocardica;

• siastatogiàiniziatounsupportoconcontropulsazioneaortica(salvocontroindica-zioni specifiche al suo impiego);

• sianosoddisfattiiseguenticriteriemodinamici:– indice cardiaco < 2.00 L/min/m2

– PAS <90mmHg– PCWP >18mmHg– pressione atriale sinistra >20mmHg– supporto inotropico e volemico massimale

• sianostateescluseleopzionichirurgicheingradodirisolverelacausadellabassapor-tata cardiaca (per esempio, disfunzione di graft, malfunzionamento protesico ecc.).

Per quanto concerne le cause di scompenso postcardiotomico, esse possono preva-lentemente riguardare il ventricolo sinistro, il ventricolo destro o entrambi i ven-tricoli.

Quanto alle cause di scompenso ventricolare sinistro acuto postcardiotomico, esse sono principalmente rappresentate dai seguenti fattori.• Ischemiamiocardica:

– da inadeguata protezione miocardica durante l’intervento cardiochirurgico;– da ostruzione e/o dissezione degli osti coronarici (per esempio dopo sostituzione

protesica della valvola aortica);– da rivascolarizzazione incompleta o inadeguata;– da embolia gassosa o corpuscolata;– da distorsione dell’anastomosi coronarica (per esempio, interventi di sostituzio-

ne della radice aortica o cardiopatie congenite complesse che prevedano la tra-slocazione di uno o più osti coronarici).

• Incrementodelpostcaricoventricolaresinistro:– ostruzione/disfunzione di un sostituto protesico aortico;– systolic anterior motion del lembo anteriore mitralico con protrusione sistolica

dello stesso nella via di efflusso ventricolare sinistra e conseguente potenziale ostruzione, possibile dopo chirurgia riparativa mitralica;

– situazioni di afterload-mismatch (per esempio, correzione di insufficienza mitra-lica severa, chiusura di ampio difetto interventricolare, correzione anatomica di trasposizione dei grossi vasi ecc.).

• Sovraccaricodivolumedelventricolosinistro.• Severaacidosimetabolicae/orespiratoria.

Per quanto riguarda invece le cause di insufficienza ventricolare destra postcardioto-mica, esse possono essere ascritte ai seguenti meccanismi.• Ischemiamiocardica:

– da inadeguata protezione miocardica durante l’intervento cardiochirurgico;– da ostruzione e/o dissezione degli osti coronarici (per esempio dopo sostituzione

protesica della valvola aortica);

CaPItOLO 5 Il supporto cardiocircolatorio 99

– da rivascolarizzazione incompleta o inadeguata;– da embolia gassosa o corpuscolata;– da distorsione dell’anastomosi coronarica (per esempio, interventi di sostituzio-

ne della radice aortica o cardiopatie congenite complesse che prevedano la tra-slocazione di uno o più osti coronarici);

– aritmie ventricolari resistenti al trattamento farmacologico (ivi compresa la displasia aritmogena del ventricolo destro e la fibrosi endomiocardica).

• Incrementodelpostcaricoventricolaredestro:– disfunzione ventricolare sinistra;– malattia ipertensiva polmonare cronica;– embolia polmonare;– correzione di cardiopatie congenite complesse con ventricolo anatomicamente

destro che sostiene il circolo sistemico;– incremento delle resistenze vascolari polmonari da ARDS, ALI, atelettasia

polmonare severa, reazioni anafilattiche a farmaci (per esempio protamina), sepsi.

• Sovraccaricodivolumedelventricolodestro.• Severaacidosimetabolicae/orespiratoria.

Lavoro cardiaco e shock cardiogenoLa sindrome da bassa portata si può definire come quel corteo di segni e sintomi dovu-ti all’inadeguatezza del cuore a sostenere il circolo, vale a dire a fare fronte alla richie-sta di ossigeno dei vari organi e apparati. Da un punto di vista “miocellulare”, il mecca-nismo eziopatogenetico responsabile di tale condizione è sempre caratterizzato da uno squilibrio tra la domanda e l’apporto di ossigeno al miocardio (ischemia miocar-dica). Si verifica una condizione di ischemia assoluta in tutte quelle condizioni in cui esista un deficit di apporto (per esempio aterosclerosi coronarica), mentre si verifica una condizione di ischemia relativa in tutte quelle condizioni in cui un normale apporto sia inadeguato alle aumentate richieste di ossigeno da parte del miocardio (queste condizioni sono definite come “ischemia da discrepanza”, come per esempio nella stenosi valvolare aortica severa).

A tale proposito bisogna ricordare che il lavoro cardiaco è influenzato da tre fattori principali, secondo la formula:

Lavoro cardiaco = precarico × postcarico × frequenza cardiacadove il precarico è definito dal riempimento diastolico ventricolare, il postcarico è defi-nito dall’insieme dei fattori che si “oppongono” all’eiezione ventricolare e corrisponde in genere alle resistenze arteriolari sistemiche (per il ventricolo sinistro) o polmonari (per il ventricolo destro) e la frequenza cardiaca è definita dal numero dei battiti car-diaci in ogni minuto.

Un incremento di ognuno di questi fattori aumenta quindi il lavoro cardiaco e, con esso, la richiesta miocardica di ossigeno. Come è noto, nelle condizioni di insufficien-za cardiaca (sia acuta, come nello shock cardiogeno postcardiotomico, sia cronica, come nello scompenso cardiaco congestizio) uno dei meccanismi compensatori ini-ziali è costituito dalla dilatazione delle camere cardiache che, per la legge di Frank-Starling, mira a incrementare la gittata cardiaca attraverso un maggiore riempimento (aumento del precarico). Un altro riflesso compensatorio volto a garantire un’adegua-ta gittata cardiaca è rappresentato dall’aumento della frequenza cardiaca (tachicardia,


spesso primo segno di shock cardiogeno). Ancora, la vasocostrizione periferica (aumento del postcarico) accompagna precocemente uno stato di shock cardiogeno, tanto nel tentativo compensatorio di incrementare i valori di pressione media di per-fusione (sia coronarica, sia d’organo), che in quello di garantire una redistribuzione della gittata cardiaca verso organi “nobili”, quali cuore e cervello. Se tuttavia la causa di shock non viene prontamente risolta, il perdurare di questi meccanismi adattativi comporta un incremento parallelo del lavoro cardiaco (e quindi del consumo di ossi-geno miocardico), instaurando un circolo vizioso peggiorativo. In tale ottica, i devices di assistenza meccanica al circolo rappresentano un unicum dell’armamentario tera-peutico, in grado di garantire la portata cardiaca desiderata, indipendentemente dai valori di postcarico, attraverso anche una contemporanea riduzione del riempimento ventricolare (e quindi del lavoro cardiaco). Rappresentano, in sintesi, dei sistemi in grado di sostenere il circolo, “mettendo a riposo” il miocardio, favorendone così il potenziale recupero. Tale principio viene definito, con un termine anglosassone, unloading ventricolare.

Epidemiologia e storiaLo scompenso cardiaco congestizio rappresenta certamente una tra le patologie più critiche del terzo millennio. L’invecchiamento della popolazione ha contribuito notevolmente ad aumentare i tassi di incidenza e prevalenza dello scompenso car-diaco congestizio. Si stima che attualmente nel mondo ne siano affette circa 5 milioni di persone, con circa 400.000 nuovi casi all’anno diagnosticati negli Stati Uniti e circa 250.000 nuovi casi nella sola Comunità Europea. In termini economici, lo scompenso cardiaco costa alla Sanità Pubblica circa 30 miliardi di dollari/anno negli Stati Uniti e circa 14 miliardi di euro/anno nella Comunità Europea. Nonostante i progressi nella comprensione dei meccanismi fisiopatologici alla base della progressione della malattia e la disponibilità di nuovi farmaci indirizzati a limitarne l’evoluzione, essa inesorabilmente progredisce nella maggior parte dei pazienti affetti e mantiene una prognosi sfavorevole. Nello studio di Framingham la diagnosi di scompenso cardiaco congestizio si correla con una sopravvivenza media di 1,7 anni nell’uomo e di 3,2 anni nella donna, con un tasso di mortalità a 5 anni del 75% e del 62%, rispettiva-mente. Si stima che circa 250.000 decessi/anno siano ascrivibili allo scompenso car-diaco. Dall’analisi di questi numeri appare evidente come risulti indispensabile un trattamento aggressivo e di pronta disponibilità per far fronte a una reale emergenza. In questa ottica, il trapianto cardiaco è ritenuto il gold standard dell’armamentario terapeutico. Appare tuttavia evidente che tale strategia terapeutica non è pronta-mente disponibile, non è facilmente estendibile per la scarsa disponibilità di donato-ri, né risulta scevra da complicanze. In verità, negli ultimi anni il numero di trapianti cardiaci, attestato intorno ai 3000-4000/anno in tutto il mondo, presenta un trend in lieve riduzione.

Accanto al problema dello scompenso cardiaco cronico, esiste il problema dello scompenso cardiaco acuto, rapidamente progressivo, emergenza sanitaria che richiede l’istituzione rapida di un adeguato sostegno cardiocircolatorio, non sem-pre garantito dalla terapia medica massimale. Esempi tipici di queste ultime forme sono lo scompenso cardiaco postcardiotomico e lo scompenso cardiaco acuto postmiocarditico o postinfarto miocardico acuto. Questi pazienti infatti, caratteriz-zati da un’instabilità emodinamica rapidamente progressiva nonostante massimale


supporto inotropo e respiratorio, necessitano inevitabilmente di un tempestivo sostegno meccanico di circolo. Sebbene si calcoli che lo shock cardiogeno postcar-diotomico sia un evento raro, valutabile intorno allo 0,2-0,6%, si stima comunque che uno stato di bassa gittata cardiaca postoperatoria potenzialmente fatale sia riscontrabile nel 5-8% dei casi. Appare poi verosimile che il peggioramento del pro-filo clinico dei pazienti riferiti oggi al cardiochirurgo comporterà nel futuro una maggiore incidenza anche di questa complicanza. Quanto invece all’infarto mio-cardico acuto, il cui gold standard resta il ripristino (il più rapido possibile) della perfusione coronarica distrettuale, si stima che una condizione di shock cardiogeno si sviluppi nel 2,4-12% dei casi, con una mortalità ospedaliera che può raggiungere il 75%. Anche in questi casi, la pronta disponibilità di sistemi di assistenza meccani-ca al circolo rappresenta l’unica arma in grado di garantire un’adeguata perfusione multiorgano, prima che si instauri uno stato irreversibile di insufficienza pluri-viscerale.

Il primo caso di assistenza ventricolare va fatto risalire a Michael DeBakey, che nel 1963 per primo impiantò un sistema di assistenza ventricolare sinistro in un paziente di 42 anni per uno shock cardiogeno postcardiotomico conseguito a una sostituzione valvolare aortica. Il paziente sopravvisse 4 giorni morendo poi per com-plicanze polmonari. Nel 1966, a seguito di uno shock cardiogeno postcardiotomico successivo a duplice sostituzione valvolare, lo stesso DeBakey impiantò un sistema di assistenza ventricolare sinistro tra atrio sinistro e arteria ascellare, dando così inizio allo sviluppo dei sistemi cosiddetti extracorporei e paracorporei. Il device fu impiegato per 10 giorni ed espiantato in elezione, e il paziente sopravvisse e fu dimesso. Poco dopo Cooley riportò il primo caso di assistenza ventricolare con un sistema artificiale impiantabile pneumatico impiegato fino alla disponibilità di un cuore trapiantabile, inaugurando così il primo caso di “bridge-to-transplant”. Nel 1984, DeVries riportò il primo caso di impianto coronato da successo del cuore arti-ficiale totale Jarvik-7-100.

L’efficacia dei sistemi di assistenza ventricolare per il trattamento dello scompenso congestizio terminale fu validato nel 2004 dalla pubblicazione dei risultati del REMATCHtrial.Questostudioprospetticorandomizzatohadimostratocome l’assi-stenza ventricolare meccanica garantisca un chiaro beneficio in termini di sopravvi-venza, già a un anno, con un marcato e netto miglioramento della qualità di vita e della classe funzionale rispetto al trattamento medico massimale. Tuttavia esso ha messo in luce anche i limiti dei sistemi di assistenza meccanica, soprattutto in termini di com-plicanze infettive, tromboemboliche e di affidabilità, evidenziando quanto ancora resti da fare nel campo della ricerca clinica in questo settore.

Sistemi di assistenza meccanica al circoloPossiamo definire sistema di assistenza meccanica al circolo qualsiasi strumento meccanico che, sfruttando le comuni leggi fisiche dell’idrodinamica e/o i meccanismi fisiologici del sistema cardiocircolatorio, sia in grado di migliorare la performance car-diaca e quindi la perfusione dei vari organi. Pertanto, accanto ai devices comunemen-te preposti all’assistenza cardiocircolatoria, almeno in linea teorica, andrebbero annoverati in tale ambito anche i pacemaker esterni, bicamerali e tricamerali, utilizza-ti per l’estemporanea stimolazione sequenziale atrioventricolare e/o biventricolare, nonché i devices utilizzati per lo “spread sternale” in quelle circostanze in cui la com-


pressione estrinseca del cuore a opera di tessuti limitrofi edematosi ne comprometta la funzione.

Indicazioni al supporto e selezione del paziente

La necessità di un supporto meccanico al circolo va presa in considerazione in ogni stato di shock cardiogeno refrattario al trattamento farmacologico massimale. Tale quadro clinico richiede infatti la rapida stabilizzazione dell’emodinamica e l’altret-tanto tempestiva ottimizzazione della perfusione d’organo prima dello stabilirsi di conseguenze irreversibili. Sebbene le comuni metodiche diagnostiche, dall’ecogra-fia transesofagea, al cateterismo cardiaco, all’angiografia, alla diagnostica per imma-gini, in generale, siano comunemente impiegate per una diagnosi eziologica, più spesso la decisione di iniziare un’assistenza meccanica è basata su dati derivati del monitoraggio emodinamico. Generalmente si prende in considerazione l’istituzione di un supporto meccanico in presenza di un indice cardiaco inferiore a 2.00L/min/m2, con una pressione arteriosa media inferiore a 65 mmHg, una pressione capillarepolmonare >20mmHg,unvalorediresistenzesistemicheindicizzate> 2100 dynes × sec × m2/cm5, in presenza di una concomitante infusione di un inotropo ad alte dosi o di almeno 2 inotropi. Queste condizioni, nell’ambito di un’insufficienza car-diaca postcardiotomica, si associano a una mortalità a breve termine superiore al 50% in assenza di un supporto meccanico al circolo adeguato. Qualunque approccio terapeutico presuppone ovviamente un inquadramento eziologico della disfunzione ventricolare in atto.

In generale, in caso di insufficienza ventricolare prevalentemente sinistra e in assenza di controindicazioni specifiche, il contropulsatore aortico rappresenta il supporto meccanico di prima scelta da usare generalmente, in considerazione dell’in-terdipendenza ventricolare, insieme a farmaci in grado di sostenere la performance ventricolare destra, quali inibitori delle fosfodiesterasi II o V, ossido nitrico (NO), calcio-sensibilizzanti, ricorrendo eventualmente anche alla stimolazione elettrica temporanea bicamerale o biventricolare se indicata.

Analogamente, in caso di insufficienza ventricolare prevalentemente destra si ricor-rerà inizialmente a manovre conservative, quali l’uso di farmaci in grado di aumentare l’inotropismo ventricolare destro e contemporaneamente favorire una riduzione del postcarico ventricolare destro (dobutamina, adrenalina, inodilatatori), e/o a manovre rivolte esclusivamente all’ulteriore riduzione di quest’ultimo (sedazione, iperventila-zione, ossigeno, NO ecc.).

Laddove queste manovre risultino insufficienti al ripristino di un’adeguata portata cardiaca e naturalmente in assenza di ulteriori opzioni chirurgiche possibilmente efficaci sull’eziologia della disfunzione ventricolare (per esempio, rivascolarizzazione miocardica per persistenza di ischemia, sostituzione di protesi per disfunzione acuta ecc.), bisognerà considerare con tempestività l’impianto di un sistema di assistenza ventricolare tipo VAD. Tale ipotesi andrà valutata confrontando molteplici variabili individuali del paziente (età, spettanza di vita, comorbilità ecc.) e non ultima la potenzialità di ripristino di un’adeguata funzione multiorgano, se già compromessa. Tale articolato algoritmo decisionale è volto a evitare l’impianto di questi complessi e


costosi sistemi di assistenza in pazienti che abbiano ormai superato irreversibilmente ogni ragionevole indicazione clinica. Molti studi in letteratura hanno tentato di iden-tificare quei fattori in grado di predire l’esito del trattamento con VAD. Di essi, le Sca-le di Screening della Columbia University e della Cleveland Clinic (Tabella 5.1), elaborate su un vasto pool di pazienti, si sono dimostrate piuttosto affidabili in tale previsione.

Al di là del significato dei singoli studi e delle molteplici scale predittive, appare sen-z’altro evidente come la selezione del ricevente di un VAD debba basarsi su di un’ap-profondita analisi interdisciplinare del paziente, del suo quadro clinico e delle suppo-ste capacità di ripresa dei singoli organi e apparati. Questa analisi, come già anticipato, dovrà essere il più possibile tempestiva, essendosi ormai chiarito come un timing cor-retto dell’impianto condizioni significativamente la probabilità di successo; a tal pro-posito, il Registro Abiomed ha dimostrato nell’ambito dello shock cardiogeno postcar-diotomico che un ritardo oltre le 6 ore da una corretta indicazione all’impianto, a pari-tà di condizioni, incrementa sensibilmente la mortalità ospedaliera; analogamente, uno studio tedesco condotto dalla cardiochirurgia di Münster ha dimostrato come l’impianto in emergenza determini una notevole riduzione della sopravvivenza rispet-to all’impianto in elezione. Va comunque sottolineato che sebbene le indicazioni all’impiego dei VAD si stiano espandendo con il passare degli anni, esiste generalmente un consenso universale sulla non-impiantabilità del device in caso di danno d’organo irreversibile (Tabella 5.2).

Tabella 5.1 Scale di predizione del rischio di mortalità post-VAD

Scala di screening della Columbia University*

Variabile Score Odds ratio

Ventilazione meccanica 4 5,3

Pregresso VAD 2 3,3

Indicazione postcardiotomica 2 3,3

PT > 16 secondi 1 2,1

PVC >16mmHg 1 2,1

Scala di Screening della Cleveland Clinic§

Diuresi oraria < 30 mL 3 3,9

PVC >16mmHg 2 3,1

Ventilazione meccanica 2 3

PT > 16 secondi 2 2,4

Reintervento 1 1,8

Conta dei bianchi > 15.000/mm3 0 1,1

Temperatura corporea > 38,5 °C 0 0

*Per uno score totale ≤ 5 è attesa una mortalità del 12%. Per uno score totale > 5 è attesa una mortalità del 46%.§Per uno score totale ≤ 5 è attesa una mortalità del 9,7%. Per uno score totale > 5 è attesa una mortalità del 66,6%.PT: tempo di protrombina. PVC: pressione venosa centrale.


Sistemi di assistenza ventricolare Concetti generali

Esistono numerose classificazioni degli apparecchi di assistenza ventricolare oggi in commercio. Una prima classificazione è basata sulla durata presunta dell’impiego dell’assistenza al circolo prescelta; in questo caso tali sistemi si classificheranno in acuti, laddove la durata del supporto sia prevista in giorni o poche settimane (per esempio, contropulsatore aortico, Impella, ECMO ecc.), o cronici nel caso in cui la durata del supporto presunta al momento dell’impianto sia nell’ordine dei mesi o anni.

Una seconda classificazione è basata sul target ventricolare al quale l’assistenza pre-scelta sia primariamente destinata: avremo pertanto sistemi di assistenza ventricolare sinistra, destra o biventricolare.

Una terza classificazione è riferibile alla posizione del device rispetto alle strutture car-diache: in base a quest’ultima distingueremo device totalmente impiantabili, in cui la pompa del sistema di assistenza è all’interno della cavità toracica (per esempio, Jarvik 2000, DeBakey ecc.); paracardiaci, in cui la pompa del sistema è all’esterno del corpo, col-legata all’apparato cardiocircolatorio attraverso un circuito di connessione in modo tale da consentire comunque la piena autonomia del paziente (per esempio, Thoratec, Nova-cor ecc.); extracardiaci, in cui la pompa e i circuiti del sistema sono all’esterno del pazien-te, ma non ne consentono la mobilizzazione (per esempio, Abiomed 5000i, ECMO).

Un’ulteriore classificazione tiene conto della tipologia di destinazione clinica per la quale il sistema di assistenza viene impiegato: distingueremo quindi devices utilizzati come bridge-to-recovery (assistenza [ponte] alla guarigione; allorché l’impiego del siste-ma di assistenza sia ritenuto temporaneo e limitato al supposto completo recupero di un’adeguata funzionalità cardiaca, come nel caso di miocarditi acute o di talune forme di shock cardiogeno postcardiotomico); bridge-to-transplant (assistenza al trapianto; quando l’impiego sia necessario per consentire la sopravvivenza e/o il miglioramento clinico del potenziale ricevente fino al reperimento di un donatore adeguato); bridge-to-bridge, allorchè un device in corso di assistenza vada sostituito (per usura, compli-canze, degenerazioni strutturali, cambiamento del profilo clinico del paziente, per esempio insorta non-candidabilità al trapianto ecc.) con un altro sistema di assistenza a più lungo termine, non essendosi osservato nel frattempo un adeguato recupero della performance cardiaca; destination therapy (assistenza definitiva allorché il device venga

Tabella 5.2 Controindicazioni assolute all’impianto di VAD

Insufficienza epatica irreversibile

Insufficienza renale terminale

Insufficienza respiratoria terminale

Danno neurologico severo o irreversibile

Neoplasie

Sepsi (a meno di piena risoluzione delle patologie d’organo su base settica)

VAD: Ventricular Assist Device.


impiantato come trattamento definitivo, non essendo prevedibili né un potenziale recupero della funzione cardiaca né la possibilità di un futuro trapianto cardiaco per la coesistenza di controindicazioni assolute allo stesso).

Infine, in considerazione del meccanismo biofisico alla base del funzionamento del generatore di flusso (pompa) del sistema, distingueremo: pompa a rulli, centrifughe, pulsatili e microassiali.

Pompa “roller” (a rulli) Tali sistemi impiegano per la propulsione del flusso una pompa rotante che, comprimendo progressivamente con movimento rotatorio modu-labile un segmento di tubo all’interno del quale circola sangue, induce un flusso ante-rogrado non-pulsato. Il principio stesso di funzionamento della pompa, per il quale la propulsione del flusso si effettua attraverso un’azione di compressione, comporta inevitabilmente un grado variabile di traumatismo sugli elementi figurati del sangue. Questi sistemi, insieme alle specifiche dotazioni di circuiti eparinati e cannule, sono prontamente disponibili in qualsiasi centro di cardiochirurgia, in analogia con la cir-colazione extracorporea utilizzata di routine. Contrariamente a una circolazione extracorporea, tuttavia, per l’assenza di un “reservoir” nel circuito, la quantità di flus-so anterogrado ottenibile con questi sistemi è funzione dello stato di precarico del paziente ed è condizionata dal calibro dei tubi e delle cannule utilizzate. Il funziona-mento del sistema presuppone la cannulazione degli atri (assistenza ventricolare destra = auricola destra; assistenza ventricolare sinistra = auricola sinistra o vena pol-monare superiore destra o tetto dell’atrio sinistro) per il drenaggio del precarico e dei grossi vasi (assistenza ventricolare destra = arteria polmonare; assistenza ventricolare sinistra = aorta) per la perfusione a valle del ventricolo disfunzionante.

In analogia con la circolazione extracorporea, tali sistemi richiedono una completa anticoagulazione del paziente, variabile che condiziona notevolmente il loro impiego nello shock cardiogeno postcardiotomico. Inoltre, il flusso lineare non fisiologico, l’anticoagulazione completa e il traumatismo sugli elementi figurati del sangue sono responsabili di un’importante reazione infiammatoria sistemica associata a coagulo-patia da consumo in grado di innescare, a seguito di un prolungato impiego, gravissime complicanze multiorgano. Ancora, la dipendenza diretta dallo stato di precarico del paziente fa sì che una caduta improvvisa del riempimento atriale sinistro, grazie anche a fenomeni di cavitazione (effetto Venturi per persistente azione della pompa roller su un circuito vuoto), possa indurre embolia gassosa sistemica da aspirazione d’aria. Ana-logamente, ostruzioni improvvise lungo la via di uscita del sistema sono in grado di determinare possibili picchi di pressione sul circuito stesso, potenzialmente responsa-bili di rotture del device. Tali eventualità richiedono un continuo monitoraggio del sistema da parte di personale specializzato, il cui costo non va sottostimato. Sebbene questi sistemi possano essere impiegati per assistenza ventricolare destra, sinistra o biventricolare, in considerazione di tutte le limitazioni suddette il loro impiego è comunque limitato ad assistenze di breve durata.

Centrifughe Impiegano anch’esse cannule per il drenaggio e per la perfusione di uso comune, condividendo pertanto con le precedenti i siti di cannulazione, il vantag-gio della pronta disponibilità e della facilità d’impiego. A generare il flusso in tali siste-mi è però una pompa centrifuga, il cui funzionamento sfrutta la capacità di generare energia cinetica attraverso la creazione di un vortice, prodotto dal rapido “spinning” di una serie di lamine e/o coni a rapida velocità di rotazione, situati all’interno di un contenitore rigido, incomprimibile (campana). In tal modo, l’energia cinetica prodotta


da questa rapida rotazione viene trasmessa al sangue, che è spinto in senso anterogra-do. Rispetto alla “roller”, la mancanza di un’azione compressiva diretta fa sì che vi sia nella pompa centrifuga una netta riduzione del trauma sugli elementi corpuscolati del sangue, garantendo così una maggiore biocompatibilità. Quest’ultima, insieme a una minore attivazione piastrinica, garantisce anche una maggiore permissività nella gestione dell’anticoagulazione, favorendo l’uso di questi device nelle forme postcar-diotomiche. Inoltre, essendo questi sistemi dotati di meccanismi di controllo delle pressioni generate all’interno del circuito in grado di bloccarne il funzionamento in caso di improvvise ostruzioni, risulta nettamente ridotto il rischio di rotture del siste-ma o dei tubi di connessione al paziente. In analogia alle pompe “roller” tuttavia, anche le centrifughe forniscono un flusso lineare non-fisiologico.

Pulsatili Sono sistemi impiegati per assistenza sinistra, destra o biventricolare, per lo più paracorporei (solo alcuni totalmente impiantabili) e pertanto in grado di favorire la normale deambulazione del paziente. Si distinguono, in base alla modalità di indu-zione della pulsazione, in elettrici e pneumatici. L’eiezione è funzione della deforma-zione meccanica fasica di ventricoli artificiali, per lo più in poliuretano o altro materiale biocompatibile. Il flusso indotto è di tipo pulsato e il traumatismo sugli elementi corpu-scolati del sangue è minimo. Inoltre, il flusso unidirezionale è garantito dalla presenza di valvole di materiale sintetico o, più spesso, biologico (queste ultime possono presen-tare nel tempo fenomeni di degenerazione strutturale). La maggiore biocompatibilità dei circuiti fa sì che questi sistemi richiedano, a regime, una blanda anticoagulazione, costituita per lo più dalla convenzionale terapia dicumarolica, solo talora associata a terapia antiaggregante. Il loro impiego si colloca esclusivamente per assistenze a medio-lungo termine. Lo svantaggio di questi devices è prevalentemente legato agli elevati costi di produzione e alla necessità di un training specifico per il team.

Microassiali Trattasi di sistemi di assistenza univentricolare in grado di generare flusso assiale lineare non pulsato anterogrado, grazie all’azione di un rotore, operante ad altissimi giri. L’elevata biocompatibilità degli elementi del sistema e l’eccellente reologia del device rendono il rischio tromboembolico basso e di conseguenza più blanda la necessità di anticoagulazione. Con la sola eccezione del sistema “Impella Recover” (vedi di seguito), in relazione alle dimensioni contenute, trattasi di apparec-chi totalmente impiantabili per lo più utilizzati per svolgere la loro funzione a lungo termine. Lo svantaggio di questi devices è prevalentemente legato agli elevati costi di produzione e alla necessità di un training specifico per il team.

Caratteristiche e complicanze dei VADNonostante i recenti progressi compiuti dall’industria nella biocompatibilità dei siste-mi di assistenza, è tuttavia necessario sottolineare come l’impiego dei VAD si associ tuttora a complicanze potenzialmente gravi.

Un sistema di supporto ideale dovrebbe essere in grado di:• garantireunflussoadeguato,minimizzandoladipendenzadalprecarico;• ottimizzarel’emodinamica;• essereingradodifornireunsupportobiventricolareoesserefacilmenteintegrabile

con un supporto di tipo “polmonare” (per i casi di contemporaneo danno polmonare acuto/cronico);


• esseredifacileimpiantoegestione;• averedimensionicontenute;• nonrichiedereanticoagulazione;• noncausaretraumatismoaglielementifiguratidelsangue;• essereingradodigarantireladeambulazione/riabilitazionedelpaziente;• essereimpiegabilesiaincondizioniacutesiacroniche;• essereresistentealleinfezioni.

Si dimostrerà in seguito come molte di queste limitazioni, sebbene migliorate nel corso degli anni, non siano ancora completamente risolte.

Per quanto riguarda la variabile emodinamica, la maggior parte dei devices a dispo-sizione sono in grado di fornire un flusso massimo di 6 L/minuto, potenziale limitazio-ne in condizioni di stress fisico e nei pazienti obesi o di grossa taglia. Al contrario, nel caso di pazienti di piccola taglia, il problema della ridotta possibilità di allocazione intratoracica può essere superato dall’impiego di devices paracorporei con cannule di calibro appropriato – esponendo tuttavia il paziente a un più alto rischio di complican-ze infettive – o dall’impiego di devices miniaturizzati con pompe microassiali. A tal proposito va sottolineato come la ricerca si stia dirigendo proprio verso la miniaturiz-zazione e la facilità di impianto dei devices, potenzialmente anche attraverso tecniche percutanee. Queste ultime, proprio in considerazione della rapidità di allestimento, consentirebbero una pronta disponibilità del supporto emodinamico in situazioni di emergenza, anche al di fuori dello stretto contesto cardiochirurgico.

Relativamente alla “reologia” del sistema, la massima emo-compatibilità insieme a una riduzione delle superfici di contatto con il sangue (circuiti di connessione) riduco-no il rischio tromboembolico. I VAD di ultima generazione sono caratterizzati da un sensibileaccorciamentodelcircuito(Jarvik2000,DeBakey,HeartMateIIecc.)limitatoa un accesso apicale ventricolare sinistro diretto, associato a una breve linea di perfu-sione arteriosa sistemica. Ciononostante, il rischio tromboembolico, specie cerebrale, resta una delle principali complicanze dei VAD e una delle principali cause di morte neipazientisupportati. IlREMATCHtrialha infattidimostratocomeil rischiodiunevento neurologico sia 4,35 volte maggiore nei pazienti portatori di VAD rispetto ai pazienti in terapia medica massimale. Nonostante il rischio tromboembolico non sia identico per tutti i devices disponibili, i pazienti in assistenza sono invariabilmente trattati almeno con antiaggreganti, anche se la maggior parte dei devices richiedono una terapia anticoagulante associata. È evidente come la necessità di una terapia anti-coagulante/antiaggregante, a diversi dosaggi, vada controbilanciata con il rischio di sanguinamento.

Molti pazienti (fino al 48% in alcune serie) che ricevono un VAD mostrano un sangui-namento cospicuo nelle prime ore dall’impianto. Tale eventualità comporta sovente la revisione chirurgica dell’emostasi, nonostante terapia medica specifica e trasfusionale sostitutiva. Fattori di rischio per tale complicanza sono rappresentati dall’insufficienza epatica preoperatoria, dalla prolungata circolazione extracorporea, dall’estensiva dis-sezione chirurgica (specie in pazienti sottoposti a reintervento) e dalla coagulopatia secondaria all’interazione delle piastrine e del sistema del complemento con le superfici del circuito (coagulopatia da consumo). La necessità poi di anticoagulare tempestiva-mente il paziente fa sì che talora il sanguinamento possa reiterarsi nel tempo talvolta subdolamente con possibili fenomeni di tamponamento cardiaco. L’eventuale ricorso a trasfusione di emoderivati, favorendo l’infiammazione sistemica e determinando un sovraccarico di volume, soprattutto del piccolo circolo, può precipitare poi una


condizione di insufficienza ventricolare destra, tale a volte da richiedere un estempora-neo supporto destro. L’insufficienza ventricolare destra post-VAD costituisce un noto determinante indipendente di allungamento dei tempi di degenza e di mortalità postim-pianto. Lo scompenso ventricolare destro va sospettato in caso di incremento pro-gressivo delle pressioni di riempimento destre associato a caduta della portata cardiaca generata dal device. Sebbene sia talvolta utile instaurare un’adeguata terapia farmacolo-gica di supporto ventricolare destro e vasodilatatoria polmonare, giova ricordare come talora lo scompenso sia acuto, rapidamente progressivo e refrattario e, pertanto, tale da richiedere un tempestivo supporto destro. Si stima che circa il 20% dei pazienti sottopo-sti a impianto di VAD sinistro sviluppi nel periodo postoperatorio una condizione di scompenso ventricolare destro. Uno studio della Columbia University sembrerebbe indicare che tale prevalenza può raggiungere il 40% dei casi, con necessità in 1/3 di essi di un supporto biventricolare, almeno temporaneo.

Le cause connesse all’insufficienza ventricolare destra post-VAD possono essere col-legate primariamente a disfunzione contrattile, al precarico o alle resistenze vascolari polmonari: tra le prime, lo “stunning” del miocardio, l’ischemia coronarica destra (ina-deguata protezione miocardica, embolia gassosa ecc.), le aritmie (spesso frequentissime anche nelle prime ore dopo impianto di VAD sinistro), l’improvviso incremento del pre-carico ventricolare destro secondario al miglioramento della portata cardiaca “sinistra” sono tutti fattori chiamati in causa nella patogenesi di questa complicanza. D’altro can-to, sebbene lo sviluppo di scompenso ventricolare destro non sia prevedibile prima del-l’impianto del VAD sinistro, va anche considerato come la risoluzione del sovraccarico ventricolare sinistro da parte del VAD comunque migliori spesso il sovraccarico ventrico-lare destro, attraverso un’azione indiretta di riduzione delle resistenze polmonari. Analo-gamente, può accadere di ricandidare a trapianto cardiaco pazienti inizialmente consi-derati non-candidabili per ipertensione polmonare correlata a resistenze vascolari giu-dicate “fisse” e trattati mediante impianto di VAD inizialmente considerato come “desti-nation therapy”. Quanto poi alla possibilità di predizione preoperatoria dello scompenso destro postimpianto, esistono pochi dati in letteratura. È stato dimostrato che la presen-za di un supporto meccanico al circolo già impiantato precedentemente, il sesso femmi-nile, l’eziologia non ischemica e, fra i dati del monitoraggio emodinamico, una bassa pressione polmonare diastolica e media (ma non un elevato valore delle resistenze pol-monari indicizzate né un elevato valore di pressione polmonare sistolica), un basso valo-re di “stroke work” e di “stroke work index” del ventricolo destro (a indicare una ridotta capacità contrattile ventricolare destra) siano predittivi di necessità di supporto mecca-nico biventricolare. A tal proposito, va considerato che tutti i recenti VAD hanno la pos-sibilità di essere integrati da un supporto biventricolare, premesso che il polmone man-tenga una funzione adeguata. In casi viceversa di danno polmonare acuto associato (ARDS, ALI ecc.), la sopravvivenza del paziente potrà essere possibile solo con l’impiego di sistemi vicarianti anche la funzione respiratoria, quali l’ECMO (si veda in seguito).

Altro problema di comune riscontro in corso di terapia con VAD è costituita dalle infezioni. Esse rappresentano, nonostante un miglioramento delle procedure chirurgi-che e i notevoli progressi della terapia antibiotica, una causa significativa di morbilità e mortalitàneipazientitrattati.NelREMATCHtrial,il38%deidecessièstatodovutoallecomplicanze settiche e la libertà da eventi infettivi è stata solo del 58% a 1 anno e del 48% a 2 anni, con un rischio massimo di complicanze settiche nei primi 30 giorni dall’impianto. I germi più comunemente isolati sono stati stafilococchi, pseudomonas, enterobacteriacee e candida, la cui capacità di produrre bio-film sembra favorire la colonizzazione dei componenti dei sistemi di assistenza. La colonizzazione può


avvenire in varie sedi, dalle linee di “ingresso/uscita”, alle tasche di alloggiamento, alle componenti a diretto contatto con il sangue (quest’ultima definita come endocardite del device), a sepsi, a colonizzazioni secondarie polmonari, genitourinarie, gastroente-riche. Anche fattori paziente-specifici, come la malnutrizione, il diabete, l’insufficienza epatica e renale, le alterazioni immunologiche correlate al device (soprattutto quelle relative ai linfociti T; si veda in seguito) sembrerebbero favorire tali complicanze. Seb-bene l’atteggiamento debba essere sempre votato a un approccio aggressivo della com-plicanza infettiva, alcuni pazienti guariscono semplicemente con la terapia antibiotica specifica, mentre altri richiedono il drenaggio delle eventuali cavità ascessuali, fino a richiedere la sostituzione del device o addirittura un trapianto in emergenza.

L’insufficienza multiorgano è responsabile fino a 1/3 del totale dei decessi in porta-tori di VAD. Dal momento che una delle principali indicazioni all’impianto del device è rappresentata proprio dalla prevenzione e dal recupero della grave insufficienza d’or-gano al fine di rendere potenzialmente candidabili ad altre opzioni terapeutiche pazienti gravemente compromessi, la persistenza o progressione di un’insufficienza pluri-viscerale postimpianto, in assenza di specifiche concause perioperatorie (pro-lungati tempi di circolazione extracorporea, trasfusioni massive, complicanze trombo-emboliche, sepsi, emorragie), denuncia spesso la scarsa tempestività nell’indicazione o, più raramente, una sottostima di un’associata insufficienza ventricolare destra.

Altra potenziale complicanza risulta rappresentata dalla disfunzione del device, evento da considerare sempre possibile in qualsiasi momento di un’assistenza mecca-nicadicircolo.Essorappresenta,nelREMATCHtrial,lasecondacausapiùcomunedimorte dopo le complicanze settiche. La libertà da disfunzione riportata è stata infatti intorno all’87% nel primo anno, ma solo del 37% a 2 anni. Bisogna considerare che la disfunzione del device può avvenire a carico di uno qualsiasi dei suoi componenti. Generalmente essa si appalesa con uno stato di shock cardiogeno acuto. Il rapido rein-tervento volto al ripristino dell’assistenza meccanica rappresenta in questi casi l’unica soluzione. La ricerca industriale sta cercando di aumentare la sicurezza e l’affidabilità deisingolidevices:peresempio,l’HeartMate1000puòfunzionareincasodidisfunzio-ne del sistema elettrico con un “backup” pneumatico; numerosi VAD consentono il rapido ricambio delle batterie in caso di esaurimento; l’accorciamento e le modifiche angolari della cannula di ingresso hanno notevolmente ridotto il rischio di trombosi (e di disfunzione) del sistema Jarvik 2000; dallo sviluppo di devices a levitazione magneti-ca poi (si veda in seguito), attraverso una minimizzazione delle interazioni tra i singoli componenti meccanici del device stesso e di questi con il sangue, ci si aspetta una net-ta riduzione delle forze di attrito sugli elementi del sistema, ma anche una riduzione del trauma sugli elementi corpuscolati del sangue, con la conseguente riduzione del rischio trombotico e tromboembolico associati.

Infine, vanno considerati gli effetti immunologici e l’allosensibilizzazione. Studi recenti hanno messo in luce come il contatto cronico del sangue con le superfici etero-loghe degli elementi costitutivi i sistemi di assistenza comporti delle alterazioni immu-nologiche peculiari che coinvolgono principalmente i linfociti T: ne è stata dimostrata un’attivazione aberrante, con prolungamento della proliferazione cellulare, un’incre-mentata apoptosi a seguito di uno stimolo attivante e una difettosa proliferazione/attivazione in risposta allo stimolo del complesso “T-Cell Receptor”. Esiste inoltre un’iperattività dei linfociti B, con attivazione linfocitaria B policlonale probabilmente connessa a modifiche del network citochinico circolante, così come un maggiore livel-lo circolante di anticorpi antifosfolipidi e di anticorpi linfocitotossici. Tutte queste modifiche immunologiche risultano da un lato in una minore reattività cellulare T e,


quindi, in una maggiore suscettibilità alle infezioni, dall’altra in una allosensibilizza-zione agli antigeni leucocitari umani, responsabile di una maggiore sensibilizzazione nel caso di un successivo trapianto cardiaco. In una recente analisi della Columbia University, il 66% dei pazienti sottoposti a “bridge-to-transplant” erano sensibilizzati nei confronti dell’organo trapiantato (rispetto al 6% dei pazienti trapiantati senza un preliminare impianto di VAD) e mostravano un significativo incremento degli episodi di rigetto acuto. In questi casi il trattamento con antitimoglobuline e ciclofosfamide sembra essere efficace nel ridurre l’allosensibilizzazione.

Sistemi di assistenza meccanica al circolo propriamente detti

Il contropulsatore aorticoIl concetto che si potesse supportare meccanicamente il circolo, attraverso l’induzione di una pulsazione diastolica volta a incrementare la perfusione coronarica, fu ipotizza-to e dimostrato per la prima volta nel 1953 dal gruppo di Kantrowitz, tramite un model-lo sperimentale canino basato sulla contrazione elettro-indotta di tessuto muscolare striato suturato intorno all’aorta toracica discendente. Nel 1961 Clauss collaudò il pri-mo apparecchio di “contropulsazione”, in grado di rimuovere sangue dall’arteria femo-rale durante la sistole e reinfonderlo controcorrente in diastole. Nel 1962 Moulopulos progettò il primo apparecchio di contropulsazione aortica nella sua odierna concezio-ne, vale a dire un pallone di latex sincronizzato all’esterno del paziente con la sua traccia elettrocardiografica e fasicamente insufflato in diastole, con anidride carboni-ca, e sgonfiato in sistole. Tale apparecchio venne impiegato con successo nel 1968 da Kantrowitz per il trattamento di un paziente in shock cardiogeno. Da allora l’impiego clinico del contropulsatore è andato crescendo esponenzialmente, le sue indicazioni si sono parallelamente allargate, la sua tecnologia progressivamente affinata, tanto da rappresentare oggi il sistema di assistenza meccanica di primo livello di maggiore impiego e di più facile e pronta disponibilità.

Attualmente il sistema consta di un catetere di piccolo calibro (7 Fr) sulla cui estre-mità distale è allocato il pallone di contropulsazione insufflato a elio, quest’ultimo utilizzato per le sue caratteristiche di gas inerte tali da consentire un rapido gonfiaggio e sgonfiaggio, nonché un minimo rischio di embolia gassosa in caso di leaks del pallo-ne. Tale catetere viene connesso a una consolle il cui software consente, sincronizzan-do il device sulla traccia elettrocardiografica e sulla pressione arteriosa del paziente, di gonfiare il pallone in diastole e di sgonfiarlo in sistole. In sintesi, il meccanismo su cui è basata la contropulsazione aortica è rappresentato dal gonfiaggio del pallone durante la fase diastolica del ciclo cardiaco, ottenendo così una seconda onda di flusso aortico diastolico (dopo quella generata dalla contrazione sistolica del ventricolo sinistro), e dal suo sgonfiaggio “attivo” in presistole, favorendo così la fisiologica contrazione ven-tricolare sinistra (Figura 5.1).

L’effetto principale dell’onda di flusso diastolico “pallone-indotta” è un incremento della perfusione dei vasi coronarici e cerebrali, posizionati a monte del pallone, non-ché dei vasi viscerali e splancnici (principalmente arterie renali e mesenteriche) a valle del pallone stesso, in considerazione dell’effetto non-occlusivo del pallone sull’aorta toracica. In tal modo diversi organi e apparati ricevono una doppia onda di flusso ema-tico, sistolica fisiologica e diastolica pallone-indotta, con un aumento dell’apporto di


ossigeno tissutale. Si stima che la contropulsazione aortica in presenza di ritmo sinu-sale possa aumentare la gittata cardiaca fino al 20-25% del suo valore iniziale.

L’incremento di flusso diastolico non è comunque l’unico effetto fisiologico indotto dalla contropulsazione.

Sia l’effetto suzione indotto dallo sgonfiaggio attivo del pallone, sia la vasodilatazio-ne arteriolare (dovuta al riflesso di “stress-rilasciamento” indotto dall’onda di flusso diastolico sulle arteriole del microcircolo) inducono una riduzione del postcarico ven-tricolare e con esso dei valori di pressione arteriosa protosistolica (in realtà aumenta la velocità di eiezione sistolica, ma si riduce, per riduzione delle resistenze sistemiche,

Figura 5.1Meccanismo della contropulsazione aortica.


l’integrale di flusso – quindi di pressione – sistolico). La riduzione del postcarico ven-tricolare insieme a un aumento di flusso coronarico diastolico (favorente peraltro una maggiore compliance diastolica ventricolare, grazie alla correzione della riduzione della compliance indotta dall’ischemia) hanno a loro volta l’effetto di ridurre la tensio-ne di parete ventricolare (riducendo così il consumo di ossigeno miocardico), i volumi telediastolico e telesistolico ventricolare sinistro e, con essi, di ridurre – in un circolo virtuoso – la pressione di riempimento atriale sinistro e la pressione di incuneamento capillare polmonare, riducendo così anche il postcarico ventricolare destro. In tal modo l’intero lavoro cardiaco viene ridotto, ottimizzandone il rendimento.

Studi sperimentali hanno dimostrato una riduzione dello stress di parete ventricolare dal 14 al 19%, con una riduzione della pressione telesistolica ventricolare del 15%. Per quanto riguarda il flusso coronarico, gli studi sperimentali non hanno ancora ben defini-to il risultato preciso della contropulsazione. In presenza di un circolo coronarico nor-male, soggetto ad autoregolazione del flusso in un ampio range di pressioni arteriose medie, sembra che la contropulsazione aortica non sia in grado di aumentare in maniera evidente il flusso diastolico coronarico, ma determini solo un incremento del 117% della velocità di picco e dell’87% dell’integrale di velocità del flusso diastolico coronarico. Tut-tavia, in caso di caduta della pressione arteriosa media di perfusione, tale da determina-re una riduzione di flusso miocardico < 50 mL/100 g/minuto di tessuto, l’incremento di flusso coronarico indotto sarebbe stimabile intorno al 20-25%. Tali risultati hanno spinto oggi i ricercatori a espandere le indicazioni della contropulsazione aortica anche in casi in cui la si era ritenuta controindicata, quali lo shock settico e lo shock cardiogeno da insufficienza valvolare aortica acuta massiva. Va tuttavia sottolineato a tal proposito che tali circostanze hanno oggi solo carattere scientifico sperimentale e non sono ancora approvate come indicazioni cliniche. Ancora dibattuto è anche l’effetto netto sul flusso coronarico in caso di coronaropatia critica. Sebbene l’azione antischemica connessa alla riduzione del sovraccarico ventricolare e alla riduzione del consumo dell’ossigeno mio-cardico da riduzione dello stress di parete sia univocamente dimostrata, recenti studi clinici volti a misurare il flusso coronarico a valle delle ostruzioni/stenosi coronariche sembrano dimostrare una scarsa capacità di aumento del flusso coronarico. Altri studi sembrerebbero dimostrare che la possibilità di tale incremento sia funzione della pres-sione media e della posizione del pallone di contropulsazione aortica, essendo garantito un aumento fino al 21% del flusso coronarico alle aree ischemiche, attraverso circoli col-laterali, solo per pressioni arteriose medie molto alte (>120mmHg)oincasodiposizio-namento del pallone in aorta toracica ascendente, subito a monte degli osti coronarici (evenienza non attuabile nella pratica clinica). D’altro canto, in caso di bypass aorto-coronarici, grazie all’effetto idrodinamico di “bypassare” le ostruzioni/stenosi coronari-che, sembra dimostrato da studi flussimetrici dei grafts che la contropulsazione aortica in aorta toracica discendente sia sufficiente a garantire un incremento del flusso corona-rico, che sarebbe peraltro maggiore per i grafts arteriosi (e, in tal senso, maggiore nei condotti con arteria mammaria rispetto a quelli in arteria radiale) che per quelli venosi, e maggiore nei condotti sequenziali rispetto ai singoli e, infine, maggiore nei condotti a “Y” sulla mammaria rispetto ai condotti singoli aortocoronarici.

In sintesi, l’effetto risultante della contropulsazione aortica è quindi la riduzione del consumo di ossigeno ventricolare e un aumento dell’apporto, insieme a un netto unloa-ding biventricolare, per effetto di una riduzione della pressione sistolica, un aumento del flusso diastolico e, con esso, della pressione media. Peraltro l’aumento del flusso splancnico, l’ottimizzazione delle pressioni di riempimento cardiache, il miglioramento della compliance diastolica biventricolare favorirebbero, indirettamente, la possibilità


di poter agire nuovamente sul precarico ventricolare. In tal modo, la riserva di incre-mento del precarico sarebbe aumentata durante la contropulsazione, favorendo la pos-sibilità di un ulteriore meccanismo di incremento della portata cardiaca attraverso lo sfruttamento della legge di Frank-Starling (Tabella 5.3).

È stato dimostrato come numerosi fattori possano inficiare la contropulsazione aorti-ca. Anzitutto la posizione rispetto alla valvola aortica: già Kantrovitz nei suoi studi speri-mentali dimostrò che maggiore è la vicinanza alla valvola aortica, maggiore è l’efficacia della contropulsazione, essendo massima per posizionamento in aorta ascendente e minima per posizionamento in aorta addominale. Tuttavia per limitazioni connesse all’origine dei vasi coronarici e cerebrali, la “prima” posizione utile impiegabile per la pratica clinica è l’aorta toracica discendente subito al di sotto dell’arteria succlavia. Altro fattore critico è la precisione nel “timing” di inflazione e sgonfiaggio: perché l’effetto benefico sia ottenibile è necessario che il pallone sia insufflato in corrispondenza della chiusura diastolica della valvola aortica, che praticamente si fa coincidere con l’incisura dicrota della traccia di pressione arteriosa. Analogamente, l’insufflazione deve durare il più a lungo possibile durante la diastole, ma deve garantire uno sgonfiaggio completo immediatamente prima all’apertura della valvola aortica, che in pratica viene fatta coin-cidere con l’inizio dell’onda R della traccia elettrocardiografica. Insufflazioni “precoci” hanno l’effetto negativo di gonfiare il pallone nel corso della sistole ventricolare e, quin-di, aumentare il postcarico, la tensione di parete ventricolare, le pressioni telesistoliche e telediastoliche ventricolari, il lavoro cardiaco e, di conseguenza, il consumo di ossige-no miocardico. Al contrario, inflazioni tardive avrebbero l’effetto di ridurre la durata dell’onda di flusso pallone-indotta, minimizzando gli effetti benefici del pallone. Allo stesso modo, deflazioni troppo precoci favorirebbero un “effetto-suzione”, diminuendo sì il postcarico, ma riducendo anche la perfusione coronarica e cerebrale, e riducendo la durata temporale di tutti gli effetti benefici miocardici, coronarici e sistemici della con-tropulsazione; al contrario, deflazioni tardive, in sistole, avrebbero le stesse conseguenze già illustrate per le insufflazioni precoci. Ecco perché il timing della contropulsazione

Tabella 5.3 Effetti sistemici della contropulsazione aortica

Pressione arteriosa

Flusso aortico

Parametri emodinamici

Ventricoli Flusso coronarico Organi splancnici

↓ sistolica↓ diastolica↑ media

↑ diastolico↑ medio↑ velocità di

flusso sistolico

↑ CO↑ CI↑ SV↓ SVRI↓ PCWP↓ PVRI↓ CW↑ DO2Favorisce

un ↑ del preload

↓ pressione telediastolica

↓ pressione telesistolica

↓ volume telesistolico

↓ volume telediastolico

↓ tensione di parete

↑ compliance diastolica

↓ consumo di O2

↑ flusso nei bypass aortocoronarici

↑ flusso coronarico nativo (?)

↑ flusso cerebrale

↑ flusso renale↑ diuresi↑ flusso

splancnico↓ flusso a valle

dell’arto sede di inserzione

CO: portata cardiaca. CI: indice cardiaco. SV: stroke volume. SVRI: resistenze sistemiche indicizzate. PCWP: pressione di incuneamento capillare. PVRI: resistenze polmonari indicizzate. CW: lavoro cardiaco. DO2: trasporto di ossigeno.


deve sempre essere monitorato. Per lo stesso motivo, l’evoluzione della tecnologia ha portato prima alla possibilità di modificare manualmente il timing di gonfiaggio e sgon-fiaggio, poi all’impiego di software in grado di riconoscere automaticamente il miglior timing della contropulsazione, derivando sia la traccia elettrocardiografica sia la traccia di pressione direttamente dalla macchina di contropulsazione aortica, fino ad arrivare, oggi, alla commercializzazione di cateteri di contropulsazione a fibre ottiche in grado di “sentire” subito al di sotto della succlavia l’onda dicrotica di chiusura della valvola aorti-ca e la conseguente onda pressoria da effetto a mantice connessa all’elastanza aortica.

Altri fattori fisiopatologici in grado di modificare l’efficacia della contropulsazione aortica sono:• lacompetenzadellavalvolaaortica:maggioreèilsuogradodiinsufficienza,minore

è l’incremento di flusso diastolico pallone-indotto e maggiore è la quota di tale flus-so che rigurgita in ventricolo, determinando un aumento delle pressioni e dei volu-mi di riempimento ventricolari, della tensione di parete, del lavoro cardiaco e del consumo di ossigeno miocardico;

• l’elastanzaaortica:minoreèl’elastanzaaortica,comenellaprogressivaevoluzioneaterosclerotica, minore è la capacità di trasmissione ai vari organi e apparati dell’on-da di flusso diastolico pallone-indotta, pertanto minore è la riduzione dell’afterload e l’apporto di surplus emodinamico ai vari organi e apparati. Peraltro va sempre tenuto in conto il rischio di dislocazione di placche aterosclerotiche e la loro embo-lizzazione sistemica (a tal proposito risulterebbe alto il rischio di ictus cerebellari, spesso anche silenti clinicamente, correlati a embolia succlavio-vertebrale);

• frequenza e ritmo cardiaco: un elemento critico per un’adeguata funzione di assi-stenza è un’adeguata durata del tempo diastolico. Pertanto tachiaritmie o ritmi caoti-ci, che riducano la durata della diastole, riducono parallelamente l’efficacia della contropulsazione. Peraltro, è stato dimostrato che in caso di frequenze cardiache molto elevate, l’effetto di “suzione” indotto da una deflazione “attiva” molto rapida favorirebbe una riduzione del flusso coronarico e splancnico, molto maggiore dell’ef-fetto benefico sulla riduzione del postcarico, che, associato a una riduzione del flusso diastolico (per l’accorciata diastole), limiterebbe notevolmente gli effetti della con-tropulsazione. In questi casi, uno degli obiettivi principali della terapia farmacologica in corso di contropulsazione aortica deve essere il controllo del ritmo o, quanto meno, della frequenza cardiaca. Sebbene gli algoritmi di calcolo dei software delle consolle di ultima generazione consentano un’adeguata contropulsazione aortica fino a fre-quenze di 120-130 battiti/minuto, certamente uno dei problemi ancora insoluti è l’ottimizzazione della terapia con contropulsatore per frequenze cardiache ancora maggiori o in corso di flutter/fibrillazione atriale ad alta risposta ventricolare.

Per quanto concerne le indicazioni all’assistenza meccanica con contropulsatore aortico, da quanto detto precedentemente è evidente che qualsiasi condizione di insufficienza cardiaca acuta o cronica, in particolar modo se di natura ischemica, possa giovare della contropulsazione aortica. Certamente l’impiego “storicamente” più comune nella pratica cardiochirurgica è rappresentato dal difficile svezzamento dalla circolazione extracorporea per shock cardiogeno postcardiotomico. Numerosi dati di letteratura han-no definitivamente dimostrato che più precoce è l’impiego in queste condizioni, mag-giori sono le possibilità di recupero dell’insufficienza cardiaca e maggiore è la sopravvi-venza ospedaliera e al follow-up. Altre indicazioni accettate universalmente sono le condizioni ischemiche acute complicate, quali l’angina ingravescente nonostante terapia medica massimale, l’infarto/ischemia da fallimento di procedura interventistica


emodinamica, le complicanze meccaniche dell’infarto miocardico acuto, quali lo shock cardiogeno, l’insufficienza mitralica ischemica acuta, il difetto interventricolare postin-fartuale. Anche la riacutizzazione di una condizione di scompenso cardiaco congestizio e incessanti aritmie ventricolari refrattarie alla terapia medica massimale si sono dimo-strate particolarmente sensibili al trattamento con contropulsazione e rappresentano anch’esse indicazioni universalmente accettate. Tuttavia, in considerazione dei molte-plici effetti benefici della contropulsazione aortica, del miglioramento dei devices con riduzione delle complicanze e grazie alla dimostrazione della massimizzazione dei bene-fici con la precocità del trattamento, stanno progressivamente emergendo sempre più evidenze scientifiche che dimostrano come l’impiego profilattico nel paziente ad alto rischio da sottoporre a intervento cardiochirurgico o a procedura interventistica percu-tanea (per ischemia coronarica in corso, per instabilità emodinamica di partenza, per grave riduzione della contrattilità ventricolare, reinterventi a rischio, per stenosi ipercri-tica del tronco comune della coronaria sinistra ecc.) migliori drasticamente non solo i risultati in acuto, ma anche quelli al follow-up a medio e lungo termine. Infine, stanno emergendo ulteriori potenziali campi di applicazione della contropulsazione aortica: circa il 4% dei pazienti arruolati nello studio Benchmark ha ricevuto un contropulsatore aortico per uno dei suddetti motivi e, in quanto sottoposto a chirurgia cardiaca, ha impie-gato il contropulsatore aortico in modalità “automatica” (opzione possibile con le con-solle di ultima generazione) per ottenere un flusso pulsato durante la fase di arresto cardioplegico durante circolazione extracorporea. Recenti studi di letteratura su tale impiego della contropulsazione dimostrano un vantaggio in termini di protezione splan-cnica e respiratoria, una minore attivazione endoteliale, una ridotta reazione infiamma-toria sistemica, una migliore preservazione della cascata coagulativa-fibrinolitica con minore coagulopatia correlata alla CEC. Allo stesso modo, diverse esperienze in lettera-tura riportano l’impiego di contropulsazione aortica durante assistenza con sistema ECMO al fine di garantire il mantenimento della pulsatilità del flusso indotto dal device (roller/centrifuga). Altri studi infine riportano il vantaggio di sottoporre a contropulsa-zione il paziente con scompenso cardiaco terminale prima dell’impianto di un VAD, al fine di ottenere un miglioramento della funzione ventricolare destra riducendo così la probabilità di scompenso destro acuto postimpianto.

La via d’accesso più comune per l’inserzione di un contropulsatore aortico, median-te tecnica percutanea o chirurgica, è rappresentata dall’arteria femorale comune. Altri accessi vascolari, utilizzati per lo più mediante tecnica percutanea e sotto guida fluoro-scopia, sono rappresentati dalla via omerale, brachiale e ascellare. In generale, la presenza di marker radiopachi ai due estremi prossimale e distale del pallone ne con-sente l’esatto posizionamento. Tali marker consentiranno poi di verificare la corretta posizione del pallone nei radiogrammi successivi, rendendo così possibile la tempe-stiva correzione di eventuali dislocazioni. Anche l’ecocardiografia transesofagea, spe-cie in sede intraoperatoria, consente una precisa localizzazione del pallone intraortico. Altri potenziali accessi vascolari utilizzati per l’inserzione chirurgica del device sono rappresentati dall’arteria iliaca e dall’aorta ascendente (quest’ultimo utilizzato per lo più in sede intraoperatoria in pazienti con grave vasculopatia periferica).

Relativamente alla rimozione del catetere da contropulsazione, in caso di inserzione percutanea, la rimozione richiederà unicamente la compressione a monte del sito di inserzione, fino a emostasi avvenuta (generalmente è prudente una compressione di circa 20-30 minuti); tale manovra andrà evitata in corso di gravi coagulopatie se non preventivamente corrette. Viceversa, a un’inserzione del catetere per via chirurgica, dovrà seguire sempre una rimozione dello stesso con la medesima modalità. Successi-


vamente alla manovra di rimozione, il sito di inserzione del pallone e l’arto a valle andranno comunque monitorati al fine di cogliere tempestivamente eventuali difetti di perfusione. In tali casi la disostruzione con cateteri da embolectomia di Fogarty potrà rendersi necessaria per il ripristino di un adeguato flusso a valle.

Una delle principali complicanze correlate con l’inserzione e la presenza endovasco-lare di un catetere da contropulsazione è rappresentata dalla malperfusione dell’arto a valle della sede di inserzione stessa, per fenomeni di rallentamento del flusso (in parte favoriti anche dallo stato di bassa portata cardiaca comune all’indicazione), danno vascolare all’atto del posizionamento (per esempio dissezione del vaso) o trombosi. La progressiva miniaturizzazione dei cateteri di contropulsazione (7 Fr) e la possibilità di impiegare cateteri resistenti che ne consentono l’inserzione senza necessità di introdut-tore (tecnica “sheathless”) ha tuttavia notevolmente ridotto queste complicanze, la cui incidenza non va comunque sottostimata, e giustifica il continuo monitoraggio della perfusione periferica (esame Doppler, monitoraggio della temperatura periferica ecc.).

Altra potenziale complicanza correlata all’uso del contropulsatore aortico è rappre-sentata dall’ischemia splancnica e/o renale, generalmente dovuta a malposizionamen-to del catetere, abitualmente troppo basso e tale da ostacolare il flusso ematico alle arterie renali e/o mesenteriche, o indotta da fenomeni di embolizzazione a partenza da placche aterosclerotiche durante l’inserzione o il posizionamento del pallone in aorta toracica discendente.

Altra temibile complicanza correlata al posizionamento (e possibilmente alla rimo-zione di un contropulsatore aortico) è rappresentata dall’ematoma retroperitoneale eventualmente associato a sintomi e segni di peritonismo e/o shock emorragico. Tale eventualità può derivare, al momento dell’inserzione, dalla puntura vascolare profon-da che trapassi la parete posteriore dell’arteria femorale comune o iliaca esterna (o alla rimozione dell’assistenza, per inadeguatezza della compressione e/o coagulopatia associata).

La rottura del pallone è un evento raro, stimato nello studio Benchmark intorno al 3,6%, che si manifesta con la comparsa di sangue nella porzione di catetere esterna al paziente. Sebbene l’elio non determini embolia sistemica, è necessario in queste situa-zioni procedere alla cauta rimozione del pallone (possibile infatti la presenza di coagu-li nello stesso) e alla sua eventuale sostituzione.

Infine, altre rare ma temibilissime complicanze sono costituite dalla rottura trauma-tica dell’aorta e dalla dissezione acuta iatrogena. Tuttavia, sebbene nello studio Ben-chmark il tasso globale di complicanze da contropulsazione aortica oscilli tra il 12 e il 30%, le complicanze maggiori (che abbiano cioè un impatto sulla morbilità e/o morta-lità del paziente) sono molto rare (per esempio l’incidenza di complicanze ischemiche maggiori pallone-correlate è dello 0,9%). Se si considera poi che tale studio ha analiz-zato per lo più pazienti trattati con cateteri 9 Fr o 8,5 Fr, e che oggi si dispone di catete-ri miniaturizzati 7 Fr introdotti per lo più con tecnica “sheathless”, si comprende come tali complicanze siano destinate a ridursi ulteriormente in futuro.

Per tutte le altre complicanze correlate all’acquisizione dell’accesso vascolare e al suo mantenimento, si rinvia allo specifico capitolo.

ECMOLa tecnologia atta a consentire un’adeguata ossigenazione del sangue e/o a sostituire in toto la funzione ossigenante del polmone fu messa a punto agli albori degli anni Quaranta, quindi impiegata su modelli animali e poi in clinica negli anni Sessanta;


quando essa viene associata all’azione di una pompa atta a vicariare la funzione car-diaca, trova due impieghi nella pratica clinica: la circolazione extracorporea (CEC) oppure l’ECMO. Mentre la CEC è una metodica utilizzata al fine di eseguire interven-ti cardiochirurgici su di un cuore fermo ed esangue, consentendo una contempora-nea perfusione e ossigenazione dei vari organi e apparati, l’ECMO è una tecnica di supporto cardiopolmonare che si è dimostrata efficace nel ridurre la mortalità nei pazienti con insufficienza cardiaca e/o respiratoria acuta grave potenzialmente reversibile, ma refrattaria al trattamento medico e farmacologico convenzionale mas-simale. L’ECMO non è quindi un intervento terapeutico di per sé, ma piuttosto di supporto al fine di mantenere il cuore e/o i polmoni a riposo, permettendo così il loro recupero funzionale. Lo sviluppo dell’ECMO per il supporto della funzione cardio-polmonare è un’evoluzione della tecnologia del bypass cardiopolmonare usato in cardiochirurgia. Utilizzata inizialmente solo come trattamento dell’insufficienza respiratoria reversibile del neonato o del bambino, negli ultimi anni è stata proposta e usata come terapia avanzata in corso di insufficienza cardiaca acuta non sensibile ai protocolli terapeutici tradizionali. L’ECMO è un trattamento invasivo con molte potenziali complicanze e richiede pertanto un’accuratissima selezione dei pazienti da sottoporvi.

L’ECMO si discosta dalla CEC anzitutto per la previsione di durata del supporto, limitato a poche ore nella CEC convenzionale, di alcuni giorni o settimane per l’ECMO. Rispetto ai normali sistemi per CEC, quelli per ECMO devono ridurre al minimo indi-spensabile gli elementi del circuito, al fine di attenuare tutte le potenziali complicanze correlate a una circolazione extracorporea “prolungata”, tra queste in particolare san-guinamento e infiammazione sistemica. Per ridurre il sanguinamento, elementi critici della tecnologia ECMO sono: 1) riduzione/eliminazione delle aree di stasi nel circuito (per esempio l’ECMO non presenta alcun “reservoir”); 2) miniaturizzazione degli ele-menti (cannule, circuiti, ossigenatore), ottimizzando così le superfici a contatto con il sangue; 3) impiego di tubi, cannule, fibre-cave dell’ossigenatore e altri elementi del sistema, pretrattati con eparina (heparin-bonded, processo chimico-fisico di fissazione di eparinoidi alle superfici a contatto con il sangue), al fine di rendere tali superfici maggiormente emocompatibili e antitrombotiche, richiedendo così una minore anti-coagulazione per la gestione del sistema (sono sufficienti valori di ACT tra i 180-220 secondi vs valori > 480 secondi per la CEC convenzionale). La minore quantità di epa-rina richiesta, nel rispetto anche degli altri presupposti caratterizzanti il sistema ideale, consente così una significativa riduzione del rischio di sanguinamento, sebbene esso resti, soprattutto nell’impiego per shock postcardiotomico, la principale complicanza e causa di morte del paziente in ECMO.

Relativamente al problema dell’infiammazione sistemica, considerata anche la stretta interconnessione tra sistema coagulativo-fibrinolitico e cascata infiammatoria, gli stessi principi di biocompatibilità, bassa trombogenicità, atraumaticità sugli ele-menti corpuscolati del sangue (soprattutto grazie all’impiego di pompe a levitazione magnetica e di ossigenatori di ultima generazione) costituiscono tutti elementi critici nel favorirne la riduzione. Inoltre, con l’evidenza di una maggiore attivazione endote-liale (e quindi infiammatoria) multiorgano in presenza di flussi lineari, l’aggiunta della contropulsazione aortica durante ECMO, volta a mantenere la pulsatilità fisiologica del flusso ematico, sembra anch’essa favorire una minore risposta infiammatoria.

Per quanto riguarda gli elementi essenziali di un circuito ECMO, essi sono rappre-sentati dalla pompa, dall’ossigenatore, dallo scambiatore di calore e dai tubi di connes-sione (Figura 5.2 a).


Nella pratica clinica, nell’indicazione ad assistenza per shock postcardiotomico, in genere si impiegano gli stessi tubi e circuiti già utilizzati per la circolazione extracorpo-rea; talvolta, la sede di cannulazione “centrale” (aorta/atrio destro) utilizzata durante l’intervento chirurgico viene convertita in “periferica” (giugulare/femoro-femorale) per evitare una nuova sternotomia al momento della cessazione dell’assistenza. La cannulazione periferica può essere allestita per via chirurgica o percutanea: le sedi più comuni di cannulazione arteriosa sono l’arteria femorale comune o l’arteria ascellare (o la carotide comune in età infantile); la cannulazione del vaso arterioso può essere diretta oppure attraverso una protesi di Dacron precedentemente anastomizzata al vaso arterioso prescelto. Nel caso di cannulazione diretta dell’arteria femorale comu-ne, in considerazione del notevole ingombro sterico esercitato dalla cannula con potenziale occlusione del lume femorale e ischemia periferica, viene abitualmente associata una perfusione selettiva dell’arteria femorale superficiale omolaterale, impiegando una “Y” sulla linea arteriosa del sistema ECMO (Figura 5.2 b). Le sedi di cannulazione venosa sono invece rappresentate più spesso dalla vena femorale comu-ne e/o dalla vena giugulare interna.

Allorché il drenaggio di sangue venoso si associa alla reinfusione di sangue ossigenato (dall’ossigenatore del sistema ECMO) in un’arteria, si parla di ECMO

Figura 5.2(a) Schema di assistenza ECMO artero-venosa femoro-femorale. (b) Nell’inserto, tecnica

ancillare di perfusione arteriosa distale alla sede di cannulazione, al fine di prevenire fenomeni di mal perfusione periferica. (a da: www.perfusion.cl. b da: McGee EC Jr,

McCarthy P MI, Moazami NI. Temporary mechanical circulatory support. In: Cohn LH (editor). Cardiac Surgery in the Adult. New York: McGraw-Hill; 2008. pp. 507-534.)

http://www.perfusion.cl/


veno-arterioso che, similmente a una circolazione extracorporea, vicaria entram-be le funzioni cardiocircolatoria e respiratoria (detto ECMO cardiaco). Allorchè invece il sangue venoso drenato viene ossigenato (dall’ossigenatore del sistema ECMO) e reinfuso in sede venosa, si parla di ECMO veno-venoso, circostanza que-sta in cui l’unica funzione vicariata è quella respiratoria. È evidente quindi che la configurazione veno-venosa non ha alcuna azione di assistenza cardiocircolatoria (detto ECMO respiratorio). In genere, nella configurazione veno-venosa, la vena giugulare interna viene impiegata per il drenaggio, la vena femorale comune per la reinfusione del sangue ossigenato.

Per quanto riguarda la pompa, vale a dire l’elemento del sistema che genera il flusso, si impiegano oggi pompe centrifughe o pompe a levitazione magnetica, il cui numero di giri determina la quota di eiezione e, quindi, la portata del sistema. A questo propo-sito va nuovamente ricordato che il flusso prodotto da queste pompe è lineare, per cui in caso di massimo “unloading” ventricolare nella configurazione artero-venosa, si produrrà nel paziente assistito un flusso sistemico non pulsato.

L’ossigenatore rappresenta l’elemento cardine di un sistema ECMO. Esso solitamen-te consta di una larga superficie aria/sangue, in genere costituita da fibre cave, in cui una miscela di aria e ossigeno viene fatta fluire controcorrente al sangue, favorendo lo scambio per diffusione di ossigeno e anidride carbonica. Il controller dell’ossigenatore consente di modificare la velocità del flusso della miscela (aumentando il flusso si riduce la frazione di CO2 in fase gassosa, incrementando così il gradiente sangue-miscela gassosa di CO2 favorendone la dispersione) e la frazione di ossigeno della miscela (aumentando la quale si aumenta la frazione di ossigeno in fase gassosa, aumentandone il gradiente miscela gassosa-sangue, favorendo così l’ossigenazione del sangue nel circuito). La struttura a fibre cave, grazie al minimo momento di inerzia, favorisce tale diffusione senza la necessità di gradienti pressori atti a favorire l’ematosi, minimizzando quindi anche l’eventuale traumatismo sugli elementi cellulari del san-gue. Inoltre, il rivestimento con films bioattivi consente oggi di ottenere membrane realmente non-microporose, minimizzando il leak di macroproteine plasmatiche durante assistenza ECMO, causa non solo di ipoprotidemia (e delle conseguenze con-nesse a una ridotta pressione oncotica plasmatica), ma anche di attivazione infiamma-toria e di ostruzione progressiva delle membrane a fibre cave (con perdita della capaci-tà di scambio gassoso, ma anche con creazione di gradienti pressori responsabili di trauma cellulare e ulteriore infiammazione), tipica dei vecchi circuiti di ECMO. Per questi stessi motivi, in passato l’ossigenatore dei circuiti ECMO aveva “vita media” bre-ve e richiedeva, nelle assistenze di maggiore durata, la frequente sostituzione con nuo-vi ossigenatori.

Relativamente allo scambiatore di calore, in considerazione del fatto che nell’ECMO cardiaco l’assistenza vicaria l’intera portata, è facilmente comprensibile come il con-tinuo passaggio dell’intera portata cardiaca attraverso tubi, pompe e ossigenatore posizionati all’esterno del paziente, risulterebbe in una rapida dispersione di calore con conseguente ipotermia progressiva. Pertanto, come in un circuito di circolazione extracorporea, anche nei circuiti ECMO lo scambiatore di calore, in genere integrato nell’ossigenatore, consente di mantenere una temperatura corporea fisiologica (o rela-tivamente ipotermica).

Relativamente ai tubi di connessione del circuito, essi devono essere il più possibile biocompatibili, di calibro adeguato a garantire il flusso richiesto per lo specifico paziente e della più breve lunghezza possibile al fine di minimizzare la superficie di contatto con il sangue.


Le indicazioni all’utilizzo di un sistema ECMO sono rappresentate da tutte quelle condizioni di insufficienza cardio-respiratoria o respiratoria isolata refrattarie alla terapia massimale tradizionale, sia medica sia ventilatoria, con una mortalità previ-sta superiore all’80%, ma per le quali sia ancora ipotizzabile una potenziale reversi-bilità.

Costituiscono indicazione all’ECMO respiratorio:• sindromedaaspirazionemassivadimeconiodelneonato;• sepsiopolmonite;• ARDS;• erniadiaframmaticacongenita;• ipertensionepolmonare;• persistenzadellacircolazionefetale;• barotraumadaventilazionemeccanica(intubazione< 14 giorni).

I pazienti affetti da sindrome da aspirazione di meconio hanno la prognosi migliore (94% di sopravvivenza), mentre quelli con ernia diaframmatica congenita sono ancora gravati da un elevato tasso di mortalità. L’ernia diaframmatica è una condizione molto complessa associata a ipoplasia polmonare, in cui l’ECMO respiratorio si è dimostrato utile nelle situazioni di maggiore gravità, ma globalmente non ha contribuito a un significativo aumento della sopravvivenza.

Costituiscono indicazione all’ECMO cardiocircolatorio:• Indicazionipreoperatorie:

– stabilizzazione emodinamica– infarto miocardico acuto– miocarditi

• Indicazionipostcardiotomiche:– “bridge to recovery” nell’insufficienza cardiaca acuta– incapacità di svezzamento dalla circolazione extracorporea– disfunzione ventricolare che evolve in Unità di Terapia Intensiva postoperatoria– ipertensione polmonare– “graft failure”

• Altreindicazioni:– “bridge to bridge”, in attesa di impiantare un VAD– “bridge al trapianto”

In tutti i casi, la formulazione di un’indicazione ad assistenza tipo ECMO risulta com-plessa da un punto di vista medico ed etico, e va subordinata a un team interdiscipli-nare di esperti in grado di valutare appropriatamente il rapporto costo/beneficio connesso a questo complesso sistema di supporto. Il danno neurologico e/o polmo-nare irreversibile costituisce ovviamente una controindicazione assoluta al tratta-mento.

Le principali complicanze connesse all’impiego di un sistema ECMO sono fondamen-talmente di quattro tipi: 1) emorragiche; 2) tromboemboliche; 3) settiche; 4) infiamma-torie multiorgano.

Per quanto riguarda le complicanze emorragiche, esse sono il principale fattore di morbilità e mortalità nelle casistiche di ECMO dell’adulto con indicazione per shock cardiogeno postcardiotomico. L’eparinizzazione sistemica per la circolazione extracor-porea, l’attivazione imponente della coagulazione e della fibrinolisi durante e dopo cir-colazione extracorporea, la coagulopatia da consumo, l’infiammazione sistemica, tutti


elementi propri dello shock cardiogeno postcardiotomico, spiegano l’elevata incidenza di emorragia e la scarsa prognosi a essa associata. L’esperienza di ECMO adul-to dopo cardiochirurgia della Cleveland Clinic Foundation riporta un tasso di revisione chirurgica dell’emostasi postimpianto del 52%, con frequente necessità di massive tra-sfusioni e di insorgenza di complicanze d’organo a esse correlate (specie polmonari e renali). Tuttavia, l’impiego di circuiti “heparin-bonded” e di ossigenatori di ultima gene-razione ha molto ridotto la quantità di eparina necessaria in corso di ECMO, diminuen-do così notevolmente l’incidenza di complicanze emorragiche, specie nelle indicazioni non postcardiotomiche. Quanto alle complicanze trombotiche, anche queste sono state notevolmente ridotte dallo sviluppo di materiali sempre più biocompatibili. In virtù delle medesime variabili appena esaminate, il rischio trombotico (e quindi trombo-embolico) è molto meno frequente nelle indicazioni postcardiotomiche ri spetto alle altre, sebbene un’inadeguata anticoagulazione nelle forme associate a severa depres-sione della funzione contrattile ventricolare (specialmente se in presenza di fibrillazione atriale) sia gravata da un rischio significativo di trombosi intracardiaca e successiva tromboembolia. Molto rare, anche se descritte in letteratura, sono poi le trombosi della pompa del sistema, mentre più comuni – soprattutto in assistenze di lunga durata in presenza di inadeguati valori di ACT (< 180 secondi) – sono le microtrombosi dell’ossi-genatore con perdita di prestazione e necessità di sostituzione. Le complicanze settiche sono principalmente dovute alla permanenza per lungo tempo di materiale esogeno a diretto contatto con il cuore, i grossi vasi e le strutture del mediastino. Tale rischio è incrementato in caso di contemporaneo “sternal spread”, in assistenze di lunga durata e dalla coesistenza di danno d’organo di natura infiammatoria. Le localizzazioni più fre-quenti, in ordine di prevalenza, sono le setticemie seguite dalle complicanze settiche localizzate a livello delle vie respiratorie e urinarie. Per quanto riguarda infine le com-plicanze d’organo infiammatorie, esse si manifestano prevalentemente a livello polmo-nare e renale. Le complicanze polmonari abbracciano un ampio spettro di patologie infiammatorie (dall’ALI all’ARDS) entrambe gravate da alti tassi di morbilità e mortalità. Il danno polmonare correlato alla circolazione extracorporea (ancor più evidente nelle indicazioni di shock cardiogeno postcardiotomico), l’attivazione endoteliale/infiamma-toria da contatto con materiali esogeni (tubi, ossigenatori, pompe), i flussi lineari, le tra-sfusioni massive sarebbero i meccanismi eziopatogenetici alla base di questa compli-canza. Peraltro, dal 20 al 47% dei pazienti in ECMO nelle varie casistiche sviluppa insuf-ficienza renale acuta richiedente terapia sostitutiva dialitica. Anche in questo caso, un insieme di elementi tra cui la disfunzione renale preoperatoria, un meccanismo di dan-no “prerenale” acuto correlato allo shock cardiogeno, l’ipossiemia (nelle indicazioni più propriamente “respiratorie”), il flusso lineare, l’attivazione endoteliale/infiammatoria da contatto, le batteriemie, le politrasfusioni, sarebbero alla base di questa frequente complicanza.

Per quanto riguarda i risultati, infine, le percentuali di successo dell’assistenza ECMO sono molto variabili in relazione alle indicazioni e alla popolazione considerata (neona-tale, pediatrica, adulta). Per quanto attiene più specificamente l’indicazione postcardio-tomica, le percentuali di svezzamento dall’ECMO variano nelle varie casistiche dal 25 al 75% e questo anche in funzione della precocità dell’inizio dell’assistenza. Uno studio recente della Cleveland Clinic Foundation su oltre 200 casi di ECMO “postcardiotomico” riporta una sopravvivenza del 38% a 30 giorni e del 24% a 5 anni, con migliore sopravvi-venza nei casi di svezzamento o “bridge al trapianto” (40 e 45%, rispettivamente). Un ulteriore studio della Cleveland Clinic riporta poi una sopravvivenza a medio termine del 72% nei pazienti in cui l’assistenza ECMO abbia rappresentato un “bridge” all’im-


pianto di un VAD definitivo. Infine, uno studio italiano recente su 42 pazienti supportati da ECMO per shock cardiogeno postcardiotomico ha evidenziato che il persistere di livelli di lattatemia > 3 mmol/L dopo 48 ore di assistenza ECMO, e il numero di emode-rivati trasfusi per singola giornata di assistenza, sono determinanti indipendenti di morte in corso di assistenza.

Le cause più frequenti di morte in corso di assistenza ECMO sono rappresentate dall’insufficienza renale ed epatica, dall’insufficienza multiorgano e dalle lesioni cere-brovascolari.

VAD Impella Recover Trattasi di una pompa assiale miniaturizzata commercializzata

dalla Impella CardioSystem e progettata per un supporto meccanico sinistro e, poten-zialmente, destro o biventricolare, a breve-termine (7-10 giorni). Il sistema è composto da una pompa ventricolare (catetere Impella 2,5 e 5,0), una consolle portatile per il controllo del sistema e un sistema di infusione per il lavaggio della pompa. La pompa (catetere) del sistema, può essere introdotta per via chirurgica o percutanea: per quan-to riguarda l’impianto chirurgico (catetere Impella 5,0), esso fornisce un unloading ventricolare del 100% e un supporto pari a 5 L/minuto, grazie a un flusso assiale rota-zionale generato da una microturbina in grado di raggiungere tra i 28.000 e i 32.000 giri al minuto; per l’impianto percutaneo (catetere Impella 2,5), l’unloading è del 50% e il flusso pari a 2,5 L/minuto. La microturbina è contenuta all’estremo distale del device, che va posizionato, sotto guida ecocardiografica transesofagea o angiografica, a cavallo della valvola aortica, avendo una via di “suzione” ventricolare e una via di eiezione in aorta (Figura 5.3).

L’accesso chirurgico può avvenire a livello dell’aorta ascendente (per esempio indicazioni postcardiotomiche, specie in passato e in presenza di patologia aorto-iliaca) o perifericamente, per lo più in arteria femorale o ascellare, cannulabili diret-tamente, se di calibro adeguato, o attraverso l’interposizione di una protesi vascolare.

Figura 5.3Esempio di posizionamento attraverso la valvola aortica del sistema Impella e immagini dell’Impeller e della microturbina. (Per gentile concessione di Abiomed Europe GmbH, a

subsidiary of Abiomed, Inc.)


La via femorale è anche quella preferita per l’impianto percutaneo. Il sistema richiede una blanda anticoagulazione attraverso un’infusione continua di eparina ed è stato impiegato per lo più come trattamento acuto dello scompenso cardiaco postcardio-tomico per l’impianto chirurgico, per il trattamento dello shock cardiogeno post- IMA o profilatticamente come assistenza a procedure ad alto rischio per l’impianto percutaneo.

Alcuni studi iniziali hanno dimostrato un ruolo benefico nel trattamento dello shock cardiogeno postcardiotomico con risultati superiori alla contropulsazione. Altri studi sembrano suggerire un netto vantaggio dall’associazione Impella (al massimo unloading di 5 L/minuto) e contropulsazione aortica, garantendo quindi la fisiologica pulsatilità. Il recente Trial Europella ha dimostrato un contenimento dei tassi di infar-to miocardico e stroke periprocedurale per procedure di angioplastica ad alto rischio, profilatticamente assistite con device percutaneo da 2,5 L.

Il device di assistenza destro non ha ancora trovato applicazione clinica routinaria, per cui il suo impiego resta limitato a casi aneddotici.

Abiomed Il sistema Abiomed 5000i è un device approvato dalla FDA (Food and Drug Administration) per l’assistenza meccanica di circolo univentricolare o biventri-colare a breve termine, indicata per lo shock cardiogeno postcardiotomico. Il sistema è costituito da una pompa extracorporea pneumatica e da due camere contenenti cia-scuna una sacca di poliuretano in cui si raccoglie il sangue, mimando così la funzione di riempimento di atrio e ventricolo. Due valvole a tre lembi in poliuretano separano la camera atriale da quella ventricolare e quest’ultima dalla cannula di uscita. La pompa è in grado di generare un flusso pulsato che può garantire fino a 6 L/minuto di portata. Il riempimento della camera atriale avviene passivamente per “caduta”, per cui risente dello stato volemico del paziente e della posizione relativa rispetto alla posizione dell’atrio del paziente stesso (in genere, la sacca atriale del sistema è di almeno 25 cm più in basso del letto del paziente). La camera ventricolare del sistema invece si svuota “attivamente” per mezzo della pompa pneumatica. Durante la “diastole” poi, l’aria viene aspirata all’esterno, consentendo così nuovamente il riempimento della sacca ventricolare. In genere, frequenza e durata della sistole della pompa sono modu-labili attraverso il microprocessore della consolle, che lavora in maniera asincrona rispetto al cuore nativo. Per ottenere il migliore rendimento da questo tipo di assisten-za è necessario garantire un adeguato riempimento del paziente e un’adeguata modu-lazione del postcarico, parametri da cui dipende strettamente la portata del device. La facilità di impianto e di impiego e il buon rapporto costo/beneficio hanno reso il siste-ma molto diffuso nel trattamento dello shock cardiogeno acuto (postcardiotomico, post-IMA, miocarditi fulminanti, supporto ventricolare destro temporaneo dopo impianto di VAD sinistro a lungo termine) in numerosi centri statunitensi.

Gli svantaggi di questo tipo di assistenza sono rappresentati dalla necessità di un’adeguata anticoagulazione sistemica e dalla pressoché totale immobilità del paziente. Il più recente sistema AB 5000 rappresenta l’evoluzione del vecchio 5000i e consta di una pompa pneumatica pulsata paracorporea, costituita dallo stesso “ven-tricolo” del vecchio VAD Abiomed, il cui riempimento è garantito da un meccanismo “attivo” vacuum-assistito. Alcune valvole in poliuretano similmente garantiscono un flusso unidirezionale. Il sistema è comandato da una consolle totalmente automatica, che consente pertanto maggiore autonomia al paziente e garantisce una durata dell’assis tenza a lungo termine. Peraltro, il sistema può essere facilmente connesso alle cannule di ingresso e uscita del vecchio sistema Abiomed, consentendo il facile


passaggio dal vecchio al nuovo modello, vale a dire da un sistema di assistenza a breve termine a un VAD a lungo termine, senza necessità di sottoporre il paziente a un ulte-riore intervento.

Thoratec Consta di una pompa pulsatile pneumatica contenente due camere di poliuretano all’interno di un contenitore rigido. Il flusso unidirezionale è garantito dalla presenza all’ingresso e all’uscita di due valvole monodisco. Il sistema funziona alternando una pressione negativa (per il riempimento) a una pressione positiva (per l’eiezione), in grado di garantire una gittata sistolica di 65 mL. Sia le pressioni positive sia le negative possono essere regolate, in base ai valori di precarico e postcarico, per adattarne la portata. Il sistema è paracorporeo ed è impiegabile come assistenza mono- o biventricolare. Le pompe paracorporee, allocate sui quadranti superiori dell’addome, sono collegate esternamente a una consolle di controllo (inizialmente ingombrante, oggi portatile e di maggiore versatilità), contenente le bombole di aria compressa necessarie all’azione della pompa pneumatica. Sia l’ingresso sia l’uscita dal sistema vengono connessi attraverso cannule di poliuretano al cuore e ai grossi vasi. In partico-lare, nella configurazione di assistenza sinistra la cannula di riempimento viene con-nessa all’atrio sinistro (auricola, solco interatriale o tetto dell’atrio sinistro) o all’apice del ventricolo sinistro, mentre la cannula di uscita viene connessa all’aorta attraverso un tubo di Dacron da 18 mm. Nella configurazione di assistenza destra la cannula di riempimento viene connessa all’atrio destro (parete libera atriale al terzo medio) o al ventricolo destro, mentre la cannula di uscita al tronco dell’arteria polmonare attra-verso un tubo di Dacron di 14 mm. Il sistema può lavorare secondo tre diverse modali-tà: “modalità fissa”, per cui il sistema lavora indipendentemente dal cuore nativo a una frequenza preimpostata dall’operatore; “modalità sincrona esterna”, la pompa si svuota in corrispondenza dell’onda R dell’ECG del paziente; “modalità riempi-per-svuotare”, in cui il device sente il riempimento della camera protesica “ventricolare” e al suo valore massimo innesca l’eiezione, per cui la frequenza della macchina è funzio-ne della velocità di riempimento della pompa.

Il sistema Thoratec rappresenta oggi uno dei VAD con il maggior numero di impian-ti nel mondo, in genere per shock cardiogeno postcardiotomico, ma anche per shock post-IMA, miocardite o rigetto post-trapianto. Rispetto ai device precedentemente descritti, esso può garantire un’assistenza a lungo termine (> 2 anni).

Da ricordare, infine, che è stato più recentemente sviluppato dalla Thoratec un sistema di assistenza intracorporeo (preperitoneale o addominale) che come il prece-dente (paracorporeo) trova indicazione per lo più nello shock postcardiotomico e come il precedente è in grado di fornire un supporto uni- o biventricolare. La camera “ven-tricolare” consta di una sacca in Thoralon, materiale maggiormente biocompatibile e poco trombigeno (è sufficiente una blanda anticoagulazione con dicumarolici ed epa-rina), collocata all’interno di un contenitore di titanio. Il device è ad azione pneumatica ed è in grado di garantire fino a 7 L/minuto di portata cardiaca.

Novacor Rappresenta uno dei VAD più impiantati, con sopravvivenze riportate fino a oltre 4 anni ed è attualmente valutato in uno studio multicentrico come possibile sistema di assistenza per “destination therapy”. Consta di due piastre che comprimen-do fasicamente una sacca di poliuretano garantiscono una portata fino a 9 L/minuto. In genere viene alloggiato in sede addominale preperitoneale, con cannula di ingresso anastomizzata all’apice del ventricolo sinistro e cannula di uscita in aorta ascendente.


Un cavo percutaneo connette la pompa alla consolle esterna, che funziona anche attraverso batterie ricaricabili, consentendo quindi una piena mobilità al paziente (Figura 5.4).

Il sistema richiede anticoagulazione con dicumarolici. Gli episodi tromboembolici sembrano essere la principale complicanza del device, nonostante modifiche di bio-compatibilità dei materiali, soprattutto nelle cannule di ingresso e di uscita, apportate nel corso degli anni abbiano ridotto l’incidenza di tali eventi. Il sistema è in grado di funzionare in modalità “automatica”, sincrona sull’onda R dell’elettrocardiogramma del paziente in modo che la diastole (e quindi il riempimento) del device coincida con la sistole del cuore nativo, oppure “fissa” dove la portata/minuto del device viene stabi-lita a priori dal programmatore.

Heartmate XVE e Heartmate II LoHeartmateXVE,largamenteimpiegatonelmondo, è stato inizialmente commercializzato come VAD paracorporeo a flusso pul-sato a energia pneumatica, associato a una consolle di controllo particolarmente ingombrante; il device è stato poi implementato fino ad arrivare al nuovo sistema a energia elettrica, connesso per via percutanea a una consolle portatile e ricaricabile a batterie, che consente la piena autonomia del paziente. Come il Novacor, consta di due piastre in grado di comprimere fasicamente una sacca rivestita di poliuretano, alloggiata in un contenitore di titanio. Le superfici interne in poliuretano favoriscono la deposizione di cellule ematiche circolanti e la formazione di una “pseudo-intima”,

Figura 5.4Esempio di sistema di assistenza Novacor. (Per gentile concessione di Novacor, Baxter.)


responsabile di una netta riduzione degli eventi tromboembolici, consentendo così di limitare la terapia di mantenimento alla sola antiaggregazione. Due valvole porci-ne poste all’ingresso e all’uscita del sistema garantiscono un flusso unidirezionale, che può arrivare fino a 10 L/minuto. Anche in questo caso, la cannula di ingresso è collocata nell’apice ventricolare sinistro e la cannula di uscita è connessa all’aorta ascendente.

Dagli inizi degli anni Novanta è disponibile il sistema Heartmate II,VAD a flussoassiale prodotto da una pompa rotante in titanio capace di ruotare tra i 6000 e i 15.000 giri/minuto e di garantire fino a 10 litri di portata. La pompa è generalmente alloggiata in sede preperitoneale o nello spessore della muscolatura di parete addomi-nale, mentre il condotto di ingresso si colloca in apice ventricolare sinistro e quello di uscita in aorta ascendente. Il sistema richiede anticoagulazione con warfarin ed è in grado di funzionare sia in modalità fissa sia automatica. Sono in corso numerosi trials volti a indagare i risultati di questo VAD; i risultati sinora pubblicati indicherebbero una migliore performance emodinamica, con netta riduzione di incidenza di scom-penso destro postimpianto, nonché una migliore ripresa della funzionalità epatica e renale rispetto ai VAD tradizionali, e una maggiore sopravvivenza con minore inciden-za di eventi avversi nei pazienti impiantati per “bridge al trapianto”. Un recente trial Europeo (2008) confermerebbe in 101 casi consecutivi impiantati per “bridge al tra-pianto” o come “destination therapy” una sopravvivenza attuariale del 67% a 6 mesi e una netta riduzione degli eventi tromboembolici.

MicroMed DeBakey Il sistema MicroMed DeBakey consta di un impeller di titanio di soli 3 × 7,6 cm e del peso di soli 95 g, capace di generare fino a 10 L/minuto di flusso, connesso al paziente da una cannula di afflusso in titanio, posizionata all’interno del-l’apice del ventricolo sinistro e da una via di efflusso costituita da un tubo di Dacron anastomizzabile sia in aorta ascendente sia in toracica discendente. Per il posiziona-mento di questo device, sono stati descritti sia l’accesso sternotomico sia toracotomico sinistro, in funzione della sede prescelta di anastomosi sull’aorta della via di efflusso. Altri elementi del VAD sono un flussimetro, capace di misurare in tempo reale la porta-ta ed eventualmente favorire aggiustamenti della velocità rotazionale dell’impeller in caso di eccessivo effetto “suzione”, e un cavo percutaneo che connette il sistema a una consolle esterna portatile dotata di batterie. Il device richiede terapia anticoagulante orale, con necessità di mantenere l’INR tra 2,0 e 2,5. Come tutti i devices a flusso assia-le è stata riportata la possibilità di favorire, in assenza cronica della fisiologica pulsati-lità, una maggiore attivazione endoteliale con la conseguente esacerbazione della risposta infiammatoria sistemica, con ripercussioni evidenti soprattutto sul sistema coagulativo attraverso una maggiore fibrinolisi e coagulopatia da consumo.

Jarvik 2000 Consta di una pompa di titanio di 2,5 cm di diametro e di 90 g di peso, attivata a energia elettromagnetica, che richiede un volume di “priming” di soli 25 mL. L’impeller è in grado di ruotare tra 8000 e 12.000 giri fornendo in tal modo fino a 7 L/minuto di flusso. Le lame dell’impeller, in titanio, sono tenute in situ da supporti in ceramica. L’unicità del device rispetto a tutti gli altri è costituita dal fatto che l’im-peller viene alloggiato direttamente all’interno dell’apice del ventricolo sinistro, eliminando la necessità di una cannula di ingresso (minimizzando così il rischio trombigeno), mentre la cannula di uscita è anastomizzata all’aorta toracica discen-dente, consentendo l’impianto del device per toracotomia sinistra. Il cavo di attiva-zione del device viene tunnellizzato per via percutanea fino alla regione mastoidea


sinistra, dove è possibile collegarlo al cavo di alimentazione. La ricca vascolarizzazione dello scalpo garantisce un basso rischio infettivo, consentendone quindi l’impiego a lungo termine (quale anche “destination therapy”). Peraltro, l’impiego di batterie portatili rendono il paziente completamente autonomo. Il VAD può funzionare sia in modalità “fissa” (con portata prestabilita dal programmatore), sia in modalità “a velocità variabile” a retrocontrollo da parte del microprocessore. Sono descritti impianti superiori ai 5 anni e sono riportate in letteratura pochissimi casi di “failure” del sistema.

Arrow Lionheart LVD-2000 Questo VAD rappresenta il primo device totalmente impiantabile e nasce come assistenza tipo “destination therapy” per pazienti con scompenso cardiaco congestizio terminale. Non è stato inizialmente inteso come assi-stenza per “bridge al trapianto” o come “bridge al recupero”, anche se sono riportati casi di impiego con simili indicazioni. La principale caratteristica di questo VAD a flus-so pulsatile è l’assenza di qualsiasi connessione o cavo transcutaneo, cosa che intuiti-vamente dovrebbe limitare il rischio infettivo, oltre che garantire una migliore qualità di vita al paziente. Più in dettaglio, le batterie ricaricabili sono alloggiate all’interno di un sistema “controller” in titanio e hanno un’autonomia di 20 minuti. Le batterie sono peraltro ricaricate, in maniera continuativa, attraverso un sistema “transcutaneo” di trasmissione dell’energia elettrica, che sfrutta la possibilità di trasmettere la stessa come corrente alternata, da una fonte elettrica esterna a una “bobina” interna, anch’es-sa completamente impiantata in sede sottocutanea all’altezza della parete toracica destra. In tal modo la pompa, alloggiata in addome in sede paramediana sinistra, è attivata elettricamente tanto dalle batterie ricaricabili (consentendo così al paziente una piena autonomia da fonti energetiche esterne per un massimo di 20 minuti), sia dalla fonte esterna al paziente, che sfrutta il suddetto sistema transcutaneo. L’intero sistema “controller” viene a sua volta completamente impiantato in addome, in sede sottocostale destra sottocutanea o sottomuscolare, ed è connesso da un lato alla pom-pa, dall’altro alla bobina interna di ricarica. Il peso complessivo del VAD è di 1,3 kg (Figura 5.5).

Quanto alla pompa, il motore elettrico muove un meccanismo a piatti “prementi”, che spingono il sangue in senso unidirezionale grazie all’ausilio di due valvole mono-disco, rispettivamente all’ingresso e all’uscita. Completano il sistema la “camera di compliance” e il “port” di accesso sottocutaneo, che fornisce il gas per evacuare le camere della pompa durante il funzionamento. Questo VAD riesce a muovere 64 mL di sangue a ogni sistole ed è in grado di generare fino a 8 L/minuto di portata. La cannula di afflusso è connessa all’apice ventricolare sinistro, mentre la cannula di efflusso è anastomizzata in aorta ascendente.

Il sistema è in corso di sperimentazione sia in USA sia in Europa e tutti i pazienti impiantati sono stati arruolati in specifici trials clinici. Il principale trial europeo ha arruolato 23 pazienti, dimostrando una minore incidenza di sepsi e di infezioni corre-late al device rispetto ai sistemi di assistenza con connessioni percutanee, con un tasso di complicanze neurologiche (transitorie pari a 0,91 eventi/paziente per anno e per-manenti pari a 0,46 eventi/paziente per anno) simile a quello dei device di tradizionale impiego. Sono allo studio la miniaturizzazione del “controller” e batterie impiantabili di maggior durata.

CircuLite Synergy Rappresenta il più piccolo device di assistenza ventricolare oggi in commercio; pesa solo 25 g, si impianta attraverso un accesso chirurgico assai


poco invasivo, in sede sottocutanea, senza necessità di circolazione extracorporea, e trova indicazione non solo in campo cardiochirurgico, ma anche interventistico car-diologico (percutaneo). In realtà è un sistema di assistenza ventricolare parziale, essen-do in grado di fornire un flusso massimo di 3 L/minuto, sebbene questo spesso sia sufficiente per la maggior parte dei pazienti in classe NYHA IIIb o IV. In particolarmodo, le piccole dimensioni della pompa ne consentono l’impianto in sede sottocuta-nea prepettorale sottoclaveare, come per una comune batteria da pacemaker. L’im-pianto può essere effettuato per via toracotomica, con anastomosi della cannula di afflusso del sistema all’atrio sinistro e della cannula di efflusso all’arteria succlavia. Il sistema di pompa utilizza un rotore a levitazione elettromagnetica e idrodinamica e

Figura 5.5Arrow Lionheart LVD-2000.


combina il flusso assiale a quello centrifugo e ortogonale, attraverso un singolo “impel-ler”, attivato da un micromotore elettrico integrato nel device: tale sistema annulla il contatto con il sangue dei componenti “eterologhi” e, unitamente alla presenza di un sistema di autolavaggio del rotore, minimizza il rischio di trombosi e tromboembolie. La micropompa è connessa, attraverso un cavo percutaneo che fuoriesce dall’addome, a un “controller” esterno e a un sistema di batterie portatili. Queste consentono un’au-tonomia di circa 16-18 ore e pesano circa 1,5 kg, garantendo quindi anche una notevole autonomia del paziente (Figura 5.6).

Fino al marzo 2009 un trial europeo ha arruolato 17 pazienti, dimostrando un netto miglioramento dell’indice cardiaco e una netta riduzione della pressione polmonare capillare, per un supporto mediano di 87 giorni e un massimo di 213 giorni. Non sono state finora dimostrate failures del device e a settembre 2009 altri 10 pazienti sono stati impiantati con il CircuLite Synergy System.

Cuore artificiale totale Jarvik-7-Symbion-Cardiowest TAH Il cuore artificial Jarvik-7 fu sviluppato a

partire dagli anni Settanta presso l’Università dello Utah. È costituito da un device biventricolare a pompaggio pneumatico, che richiede un impianto ortotopico dopo cardiectomia. Le pompe ventricolari artificiali sono dotate di cuffie sintetiche che consentono la connessione ai due atri nativi attraverso linee di sutura. Ciascun “ven-tricolo” è costituito da una camera in cui circola il sangue, internamente rivestita in poliuretano, e da una camera in cui circola l’aria, la cui compressione “attiva” assicura l’eiezione ventricolare, separate tra loro da un sottile diaframma flessibile in poliuretano.

Figura 5.6Sistema CircuLite. (Per gentile concessione di CircuLite Inc.)


ValvolemonodiscoMedtronic-Hallgarantisconol’unidirezionalitàdiflusso.Ilriempi-mento (diastole) delle pompe viene favorito da un sistema di vuoto, mentre lo svuota-mento (sistole) avviene attraverso un getto pneumatico ad alta pressione che, dalla consolle esterna, viene condotto attraverso i cavi di connessione percutanei nelle camere d’aria dei ventricoli. Questi, sincronizzati in sistole, comprimono le sacche contenenti sangue e garantiscono l’eiezione biventricolare. I cavi di connessione fuo-riescono dal torace e sono collegati alla “consolle” esterna, variabile questa che limita notevolmente la mobilità del paziente e ne obbliga anzi l’ospedalizzazione. La “consol-le” esterna regola la frequenza cardiaca, la pressione di eiezione e la durata della sistole, garantendo un’eiezione di 70 mL/sistole e una portata media variabile tra 6 e 8 L/minu-to. L’iniziale esperienza con il Jarvik-7, sebbene abbia dimostrato la potenziale soprav-vivenza di soggetti in condizioni cliniche gravemente compromesse associata a un possibile miglioramento della loro qualità di vita, si è dimostrata tuttavia scadente poi-ché gravata da alti tassi di complicanze, in primo luogo tromboemboliche e settiche, spesso fatali. Nel 1985 il device, nuovamente commercializzato con il nome “Symbion”, fu impiegato con successo come “bridge al trapianto” in 28 centri per un totale di 170 casi, con un tasso di successo del 69% e una sopravvivenza attuariale del 66% e del 42% a 1 mese e a 1 anno dall’impianto, rispettivamente. Le complicanze settiche, trombo-emboliche, il sanguinamento postoperatorio e l’insufficienza renale acuta sono state la causa principale di morbilità/mortalità in questi pazienti, con un tasso globale di “disfunzione” del 4%. Ciononostante il device fu nuovamente ritirato dalla FDA nel 1991 e reintrodotto in commercio nel 1993 con il nome di Cardiowest. Quest’ultimo è approvato dalla FDA per scompenso biventricolare terminale quale “bridge al trapian-to”. Come il precursore Jarvik-7, esso è un’assistenza biventricolare a pompa pneuma-tica impiantata ortotopicamente dopo cardiectomia. Sia le superfici interne sia il diaframma a pompaggio pneumatico sono rivestiti in poliuretano; il flusso è garantito dallapresenzadiprotesivalvolariMedtronic-Hallall’ingressoeall’uscitadeiventricoliartificiali. Tuttavia, rispetto al precursore Jarvik-7, la portata cardiaca media è oggi superiore ai 10 L/minuto.

Date le dimensioni, è necessario che il ricevente abbia almeno una BSA 1,7 m2, un indice cardiotoracico di 0,5 o più e un diametro anteroposteriore mediastinico di alme-no 10 cm. Il device richiede trattamento antiaggregante e anticoagulante. Un controller di dimensioni più contenute delle precedenti è stato commercializzato in Europa. Uno studio recente ha dimostrato una sopravvivenza al trapianto del 79% e una sopravvi-venza globale del 70% a 1 anno (nettamente superiore nei pazienti impiantati con Cardiowest rispetto ai controlli), peraltro con sopravvivenza a 1 e 5 anni post-trapianto simile ai risultati storici della United Network for Organ Sharing, cosa che ne ha con-sentito l’approvazione come “bridge al trapianto”da parte della FDA.

Abiocor Il sistema Abiocor è il primo cuore artificiale totalmente impiantabile, sen-za alcuna necessità di cavi percutanei necessari al suo funzionamento. Esso consta di una pompa intratoracica costituita da 2 camere ventricolari, di un “controller”, di una batteria interna, di un sistema di trasferimento dell’energia transcutaneo e di un siste-ma di batterie esterne. Il sistema si impianta in sede ortotopica dopo cardiectomia, lasciando in situ le cuffie atriali del ricevente. Ciascuna camera ventricolare, munita di 2 valvole per garantirne il flusso unidirezionale, è costituita da una sacca contenente sangue, separata, attraverso una membrana flessibile, da una camera contenente sili-cone liquido a bassa viscosità. Una pompa centrifuga, capace di ruotare tra 6000 e 8000 giri al minuto, determina un movimento rotatorio “ad alta velocità” che spinge il silico-ne liquido a bassa viscosità a comprimere le membrane che circondano le due sacche


ventricolari, consentendone in tal modo l’eiezione. Tale azione si esercita alternativa-mente sul ventricolo artificiale destro e sinistro, determinandone lo svuotamento. Un sistema elettronico miniaturizzato, impiantato in addome, controlla il corretto funzio-namento del device, mentre la batteria interna, anch’essa impiantata in addome e direttamente connessa al “controller”, garantisce un’autonomia di 30 minuti in assenza di ricarica. Infine, una bobina interna, anch’essa connessa al “controller” e totalmente impiantata in addome, consente la ricarica continuativa e in tempo reale del device, attraverso un sistema transcutaneo di trasmissione di energia a radiofrequenza, garan-tendo quindi anche una discreta autonomia al paziente. Al contrario, l’eventuale uso delle batterie esterne consente un’autonomia di 2-4 ore.

La gittata sistolica è di 60 mL mentre la portata cardiaca può arrivare a 8 L/minuto. Tutte le strutture a diretto contatto con il sangue sono rivestite in poliuretano; ciono-nostante, il sistema richiede antiaggregazione con clopidogrel associata ad anticoagu-lazione dicumarolica. Sono in corso numerosi trials volti allo studio dei risultati di questo device. A tutt’oggi le complicanze tromboemboliche, insieme a sporadici casi di “failure”del device, rappresentano gli eventi avversi maggiormente osservati. Rispet-to alla prima generazione di cuori artificiali tuttavia, numerosi pazienti impiantati con il sistema Abiocor sono stati dimessi, con netto miglioramento della qualità di vita in corso di assistenza. Peraltro, sono descritte sopravvivenze fino a oltre 500 giorni.

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Capitolo 5 Il supporto cardiocircolatorio - Doctor33 · prognosi sfavorevole. Nello studio di Framingham la diagnosi di scompenso cardiaco congestizio si correla con una sopravvivenza