Metody leczenia

Sztuczne serce

Mechaniczne wspomaganie serca przy pomocy układu ECMO prowadzi się mak¬symalnie przez okres 2–3 tygodni. Jest to uwarunkowane żywotnością oksygenatora, czyli urządzenia zastępującego płuca.
W sytuacjach, w których wymiana gazowa w płucach jest prawidłowa, a serce nadal jest niewydolne, możemy zastosować jeden z systemów mechanicznego wspomagania komór serca (ventricular assist device – VAD), popularnie zwany sztucznym sercem.
Wszczepiając sztuczne serce, lekarze muszą szczegółowo poinformować rodziców pacjenta o wszelkich możliwych konsekwencjach i potencjalnych powikłaniach, nawet gdy sami nie mogą przewidzieć, jaki scenariusz wybierze życie. Generalnie istnieją trzy możliwości:

1. Serce powróci do prawidłowej funkcji i po jakimś czasie będzie można usunąć sztuczne serce (sztuczne serce stanowi wówczas „pomost do wyzdrowienia”, bridge to recovery)
2. Serce nigdy nie odzyska prawidłowej funkcji i dziecko czeka transplantacja serca („pomost do transplantacji”, bridge to transplantation)
3. Serce nigdy nie odzyska prawidłowej funkcji, a ponieważ istnieją (w tym konkretnym przypadku) różne przeciwwskazania do transplantacji, sztuczne serce będzie terapią docelową (destination therapy).

Typy systemów mechanicznego wspomagania serca (VAD)

Obecnie kliniczne zastosowanie u dzieci mają trzy typy systemów mechanicznego wspomagania komór, stanowiąc tym samym realną opcję leczenia. Należy jednak podkreślić, że nawet w wysoko wyspecjalizowanych ośrodkach kardiochirurgii dziecięcej nie wszystkie typy VAD są dostępne.

Systemy VAD z pompą centryfugalną (wirową). Krew wprowadza¬na jest w ruch wirowy za pomocą specjalnego wirnika i siła odśrodkowa napędza przepływ krwi w układzie (np. Jostra Rotaflow, Medizintechnik AG, Hirrlingen, Niemcy; Levitronix PediMag, Levitronix LLC, USA). Budowa tych układów jest zbliżona do systemu ECMO, jedyną zasadniczą różnicę stanowi brak oksygenatora. Cała pompa znajduje się poza ciałem dziecka i zazwyczaj musi ono, jak w przypadku ECMO, być zaintubowane i przebywać w łóżku.

Pulsacyjne systemy VAD napędzane pneumatycznie. Komora sztucznego serca jest podzielona specjalną błoną na dwie przestrzenie: pneumatyczną (zawierającą powietrze) i przestrzeń wypełnioną krwią. Jednostka napędowa na zmianę wysysa i pompuje powietrze do komory powietrznej. Konse-kwencją tego jest ruch błony, która zasysa lub pompuje krew. Układ wyposażony jest w zastawki, zapewniające jednokierunkowy przepływ krwi.

Komora VAD, wspomagająca prawą komorę serca, wszczepiona jest za pomocą specjalnych kaniul do prawego przedsionka i pnia płucnego, natomiast komora wspierająca lewą komorę, do lewej komory lub lewego przedsionka i aorty.

Do najczęściej stosowanych systemów VAD działających na tej zasadzie należą Thoratec VAD (Thoratec Corporation, Pleasanton, USA) i Berlin Heart EXCOR (Berlin Heart GmBH, Berlin, Niemcy).

Większa część systemu znajduje się poza ciałem dziecka, które musi wprawdzie przebywać w szpitalu, ale może być ekstubowane i mobilizowane, tj. może siadać i chodzić, dzięki temu, że jednostka napędowa jest ruchoma.

Systemy VAD z pompą osiową. Są to wszczepiane bezpośrednio do wspo¬maganej komory serca cylindry z umieszczonym w środku wirnikiem.

Cylinder połączony jest protezą naczyniową z aortą zstępującą. Pompy te zapewniają ciągły (tj. niepulsacyjny) przepływ krwi i są, ze względu na swe bardzo małe rozmiary, prawie całkowicie wszczepialnymi urządzeniami (pompa wszczepiana u dorosłego ma wielkość ok. 3x5cm; rozmiary pomp dla dzieci są odpowiednio mniejsze). Na zewnątrz ciała biegnie tylko cienki kabel, wychodzący z powłok brzusznych lub schowany za małżowiną uszną, łączący układ z zasilającą baterią. Chorzy po wszczepieniu tego typu systemów mogą przebywać w domu. Do najczęściej stosowanych VAD tego rodzaju należą Jarvik 2000 (Jarvik Heart, Inc, USA) i HeartAssist 5 (DeBakeyVAD Child, Micromed Cardiovascular Inc, USA). Implantowanie większości osiowych pomp nie wymaga sternotomii środkowej (wykonywane jest z dostępu przez tzw. thorakotomię przednio-boczną), co pozwala uniknąć powstawania zrostów za mostkiem (o ile pacjent ten nie był już wcześniej operowany) i ułatwia przyszłą operację transplantacji serca. Tego rodzaju pompy są najczęściej stosowane, jeżeli wszczepienie sztucznego serca jest w zamyśle terapią docelową.
W zależności od potrzeb, mechanicznie wspomagana może być tylko prawa komora (right ventricular assist device – RVAD), tylko lewa komora (left ventricular assist device – LVAD), lub równocześnie obie komory (biventricular assist device – BiVAD). U dzieci najczęściej stosuje się LVAD, czyli mechaniczne wspomaganie tylko lewej komory.

Dlaczego współczesne sztuczne serce jest tylko namiastką naszego serca?

Serce człowieka jest narządem, który pełni właściwie tylko jedną funkcję – pompuje krew. Swą pracę musi wprawdzie dostosować do potrzeb całego organizmu (tj. przyśpieszyć lub zwolnić, zwiększyć lub zmniejszyć objętość wyrzucanej krwi), ale w porównaniu z innymi narządami, np. z wątrobą, funkcję tę stosunkowo łatwo na obecnym etapie wiedzy medycznej zastąpić. Jednak wciąż istnieją nierozwiązane problemy, które znacznie ograniczają przydatność tej metody leczenia i są źródłem większości powikłań. Związane są one z trzema aspektami – koniecznością antykoagulacji, sposobem zasilania i wytrzymałością materiałów.

Cały układ krążenia, włącznie z sercem, wyścielony jest tzw. śródbłonkiem. Jest to warstwa komórek, której powierzchnia stykająca się z krwią jest bardzo gładka. Do tej porynie udało się wytworzyć materiału, który przypominałby pod tym względem nasz śródbłonek. Każdy materiał sztuczny, czy nawet nasze komórki pozbawione śródbłonka, w kontakcie z krwią wywołują aktywację układu krzepnięcia, czyli powstawanie skrzepu krwi. Ten naturalny mechanizm obronny ustroju, zapobiegający utracie krwi przez uszkodzone naczynia krwionośne, w przypadku sztucznego serca, podobnie jak układu ECMO, w krótkim czasie jest w stanie doprowadzić do znacznej dysfunkcji całego systemu. Ponadto powstające przyściennie zakrzepy mogą powędrować ze strumieniem krwi do różnych naczyń i je zaczopować (tworząc zatory), powodując niedokrwienie zaopatrywanych przez to naczynie tkanek i narządów. Zatory mogą dotyczyć różnych części ciała, najgroźniejsze są jednak te, które dotyczą centralnego systemu nerwowego i mogą być przyczyną poważnych i nieodwracalnych powikłań neurologicznych. Wszyscy pacjenci, którym wszczepiono sztuczne serce, muszą otrzymywać więc leki antykoagulacyjne i mieć kontrolowaną siłę ich działania, ponieważ z kolei zbyt silne zablokowanie układu krzepnięcia może być przyczyną równie groźnych powikłań związanych z krwawieniem.

Drugim problemem, który zaprząta głowy konstruktorów sztucznych serc, jest sposób zasilania pomp. Ponieważ dzisiejsze sztuczne serca wymagają dużej ilości napędzającej je energii, źródło tej energii musi znajdować się na zewnątrz organizmu. W związku z tym powstaje konieczność połączenia pomp z zewnętrznymi urządzeniami zasilającymi. Nawet całkowicie wszczepialne systemy posiadają przewód, który w pewnym miejscu opuszcza ciało człowieka, aby połączyć się z wymienną baterią. Nie istnieją na razie baterie o tak dużej pojemności, aby można je było wszczepić i co jakiś czas tylko wymieniać (jak np. baterie rozruszników).

Podobnym ograniczeniem jest mechaniczna trwałość materiałów, z których zbudowane są sztuczne serca. Materiały te muszą bez przerwy pracować i nie ulegać zniszczeniu. Wydaje się jednak, że problem trwałości materiałów i systemów zasilania zostanie w najbliższym czasie, wraz z olbrzymim postępem techniki, rozwiązany. Niektórzy uważają nawet, że wcześniej uda się pokonać problemy związane z niedoskonałością współczesnych sztucznych serc, niż problemy związane z transplantacją, i to sztuczne serca będą w przyszłości powszechnie stosowaną terapią docelową w schyłkowej niewydolności krążenia.