F.L. Dini – M. Marzilli Unità Operativa Cardiologia Universitaria – A.O.U.P. Pisa

P.C. Colombo Division of Cardiology, Presbiterian Hospital, Columbia University, New York USA

1. Evoluzione e prognosi dei pazienti con insufficienza cardiaca

Lo scompenso cardiaco rappresenta una condizione che tende ad evolvere verso una prognosi negativa, nonostante la disponibilità di nuove opzioni terapeutiche. In particolare, tra i pazienti a cui viene posta la diagnosi di insufficienza cardiaca severa la mortalità a 12 mesi supera il 50%.

Figura 1: Nel corso degli ultimi anni, la prognosi dei pazienti con scompenso cardiaco è risultata essere peggiore rispetto a molte forme tumorali.

Nei pazienti con scompenso cardiaco severo, il principale motivo per cui il cuore tende progressivamente a deteriorarsi è legato al cosiddetto processo di rimodellamento ventricolare. Si tratta di un processo per cui il ventricolo sinistro progressivamente si dilata e le sue pareti tendono ad assottigliarsi. Tutto questo è legato alla perdita progressiva e generalizzata delle cellule muscolari cardiache attraverso i processi denominati necrosi e apoptosi; ciò può portare ad un rapido deterioramento emodinamico, ma nella maggior parte dei casi conduce ad uno stato di scompenso cardiaco cronico che tende comunque ad evolvere nel tempo e fatalmente conduce alla morte del paziente per il coinvolgimento progressivo di tutti i sistemi e gli apparati. L’introduzione dei biomarkers cardiaci, come i peptidi natriuretici cardiaci, e le tecniche di imaging ecocardiografico hanno permesso di giungere ad una migliore identificazione dei pazienti con scompenso cardiaco che presentano il più alto rischio di mortalità e di ri-ospedalizzazione. In particolare, l’introduzione di biomarkers circolanti, come la troponina ad alta sensibilità e le citochine infiammatorie, ha ampliato le possibilità di diagnosticare i pazienti che evolveranno verso le forme più avanzate di disfunzione ventricolare.

2. I dispositivi di assistenza ventricolare

I dispositivi di assistenza meccanica sono strumenti che permettono di fornire un supporto al circolo nelle condizioni di squilibrio emodinamico.

Figura 2: Dispositivo di assistenza meccanica ventricolare.

Attualmente, tali dispositivi hanno dimostrato di costituire un’efficace alternativa ai trattamenti farmacologici ed elettrici dello scompenso cardiaco, in una fase in cui la carenza delle donazioni rende sempre più complicato l’accesso al trapianto cardiaco. Si calcola che negli USA il numero dei potenziali candidati a questa terapia sia stimato a circa 200 000 pazienti.

La storia delle assistenze meccaniche per il supporto circolatorio esordì nel 1930 quando fu messo a punto il primo bypass cardio-polmonare di un cuore animale. Qualche anno più tardi, nel 1934, una pompa centrifuga presentata da De Bakey segnò il vero inizio dell’era dei dispositivi di supporto circolatorio nell’uomo. Il primo dispositivo di assistenza ventricolare (VAD: ventricular assist device) venne utilizzato nel 1963 quando De Bakey lo inserì nel torace di un paziente con scompenso cardiaco terminale. Nel 1967, fu introdotta una intraortic baloon pump o contropulsatore aortico come assistenza per la disfunzione ventricolare sinistra.

L’uso principale dei dispositivi di supporto è il sostegno alla circolazione quando il danno subito dal miocardio ventricolare è stato di entità tale da ridurre in maniera critica la capacità del cuore di esplicare la sua funzione di pompa. A seconda delle patologie e della situazione fisica del paziente, il dispositivo si può porre o come semplice aiuto o come supporto totale. Un supporto minimo, 25%, è quello utilizzato con il contropulsatore aortico, un supporto medio, 50%, è impiegato per i VAD e un supporto totale, 100%, è usato per i ventricoli artificiali. I dispositivi si distinguono poi per ulteriori caratteristiche come le modalità di funzionamento, idraulico o meccanico, il posizionamento (extracorporeo o impiantabile), l’affidabilità, la emo- e la biocompatibilità e il rischio di complicanze.

I supporti meccanici al circolo sono pompe artificiali che suppliscono la funzione di un cuore compromesso in maniera più o meno irreversibile ristabilendo un flusso ematico vicino a quello fisiologico. I VAD comunemente utilizzati constano di una camera di afflusso (che porta il sangue dagli atrii ai ventricoli), di una pompa ventricolare, a flusso pulsatile o continuo, e di una cannula di efflusso (che porta il sangue dal ventricolo artificiale all’aorta o all’arteria polmonare).

Esistono 2 grosse categorie di VAD: 1) gli extracorporei, con la camera di pompaggio esterna al corpo; 2) gli impiantabili.

I VAD extracorporei sono utilizzati prevalentemente nelle forme di disfunzione ventricolare potenzialmente reversibile. Quando un VAD viene impiantato, esso può avere la funzione sia di ponte al trapianto cardiaco che di terapia di destinazione.

I VAD extracorporei sono composti da una o 2 pompe a doppia camera situate esternamente al paziente e collegate ad una consolle di comando. Ciascuna pompa è provvista di valvole unidirezionali è può garantire una portata di 5-7 litri al minuto.

L’introduzione delle pompe impiantabili ha permesso di garantire l’assistenza ventricolare anche per periodi assai prolungati, variabili da mesi a 1-2 anni. Soprattutto in passato, si trattava di VAD pneumatici e pulsatili; le alternative sono le pompe assiali non pulsatili (a flusso continuo). Nei sistemi a flusso continuo, non vi è la camera ventricolare e quindi non c’è la necessità delle valvole artificiali; questo spiega le dimensioni estremamente ridotte di questo tipo di pompe. In passato, si è a lungo pensato che le pompe pulsatili fossero più vantaggiose in quanto dotate di un flusso più simile a quello fisiologico (10-12); tale atteggiamento sta rapidamente cambiando con l’introduzione dei nuovi dispositivi miniaturizzati a flusso continuo.

Le pompe pulsatili impiantabili si distinguono in pompe pneumatiche e in pompe elettriche. Nei sistemi a flusso pulsatile, le cannule di afflusso e di efflusso sono dotate di valvole artificiali. In questi dispositivi, la pompa ventricolare artificiale riceve il sangue dalle camere cardiache attraverso una cannula di prelievo, che può essere posizionata in atrio sinistro (o nell’atrio destro in caso di assistenza destra) o direttamente all’apice del ventricolo. Il sangue viene poi pompato in aorta (o in arteria polmonare) attraverso una cannula di uscita. La pompa è connessa ad un’unità pneumatica per l’attivazione con pressione positiva durante la fase di eiezione e con pressione negativa durante il riempimento. In generale, il riempimento del ventricolo artificiale è determinato sia dalla pressione di riempimento atriale che dall’entità dell’aspirazione creata. La gettata della pompa è determinata, oltre che dal riempimento, dalla pressione guida della pompa e dal valore delle resistenze nel circolo sistemico o polmonare.

L’evoluzione tecnologica ha permesso lo sviluppo di VAD miniaturizzati a flusso continuo, di dimensioni molto contenute, facilmente impiantabili e maneggevoli, alcuni addirittura ad inserzione percutanea, per un supporto circolatorio a breve e medio-lungo termine. Tali dispositivi possono essere ulteriormente suddivisi in 2 categorie: pompe rotazionali centrifughe e pompe microassiali. Le turbine microassiali per le loro dimensioni contenute ed il profilo tubulare sono molto maneggevoli, possono essere introdotte dall’albero vascolare periferico ed avanzate a cavallo della valvola aortica in modo da aspirare sangue dal ventricolo sinistro ed immetterlo in aorta ascendente.

Figura 3: Componenti di un VAD: ventricular assist device.

3. Selezione dei pazienti candidati all’impianto

Il fattore più importante per il buon esito dell’impianto di un VAD dipende dall’accurata selezione dei pazienti candidati. I principali criteri che indicano l’impianto di un VAD riguardano:

1) la presenza di una classe funzionale avanzata (generalmente una classe NYHA IV per 60-90 giorni);

2) la dipendenza cronica da un supporto con farmaci inotropi;

3) una frazione di eiezione inferiore al 25%;

4) una pressione capillare polmonare ≥20 mmHg.

Sono criteri di minore importanza per l’impianto di un VAD: una classe NYHA avanzata III-IV, una dipendenza parziale dal supporto farmacologico, un VO2 max di picco <12 ml/kg/min.

Per quanto riguarda il ponte al trapianto cardiaco, i VAD possono essere proposti nei pazienti con compromissione del filtrato glomerulare <30 ml/mq o in coloro che presentano alte resistenze vascolari polmonari, con l’obiettivo che un temporaneo supporto meccanico possa rendere questi pazienti idonei al trapianto cardiaco.

Molte delle controindicazioni all’impianto dei VAD saranno superate in virtù dell’introduzione dei miglioramenti tecnologici.

Attualmente, le principali controindicazioni sono costituite:

1) shock cardiogeno accompagnato da possibili complicanze neurologiche,

2) scompenso cardiaco diastolico, 3) malattie concomitanti con aspettativa di vita sensibilmente ridotta,

4) infezioni sistemiche di difficile controllo,

5) sanguinamenti acuti severi,

6) disfunzione ventricolare destra severa,

7) trombosi ventricolare.

Le maggiori complicazioni post-impianto di un VAD riguardano specialmente il ventricolo destro. La frequenza di insufficienza ventricolare destra nei pazienti sottoposti all’impianto di un VAD è molto variabile: dal 7 al 50%. Un’insufficienza ventricolare destra può poi complicarsi con l’insorgenza di un’insufficienza epatica e renale, la comparsa di linfedema e di ascite.

In passato, il momento dell’impianto è stato dettato dallo scadimento irreversibile delle condizioni cliniche del paziente. Attualmente, specialmente da quando è divenuto evidente il vantaggio in termini di sopravvivenza dei pazienti con scompenso cardiaco trattati con questi dispositivi, vi è una certa tendenza a ricorrere al terapia con VAD anche nei pazienti meno compromessi.

Durante il passato decennio, i dispositivi meccanici hanno guadagnato un interesse sempre crescente. Attualmente, i VAD sono impiegati nei pazienti con scompenso cardiaco refrattario alla terapia medica. Dal punto di vista morfologico e funzionale, l’applicazione dei VAD in pazienti con severa disfunzione ventricolare ha permesso il raggiungimento di risultati favorevoli.

Dopo l’applicazione di un VAD temporaneo, sono stati osservati notevoli miglioramenti del regime emodinamico ed una significativa riduzione dell’attivazione neuroendocrina e dell’elevazione dei peptidi natriuretici cardiaci nel plasma. Nei pazienti sottoposti ad impianto di VAD come ponte al trapianto, è stato osservato un miglioramento della qualità della vita e della funzionalità degli organi. In pazienti selezionati, la riduzione del carico di lavoro del ventricolo ha permesso un recupero della funzione miocardica. Nelle cardiomiopatie con disfunzione ventricolare severa, l’impianto dei VAD ha consentito di ottenere effetti favorevoli sul processo di rimodellamento ventricolare (reverse remodeling).

In pazienti candidati al trapianto cardiaco, l’assistenza meccanica con VAD è risultata associata ad una significativa riduzione di mortalità rispetto alla terapia medica. Le pompe pulsatili impiantabili hanno mostrato miglioramenti della sopravvivenza e, in alcuni casi, hanno permesso un’assistenza a lungo termine anche in ambiente extraospedaliero. Tuttavia, i dati più interessanti sono stati ottenuti con i supporti miniaturizzati a flusso continuo.

In uno studio recente che ha coinvolto 134 pazienti con scompenso cardiaco sistolica severa (frazione di eiezione media: 17%) è stato condotto un confronto tra un VAD a flusso pulsatile (HeartMate XVE, Thoratec) e un VAD a flusso continuo (HeartMate2, Thoratec). I pazienti randomizzati ai 2 gruppi di trattamento sono stati seguiti in un follow-up medio di 24 mesi. La sopravvivenza è stata del 24% nei pazienti trattati con il VAD a flusso pulsatile e del 58% nei pazienti sottoposti ad impianto di VAD a flusso continuo. Si è osservato inoltre un miglioramento della qualità della vita in entrambi i gruppi e un minor numero di eventi indesiderati nei pazienti assegnati al gruppo trattato con il VAD a flusso continuo.

Modificazioni istomorfologiche favorevoli sono state descritte dopo il decaricamento (unloading) ventricolare con i sistemi di assistenza meccanica. La riduzione del carico ventricolare è risultata associata ad un decremento del volume dei cardiomiociti del 20-30% e ad una riduzione della fibrosi miocardica. Sono stati anche descritti effetti di riduzione del processo di apoptosi. In cardiomiociti umani isolati, è stato osservato un miglioramento della contrazione e del rilasciamento dopo la riduzione di carico con i dispositivi di supporto circolatorio.

I risultati delle più recenti esperienze circa l’impianto dei VAD a pazienti con scompenso cardiaco avanzato Tutto questo permette di prospettare un prossimo notevole ampliamento nelle applicazioni di questi dispositiviei VAD ai pazienti con scompenso cardiaco, giacchè nessuna delle terapie attualmente indicate in questi pazienti sembra aver fornito il risultato di modificare la loro storia naturale della malattia. Tale approccio appare essere particolarmente indicato per quei soggetti in cui, a causa di malattie concomitanti (specialmente polmonari o renali) o per motivi, di età la soluzione del trapianto cardiaco appare essere preclusa.