AbioCor TAH
L’AbioCor TAH (Fig. 7.6) è stato l’unico TAH completamente impiantabile e autonomo sviluppato negli anni 1980-1990 ad essere impiantato negli esseri umani. È stato sviluppato a Danvers, Massachusetts, da ABIOMED. Come il Sarns-3M TAH e il Nimbus TAH, l’AbioCor aveva sia una camera di pompaggio sistemica che una camera di pompaggio polmonare formata da membrane flessibili, che venivano alternativamente compresse da un meccanismo interno. Tuttavia, il meccanismo utilizzato per comprimere le camere nell’AbioCor era significativamente diverso da quelli utilizzati per i TAH precedentemente descritti. Invece di utilizzare piastre di spinta, le vesciche piene di sangue sono state compresse direttamente da un fluido idraulico pompato da una pompa centrifuga che ruota a 4000-8000 rpm. La pompa centrifuga ha trasferito olio di silicone avanti e indietro da un lato del TAH all’altro in modo che una camera di sangue si riempisse mentre l’altra veniva espulsa. La direzione del fluido idraulico era invertita ciclicamente da un cilindro con porte di ingresso e di uscita che ruotava continuamente intorno alla pompa centrifuga, con conseguente compressione alternata della camera senza inversione della direzione di rotazione del motore. La rotazione continua, al contrario di quella oscillante, è stata ritenuta in grado di migliorare la durata meccanica.
Fig. 7.6. AbioCor TAH. Questo dispositivo è uno dei soli 2 TAH approvati dalla FDA; tuttavia, solo 1 AbioCor TAH è stato impiantato da quando è stata ottenuta l’approvazione.
Stampato con il permesso di ABIOMED (USA).
AngioFlex, un materiale proprietario di poliuretano multisegmentato, è stato usato per formare tutte le superfici a contatto con il sangue in AbioCor. I metodi di produzione sono stati selezionati per consentire la creazione di un percorso del sangue senza soluzione di continuità; lo stesso materiale è stato utilizzato a partire dal punto di attacco per le valvole di ingresso e continuando attraverso le valvole di uscita. Un guscio rigido in policarbonato racchiudeva i componenti flessibili di AngioFlex. Con un volume di corsa di 80 mL, AbioCor poteva generare una portata cardiaca massima fino a 9,6 L/min a una frequenza di 120 battiti/min. Uno degli svantaggi principali erano le grandi dimensioni del dispositivo, che misurava 100 mm di larghezza e 85 mm di diametro.
Uno degli aspetti unici dell’AbioCor era il suo meccanismo di bilanciamento dei flussi polmonari e sistemici. Un piccolo serbatoio collegato allo spazio idraulico destro si estendeva dall’atrio sinistro ed era separato da una membrana sottile e flessibile. In situazioni in cui le pressioni atriali sinistre diventavano eccessivamente alte, l’olio di silicone dal serbatoio veniva spostato nello spazio idraulico destro. Questo ha causato una diminuzione del riempimento end-diastolico della pompa sanguigna destra, portando ad una diminuzione del volume di corsa nella pompa destra durante il seguente ciclo cardiaco, che, a sua volta, ha diminuito il ritorno del sangue nell’atrio sinistro, con conseguente riduzione autonoma della pressione atriale sinistra. Le prestazioni di questo sistema di bilanciamento del flusso sono state perfezionate per ottenere una sensibilità al precarico di 0,4 L/min/mmHg . Tra i TAH sviluppati in quest’epoca, l’AbioCor era l’unico che non richiedeva una camera di compliance riempita di gas nella cavità toracica, perché il meccanismo di bilanciamento completamente raffinato del dispositivo manteneva un volume di sangue totale e un volume di fluido idraulico costante all’interno della pompa nel tempo.
Gli studi sugli animali dell’AbioCor sono stati condotti per un periodo di 14 anni, con gli studi per i primi 12 anni che hanno avuto luogo al THI e gli studi per gli ultimi 2 anni che hanno avuto luogo all’Università di Louisville. Durante gli studi in THI, il dispositivo è stato impiantato in 120 vitelli; per gli ultimi 57 di queste procedure, il dispositivo impiantato utilizzava il convertitore elettroidraulico e il sistema autonomo di equalizzazione della pressione descritto sopra. Il dispositivo si è comportato eccezionalmente bene in questi studi; diversi animali sono sopravvissuti oltre il periodo di studio originariamente previsto di 90 giorni e sono stati in grado di esercitare su un tapis roulant motorizzato.
Nel 1999, > 200 dei dispositivi sono stati prodotti in preparazione per i test di prontezza di progettazione. La produzione del componente AngioFlex senza cuciture descritto in precedenza ha richiesto lo sviluppo di una nuova tecnica di produzione. L’intero percorso del sangue, comprese le vesciche del sangue e le valvole a tre lamelle integrate, è stato formato immergendo ripetutamente speciali mandrini idrosolubili in AngioFlex. Il polimero è stato lasciato polimerizzare lentamente mentre il mandrino veniva ruotato per garantire un rivestimento uniforme. Una volta che lo strato di AngioFlex aveva lo spessore appropriato e si era indurito completamente, il mandrino veniva sciolto in acqua, lasciando il percorso del sangue senza soluzione di continuità e le valvole attaccate.
L’AbioCor TAH è stato impiantato per la prima volta in un essere umano dai dottori Laman Gray e Robert Dowling al Jewish Hospital di Louisville, Kentucky, il 2 luglio 2001. L’AbioCor è stato anche impiantato in altri 13 pazienti in 4 ospedali americani, tra cui l’Humana Hospital, il THI, l’Università della California di Los Angeles e la Pennsylvania State University. Le grandi dimensioni del dispositivo hanno limitato la sua applicazione, quindi tutti i pazienti erano maschi e pesavano tra 84 e 129 kg (185 e 265 lb). Dei 14 pazienti inclusi nello studio clinico, tre sono morti durante il periodo perioperatorio (due per emorragia e uno per embolia aerea), sei sono morti per insufficienza multiorgano durante i primi 9 mesi dopo l’intervento, e cinque sono morti entro 9-15 mesi dall’intervento (quattro per complicazioni legate a ictus, infezioni o insufficienza d’organo, e uno per insufficienza del dispositivo). Il paziente che è sopravvissuto più a lungo mentre era supportato dall’AbioCor TAH è stato di 17 mesi; il paziente alla fine è morto per un guasto del dispositivo, in cui una delle membrane flessibili interne si è rotta permettendo la comunicazione tra l’olio di silicone e il sangue e impedendo al dispositivo di pompare. Non ci sono state complicazioni gravi legate al sistema TET. I risultati in questi 14 pazienti hanno portato alla sospensione dell’arruolamento dei pazienti nella sperimentazione. ABIOMED ha tentato di migliorare l’impiantabilità del dispositivo diminuendo le sue dimensioni e poi ha cercato l’approvazione per impiantare il dispositivo più piccolo in altri 60 pazienti. Nonostante abbia ricevuto l’approvazione della FDA per uso umanitario nel 2006, il progetto è stato accantonato nel 2007 a causa della mancanza di fattibilità commerciale e la proibitiva difficoltà di utilizzo, ma un impianto finale del dispositivo è stato eseguito in un paziente nel 2009 presso il Robert Wood Johnson University Hospital nel New Jersey. Una volta che il programma AbioCor è stato interrotto, la prospettiva di sviluppare un dispositivo di sostituzione cardiaca meccanica totalmente impiantabile, permanente, sembrava molto lontana.