AVANCES EN LA INGENIERIA MECANICA

 

Dispositivo de asistencia ventricular

La insuficiencia cardiaca es una de las principales causas de morbimortalidad en el mundo. A pesar de la mejoría que se da al realizar la terapia médica y al utilizar los dispositivos de estimulación cardiaca, existe un número de pacientes que progresan a falla cardiaca refractaria y sus opciones se reducen a inotrópicos, trasplante cardiaco y dispositivos de asistencia ventricular.

Es un dispositivo mecánico que puede usarse para ayudar al corazón a funcionar mientras se esperan otros tratamientos, como un trasplante de corazón. A veces se utiliza un dispositivo de asistencia ventricular para ayudar permanentemente al corazón a bombear sangre. El procedimiento para implantar un dispositivo de asistencia ventricular generalmente requiere una cirugía a corazón abierto y tiene riesgos graves, sin embargo, puede salvarte la vida si tienes insuficiencia cardíaca grave.

Esa definición tan escueta y aparentemente genérica acota con precisión los objetivos y modos de la asistencia ventricular:

– Realiza la función cardíaca de forma parcial o total.

– Su utilización puede ser temporal o permanente.

– Queda dentro del paciente totalmente o atraviesa la piel (cánulas, cables).

Esa gama de posibilidades hace que muy diversos dispositivos y sistemas puedan ser considerados como DAV. Para analizar los métodos de asistencia nos centraremos en el diseño del modo de bombeo.

Sistemas de flujo axial

Definición

Son dispositivos de asistencia ventricular que utilizan un sistema de turbina que proporciona un flujo paralelo a su eje de rotación. Funcionamiento Su funcionamiento se basa en el principio del tornillo sinfín o de Arquímedes, que permite obtener un flujo unidireccional gracias a la diferencia de presión que genera el movimiento rotativo de la turbina helicoidal. 

Características comunes

Las bombas axiales están constituidas básicamente por una estructura cilíndrica conectada a una cánula de entrada y a una cánula de salida en ambos polos. En su interior se aloja un sistema de turbina helicoidal rotativo impulsado por un motor que permite generar un flujo unidireccional entre las cánulas de entrada y salida. Habitualmente se trata de micromotores eléctricos de alta eficiencia energética, controlados por una unidad externa a la que se conectan mediante un cable por donde también llega su alimentación eléctrica. La cánula de entrada suele implantarse en el ápex, y la de salida en la aorta por encima de la válvula aórtica.

Ventajas

Estos dispositivos tienen pocas partes móviles, no requieren válvulas y la superficie de contacto con la sangre es menor. Debido a su construcción optimizada se consigue un funcionamiento de larga duración sin prácticamente ningún desgaste y con baja disipación calórica. El hecho de haber reducido su tamaño facilita también tanto su implantación como su explantación.

Inconvenientes

Uno de los inconvenientes potenciales es su incapacidad para generar un flujo pulsátil, aunque en estudios publicados no se han podido observar diferencias en cuanto a la recuperación de organos . Entre otros inconvenientes, la hemólisis, que parece superior en según qué dispositivos axiales.

Thoratec HeartMate® II LVAS

Su desarrollo se inició en 1991 entre la empresa Nimbus Corporation, ahora Thoratec Corporation (Pleasanton, California, USA) y la Universidad de Pittsburgh, dentro del programa National Institutes of Health-Innovative Ventricular Assist System (NIH-IVAS).

 

Características técnicas

Consta, como todos, de tres partes básicas: un motor-bomba, cánulas de entrada y salida, y una unidad de control. El sistema emplea un rotor axial accionado electromagnéticamente y un estátor que permite asegurar un flujo laminar a la salida de la bomba. El rotor, fabricado en titanio, es la única parte móvil de la bomba y se apoya en cojinetes lubricados por el fluido sanguíneo. Implantación La bomba se implanta por debajo del reborde costal izquierdo, por detrás del músculo recto anterior. Su cánula de entrada de titanio, en ángulo recto, cuenta con un manguito de fieltro para ser insertada y suturada a través del diafragma en el ápex del ventrículo izquierdo (VI). La cánula de salida está conectada a un tubo de politetrafluoroetileno expandido (PTFE®) de 14 mm que se anastomosa a la aorta ascendente. Una única línea de conducción eléctrica sale a través de la piel hacia la unidad de control que ajusta la velocidad de la bomba. La rotación de la turbina del HeartMate® II varía entre 6.000-15.000 rpm y proporciona hasta 10 l/min de flujo continuo. Existen dos modos de control: uno de velocidad fija y otro que se establece a partir de la interpretación del nivel y de la dinámica de la corriente consumida por el motor con adaptación a las demandas. En la actualidad se encuentra en desarrollo un sistema transcutáneo de transmisión de energía con el objetivo de eliminar la necesidad de líneas de alimentación percutáneas. Este sistema emplea dos anillas de inducción, una implantada y otra externa, que actuarían como transmisores de la energía a través de la piel.

Bomba de flujo axial

En la que la sangre es impulsada por la rotación sobre su propio eje (rotación axial) de la única pieza móvil del dispositivo. Se trata de dispositivos de apoyo exclusivamente izquierdo, también interpuestos en serie. Son de pequeño tamaño, con una sola parte móvil, el impulsor, que rota axialmente, es decir, sobre su propio eje, y con ello impulsa la sangre desde el ápex de VI hasta la aorta. Se indican como puente a trasplante y como asistencia permanente. Representantes de este tipo de asistencias son el HeartMate® II, el DeBakey® MicroMed, el INCOR® Berlin Heart o el Jarvik 2000 Flowmaker®.

Materiales y partes de la bomba de flujo axial

Está formada por un rotor, un estator, unas cánulas y un controlador electrónico.

- Rotor: Es la parte giratoria de la bomba que impulsa la sangre a través de las palas o álabes. Puede ser de titanio o acero inoxidable, dependiendo del tipo y tamaño de la bomba.

- Estator: Es la parte fija de la bomba que genera el campo magnético que hace girar el rotor. Puede ser de imanes permanentes o electromagnéticos, dependiendo del tipo y tamaño de la bomba.

- Cánulas: Son los tubos que conectan la bomba con el corazón y la aorta. Pueden ser de poliuretano o silicona, dependiendo del tipo y tamaño de la bomba.

- Controlador electrónico: Es el dispositivo que regula la velocidad y el flujo de la bomba. Puede ser de cables eléctricos o baterías recargables, dependiendo del tipo y tamaño de la bomba. 

MECÁNICA DE LAS ASISTENCIAS VENTRICULARES

Los dispositivos de asistencia ventricular tienen varios componentes: la cánula de ingreso que permite descargar el ventrículo izquierdo, una bomba que impulsa el flujo de la sangre y una cánula de retorno hacia la aorta. Además, poseen una fuente de energía y una consola que controla y monitoriza el funcionamiento de la asistencia, así como una conexión “drive line” o cable de conexión que conecta la consola con la bomba.