Введение
Медицинское устройство для поддержки или замены сердца.
Вентрикулярное устройство для поддержки кровообращения (VAD) – это электромеханическое устройство, обеспечивающее поддержку сердечного кровообращения и используемое для частичной или полной замены функции ослабленного сердца. VAD могут применяться у пациентов с острой (внезапной) или хронической (длительной) сердечной недостаточностью, которая может быть вызвана различными причинами, такими как ишемическая болезнь сердца, фибрилляция предсердий, пороки клапанов сердца и другие.
Насосы
Насосы, используемые в VAD, можно разделить на две основные категории: пульсирующие насосы, имитирующие естественное пульсирующее действие сердца, и насосы непрерывного потока. Пульсирующие ВАД используют насосы вытеснительного типа. В некоторых пульсирующих насосах (использующих сжатый воздух в качестве источника энергии) объем крови, находящейся в насосе, изменяется в течение цикла перекачки. Если насос имплантирован в тело, необходим вентиляционный канал для выхода воздуха. Насосы непрерывного потока меньше и доказали свою большую долговечность по сравнению с пульсирующими. Обычно используются либо центробежный насос, либо насос осевого потока. Оба типа имеют центральный ротор, содержащий постоянные магниты. Управляемые электрические токи, проходящие через катушки, расположенные в корпусе насоса, воздействуют на магниты, заставляя роторы вращаться. В центробежных насосах роторы имеют форму, обеспечивающую ускорение крови по окружности и, тем самым, ее перемещение к внешнему краю насоса, в то время как в насосах осевого потока роторы в основном цилиндрические, с лопастями спиральной формы, которые ускоряют кровь в направлении оси ротора. Важной проблемой для насосов непрерывного потока является способ подвеса ротора. В ранних моделях использовались твердые подшипники, однако в более новых насосах, некоторые из которых одобрены для использования в ЕС, применяются либо магнитная левитация ("маглев"), либо гидродинамическая подвеска.
История
Первое устройство поддержки левого желудочка (LVAD) было создано Доминго Лиоттой в медицинском колледже Бейлора в Хьюстоне в 1962 году. Первый LVAD был имплантирован в 1963 году Лиоттой и Э. Стэнли Кроуфордом. Первая успешная имплантация LVAD была завершена в 1966 году Лиоттой совместно с доктором Майклом Э. Дебейки. Пациенткой была 37-летняя женщина, и паракорпоральная (внешняя) схема смогла обеспечить механическую поддержку в течение 10 дней после операции. Первая успешная долгосрочная имплантация LVAD была проведена в 1988 году доктором Уильямом Ф. Бернардом из Бостонской детской больницы и медицинского центра Thermedics, Inc. из Уобрна, штат Массачусетс, в рамках исследовательского контракта с Национальным институтом здравоохранения (NIH), который разработал HeartMate – электронно-управляемое устройство поддержки кровообращения. Это было профинансировано трехлетним контрактом на сумму 6,2 миллиона долларов с Thermedics и Детской больницей в Бостоне, штат Массачусетс, от Национального института сердца, легких и крови, входящего в состав NIH. Ранние VAD имитировали работу сердца, используя "пульсационное" действие, при котором кровь поочередно всасывается в насос из левого желудочка, а затем выталкивается в аорту. К таким устройствам относится HeartMate IP LVAS, который был одобрен для использования в США Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) в октябре 1994 года. Эти устройства начали получать признание в конце 1990-х годов, когда кардиохирурги, включая Эрика Роуза, О. Х. Фрейзера и Мехмета Оза, стали популяризировать идею о том, что пациенты могут жить вне больницы. Освещение в СМИ амбулаторных пациентов с VAD подтверждало эти аргументы. Более поздние разработки были сосредоточены на насосах непрерывного потока, которые можно условно разделить на центрифугирующие насосы или насосы с осевым потоком, приводимые в действие рабочим колесом. Эти насосы обладают преимуществом большей простоты, что приводит к уменьшению размеров и повышению надежности. Эти устройства называют VAD второго поколения. Побочным эффектом является отсутствие пульса у пользователя или значительное снижение его интенсивности. Совершенно иным подходом на ранних этапах разработки было использование надувной манжеты вокруг аорты. Надувание манжеты сжимает аорту, а сдувание позволяет ей расширяться – фактически аорта становится вторым левым желудочком. Предлагаемым усовершенствованием является использование скелетной мускулатуры пациента, управляемой кардиостимулятором, для питания этого устройства, что сделало бы его полностью автономным. Однако аналогичная операция (кардиомиопластика) была предпринята в 1990-х годах с неудовлетворительными результатами. В свое время Питер Хоутон был самым долгоживущим реципиентом VAD для постоянного использования. В июне 2000 года он получил экспериментальный Jarvik 2000 LVAD. С тех пор он завершил 91-мильную благотворительную прогулку, опубликовал две книги, читал лекции, совершил походы в Швейцарские Альпы и на американский Запад, летал на ультралегком самолете и много путешествовал по миру. Он умер от острой почечной недостаточности в 2007 году в возрасте 69 лет. С тех пор пациентка Лидия Плухар превзошла продолжительность жизни Хоутона с VAD, получив HeartMate II в марте 2011 года в возрасте 75 лет и в настоящее время продолжает использовать устройство. В августе 2007 года Международный консорциум клиницистов по оказанию помощи кровообращению (ICCAC) был основан Энтони "Тони" Мартином, практикующим медсестрой (NP) и клиническим менеджером программы механической поддержки кровообращения (MCS) в Медицинском центре Ньюарка Бет Израиль, Ньюарк, штат Нью-Джерси. ICCAC был создан как организация 501c3, посвященная разработке передовых практик и образованию, связанных с уходом за людьми, нуждающимися в MCS в качестве моста к трансплантации сердца или в качестве терапии конечной цели для тех, кто не соответствует критериям для трансплантации сердца.
or that the pulse intensity will be seriously reduced. A very different approach in the early stages of development was the use of an inflatable cuff around the aorta. Inflating the cuff contracts the aorta and deflating the cuff allows the aorta to expand – in effect the aorta becomes a second left ventricle. A proposed refinement is to use the patient's skeletal muscle, driven by a pacemaker, to power this device – which would make it truly self contained. However, a similar operation (cardiomyoplasty) was tried in the 1990s with disappointing results. At one time Peter Houghton was the longest surviving recipient of a VAD for permanent use. He received an experimental Jarvik 2000 LVAD in June 2000. Since then, he completed a 91 mile charity walk, published two books, lectured widely, hiked in the Swiss Alps and the American West, flew in an ultra light aircraft, and traveled extensively around the world. He died of acute kidney injury in 2007 at the age of 69. Since then, patient Lidia Pluhar has exceeded Houghton's longevity on a VAD, having received a HeartMate II in March 2011 at age 75, and currently continues to use the device. In August 2007 the International Consortium of Circulatory Assist Clinicians (ICCAC) was founded by Anthony "Tony" Martin, a nurse practitioner (NP) and clinical manager of the mechanical circulatory support (MCS) program at Newark Beth Israel Medical Center, Newark, N. J. The ICCAC was developed as a 501c3 organization, dedicated to the development of best practices and education related to the care of individuals requiring MCS as a bridge to heart transplantation or as destination therapy in those individuals who don't meet the criteria for heart transplantation.
Последние события
В августе 2007 года Энтони "Тони" Мартин основал Международный консорциум клиницистов по оказанию помощи кровообращению (ICCAC). В июле 2009 года в Англии хирурги удалили донорское сердце, которое было имплантировано маленькому ребенку рядом с его родным сердцем, после восстановления последнего. Этот метод позволяет предположить, что механическое вспомогательное устройство, такое как LVAD, может взять на себя часть или всю работу родного сердца, давая ему время на восстановление. В июле 2009 года результаты 18-месячного клинического исследования HeartMate II показали, что LVAD с непрерывным потоком обеспечивает эффективную гемодинамическую поддержку в течение как минимум 18 месяцев у пациентов, ожидающих трансплантации, с улучшением функционального статуса и качества жизни. В июле 2009 года в Университетской больнице Гейдельберга сообщили о первом в мире имплантированном HeartAssist5, известном как современная версия DeBakey VAD. HeartAssist5 весит 92 грамма, изготовлен из титана и пластика и предназначен для перекачки крови из левого желудочка в аорту. По состоянию на август 2009 года проводится клиническое исследование фазы 1 с участием пациентов, перенесших аортокоронарное шунтирование, и пациентов с сердечной недостаточностью в терминальной стадии, которым установлено устройство поддержки левого желудочка. В рамках исследования тестируется пластырь Anginera, содержащий клетки, выделяющие гормоноподобные факторы роста, стимулирующие рост других клеток. На пластыри засевают клетки сердечной мышцы, а затем имплантируют их в сердце, чтобы стимулировать взаимодействие мышечных клеток с родными тканями и обеспечить регулярные сокращения. В сентябре 2009 года новозеландское издание Stuff сообщило, что через 18 месяцев – два года новое беспроводное устройство будет готово к клиническим испытаниям и сможет питать VAD без прямого контакта. В случае успеха это может снизить риск инфекции, связанный с кожным кабелем питания. Национальный институт здоровья (NIH) выделил грант в размере 2,8 миллиона долларов на разработку "беспальсного" тотального искусственного сердца с использованием двух VAD от Micromed, первоначально созданных Майклом ДеБейки и Джорджем Нуном. В августе 2009 года грант был продлен на второй год исследований. Тотальное искусственное сердце было создано с использованием двух HeartAssist5 VAD, при этом один VAD перекачивает кровь по всему телу, а другой – в легкие и из них. В августе 2009 года HeartWare International объявила о превышении 50 имплантаций системы HeartWare Ventricular Assist System в рамках клинического исследования ADVANCE, одобренного FDA. Целью исследования является оценка системы в качестве моста к трансплантации для пациентов с сердечной недостаточностью в терминальной стадии. Исследование под названием "Оценка системы HeartWare LVAD для лечения тяжелой сердечной недостаточности" – это многоцентровое исследование, начатое в мае 2009 года. 27 июня 2014 года в Медицинской школе Ганновера в Ганновере, Германия, под руководством профессора Акселя Хавериха, главы отдела кардиоторакальной, трансплантационной и сосудистой хирургии, и хирурга Яна Шмитта, доктора медицинских наук и доктора философии, была выполнена первая в мире имплантация HeartMate III человеку. 21 января 2015 года в журнале Journal of the American College of Cardiology было опубликовано исследование, предполагающее, что длительное использование LVAD может индуцировать регенерацию сердца. Бейсболист Зала славы Род Карю страдал от застойной сердечной недостаточности и ему был установлен HeartMate II. Он испытывал трудности с использованием оборудования, поэтому присоединился к усилиям по обеспечению наиболее удобной одежды для помощи в использовании HeartMate II и HeartMate III. В декабре 2018 года в Казахстане были проведены два клинических случая, в ходе которых человеку были имплантированы полностью беспроводная система LVAD Jarvik 2000 в сочетании с Leviticus Cardio FiVAD (полностью имплантируемое устройство для поддержки желудочков). Технология беспроводной передачи энергии основана на методе, называемом копланарной передачей энергии (CET), который позволяет передавать энергию от внешней передающей катушки к небольшой принимающей катушке, имплантированной в тело человека. В ранней послеоперационной фазе работа CET у обоих пациентов проходила успешно, обеспечивая питание насоса и поддерживая заряд батареи для медицинских и сестринских процедур. Система Leviticus Cardio FiVAD с беспроводной копланарной технологией передачи энергии снижает риск инфекции за счет устранения дренажного канала, обеспечивая при этом успешную передачу энергии и позволяя осуществлять поддержку LVAD в течение значительного времени (около 6 часов) без подключения к сети. 3 июня 2021 года Medtronic выпустила срочное медицинское уведомление, в котором заявила, что имплантация устройств HVAD больше не должна проводиться из-за более высокой частоты неврологических осложнений и смертности по сравнению с другими доступными устройствами.
Большинство VAD, представленных на рынке сегодня, довольно громоздки. Самое маленькое устройство, одобренное FDA, HeartMate II, весит около и имеет размеры . Это оказалось особенно важным для женщин и детей, для которых альтернативные варианты были бы слишком большими. По состоянию на 2017 год HeartMate III был одобрен FDA. Он меньше, чем его предшественник HeartMate II, и использует полный импеллер на магнитной подвеске вместо системы чашки и шарикоподшипника, используемой в HeartMate II. HeartWare HVAD работает аналогично VentrAssist, но значительно меньше и не требует имплантации в брюшную полость. Устройство получило маркировку CE в Европе и одобрение FDA в США. HeartWare HVAD можно было имплантировать через ограниченный доступ без стернотомии, однако в 2021 году Medtronic прекратила производство этого устройства.
In July 2009 in England, surgeons removed a donor heart that had been implanted in a toddler next to her native heart, after her native heart had recovered. This technique suggests mechanical assist device, such as an LVAD, can take some or all the work away from the native heart and allow it time to heal. In July 2009, 18 month follow up results from the HeartMate II Clinical Trial concluded that continuous flow LVAD provides effective hemodynamic support for at least 18 months in patients awaiting transplantation, with improved functional status and quality of life. Heidelberg University Hospital reported in July 2009 that the first HeartAssist5, known as the modern version of the DeBakey VAD, was implanted there. The HeartAssist5 weighs 92 grams, is made of titanium and plastic, and serves to pump blood from the left ventricle into the aorta. A phase 1 clinical trial is underway (as of August 2009), consisting of patients with coronary artery bypass grafting and patients in end stage heart failure who have a left ventricular assist device. The trial involves testing a patch called Anginera which contains cells that secrete hormone like growth factors stimulating other cells to grow. The patches are seeded with heart muscle cells and then implanted onto the heart with the goal of getting the muscle cells to start communicating with native tissues in a way that allows for regular contractions. In September 2009, a New Zealand news outlet, Stuff, reported that in another 18 months to two years, a new wireless device will be ready for clinical trial that will power VADs without direct contact. If successful, this may reduce the chance of infection as a result of the power cable through the skin. The National Institutes of Health (NIH) awarded a $2.8 million grant to develop a "pulse less" total artificial heart using two VADs by Micromed, initially created by Michael DeBakey and George Noon. The grant was renewed for a second year of research in August 2009. The total artificial heart was created using two HeartAssist5 VADs, whereby one VAD pumps blood throughout the body and the other circulates blood to and from the lungs. HeartWare International announced in August 2009 that it had surpassed 50 implants of their HeartWare Ventricular Assist System in their ADVANCE Clinical Trial, an FDA approved IDE study. The study is to assess the system as bridge to transplantation for patients with end stage heart failure. The study, Evaluation of the HeartWare LVAD System for the Treatment of Advanced Heart Failure, is a multi center study that started in May 2009. On 27 June 2014 Hannover Medical School in Hannover, Germany performed the first human implant of HeartMate III under the direction of Professor Axel Haverich M. D., chief of the Cardiothoracic, Transplantation and Vascular Surgery Department and surgeon Jan Schmitto, M. D., PhD
On 21 January 2015 a study was published in Journal of American College of Cardiology suggesting that long term use of LVAD may induce heart regeneration. Hall of Fame Baseball Player Rod Carew had congestive heart failure and was fitted with a HeartMate II. He struggled with wearing the equipment, so he joined efforts to help supply the most helpful wear to assist the HeartMate II and HeartMate III. In December 2018, two clinical cases were performed in Kazakhstan and a fully wireless LVAD system of Jarvik 2000 combine with Leviticus Cardio FiVAD (Fully Implantable Ventricular Assist Device) were implanted in humans. The Wireless power transfer technology based on technique called Coplanar Energy Transfer (CET) which is capable of transferring energy from an external transmitting coil to a small receiving coil that is implanted in the human body. In the early postoperative phase, CET operation was accomplished as expected in both patients, which powered the pump and maintained the battery charged to allow medical and nursing procedures. The Leviticus Cardio FiVAD System with wireless, coplanar energy transfer technology which ameliorates infection risk by driveline elimination while providing successful energy transmission allowing for a substantial (approximately 6 hours) unholstered support of the LVAD. On June 3, 2021, Medtronic issued an urgent medical device notice stating that their HVAD devices should no longer be implanted due to higher rates of neurological events and mortality with the HVAD vs. other available devices
The majority of VADs on the market today are somewhat bulky. The smallest device approved by the FDA, the HeartMate II, weighs about and measures This has proven particularly important for women and children, for whom alternatives would have been too large. As of 2017, HeartMate III has been approved by the FDA. It is smaller than its predecessor HeartMate II and uses a full maglev impeller instead of the cup and ball bearing system found in HeartMate II. The HeartWare HVAD works similarly to the VentrAssist—albeit much smaller and not requiring an abdominal pocket to be implanted into. The device has obtained CE Mark in Europe, and FDA approval in the U. S. The HeartWare HVAD could be implanted through limited access without sternotomy, however in 2021 Medtronic discontinued the device.
Основное исследование HeartMate II LVAD
Серия исследований с использованием LVAD HeartMate II оказалась полезной для оценки целесообразности и рисков применения LVAD в качестве моста к трансплантации и терапии поддержания жизни. Основное исследование HeartMate II началось в 2005 году и включало оценку HeartMate II для двух показаний: "мост к трансплантации" (BTT) и "терапия поддержания жизни" (DT), или долгосрочная, постоянная поддержка. Компания Thoratec Corp. объявила, что это первый случай, когда FDA одобрило клиническое испытание, включающее оба показания в одном протоколе. Многоцентровое исследование, проведенное в США с 2005 по 2007 год с участием 113 пациентов (у 100 из которых были зарегистрированы основные результаты), показало значительное улучшение функции через три месяца и 68% выживаемость через двенадцать месяцев. На основании данных годичного наблюдения за первыми 194 пациентами, включенными в исследование, FDA одобрило HeartMate II для применения в качестве моста к трансплантации. Исследование предоставило клинические доказательства улучшения показателей выживаемости и качества жизни у широкого круга пациентов. Данные 18-месячного наблюдения за 281 пациентом, достигшим конечной точки исследования или завершившим 18 месяцев послеоперационного наблюдения, показали улучшение выживаемости, снижение частоты нежелательных явлений и повышенную надежность LVAD с непрерывным потоком по сравнению с устройствами с пульсативным потоком. Из 281 пациента 157 перенесли трансплантацию, у 58 пациентов LVAD оставался в организме, а у семи пациентов LVAD был удален из-за восстановления функции сердца; остальные 56 пациентов умерли. Результаты показали значительное улучшение класса сердечной недостаточности по NYHA у пациентов после шести месяцев поддержки LVAD по сравнению с исходным уровнем до установки LVAD. Хотя данное исследование было посвящено показанию "мост к трансплантации", полученные результаты свидетельствуют о том, что LVAD с непрерывным потоком обладают преимуществами в плане долговечности и надежности для пациентов, получающих механическую поддержку в рамках терапии поддержания жизни. После одобрения FDA LVAD HeartMate II для использования в качестве моста к трансплантации было проведено постмаркетинговое ("регистровое") исследование для оценки эффективности устройства в клинической практике. Исследование показало, что устройство улучшает результаты лечения как по сравнению с другими методами лечения LVAD, так и по сравнению с исходными показателями пациентов. В частности, у пациентов, получавших HeartMate II, наблюдался более низкий уровень креатинина, 30-дневная выживаемость составила 96%, а 93% достигли благоприятного исхода (трансплантация, восстановление сердца или длительная терапия поддержания жизни).
HARPS
Исследование протокола восстановления Харфилда (Harefield Recovery Protocol Study, HARPS) – это клиническое исследование, призванное оценить, могут ли пациенты с тяжелой сердечной недостаточностью, нуждающиеся в поддержке с помощью VAD, восстановить достаточную функцию миокарда для удаления устройства (процедура, известная как эксплантация). HARPS сочетает в себе использование LVAD (HeartMate XVE) с традиционной медикаментозной терапией сердечной недостаточности для приема внутрь, за которой следует применение нового β2-агониста кленбутерола. Это открывает возможность для некоторых пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью избежать трансплантации сердца.
Реванш
Клиническое исследование REMATCH (Рандомизированная оценка механической поддержки при лечении застойной сердечной недостаточности) началось в мае 1998 года и продолжалось до июля 2001 года в 20 центрах трансплантации сердца по всей территории США. Исследование было разработано для сравнения долгосрочной имплантации устройств поддержки левого желудочка с оптимальной медикаментозной терапией у пациентов с сердечной недостаточностью в терминальной стадии, которым требуется, но они не соответствуют критериям для трансплантации сердца. В результате клинических данных устройство получило одобрение FDA для обоих показаний в 2001 и 2003 годах соответственно. Согласно ретроспективному когортному исследованию, сравнивавшему пациентов, получавших устройство поддержки левого желудочка, с пациентами, получавшими инотропную терапию в ожидании трансплантации сердца, у группы, получавшей LVAD, наблюдалось улучшение клинической и метаболической функции на момент трансплантации, включая улучшение артериального давления, уровня натрия, азота мочевины крови и креатинина. После трансплантации у 57,7% пациентов группы, получавшей инотропную терапию, развилась почечная недостаточность по сравнению с 16,6% в группе LVAD; у 31,6% пациентов группы, получавшей инотропную терапию, развилась правожелудочковая недостаточность по сравнению с 5,6% в группе LVAD; а частота выживаемости без событий составила 15,8% в группе, получавшей инотропную терапию, против 55,6% в группе LVAD.