thumb|300px|Un dispositivo de asistencia ventricular para el ventrículo izquierdo (LVAD) que impulsa la sangre desde el ventrículo hacia la aorta, conectado a una unidad de control externa y a las baterías. Un dispositivo de asistencia ventricular o VAD (Ventricular Assist Device) es un aparato mecánico que se utiliza para reemplazar la función de un corazón dañado. Algunos VAD se utilizan a corto plazo, usualmente en pacientes que han sufrido un infarto cardíaco, mientras que otros VAD son utilizados a largo plazo (desde varios meses y hasta de por vida) en pacientes que padecen de insuficiencia cardíaca.

Los dispositivos de asistencia ventricular no se deben confundir con un corazón artificial, ya que estos últimos están diseñados para reemplazar completamente la función del corazón y en la mayoría de los casos requieren que el corazón del paciente sea extraído antes de implantar el órgano sintético.

Un VAD se puede utilizar para brindar soporte al ventrículo izquierdo (LVAD), al ventrículo derecho (RVAD) o a ambos a la vez (BiVAD). La elección del tipo de dispositivo depende del tipo de insuficiencia cardíaca y de la resistencia vascular que determina la carga de trabajo de los ventrículos. Los VAD para el ventrículo izquierdo son los más utilizados, pero cuando la resistencia vascular pulmonar es elevada, es necesario utilizar asistencia también para el ventrículo derecho.

Los dispositivos VAD implantados a largo plazo están pensados para mantener al paciente con vida y asegurar una buena calidad de vida mientras se espera un trasplante de corazón (puente a trasplante). Otros dispositivos permiten ser utilizados en forma permanente (terapia de destino) y en algunas ocasiones se utilizan sólo para apoyar al corazón mientras se recupera de alguna otra enfermedad (puente a recuperación).

En los últimos años, los VAD han mejorado significativamente en términos de la tasa de supervivencia y la calidad de vida de los pacientes que reciben el tratamiento.

Historia

En las etapas tempranas del desarrollo de dispositivos de asistencia ventricular se utilizó un balón inflable alrededor de la aorta. Al inflar este balón la aorta se contrae, y cuando el balón se desinfla permite que la arteria se expanda. Este comportamiento hace que la aorta funcione como un segundo ventrículo izquierdo, ayudando así a mejorar la circulación de la sangre. El uso del balón intraaórtico alrededor de la aorta tiene numerosas ventajas potenciales debido a que evita tener que operar el corazón directamente, y evita cualquier contacto entre la sangre y el dispositivo. El balón intraaórtico es considerado un dispositivo de flujo pulsátil.

Un refinamiento propuesto del balón intraaórtico consiste en utilizar el músculo esquelético del paciente, operado por un marcapasos, para energizar este dispositivo de forma que sea totalmente implantable sin requerir interacción con el exterior. Sin embargo una operación similar (cardiomioplastía) se intentó sin éxito en la década de 1990. .

Generaciones de dispositivos

Primera generación

thumb|150px|Funcionamiento de un dispositivo de asistencia de ventrículo izquierdo (LVAD).Los primeros VAD emulan el funcionamiento del corazón usando una acción pulsátil, en donde la sangre es extraída del ventrículo y empujada hacia la aorta en forma de pulsos de flujo. Entre los dispositivos de este tipo están el HeartMate IP LVAS, que fue aprobado para el uso en Estados Unidos por la FDA en octubre de 1994. Estos dispositivos son conocidos normalmente como los VAD de primera generación. Los dispositivos de asistencia ventricular de primera generación utilizan rodamientos mecánicos y membranas neumáticas para reducir la fricción entre las partes y lograr bombear la sangre.

Segunda generación

Los trabajos más recientes se han concentrado en bombas de flujo continuo, dentro de las cuales se encuentran las bombas centrífugas y los impulsores axiales. Las bombas de flujo continuo tienen la ventaja de ser más simples, resultando en dispositivos más pequeños y confiables. Estos dispositivos son referidos como la segunda generación de VAD. Un efecto lateral del uso de estos aparatos es que el paciente no tiene pulso, o la intensidad del pulso se reduce considerablemente, lo que obliga a la persona a portar la documentación pertinente que indique que la falta de pulso no significa que la persona esté muerta.

Tercera generación

La tercera generación de dispositivos suspende el impulsor en la bomba usando suspensión hidrodinámica o electromagnética, eliminando la necesidad de rodamientos y reduciendo el número de partes móviles.

Diseño

Bombas

thumb|150px|Simulación numérica de un VAD de flujo continuo.Las bombas utilizadas en los VAD se pueden clasificar en dos categorías principales: las bombas de flujo pulsátil, que mimetizan la acción pulsátil natural del corazón, y las bombas de flujo continuo.

Los VAD de flujo pulsátil usan bombas de desplazamiento positivo. En algunas de estas bombas, el volumen ocupado por la sangre cambia durante el ciclo de bombeado, y si la bomba está contenida dentro del cuerpo, se requiere un tubo de ventilación hacia el exterior.

Los VAD de flujo continuo normalmente utilizan ya sea bombas centrífugas o bombas de flujo axial. Ambos tipos tienen un rotor central que contiene imanes permanentes. El flujo de corrientes eléctricas controladas a través de bobinas contenidas en el encapsulado de la bomba resulta en la aplicación de una fuerza a los imanes permanentes, que en este caso ocasionan que el rotor gire. En las bombas centrífugas, el rotor se diseña con el propósito de lograr una aceleración centrífuga de la sangre, de forma que ésta es expulsada a través de una abertura en la parte lateral de la bomba. Las bombas de flujo axial utiliza rotores que tienen paletas helicoidales, acelerando la sangre en la misma dirección del eje del rotor.

Administración de energía

thumb|150px|Transferencia de energía mediante cables, desde una batería externa hasta el VADLos dispositivos de asistencia ventricular requieren de energía eléctrica para poder impulsar los motores de las bombas que empujan la sangre. La electricidad normalmente se almacena en baterías, y es transferida desde el exterior del cuerpo del paciente hasta el VAD por medio de un cable eléctrico. El problema de utilizar un cable es que se requiere tener un orificio por el cual el cable atraviesa la piel hasta llegar al dispositivo, y esto representa un problema debido a que se puede infectar con facilidad, además de que el cable estaría en movimiento constante cuando el paciente se desplaza.

Una tecnología que está siendo probada clínicamente es el uso de inducción transcutánea para energizar y controlar el dispositivo, en lugar de utilizar cables percutáneos. Aparte de las ventajas estéticas obvias, este tipo de conexiones reduce el riesgo de infección y la necesidad de tomar acciones preventivas correspondientes.

Materiales

La elección de materiales para la fabricación de dispositivos médicos implantables es crítica, debido a que existen materiales que no son compatibles con el organismo. Cuando se implanta un objeto extraño dentro del cuerpo humano, el organismo reacciona para protegerse del objeto desconocido. La primera consecuencia directa es la coagulación de la sangre en las superficies de contacto del dispositivo con el cuerpo.

Para evitar efectos adversos es necesario utilizar materiales biocompatibles en la fabricación de las cánulas, el dispositivo de asistencia ventricular, los cables de alimentación de energía eléctrica y cualquier superficie que haga contacto directo con el interior del cuerpo.

Estudios y resultados

Avances recientes

En julio de 2009 en Inglaterra, los cirujanos lograron extraer un corazón de un donante que había sido implantado en un bebé a la par de su corazón original, después de que su corazón natural se recuperó. Esta técnica sugiere que los dispositivos de asistencia mecánica, como un LVAD, pueden asistir total o parcialmente un corazón dañado y permitirle que se recupere. En julio de 2009 después del estudio clínico para el HeartMate II y seguimiento por 18 meses del implante del dispositivo, se concluye que los LVAD de flujo continuo proveen soporte hemodinámico efectivo por lo menos durante 18 meses en pacientes que esperan trasplante, con mejor calidad de vida y tasa de supervivencia. El Hospital de la Universidad Heidelberg reportó en julio del 2009 que el primer HeartAssist5, considerado como la versión moderna del VAD DeBakey, estaba disponible para implante en este centro médico. El HeartAssist5 pesa 92 gramos, está construido con titanio y plástico, y se utiliza para bombear sangre desde el ventrículo izquierdo hacia la aorta. Un estudio clínico de fase 1 está siendo elaborado (agosto de 2009) sobre pacientes con baipás de arteria coronaria y pacientes con insuficiencia cardíaca severa que tienen implantado un VAD. El estudio involucra la prueba de un parche llamado Anginera(MR) que contiene células que secreta factores de crecimiento similares a hormonas que estimulan a las otras células a crecer. A los parches se les colocan células de músculo cardíaco y luego son implantados en el corazón con el propósito de que las células nuevas empiecen a comunicarse con los tejidos nativos de modo que permitan producir contracciones regulares. En septiembre de 2009, un periódico de Nueva Zelanda, Stuff, reportó que en un periodo de entre 18 meses y dos años, un nuevo dispositivo inalámbrico de transmisión de energía transcutánea estaría disponible para el estudio clínico, el cual permitiría energizar VADs sin un contacto directo. Si el dispositivo resulta exitoso, esto reduciría el riesgo de infecciones como consecuencia de la eliminación del cable de energía que actualmente se utiliza a través de la piel. El Instituto Nacional de la Salud (NIH, National Institute of Health) otorgó una donación de 2.8 millones de dólares por desarrollar un corazón totalmente artificial "sin pulso" utilizando dos dispositivos de asistencia ventricular fabricados por Micromed, compañía inicialmente creada por Michael DeBakey y George Noon. La donación fue renovada para un segundo año de investigaciones en agosto de 2009. El corazón artificial total fue diseñado utilizando dos VAD HeartAssist5, en donde un dispositivo impulsa la sangre a través de todo el cuerpo, y el otro hace circular la sangre hacia y desde los pulmones. La compañía HeartWare International anunció en agosto de 2009 que había superado los cincuenta implantes de su dispositivo HeartWare VAS en su estudio clínico ADVANCE, el cual estaba aprobado por la FDA. Este estudio buscaba estudiar la utilidad del dispositivo como puente a trasplante para pacientes con insuficiencia cardíaca severa. El estudio de evaluación del VAD inició en mayo de 2009.

Estudio piloto del HeartMate II LVAS

El estudio piloto del HeartMate II LVAS (HeartMate II LVAS Pivotal Study) consiste en una serie de investigaciones que involucran el uso del HeartMate II LVAD. Con este estudio clínico se demostró la viabilidad y los riesgos de utilizar LVADs como puente a trasplante y como terapia de destino.

El estudio piloto para el HeartMate II LVAS inició en noviembre de 2003 y consistió en estudiar los casos de 46 pacientes en 15 centros médicos. Los resultados incluyeron a 11 pacientes a los que se les dio seguimiento durante más de un año, y tres pacientes con seguimiento por más de dos años. Las pruebas para la aprobación del dispositivo HeartMate II iniciaron en el 2005 e incluyeron la evaluación del HeartMate II para dos usos principales: como puente a trasplante y como terapia destino. La corporación Thoratec anunció que ésta era la primera vez que la FDA aprobaba un dispositivo para incluir ambos usos en un mismo protocolo.