Valve artificiale cardiace – un semi-esec si un semi-succes al bioingineriei

Ideea pentru articol mi-a venit de la 2 poze cu 2 valve artificiale, pozate in inimile unor cadavre. Si de la curiozitatea starnita de faptul ca valva din prima poza a fost un real succes, urmat de un scandal rasunator.

Shiley heart valve
Valva Shiley inchisa.
Starr-Edwards
Valva Starr-Edwards

• Valva concavo-convexa  Björk–Shiley

Valva Björk–Shiley este formata dintr-un disc acoperit cu carbon, introdus intr-o structura de metal. Discul (la prima varianta, cea cu probleme) era tinut in loc de 2 structuri cu cate 2 “picioruse” sudate pe inelul-structura, care tineau discul intre ele si ii permiteau o deschidere maxima intre 60 si 70 de grade. Structura metalica era facuta dintr-un aliaj de cobalt, crom, tungsten si nichel, considerat extrem de rezistent. Felul in care era construita scadea numarul de hematii distruse de compresia sangelui pe valva (o problema cu valvele artificiale cardiace).

©Bjork-Shiley Wireframe

Varianta modernizata este turnata dintr-o bucata, pentru a elimina problema picioruselor sudate care, dupa multa uzura, eliberau bucati microscopice in circulatie – ceea ce putea duce la moarte (embolism sau oprirea debitului de sange din inima – in caz de avarie completa a valvei).

valva shiley

Aceasta valva a fost considerata revolutionara si extrem de sigura (din cauza aliajului folosit), fiind implantata in 7 ani (1979 – 1986) de peste 82.000 de ori in lume, 25.000 ori doar in SUA. Au existat aproximativ 619 de cazuri de fracturare a picioruselor modelului initial, cu aproximativ 2 treimi rezultand in moartea pacientilor.

fracture 2a
Radiografie cu Valva cu discul plecat “la plimbare” si cu structura de iesire distrusa complet.

Cauza defectarii dezastruoase a acestor valve a fost fracturarea picioruselor din structura de iesire a valvei. Din cauza fortei mai mari exercitate asupra structurii de iesire (cea “de jos”) fata de forta exercitata asupra structurii de intrare (cea “de sus”), se pare ca se depasea limita de rezistenta a materialului, ceea ce cauza fractura indusa de “oboseala” materialului. In afara de riscul de embolism (din cauza punerii in circulatie a unor particule microscopice de aliaj), distrugerea totala a ambelor picioruse cauza avaria completa a valvei, urmata de moarte cu cauza cardiaca, daca pacientul nu era monitorizat 24/24 h si operat de urgenta.

Se pare ca in testarile care au precedat procesul de aprobare de FDA, producatorii au detectat aceste fracturari ale componentelor valvei, dar au garantat ca era vorba doar de niste evenimente extreme, cu probabilitate infima de a se petrece. FDA a aprobat valva bazandu-se pe o monitorizare continua a companieie a oricaror probleme aparute (pe “onoarea” companiei).

Ca sa fie totul “perfect”, Pfizer, care a cumparat compania producatoare, a insistat pe anumite intelegeri pe baza secretului industrial si medical, care a restrictionat eliberarea de informatii catre FDA si doctori – ceea ce a permis instalarea de alte valve cu probleme.

Daca un conspirationist anti-corporatist citeste asta, e clar ca primeste apa la moara la teoria “corporatiile farmaceutice/bio-medicale vor doar sa ne ia banii”.

Procesele impotriva Pfizer s-au tot strans, finalizandu-se cu o intelegere in afara curtii de judecata, in care producatorii s-au oferit sa inlocuiasca modelele vechi cu unele mai noi – care nu au avut nici un caz de esec raportat (la momentul terminarii proceselor, la inceputul anilor ’90) si au format un proces detaliat de informare a personalului medical si al pacientilor in privinta riscurilor si avantajelor (anumite loturi si anumite modele erau mai periculoase decat celelalte) inlocuirii/pastrarii valvelor.

• Valva bila-in-cusca Starr-Edwards

A fost prima valva artificiala folosita cu succes clinic in inlocuirea valvelor mitrala si aortica, introdusa in anii ’60.

Era formata dintr-o structura de sutura din Teflon (da, ca ala din tigai 🙂 ) si un material din star edwardspolipropilena, care tinea o structura ca o cusca din 3 sau 4 picioruse indoite dintr-un aliaj de cobalt si cromiu, in care se tot “plimba” (in functie de presiune) o bila din silicon si cauciur impreganta cu sulfat de bariu (pentru radioopacitate).

Principiul de functionare era foarte simplu: in functie de directia de curgere a sangelui si de presiunea (pozitiva/negativa) din camera inimii/aorta, bila va fi impinsa din pozitia de relaxare pana la marginea custii si apoi isi va reveni. Atata timp cat inima “functioneaza” corect, procesul este foarte intuitiv.

Intr-o valva naturala, sangele curge direct prin centrul valvei. Cu o asemenea valva, nu exista acest tip de flux “central” al sangelui, inima trebuie sa lucreze mai mult pentru a impinge sangele pe langa bila. Desi in principiu pare o solutie buna, de fapt producea probleme nedorite. Principala era distrugerea celulelor sanguine din cauza coliziunii cu bila si structura custii.

Alte probleme ar fi: incompetenta valvei in timp, ca urmare a depunerii de lipide pe bila, urmata sau nu de tromobza, staza sanguina (din cauza diferentei de presiune anormala creata de designul valvei) putea duce la formarea de trombi (cheaguri de sange) si cresterea de tesut fibros in jurul valvei – care conducea la randul sau la functionarea incorecta a valvei, distrugerea partiala a endocardului (peretilor interni ai inimii) din cauza pozitionarii valvei si chiar distrugerea (fracturarea) partiala a bilei, urmata de embolism sistemic (si posibila moarte).

Caz 1, din IC-VTS: pacienta care a supravietuit 31 de ani cu o valva din asta (si i-a fost inlocuita profilactic, pentru ca avea si alte comorbiditati la momentul internarii). Cum arata valva dupa atata timp (se vad microfracturi pe bila):

star edwards mare

Din NEJM :  Pacienta cu 2 valve Starr-Edwards (mitala si aortica, ca urmare a valvulopatiilor cauzate de RAA) care a supravietuit bine-mersi cu valvele 38 ani. 38 de ani!

Screen Shot 2015-04-19 at 21.00.43

Informatii despre proces pe nytimes si intr-un curs de biomedicina despre implanturi cu probleme a Universitatii Brown. Alta sursa.

Drepturi imagine: Mia-Jane Harris, in seria Your Corpse is Beautiful.

PS. Sa fiu clar: valvele cardiace artificiale reprezinta un mare succes in tratamentul valvulopatiilor si ultimele rezultate in domeniu sunt de-a dreptul stiintifico-fantastice. Eu doar am prezentat 2 cazuri “din istorie”. Pe rjmatthewsmd.com am gasit un articol interesant si succint despre istoria valvelor cardiace, cu imagini:

Tipuri de valve protetice

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s