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SISTEMI PER ASSISTENZA VENTRICOLARE (VAD)

Prima si cercava qualcosa che andasse a sostituire completamente il cuore, non un qualcosa di temporaneo. Sono serviti per tante cose queste cose ma mentre si sviluppava quella tecnologia con le relative problematiche, si è pensato che si potrebbe non usare una macchina per sostituire la funzione cardiaca per tempi lunghi, ma utilizzando qualcosa per tenere il paziente in vita fino ad un trapianto (sviluppati anni 60-70). Per vedere se si è compatibili, si devono osservare un po' di caratteristiche: - Complesso di immuno-compatibilità: recettori su cellule usati per riconoscere se una cellula appartiene a noi o no. Essi hanno delle variabilità per la genetica ma ce ne sono alcuni generici e questo complesso di istocompatibilità è usata per vedere le compatibilità; - Gruppo sanguigno; Serve quindi mantenere in vita i pazienti fino ad arrivare al trapianto, per giorni o settimane. Per fare da ponte al

trapianto si è studiato come mantenere in vita il paziente, non modificare qualcosa completamente come visto nella sostituzione, ma potrei dare un po' di assistenza al cuore che non funziona bene VAD. Essi cercano di vicariare la funzione del cuore, la più impegnativa. Infatti il ventricolo sinistro è quello che deve fare più lavoro, dobbiamo dargli una mano in due modi:

• Prendo una pompa e creo due sistemi in serie, dando un maggior lavoro. Tutto quello che esce dal ventricolo entra in un'altra pompa e rientra poi nell'arco aortico, è difficile da gestire;
• Metto il sistema in parallelo, affiancando il secondo sistema al primo, ed è la cosa più semplice tra i due. In parallelo è più semplice, prendo il sangue prima che entra nel ventricolo e fornisco la portata di sangue appena dopo il ventricolo, lo prenderei dall'atrio il sangue, parete sottile, per perfondere direttamente nell'aorta. Ho lo

svantaggio di dover essere molto invasivo perché funziona inserendo una cannula nell'atrio. Con il collegamento apicale slego il funzionamento del ventricolo con quello del sistema di assistenza. Prendo la protata dal ventricolo e posso lavorare in maniera indipendente. Il ventricolo è di un cuore malato e il paziente rischia il collasso, che non ci sia più la perfusione degli organi, si deve intervenire prima che faccia uno sforzo che provochi scompenso cardiaco aiuto fatto con il sistema in parallelo. Si può fare tutto con diverse pompe: - Pompa centrifuga: la metto in parallelo al ventricolo ma per fare ciò si deve tener conto che essa porta portate elevate ma qui potrebbero essere un po' più ridotte. Ma la pompa deve geometricamente avere un volume piccolo, e potendo essere esterne non importa perché collegherei con una cannula, ma le forme cambiano. Portata medio alta e prevalenza non elevata; - Pompa volumetrica: aspirante ePompa assiale: buona portata anche con prevalenza piccola. Dimensionalmente è molto compatta. Si è cercato di sviluppare il sistema prima con quelle volumetriche, ma poi meglio camere con membrana elastica, che poi viene compressa, il moto è ben gestito senza molte zone di ricircolo e si preleverebbe il sangue da una vena e perfonderlo dall’arteria. Si riesce quindi a pompare una certa quantità di sangue, serve quindi un attuatore collegato a qualcosa per fornire aria compressa o energia per un motore che spinge il flusso ci serve quindi una sorgente di un fluido in pressione o di una sorgente elettrica quindi da qui in poi il paziente è collegato a qualcosa. Con questi sistemi extracorporei non può mantenersi troppo  100 Prima allora uso dei sistemi pulsatili e poi sistemi più efficienti basati su pompe centrifughe. Prima generazione

Sistemi pulsatili: Si tratta dei primi sistemi basati sulle pompe volumetriche, sviluppati attorno agli anni 50/60 per assistenza ventricolare (per qualche settimana) in attesa di trapianto di cuore.

Funzionamento: Camera che viene distesa o contratta dalla presenza, in un altro scomparto, di una certa miscela di gas (aria, azoto) che viene compressa. La compressione permette di creare una pressione sulla membrana per far uscire il sangue dal contenitore sottostante. Ci sono delle valvole che dovranno bloccare o lasciar passare il flusso di sangue.

Aumentando la pressione dal lato gas possiamo far uscire una certa quantità di sangue, diminuendo la pressione del lato gas, la pressione del sangue in ingresso può riempire la nostra camera.

La differenza tra questi due volumi ci dà il volume di eiezione durante uno di questi cicli. Dal volume di eiezione e dalla frequenza di pulsazione si può calcolare la portata del dispositivo che dovrà essere una frazione della.

La portata della funzione cardiaca è fornire assistenza ventricolare. I problemi che sono insorti nell'uso di questi dispositivi sono legati: al fatto che il sangue deve essere sempre in contatto con materiale artificiale e al fatto che siccome la camera non si svuota mai completamente ci potrebbero essere delle zone che vanno incontro all'attivazione delle piastrine e alla formazione di coaguli.

Si tratta di dispositivi impiantabili abbastanza invasivi dal punto di vista volumetrico che vanno inseriti al di sotto del diaframma. Come abbiamo detto funzionano ad aria compressa, l'aria che deve entrare per azionare il dispositivo è fornita da un connettore transcutaneo. Il motore ad aria compressa è stato sostituito da un motore elettrico che può spostare la membrana, in entrambi i casi è necessaria una cannula transcutanea che permette il passaggio di aria o di connettore elettrico a seconda del tipo di dispositivo.

Seconda generazione Sistemi

rotativi: Fanno parte della seconda generazione. Si tratta di un dispositivo compatto che consente un collegamento tra l'apice del ventricolo sinistro e l'arco aortico.

Funzionamento: Il sangue entra in un condotto circolare assiale, passa attraverso un rotore che è disposto lungo l'asse del condotto ed esce dalla parte opposta dove ci sarà una cannula che movimenta il sangue. L'apparecchiatura permette di far passare il sangue al di sopra del rotore (il sangue passa attraverso una feritoia molto stretta) mosso da un motore elettrico alimentato da un connettore transcutaneo (rischio di infezione). Il rotore ha delle palettature che permettono di far avanzare il sangue lungo il dispositivo in modo tale da aumentarne la velocità, portarla in direzione radiale (aumento dell'energia cinetica) e poi ritrasformarla in direzione assiale (trasformazione dell'energia cinetica in energia potenziale). Serve quindi una certa pressione maggiore.

di quella di aspirazione. Il motore deve essere mosso da energia elettrica che arriva da un filo collegato alla sorgente elettrica o ad una batteria. Ma cosa succede al sangue quando passa in questo condotto? Il sangue deve essere spinto in un'area piccola ma con velocità elevate, profili di velocità sempre più spinti, gradiente verso parete alto e shear stress che potrebbe danneggiare i GR, quindi dobbiamo capire come non danneggiare il sangue. Il sistema di assistenza assiale è molto più compatto e può essere messo direttamente nel paziente. C'è una semplice pompa, due connessioni una sull'apice del ventricolo e una sull'aro aortico, facendo un buco alla parete del ventricolo, ma non è un danno? Non creo problemi alla contrazione perché tutto dipende da come sono messe le fibre cardiache, che sono messe in senso circonferenziale. Se l'avvolgimento è fatto così, quando contraggo il cuore

vuol dire che riduco la lunghezza ma il foro non crea danni. La cosa poi che si dovrebbe fare è di mantenere il più compatto possibile il volume perché:

• Se ho volume elevato non riesco a stare vicino al cuore e devo finire al di sotto del diaframma e se faccio così, il sistema è molto complicato perché il suo movimento creerebbe dei problemi. Tutti i sistemi pulsatili con grande volume erano così, ma ora riesco a tenere tutto al di sopra ed è meno invasiva e che dura per più tempo.

Per fare tutto il percorso ci servono tre stadi e tre palettature, le prime che orientano il sangue e lo fanno arrivare in direzione assiale. Arriva poi al rotore senza avere danni con una velocità relativa del sangue rispetto alla paletta con la stessa direzione dell'attacco della paletta (freccia disegnata). La velocità relativa è a 90 gradi, data dalla velocità angolare del rotore per il raggio (legami cinematici).

ci serve quindi una velocità assoluta e una v di trascinamento del rotore che sono perpendicolari tra loro e il sangue deve arrivare con inclinazione della velocità relativa. Variare la velocità significa dare una certa accelerazione quindi il lavoro che fa il condotto sul sangue fa aumentare l'energia. I condotti poi diventano sempre più stretti e la velocità aumenta. Il sangue si muoverà alla fine con una velocità quasi radiale, e alla fine sarà praticamente perpendicolare alla direzione iniziale. Ci serve un ultimo stadio, il diffusore per far tornare la direzione assiale. Ci preoccupa il far ruotare un rotore nel sistema. Posso mettere delle guarnizioni ma lo strisciamento non fa bene. Si è riusciti a sistemare tutto con un campo magnetico che farà ruotare senza creare contatto. Il movimento viene dall'esterno con la movimentazione del campo magnetico che viene dal rotore. Devo mantenere tutto in maniera

calibrataperché le palette ruotano e non possonotoccare, con misure precise, e non devetornare indietro il sangue il rotore devestare ben fermo nella posizione radiale. 103Terza generazione sistemi a lievitazione magnetica: Per far questo possiamo metteredei cuscinetti però con questo problema dell’attrito. Uso quindi un rotore con un sistema alievitazione magnetica. Non tocca mentre ruota, se tutto è fermo il rotore tocca ma tanto nondeve fermarsi nulla.Il rotore è in posizione assiale contolleranza precisa e con solenoidiche lo mantengono in posizione.Ci sono solenoidi per muoverlo eper mantenerlo in posizione.Posso così aumentare la portata emettere tutto vicino al cuore. Il sistema funziona così: il sangueentra dalla cannula nell’apice delventricolo, passa nel sistema con ilrotore e per via di B e deltrascinamento ruota senza toccarenulla e senza danneggiament