Antikoaguláns független mechanikus szívszelepek: életképesek most vagy még mindig egy távoli szent grál

Aurelio Chaux 1, Richard J. Gray 2, Jonathan C. Stupka 3, Michael R. Emken 4, Lawrence N. Scotten 5, Rolland Siegel 6

Absztrakt: A valvularis szívbetegség továbbra is nagy társadalmi probléma minden társadalom számára; felhívja a közegészségügyi szervezetek, a kutatók és a kormányok figyelmét. A szeleppótlás szerves része ennek az állapotnak a kezelésében. Jelenleg a szelepprotézis választása szöveti vagy mechanikus. A szövetszelepek egyre népszerűbbek annak ellenére, hogy megoldatlan problémák vannak a tartóssággal, a hemodinamikával, az antikoagulációs terápia költségével és szükségességével szemben. Ennek eredményeként a mechanikus szelepes innováció gyakorlatilag megszűnt; az utolsó sikeres mechanikai tervezés 25 éves. Feltételezzük, hogy az elmúlt negyed évszázadban megszerzett továbbfejlesztett technológia, ismeretek és tapasztalatok révén a szeleppótlás problémájának lehető legjobb megoldása érhető el antikoaguláns független, tartós, hemodinamikailag és költséghatékony mechanikus szeleppel. Jelenleg lehetőség van olyan szelep tervezésére, tesztelésére és gyártására, amely képes megvalósítani ezeket a célokat.

Kulcsszavak: Antikoagulánsok; szívbillentyű protézis; szívbillentyű hidrodinamika

Beküldve 2016. november 15-én. Elfogadva kiadásra 2016. november 18-án.

Bevezetés

Jelenleg a szelepprotézis választása szövetalapú (BHV) vagy mechanikus (MHV). A vita folytatódik arról, hogy melyik típus előnyös egy adott betegpopulációban életkor, szelep patológia és anatómiai elhelyezkedés szerint. A vita középpontjában a tartóssággal, az orális antikoagulánsok szükségességével, az e gyógyszerekkel kapcsolatos szövődmények előfordulási gyakoriságával és a szuboptimális hemodinamikával, valamint a kezeléssel és az eszköz költségével kapcsolatos folyamatos dilemma áll (4-7).

Ez Makkar és munkatársai nemrégiben megjelent munkájával együtt. (12) az aorta-szelep szórólapjának csökkent mozgásának ismertetése transzkatéteres szelep beültetését (TAVI) vagy műtéti úton elhelyezett bioprotetikus szelepeket követő betegeknél, valamint Egbe és mtsai. (13) A vitához hozzátette, hogy a bioprotetikus szelep trombózis nem ritka és a műtét után több évvel is előfordulhat. Ezek a riasztó megfigyelések aggályokat vetnek fel azzal kapcsolatban, hogy a TAVI-n vagy a műtéti aorta szeleppótláson (SAVR) bioprotézissel átesett betegek nagyobb kockázatot jelenthetnek a betegtájékoztató trombózisának és az ebből következő embolikus stroke-nak, mint azt a betegek és orvosaik korábban feltételezték.

Megérdemelten kevesebb figyelmet fordítottak ezekre a jól dokumentált adatokra, talán a magas kockázatú, idős (átlagéletkor 80–85 év), aortás betegek populációjának kezelésére szánt TAVI sikerekről és a műszer fejlődéséről szóló gyakori jelentések miatt. a szelepbetegség nem tekinthető alkalmasnak a műtéti szelepcserére. Egészen a közelmúltig ezen betegek többségét rövid vagy középtávon (2-5 évig) követték nyomon. A korai eredmények kiterjesztették általában a szöveti szelepek és különösen a TAVI alkalmazását egy fiatalabb és alacsonyabb kockázatú populációra. Újabban a fiatalabb betegeknél hosszabb nyomon követésről szóló jelentések óvatosságra intettek (17,18). Dvir és munkatársai szerint a transzkatéteres szelepek (TCV) degenerációs görbéje meredek gyorsulást mutat 5 év múlva, és nyolc évnél meghaladja az 50% -ot (25). Ezek a kutatók kijelentik: "Az orvosoknak figyelembe kell venniük az általuk beültetett bioprotézis korlátait, és azt, hogy ezeket a szelepeket biztonságosan és hatékonyan lehet-e kezelni transzkatéteres megközelítéssel (Valve-in-Valve), ha ezek a szelepek évekkel később meghibásodnak".

Melyek az optimális szelepprotézis követelmények?

Fél évszázad telt el azóta, hogy Dr. D. E. Harken 1960-ban az ideális protetikus mechanikus szívszeleppótló „tízparancsolatát” javasolta (29). 1986-ban beszámolt a szívszelepek cseréjével foglalkozó világkongresszusnak, hogy minden követelményét továbbra is „gyakran idézik, de nem teljesítik teljes mértékben” (30) 1. táblázat.

Javaslat

A szívbillentyű pótlásának megfoghatatlan „Szent Grálja” továbbra is olyan protézis, amely nem igényel véralvadásgátlást, kiváló hemodinamikai teljesítménnyel és tartósan kitart az összes befogadó tervezett életében. A továbbfejlesztett technológia, az elmúlt negyedszázadban megszerzett ismeretek és tapasztalatok mellett lejárt az idő ezen célok elérésére alkalmas szelep kifejlesztésére és bevezetésére, és ezt a legjobban mechanikus protézissel lehet megvalósítani.

Új kilátások a sikerre

2001-ben egy 20 éves retrospektív tanulmány a Cedars-Sinai Orvosi Központban 2533 18 éves vagy annál idősebb szelepes befogadónál nem talált szignifikáns különbséget a túlélés vagy a szövődmények arányában a mechanikus vagy bioprotetikus szelepekkel rendelkező betegek között (32). Ezek a megállapítások megújították a kutatók érdeklődését az új szelepanyagok és kialakítások felkutatása iránt. Ennek egyik eredménye a biostabilabb polimerek kifejlesztése volt, beleértve a poliuretánok új generációit és számos új háromlapos szelep kialakítását, valamint megértették azok tartósságát a szórólap stressz-koncentrációjával kapcsolatban. Sajnos, ennek az eszközosztálynak a gyártása még mindig megoldatlan bonyolultsága miatt, ez a bő fél évszázadon át tartó munka nem tudott elfogadható, az emberi beültetéshez megfelelő tartósságú polimer protéziseket előállítani, és egyetlen hasznos klinikai alkalmazásuk szívsegítő eszközök (33,34).

Ezenkívül Scotten és Siegel (39,40) nagy amplitúdójú, rövid időtartamú regionális visszaáramlási sebességeket (RBV) jelentettek az MHV-k között in vitro, amelyeket a sejtek és más vérkomponensek nyírási sebességének károsodásának elsődleges okának tekintenek. Figyelembe véve, hogy a trombus és/vagy embolizáció elsősorban ezen klinikailag láthatatlan RBV-k által indukálható, ezek a megállapítások a lehetséges antikoaguláns független szelepprototípusok in vitro értékelésének lehetséges módját jelentik. Viszont az in vitro kimutatható RBV-k csökkentésével elő kell segíteni az MHV prototípusának optimalizálását a szövetszelep kontrollokhoz képest, és hozzá kell járulnia a jövőbeni prototípus szeleptípusok kidolgozásához, amelyek csökkentik a trombusképződés/embolizáció lehetőségét (39–41).

Ezenkívül az elmúlt 20 évben a számítógéppel segített tervezés és a számítási folyadékdinamika területei kifinomultabbá és hatékonyabbá váltak.

Új szeleppad tesztelő berendezés, mint például a korábban említett FVALT, egy korábban nem elérhető eszközt biztosít a szelepház és az elzáró (k) közötti lokalizált véráramlás számszerűsítésére a teljes szívciklus alatt. A fejlett technológia további példái a mikrorészecske képsebességmérés, amely kvantitatív módon megméri az áramlás viselkedését a kis tartományokban a nanométeres skálán (42), és a Lattice-Boltzmann-módszer, amelyet sikeresen alkalmaztak folyadékáram-modellezéshez, beleértve a magasabb Reynolds-számokat (43). A közelmúltban végzett tanulmányok a folyadék nyírását és a szelep protrombotikus potenciálját illetően meghatározták a mechanikus és a szöveti szelepzáró válaszok döntő különbségeit (28 Az innovatív új technológia másik példája az időben felbontott 3D MRI és a 4D sebességgel kódolt CMR alkalmazása in vitro és in vivo áramlási jellemzők vizsgálatához (44–46). A gyártási technológiák is fejlettek és jobban képesek hatékonyabban előállítani a bonyolultabb szelepalkatrész geometriát (47,48).

Összefoglalva, figyelembe véve a továbbfejlesztett képességek teljes spektrumát, amelyek jobban megértették az áramlási jellemzők, a szelep geometriája, a dinamikus viselkedés és a szelepzárás kapcsolatát, ezek az új adatforrások azt ígérik, hogy kritikus új betekintést nyújtanak a tromboembólia lehetséges okaiba, amelyek antikoaguláns független mechanikus szelepet elérhető közelségbe hozhat. Gyors és erőteljes erőfeszítésekre van szükség e hosszú távú célkitűzés elérése érdekében.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők hálásak az alábbiaknak a kézirattal való nagylelkű hozzájárulásukért: Prediman Krishan Shah, MD, MACC, George E, Chaux, MD, és Robert W. Emery, MD.

Lábjegyzet

Összeférhetetlenség: Az AC, RJG, JCS, MRE a Lakeway Innovations LLC alapító tagjai. A társaság célja, hogy részt vegyen orvostechnikai eszközök tervezésében, fejlesztésében és tesztelésében, valamint műszaki tanácsadással. A társaságban lévő részvényeknek nincs kereskedelmi értékük. A Lakeway Innovations LLC egy induló magánvállalkozás, amelyet egyetlen tőzsde sem jegyez. A többi szerzőnek nincsenek összeférhetetlenségi nyilatkozata.