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Corazón artificial

Un corazón artificial es un dispositivo que reemplaza al corazón . Los corazones artificiales se utilizan normalmente como puente para un trasplante de corazón , pero la investi...

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Un corazón artificial es un dispositivo que reemplaza al corazón . Los corazones artificiales se utilizan normalmente como puente para un trasplante de corazón , pero la investigación actual busca desarrollar un dispositivo que pueda reemplazar permanentemente el corazón cuando un trasplante —ya sea de un ser humano fallecido o, experimentalmente, de un cerdo genéticamente modificado— no esté disponible o no sea viable. A diciembre de 2023 Existen dos dispositivos de corazón artificial completos disponibles comercialmente; ambos están destinados a un uso temporal (menos de un año) para pacientes con insuficiencia cardíaca total que están a la espera de un trasplante de corazón humano.

Aunque otros inventos similares lo precedieron desde finales de la década de 1940, el primer corazón artificial que se implantó con éxito en un ser humano fue el Jarvik-7 en 1982, diseñado por un equipo que incluía a Willem Johan Kolff , William DeVries y Robert Jarvik . [ 1 ]

Un corazón artificial se distingue de un dispositivo de asistencia ventricular (DAV; para uno o ambos ventrículos, las cavidades inferiores del corazón), que también puede ser una solución permanente, o de la bomba de balón intraaórtico ; ambos dispositivos están diseñados para dar soporte a un corazón con insuficiencia cardíaca. También se distingue de una máquina de circulación extracorpórea , que es un dispositivo externo que proporciona las funciones tanto del corazón como de los pulmones , utilizado solo durante unas pocas horas, generalmente durante una cirugía cardíaca . Asimismo, se distingue de un ventilador, utilizado para dar soporte a pulmones con insuficiencia cardíaca, o de la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO), que se utiliza para dar soporte a personas con insuficiencia cardíaca y pulmonar durante días o semanas, a diferencia de la máquina de circulación extracorpórea.

Historia

Orígenes

El desarrollo de un corazón artificial ha sido durante mucho tiempo un objetivo primordial de la medicina moderna. Un corazón artificial funcional podría reducir la necesidad de trasplantes cardíacos, ya que la demanda de órganos donados supera la oferta.

Si bien el corazón es conceptualmente una bomba, encierra sutilezas que dificultan su emulación directa con materiales sintéticos y fuentes de alimentación. Históricamente, los corazones artificiales han presentado problemas tanto desde el punto de vista biomédico, en lo que respecta a la coagulación y el rechazo de cuerpos extraños, como en cuanto a su durabilidad y practicidad, tanto por la vida útil del dispositivo como por el equipo necesario para su funcionamiento.

Desde su creación, los corazones artificiales se han perfeccionado continuamente a la par que la tecnología médica. Dispositivos más recientes, como el corazón Carmat, han buscado superar a sus predecesores reduciendo las complicaciones derivadas de su implantación, como el rechazo de cuerpos extraños y la trombosis . [ 2 ]

Desarrollo temprano

El primer corazón artificial fue creado por el científico soviético Vladimir Demikhov en 1938. Fue implantado en un perro. [ 3 ]

El 2 de julio de 1952, Henry Opitek , de 41 años , que sufría de dificultad para respirar , hizo historia en la medicina en el Hospital Universitario Harper [ 4 ] de la Universidad Estatal de Wayne en Michigan. La máquina cardíaca Dodrill-GMR , considerada el primer corazón mecánico operativo, se utilizó con éxito durante una cirugía cardíaca. [ 5 ] [ 6 ] Se realizaron investigaciones continuas con terneros en el Centro Médico Hershey , Instalación de Investigación Animal, en Hershey, Pensilvania, durante la década de 1970.

Forest Dewey Dodrill , en estrecha colaboración con Matthew Dudley, utilizó la máquina en 1952 para derivar el ventrículo izquierdo de Henry Opitek durante 50 minutos mientras abría la aurícula izquierda del paciente y trabajaba para reparar la válvula mitral . En su informe postoperatorio, Dodrill señala: «Según nuestro conocimiento, este es el primer caso de supervivencia de un paciente en el que se utilizó un mecanismo cardíaco mecánico para asumir la función corporal completa de mantener el suministro de sangre mientras el corazón estaba abierto y operado». [ 7 ]

La máquina de circulación extracorpórea se utilizó por primera vez en 1953 durante una exitosa cirugía a corazón abierto. John Heysham Gibbon , el inventor de la máquina, realizó la operación y desarrolló él mismo el sustituto de la circulación extracorpórea.

Tras estos avances, surgió un interés científico en numerosos grupos de investigación de todo el mundo por el desarrollo de una solución para las enfermedades cardíacas.

Primeros diseños de corazones artificiales totales

En 1949, los doctores William Sewell y William Glenn, de la Facultad de Medicina de Yale, construyeron un precursor de la bomba cardíaca artificial moderna utilizando un juego de construcción Erector Set , diversos objetos y juguetes baratos. La bomba externa logró evitar el corazón de un perro durante más de una hora. [ 8 ]

El 12 de diciembre de 1957, Willem Johan Kolff , el inventor más prolífico del mundo en la creación de órganos artificiales, implantó un corazón artificial en un perro en la Clínica Cleveland. El perro vivió 90 minutos.

En 1958, Domingo Liotta inició los estudios de reemplazo de TAH (Corazón Artificial Total) en Lyon, Francia, y entre 1959 y 1960 en la Universidad Nacional de Córdoba , Argentina. Presentó su trabajo en la reunión de la Sociedad Americana de Órganos Internos Artificiales celebrada en Atlantic City en marzo de 1961. En dicha reunión, Liotta describió la implantación de tres tipos de TAH ortotópicos (dentro del saco pericárdico) en perros, cada uno de los cuales utilizaba una fuente de energía externa diferente: un motor eléctrico implantable, una bomba rotativa implantable con un motor eléctrico externo y una bomba neumática. [ 9 ] [ 10 ]

Paul Winchell diseñó un modelo de corazón artificial con la ayuda de Henry Heimlich (el inventor de la maniobra de Heimlich ) y presentó una patente para un corazón artificial accionado mecánicamente que implementaba un mecanismo de rodillo accionado por leva para comprimir bolsas flexibles que contenían sangre, el 6 de febrero de 1961. [ 11 ] Esto contradice la afirmación popular de que Winchell presentó la patente en el verano de 1956, así como la afirmación de que Winchell "inventó" el corazón artificial. [ 12 ] De hecho, existían dos patentes antes de la presentación de Winchell. Estas patentes se presentaron el 10 de abril de 1956, [ 13 ] y el 17 de abril de 1959, [ 14 ] respectivamente. Winchell también afirma que el diseño de su patente se utilizó en modelos posteriores de los corazones Jarvik, una afirmación que Robert Jarvik, el diseñador principal de esos corazones, niega basándose en que sus corazones accionados neumáticamente tienen poco en común con la patente de accionamiento mecánico de Winchell. [ 15 ]

En 1964, los Institutos Nacionales de Salud iniciaron el Programa de Corazón Artificial, con el objetivo de implantar un corazón artificial en un ser humano para finales de la década. [ 16 ] El propósito del programa era desarrollar un corazón artificial implantable, incluyendo la fuente de energía, para reemplazar un corazón que estuviera fallando. [ 17 ]

En febrero de 1966, Adrian Kantrowitz alcanzó renombre internacional al realizar la primera implantación permanente en el mundo de un corazón mecánico parcial (dispositivo de asistencia ventricular izquierda) en el Centro Médico Maimonides . [ 18 ]

En 1967, Kolff dejó la Clínica Cleveland para fundar la División de Órganos Artificiales en la Universidad de Utah y continuar su trabajo sobre el corazón artificial.

  1. En 1973, un ternero llamado Tony sobrevivió durante 30 días gracias a un corazón de Kolff de los primeros modelos.
  2. En 1975, un toro llamado Burk sobrevivió 90 días con un corazón artificial.
  3. En 1976, un ternero llamado Abebe vivió 184 días con el corazón artificial Jarvik 5.
  4. En 1981, un ternero llamado Alfred Lord Tennyson vivió 268 días en el Jarvik 5.

A lo largo de los años, más de 200 médicos, ingenieros, estudiantes y profesores desarrollaron, probaron y mejoraron el corazón artificial de Kolff. Para ayudar a gestionar sus numerosos proyectos, Kolff asignó directores de proyecto. Cada proyecto recibió el nombre de su director. El estudiante de posgrado Robert Jarvik fue el director de proyecto de los proyectos de corazón artificial, de los cuales la línea de corazones artificiales Jarvik toma su nombre. Allí, el médico e ingeniero Clifford Kwan-Gett inventó dos componentes de un sistema integrado de corazón artificial neumático: un ventrículo con diafragmas hemisféricos que no aplastaban los glóbulos rojos (un problema de los corazones artificiales anteriores) y un controlador cardíaco externo que regulaba inherentemente el flujo sanguíneo sin necesidad de sistemas de control complejos. [ 19 ] Jarvik también combinó varias modificaciones: una forma ovoide para adaptarse al interior del tórax humano, un poliuretano más biocompatible desarrollado por el ingeniero biomédico Donald Lyman y un método de fabricación de Kwan-Gett que hacía que el interior de los ventrículos fuera liso y sin costuras para reducir los peligrosos coágulos sanguíneos que causan accidentes cerebrovasculares. [ 20 ]

Primer implante clínico de un corazón artificial total

El 4 de abril de 1969, Domingo Liotta y Denton A. Cooley implantaron un corazón artificial en el tórax de un hombre moribundo en el Instituto del Corazón de Texas en Houston , como puente para un trasplante. El hombre despertó y comenzó a recuperarse. Tras 64 horas, se extrajo el corazón artificial neumático y se sustituyó por un corazón de donante. Sin embargo, treinta y dos horas después del trasplante, el hombre falleció a causa de lo que posteriormente se demostró que era una infección pulmonar aguda, que afectó a ambos pulmones, causada por hongos, muy probablemente como consecuencia de una complicación derivada de un fármaco inmunosupresor . [ 21 ]

El prototipo original del corazón artificial Liotta-Cooley utilizado en esta operación histórica se exhibe de manera destacada en la exposición "Tesoros de la historia estadounidense" del Museo Nacional de Historia Americana de la Institución Smithsonian en Washington, DC [ 22 ].

Primeras aplicaciones clínicas de un corazón artificial total neumático permanente

El primer uso clínico de un corazón artificial diseñado para su implantación permanente, en lugar de como puente para un trasplante, tuvo lugar en 1982 en la Universidad de Utah .

En 1981, William DeVries presentó una solicitud a la FDA para obtener permiso para implantar el Jarvik-7 en un ser humano. El 1 de diciembre de 1982, William DeVries implantó el corazón artificial Jarvik-7 en Barney Clark, un dentista jubilado de Seattle que padecía insuficiencia cardíaca congestiva grave . El caso de Clark fue ampliamente difundido y recibió mucha atención mediática, incluyendo cadenas de televisión, periódicos y revistas. Clark vivió 112 días conectado a la consola de accionamiento neumático UtahDrive, un dispositivo que pesaba unos 180 kg (400 libras) . Durante ese tiempo, Clark requirió varias reoperaciones, sufrió convulsiones, experimentó períodos prolongados de confusión y varios episodios de sangrado, y pidió en repetidas ocasiones que se le permitiera morir. Sin embargo, Clark seguía creyendo que su participación en el experimento inicial fue una importante contribución a la medicina y mantuvo una perspectiva generalmente positiva sobre su condición. [ 23 ] [ 24 ] Barney Clark falleció el 23 de marzo de 1983, a causa de una falla multiorgánica. A pesar de las complicaciones, DeVries consideró el caso de Clark un éxito. [ 25 ] 

Posteriormente, DeVries trasladó su práctica al Hospital Humana Audubon en Louisville, Kentucky, para continuar los estudios con el Jarvik-7. El primer paciente de corazón artificial de DeVries en Louisville fue Bill Schroeder . DeVries reemplazó el corazón de Schroeder, que estaba fallando, con un Jarvik-7 el 25 de noviembre de 1984. Al igual que Clark, Schroeder sufrió una hemorragia que requirió una reoperación para resolverla. En las primeras semanas, el pronóstico era bueno y a Schroeder se le permitió tomar una lata de cerveza Coors y recibió una llamada telefónica del presidente Reagan , en la que le preguntó al presidente sobre el estado de un cheque atrasado del Seguro Social. [ 26 ] Sin embargo, 19 días después de la operación, Schroeder sufrió el primero de cuatro accidentes cerebrovasculares . A pesar de esto, su recuperación continuó y se le permitió vivir en un apartamento especialmente acondicionado cerca del hospital durante un tiempo, así como usar una unidad de accionamiento portátil para el corazón alimentada por batería de reciente desarrollo que le permitió salir del hospital por cortos períodos. La salud de Schroeder continuó deteriorándose, ya que sufrió tres derrames cerebrales más durante el tiempo que estuvo con el corazón artificial. Falleció el 6 de agosto de 1986, a causa de complicaciones derivadas de un derrame cerebral, insuficiencia respiratoria y sepsis , tras 620 días con el corazón artificial. [ 27 ]

Tres pacientes más recibieron el Jarvik-7 como corazón permanente. Murray Haydon, el tercer paciente de DeVries, recibió un Jarvik-7 el 17 de febrero de 1985. Haydon sufrió problemas pulmonares y necesitó estar conectado a un ventilador mecánico durante todo el tiempo que tuvo el corazón artificial. Haydon murió de infección e insuficiencia renal el 19 de junio de 1986, después de 488 días con su corazón artificial. El 7 de abril de 1985, el Dr. Bjarne Semb del Hospital Karolinska en Estocolmo, Suecia, implantó un Jarvik-7 al empresario sueco Leif Stenberg. Stenberg vivió 229 días prácticamente sin complicaciones con el corazón, pero sufrió un derrame cerebral y posteriormente murió el 21 de noviembre de 1985. Jack Burcham fue el cuarto y último paciente de DeVries en recibir un Jarvik-7 como terapia definitiva. Burcham recibió su corazón el 14 de abril de 1985, pero debido a complicaciones por el tamaño del dispositivo, hemorragia e insuficiencia renal, Burcham murió solo 10 días después, el 25 de abril de 1985. [ 28 ]

A mediados de la década de 1980, los corazones artificiales se alimentaban mediante grandes consolas neumáticas. Además, era necesario introducir dos catéteres de gran tamaño que atravesaban la pared corporal para llevar los impulsos neumáticos al corazón implantado, lo que aumentaba considerablemente el riesgo de infección. Para acelerar el desarrollo de una nueva generación de tecnologías, el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI) convocó un concurso para el desarrollo de corazones artificiales eléctricos implantables. Tres grupos recibieron financiación: la Clínica Cleveland en Cleveland, Ohio; la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Pensilvania ( Centro Médico Penn State Milton S. Hershey ) en Hershey, Pensilvania; y AbioMed, Inc. de Danvers, Massachusetts. A pesar de los considerables avances, el programa de Cleveland se suspendió tras los primeros cinco años.

Primera aplicación clínica de una bomba intratorácica

El 19 de julio de 1963, E. Stanley Crawford y Domingo Liotta implantaron el primer dispositivo clínico de asistencia ventricular izquierda (DAVI) en el Hospital Metodista de Houston, Texas, a un paciente que sufrió un paro cardíaco tras una cirugía. El paciente sobrevivió cuatro días con soporte mecánico, pero no se recuperó de las complicaciones del paro cardíaco; finalmente, se suspendió la bomba y el paciente falleció.

Primera aplicación clínica de una bomba paracorpórea

Dispositivo de asistencia ventricular DeBakey de 1966. [ 29 ]

El 21 de abril de 1966, Michael DeBakey y Liotta implantaron el primer dispositivo de asistencia ventricular izquierda (DAVI) clínico en posición paracorpórea (donde la bomba externa descansa al costado del paciente) en el Hospital Metodista de Houston, en un paciente que sufría shock cardiogénico tras una cirugía cardíaca. El paciente desarrolló complicaciones neurológicas y pulmonares y falleció pocos días después del soporte mecánico del DAVI. En octubre de 1966, DeBakey y Liotta implantaron el DAVI Liotta-DeBakey en posición paracorpórea en un nuevo paciente, quien se recuperó satisfactoriamente y fue dado de alta del hospital tras 10 días de soporte mecánico, constituyendo así el primer uso exitoso de un DAVI para el shock poscardiotomía .

Primer paciente con dispositivo de asistencia ventricular (DAV) dado de alta hospitalaria con aprobación de la FDA.

En 1990, Brian Williams fue dado de alta del Centro Médico de la Universidad de Pittsburgh (UPMC), convirtiéndose en el primer paciente con un dispositivo de asistencia ventricular (DAV) en ser dado de alta con la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA). [ 30 ] El paciente recibió apoyo parcial de bioingenieros del Instituto McGowan de la Universidad de Pittsburgh. [ 30 ] [ 31 ]

corazones artificiales totales

Dispositivos médicos aprobados

SynCardia

SynCardia Systems es una empresa con sede en Tucson, Arizona, que actualmente ofrece dos modelos distintos de corazón artificial. Está disponible en tamaños de 70 cc y 50 cc. El modelo de 70 cc se utiliza para la insuficiencia cardíaca biventricular en hombres adultos, mientras que el de 50 cc está destinado a niños y mujeres. [ 32 ] Hasta 2014, más de 1250 pacientes habían recibido corazones artificiales SynCardia. [ 33 ] [ 34 ]

El dispositivo cuenta con dos sistemas de accionamiento disponibles para los pacientes: el controlador intrahospitalario Companion 2, aprobado por la FDA en 2012, o el sistema Freedom Driver, aprobado en 2014. El Companion 2 reemplazó la consola del sistema de soporte circulatorio, que era el sistema de accionamiento original para el corazón. El sistema Freedom Driver es un controlador portátil y compacto que ofrece mayor movilidad y permite que algunos pacientes regresen a casa. [ 35 ] [ 36 ] Para alimentar el corazón, los controladores envían aire pulsado a través de las líneas de transmisión hacia el corazón. Los controladores también monitorizan el flujo sanguíneo de cada ventrículo. [ 37 ]

En 1991, los derechos del Jarvik-7 se transfirieron a CardioWest, que reanudó las pruebas del corazón. Tras los buenos resultados obtenidos con el TAH como puente al trasplante cardíaco , se inició un ensayo del TAH de CardioWest en 1993, que finalizó en 2002. [ 38 ] Tras la finalización de este ensayo, CardioWest pasó a llamarse SynCardia. El corazón artificial total SynCardia fue aprobado para su uso por primera vez en 2004 por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) . [ 35 ]

Aunque el SynCardia comparte su diseño con el Jarvik-7, se han realizado mejoras a lo largo de su vida útil, reduciendo la incidencia de accidentes cerebrovasculares y hemorragias. [ 34 ] La duración de la vida útil con el soporte del dispositivo también ha mejorado drásticamente, con un paciente que recibió soporte del dispositivo durante más de 7 años (2555 días). [ 39 ]

En 2016, SynCardia se acogió a la protección por bancarrota y posteriormente fue adquirida por la firma de capital privado Versa Capital Management. [ 40 ] En 2021, SynCardia fue adquirida por Hunniwell Lake Ventures a través de su empresa participada, Picard Medical. [ 41 ] En abril de 2023, SynCardia solicitó convertirse en una empresa que cotiza en bolsa mediante una SPAC . [ 42 ]

Corazón bioprotésico Carmat Aeson

El corazón artificial de Carmat.

El 27 de octubre de 2008, el profesor francés y destacado especialista en trasplantes cardíacos Alain F. Carpentier anunció un cronograma según el cual un corazón artificial totalmente implantable estaría listo para ensayos clínicos en 2011 y para trasplantes alternativos en 2013. Fue desarrollado y sería fabricado por su empresa biomédica CARMAT SA [ 43 ] y la firma de capital de riesgo Truffle Capital. El prototipo utilizaba sensores electrónicos integrados y estaba hecho de tejidos animales tratados químicamente, denominados "biomateriales", o una "pseudopiel" de materiales microporosos biosintéticos . [ 44 ]

Según un comunicado de prensa de Carmat del 20 de diciembre de 2013, el primer implante de su corazón artificial en un paciente de 75 años se realizó el 18 de diciembre de 2013 por el equipo del Hospital Europeo Georges Pompidou en París (Francia). [ 45 ] El paciente falleció 75 días después de la operación. [ 46 ]

En el diseño de Carmat, denominado Aeson, dos cámaras están divididas por una membrana que contiene fluido hidráulico en un lado. Una bomba motorizada mueve el fluido hidráulico dentro y fuera de las cámaras. El fluido bombeado provoca el movimiento de la membrana, lo que hace que la sangre bombee a través del corazón. El lado de la membrana que está en contacto con la sangre está hecho de tejido obtenido de un saco que rodea el corazón de una vaca, para mejorar la biocompatibilidad del dispositivo. El dispositivo Carmat también utiliza válvulas hechas de tejido cardíaco bovino y cuenta con sensores para detectar el aumento de presión en su interior. La información cardíaca se envía a un sistema de control interno que puede ajustar el caudal en respuesta a una mayor demanda, como cuando un paciente realiza ejercicio. [ 47 ]

El Carmat Aeson está diseñado para usarse en casos de insuficiencia cardíaca terminal, en lugar de como dispositivo puente mientras el paciente espera un trasplante. [ 48 ] Con 900 gramos, pesa casi tres veces más que un corazón típico y está dirigido principalmente a hombres obesos. Además, requiere que el paciente lleve consigo una batería de iones de litio adicional . La vida útil proyectada del corazón artificial es de alrededor de 5 años (230 millones de latidos). [ 49 ]

En 2016, la Agencia Nacional de Seguridad y Medicina de Europa prohibió los ensayos del "corazón totalmente artificial" Carmat tras confirmarse bajas tasas de supervivencia. La prohibición se levantó en mayo de 2017. En ese momento, un informe europeo afirmó que la terapia celular C-Cure de Celyad para la insuficiencia cardíaca isquémica [ 50 ] "solo pudo ayudar a una subpoblación de participantes del estudio de fase III, y Carmat espera que su corazón artificial pueda tratar a una mayor proporción de pacientes con insuficiencia cardíaca". [ 51 ]

El corazón artificial Carmat fue aprobado para su venta en la Unión Europea, recibiendo el marcado CE el 22 de diciembre de 2020. [ 52 ] A diciembre de 2023 El Carmat solo está disponible en Europa como puente al trasplante, durante un máximo de 180 días mientras se espera un trasplante de corazón humano. En Estados Unidos solo está disponible en ensayos clínicos. [ 53 ]

En junio de 2025, Carmat solicitó la insolvencia [ 54 ] y fue liquidada en enero de 2026.

Prototipos y dispositivos históricos

bomba cardíaca artificial total

La bomba cardíaca artificial del Ejército de los EE. UU. era una unidad compacta, accionada por aire, desarrollada por Kenneth Woodward en los Laboratorios Harry Diamond a principios y mediados de la década de 1960. [ 55 ] [ 56 ] La bomba cardíaca del Ejército estaba parcialmente hecha de plexiglás y constaba de dos válvulas, una cámara y una aleta de succión. [ 55 ] La bomba funcionaba sin partes móviles bajo el principio de amplificación de fluidos, proporcionando una fuente de presión de aire pulsante que se asemejaba a un latido cardíaco. [ 56 ]

Corazones de Jarvik

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Jarvik-7_artificial_heart_prototype.jpg (Información del autor de la imagen).
Prototipo de corazón artificial Jarvik-7 sin válvulas

La línea de corazones Jarvik fue desarrollada por la ahora extinta empresa de dispositivos médicos Symbion, por los investigadores de dispositivos médicos Willem Kolff y Robert Jarvik en colaboración con la Universidad de Utah. Estos corazones se desarrollaron mediante ensayos en animales y culminaron en el Jarvik-7 100, el modelo original que se utilizó en los primeros ensayos clínicos del corazón. Los corazones Jarvik-7 estaban hechos principalmente de plásticos y polímeros biocompatibles. Estos corazones utilizaban cuatro válvulas Medtronic-Hall y constaban de dos "ventrículos" que contenían diafragmas multicapa de baja tensión. [ 57 ] El Jarvik-7 se alimentaba neumáticamente mediante dos líneas de transmisión transcutáneas conectadas a una gran consola de accionamiento de aire comprimido, originalmente llamada Utahdrive. La consola de accionamiento contenía dos sistemas de accionamiento independientes para redundancia, dispositivos de registro de datos y cilindros de aire comprimido de respaldo. [ 58 ]

Posteriormente, se desarrolló una versión más pequeña del Jarvik-7, de 70 cc, para que se adaptara mejor a la cavidad torácica de un mayor número de pacientes. Otra mejora del Jarvik-7 fue la introducción de un sistema de accionamiento portátil alimentado por batería, del tamaño de un maletín, que otros pacientes pudieron aprovechar.

Contrariamente a la creencia popular y a artículos erróneos publicados en varias revistas, el corazón artificial Jarvik-7 no fue prohibido permanentemente. Tras una adquisición hostil, las instalaciones de Symbion perdieron la certificación de la FDA en 1990, lo que obligó a destruir los dispositivos. Después de que los derechos del dispositivo se transfirieran a CardioWest Technologies, se aprobó un estudio de investigación en 1993. CardioWest Technologies se convirtió en SynCardia en 2003, empresa que actualmente produce la versión moderna del Jarvik-7, conocida como el Corazón Artificial Total Temporal SynCardia . [ 57 ]

PÓLVAD

Desde 1991, la Fundación para el Desarrollo de la Cirugía Cardíaca (FRK) en Zabrze, Polonia, ha estado desarrollando sistemas de corazón artificial. El sistema polaco de soporte cardíaco POLCAS incluye el ventrículo artificial POLVAD-MEV y las unidades de control POLPDU-401, POLPDU-402 y POLPDU-501. Estos dispositivos están diseñados para uso en un solo paciente. Las unidades de control POLPDU-401 y POLPDU-402 generalmente se limitan a entornos hospitalarios debido a su tamaño, mecanismos de control y requisitos de energía. La unidad de control [ 59 ] de la serie 501 es el producto más reciente de FRK. Debido a su tamaño y peso mucho menores, es una solución significativamente más portátil. Por esta razón, también se puede utilizar durante tratamientos supervisados ​​realizados fuera del hospital.

Fénix-7

En junio de 1996, un hombre de 46 años recibió un implante de corazón artificial total realizado por Jeng Wei en el Hospital General Cheng-Hsin [ 60 ] en Taiwán . Este avanzado corazón artificial total neumático Phoenix-7 fue fabricado por el dentista taiwanés Kelvin K. Cheng , el médico chino TM Kao y sus colegas en el Centro de Investigación de Corazón Artificial Total de Taiwán en Tainan , Taiwán . Con este corazón artificial experimental, la presión arterial del paciente se mantuvo entre 90 y 100/40 y 50 mmHg y el gasto cardíaco entre 4,2 y 5,8 L/min. [ 61 ] Posteriormente, el paciente recibió el primer trasplante combinado de corazón y riñón exitoso del mundo tras ser trasplantado con un corazón artificial total. [ 62 ]

Corazones AbioMed

El primer AbioCor implantado quirúrgicamente en un paciente fue el 3 de julio de 2001. [ 63 ] El AbioCor está hecho de titanio y plástico con un peso de 0,9  kg (dos libras), y su batería interna se puede recargar con un dispositivo de transducción que envía energía a través de la piel. [ 63 ] La batería interna dura media hora, y una batería externa portátil dura cuatro horas. [ 64 ] La FDA anunció el 5 de septiembre de 2006 que el AbioCor podría implantarse para usos humanitarios después de que el dispositivo hubiera sido probado en 15 pacientes. [ 65 ] Está destinado a pacientes en estado crítico que no pueden recibir un trasplante de corazón. [ 65 ] Algunas limitaciones del AbioCor actual son que su tamaño lo hace adecuado para menos del 50 % de la población femenina y solo alrededor del 50 % de la población masculina, y su vida útil es de solo 1 a 2 años. [ 66 ]

Al combinar sus ventrículos valvulados con la tecnología de control y el tornillo de rodillo desarrollados en Penn State, AbioMed diseñó un corazón más pequeño y estable, el AbioCor II. Esta bomba, que debería ser implantable en la mayoría de los hombres y el 50% de las mujeres con una vida útil de hasta cinco años, [ 66 ] tuvo ensayos en animales en 2005, y la compañía esperaba obtener la aprobación de la FDA para uso humano en 2008. [ 67 ] Después de mucha experimentación, AbioMed abandonó el desarrollo de corazones artificiales totales a partir de 2015. [ 68 ] Abiomed a partir de 2019 solo comercializa bombas cardíacas, [ 69 ] "destinadas a ayudar a bombear sangre en pacientes que necesitan soporte a corto plazo (hasta 6 días)", [ 70 ] que no son corazones artificiales totales.

Frazier-Cohn

El 12 de marzo de 2011, OH Frazier y William Cohn implantaron un corazón artificial experimental a Craig Lewis, de 55 años, en el Instituto del Corazón de Texas en Houston . El dispositivo era una combinación de dos bombas HeartMate II modificadas que habían sido sometidas a ensayos en bovinos . [ 71 ]

Hasta el momento, solo una persona se ha beneficiado del corazón artificial de Frazier y Cohn. Craig Lewis padecía amiloidosis en 2011 y buscó tratamiento. Tras obtener el permiso de su familia, Frazier y Cohn le implantaron su dispositivo en el corazón. Lewis sobrevivió cinco semanas más después de la operación; finalmente falleció por insuficiencia hepática y renal derivada de la amiloidosis, tras lo cual su familia solicitó que se le desconectara el corazón artificial. [ 72 ]

Prototipos actuales

Corazón artificial total blando

Corazón artificial total blando, desarrollado en el laboratorio de materiales funcionales de la ETH Zúrich.

El 10 de julio de 2017, Nicholas Cohrs y sus colegas presentaron un nuevo concepto de corazón artificial total blando en la revista Journal of Artificial Organs. [ 73 ] El corazón fue desarrollado en el Laboratorio de Materiales Funcionales de la ETH Zúrich . [ 74 ] [ 75 ]

El corazón artificial total blando (sTAH) es un monobloque de silicona fabricado con la ayuda de la tecnología de bioimpresión 3D . Pesa 390 g, tiene un volumen de 679  cm³ y funciona mediante aire comprimido. El objetivo declarado del sTAH es "desarrollar un corazón artificial que tenga aproximadamente el mismo tamaño que el del paciente y que imite al corazón humano lo más fielmente posible en forma y función". [ 76 ] El sTAH se mueve y funciona fundamentalmente como un corazón natural, pero el prototipo solo funcionó durante 3000 latidos (entre 30 y 50 minutos aproximadamente a una frecuencia cardíaca promedio) [ 77 ] en una máquina de circulación simulada híbrida antes de que se rompiera la membrana de silicona (de 2,3 mm de espesor) entre el ventrículo izquierdo y la cámara de expansión de aire. [ 78 ] 

La vida útil de un prototipo más reciente, que utilizaba varios polímeros en lugar de silicona, seguía siendo limitada, según informes de principios de 2018, ya que ese modelo proporcionaba una vida útil de 1 millón de latidos, aproximadamente diez días en un cuerpo humano. [ 79 ] En ese momento, Cohrs y su equipo estaban experimentando con software CAD e impresión 3D, esforzándose por desarrollar un modelo que durara hasta 15 años, aunque Cohrs señaló que era difícil predecir un cronograma para el proceso.

Corazón artificial BiVACOR

Fundada en 2008, la empresa BiVACOR ha estado desarrollando un corazón artificial total basado en una bomba centrífuga rotativa. Los investigadores y cardiólogos de corazones artificiales OH Frazier y William Cohn forman parte de la junta directiva de BiVACOR. El corazón BiVACOR busca mejorar el corazón artificial mediante el uso de un impulsor levitado magnéticamente que reduce la coagulación y tiene una sola pieza móvil. Esto también reduce el tamaño y la complejidad, además de requerir solo una batería para funcionar. El corazón BiVACOR no es pulsátil como los corazones anteriores y no contiene válvulas, pero es capaz de generar "latidos" cambiando rápidamente la velocidad del impulsor. [ 80 ] [ 81 ] BiVACOR ha sido probado como reemplazo de un corazón en una oveja. [ 82 ] [ 83 ]

El 10 de noviembre de 2023, el corazón BiVACOR recibió la autorización de la FDA bajo la exención de dispositivo de investigación para su uso en ensayos en humanos. [ 84 ] En julio de 2024, se realizó una implantación exitosa del corazón artificial BiVACOR en un hombre de 57 años con insuficiencia cardíaca terminal como parte de su primer estudio clínico en humanos en el Centro Médico Baylor St. Luke's , y se esperaba que cuatro pacientes más se inscribieran en el estudio. [ 85 ] [ 86 ] Unas semanas más tarde, a la segunda persona, un hombre de 34 años, se le implantó un corazón artificial BiVACOR en el Hospital de la Universidad de Duke como un puente exitoso para un trasplante de corazón 10 días después. [ 87 ] En diciembre de 2024, BiVACOR recibió la autorización de la FDA para ampliar su estudio de viabilidad inicial a 15 pacientes después de 5 trasplantes exitosos de su corazón artificial. [ 88 ] [ 89 ]

En marzo de 2025, el Hospital St Vincents de Sídney anunció un exitoso caso de trasplante cardíaco mediante el corazón artificial BiVACOR, que duró más de 3 meses. [ 90 ] [ 91 ] El paciente, un hombre australiano no identificado de unos cuarenta años, [ 92 ] se convirtió en el primero en ser dado de alta del hospital con el corazón artificial BiVACOR aún implantado. [ 90 ] [ 93 ]

Otros

Se puede utilizar una bomba centrífuga [ 94 ] [ 95 ] o una bomba de flujo axial [ 96 ] [ 97 ] como corazón artificial, lo que permite que el paciente permanezca con vida sin pulso .

Se ha descrito un corazón artificial centrífugo que bombea alternativamente la circulación pulmonar y la circulación sistémica , generando un pulso. [ 98 ]

Investigadores han construido un corazón artificial a partir de espuma. Este corazón está hecho de silicona flexible y funciona con una bomba externa para impulsar aire y fluidos a través de él. Actualmente no se puede implantar en humanos, pero ofrece un nuevo concepto en corazones artificiales. [ 99 ]

Dispositivos de asistencia híbridos

Los pacientes que conservan cierta función cardíaca pero que ya no pueden vivir con normalidad pueden ser candidatos a dispositivos de asistencia ventricular (DAV), que no reemplazan el corazón humano sino que lo complementan asumiendo gran parte de su función. [ 1 ]

El primer sistema de dispositivo de asistencia ventricular izquierda (LVAD) fue creado por Domingo Liotta en el Baylor College of Medicine en Houston en 1962. [ 100 ]

Otro VAD, el CardioVad de Kantrowitz, diseñado por Adrian Kantrowitz , potencia el corazón nativo asumiendo más del 50 % de su función. [ 101 ] Además, el VAD puede ayudar a los pacientes en lista de espera para un trasplante de corazón. En una persona joven, este dispositivo podría retrasar la necesidad de un trasplante entre 10 y 15 años, o incluso permitir que el corazón se recupere, en cuyo caso se puede retirar el VAD. [ 101 ] Un dispositivo de asistencia ventricular izquierda (LVAD) es una de las bombas cardíacas artificiales avanzadas que se implantan en pacientes con insuficiencia cardíaca terminal. Ayuda al ventrículo izquierdo debilitado a bombear sangre de manera eficiente al cuerpo. [ 102 ]

El primer dispositivo de asistencia cardíaca fue aprobado por la FDA en 1994, y dos más recibieron aprobación en 1998. [ 103 ] Si bien los dispositivos de asistencia originales emulaban el latido cardíaco, las versiones más recientes, como el Heartmate II, [ 104 ] desarrollado por el Instituto del Corazón de Texas en Houston, proporciona un flujo continuo. Estas bombas (que pueden ser centrífugas o de flujo axial ) son más pequeñas y potencialmente más duraderas, y tienen una vida útil más larga que la generación actual de bombas de reemplazo cardíaco total. Otra ventaja importante de un VAD es que el paciente conserva su corazón natural, el cual puede seguir funcionando como soporte de respaldo temporal si la bomba mecánica se detuviera. Esto puede proporcionar suficiente soporte para mantener al paciente con vida hasta que se implemente una solución al problema.

En agosto de 2006, se implantó un corazón artificial a una niña de 15 años en el Hospital Infantil Stollery de Edmonton , Alberta . Su propósito era servir como dispositivo temporal hasta encontrar un corazón donante. Sin embargo, el corazón artificial (llamado Corazón de Berlín ) permitió que ocurrieran procesos naturales y su corazón se curó por sí solo. Después de 146 días, se retiró el Corazón de Berlín y el corazón de la niña funcionó correctamente por sí mismo. [ 105 ] El 16 de diciembre de 2011, el Corazón de Berlín obtuvo la aprobación de la FDA de EE . UU. Desde entonces, el dispositivo se ha implantado con éxito en varios niños, incluida una niña hondureña de 4 años en el Hospital Infantil de Boston . [ 106 ]

Varios dispositivos de asistencia ventricular de flujo continuo han sido aprobados para su uso en la Unión Europea y, en agosto de 2007, estaban en fase de ensayos clínicos para obtener la aprobación de la FDA.

En 2012, Craig Lewis, un texano de 55 años, acudió al Instituto del Corazón de Texas con un caso grave de amiloidosis cardíaca . Se le realizó un trasplante experimental de corazón artificial de flujo continuo que le salvó la vida. Lewis falleció cinco semanas después por insuficiencia hepática tras caer en coma debido a la amiloidosis . [ 107 ]

En 2012, un estudio publicado en el New England Journal of Medicine comparó el Berlin Heart con la oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) y concluyó que "un dispositivo de asistencia ventricular disponible en varios tamaños para su uso en niños como puente al trasplante cardíaco [como el Berlin Heart] se asoció con una tasa de supervivencia significativamente mayor en comparación con la ECMO". [ 108 ] El autor principal del estudio, Charles D. Fraser Jr., cirujano jefe del Texas Children's Hospital, explicó: "Con el Berlin Heart, tenemos una terapia más eficaz para ofrecer a los pacientes en una etapa más temprana del tratamiento de su insuficiencia cardíaca. Cuando nos reunimos con los padres, tenemos datos reales que ofrecer para que puedan tomar una decisión informada. Este es un gran paso adelante". [ 109 ]

El exvicepresidente Dick Cheney, que padecía insuficiencia cardíaca terminal, se sometió a un procedimiento en el Hospital INOVA Fairfax, en Fairfax, Virginia, en julio de 2010, para que le implantaran un dispositivo de asistencia ventricular Heartmate II. [ 1 ] En 2012, recibió un trasplante de corazón a los 71 años, tras 20 meses en lista de espera. [ 110 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

  • Mimi Swartz (2018). Ticker: La búsqueda para crear un corazón artificial . Crown. ISBN 978-0804138000.
  • Kembrey, Melanie (17 de agosto de 2010). "Corazón artificial: una maravilla médica" . Fairfield City Champion . Archivado el 6 de julio de 2011.