Válvula cardíaca artificial - Artificial heart valve

Válvula cardíaca artificial
Válvulas cardíacas mecánicas.jpg
Diferentes tipos de válvulas cardíacas artificiales.
Especialidad cardiología
Animación médica en 3D de una válvula cardíaca artificial
Animación médica en 3D de una válvula cardíaca artificial

Una válvula cardíaca artificial es una válvula unidireccional que se implanta en el corazón de una persona para reemplazar una válvula que no funciona correctamente ( enfermedad cardíaca valvular ). Las válvulas cardíacas artificiales se pueden dividir en tres clases amplias: válvulas cardíacas mecánicas, válvulas de tejido bioprotésico y válvulas de tejido de ingeniería.

El corazón humano contiene cuatro válvulas: válvula tricúspide , válvula pulmonar , válvula mitral y válvula aórtica . Su objetivo principal es mantener la sangre fluyendo en la dirección adecuada a través del corazón y desde el corazón hasta los principales vasos sanguíneos conectados a él (la arteria pulmonar y la aorta ). Las válvulas cardíacas pueden funcionar mal por una variedad de razones, que pueden impedir el flujo de sangre a través de la válvula ( estenosis ) y / o permitir que la sangre fluya hacia atrás a través de la válvula ( regurgitación ). Ambos procesos ejercen presión sobre el corazón y pueden provocar problemas graves, incluida la insuficiencia cardíaca . Si bien algunas válvulas disfuncionales pueden tratarse con medicamentos o repararse, otras deben reemplazarse con una válvula artificial.

Fondo

Un corazón contiene cuatro válvulas (válvulas tricúspide, pulmonar, mitral y aórtica) que se abren y cierran a medida que la sangre pasa a través del corazón. La sangre ingresa al corazón por la aurícula derecha y pasa a través de la válvula tricúspide hasta el ventrículo derecho. Desde allí, la sangre se bombea a través de la válvula pulmonar para ingresar a los pulmones. Después de ser oxigenada, la sangre pasa a la aurícula izquierda, donde se bombea a través de la válvula mitral al ventrículo izquierdo. El ventrículo izquierdo bombea sangre a la aorta a través de la válvula aórtica .

Existen muchas causas potenciales de daño a las válvulas cardíacas, como defectos de nacimiento, cambios relacionados con la edad y efectos de otros trastornos, como fiebre reumática e infecciones que causan endocarditis . Presión arterial alta e insuficiencia cardíaca que pueden agrandar el corazón y las arterias, y se puede formar tejido cicatricial después de un ataque cardíaco o una lesión.

Los tres tipos principales de válvulas cardíacas artificiales son válvulas mecánicas, biológicas (bioprotésicas / tisulares) y de ingeniería tisular. En los EE. UU., El Reino Unido y la Unión Europea, el tipo más común de válvula cardíaca artificial es la válvula bioprotésica. Las válvulas mecánicas se utilizan más comúnmente en Asia y América Latina. Las empresas que fabrican válvulas cardíacas incluyen Edwards Lifesciences, Medtronic, Abbott (St. Jude Medical), LivaNova, CryoLife y LifeNet Health.

Valvulas mecanicas

Las válvulas mecánicas vienen en tres tipos principales: bola enjaulada, disco basculante y bileaflet, con varias modificaciones en estos diseños. Las válvulas de bola enjauladas ya no se implantan. Las válvulas bileaflet son el tipo de válvula mecánica más común que se implanta en los pacientes en la actualidad.

Válvulas de bola enjauladas

Válvula de bola enjaulada

La primera válvula cardíaca artificial fue la válvula de bola enjaulada, un tipo de válvula de retención de bola , en la que se aloja una bola dentro de una jaula. Cuando el corazón se contrae y la presión sanguínea en la cámara del corazón excede la presión en el exterior de la cámara, la bola se empuja contra la jaula y permite que la sangre fluya. Cuando el corazón termina de contraerse, la presión dentro de la cámara cae y la bola retrocede contra la base de la válvula formando un sello.

En 1952, Charles A. Hufnagel implantó válvulas cardíacas de bola enjauladas en diez pacientes (seis de los cuales sobrevivieron a la operación), lo que marcó el primer éxito en válvulas cardíacas protésicas. Miles 'Lowell' Edwards y Albert Starr inventaron una válvula similar en 1960, comúnmente conocida como válvula de bola de silastic Starr-Edwards. Consistía en una bola de silicona encerrada en una jaula de metacrilato de metilo soldada a un anillo. La válvula Starr-Edwards se implantó por primera vez en un ser humano el 25 de agosto de 1960 y Edwards Lifesciences la suspendió en 2007.

Las válvulas de bola enjauladas están fuertemente asociadas con la formación de coágulos sanguíneos, por lo que las personas que tienen uno requieren un alto grado de anticoagulación , por lo general con un INR objetivo de 3,0 a 4,5.

Válvulas de disco basculante

válvula de disco basculante

Introducida en 1969, la primera válvula de disco basculante disponible clínicamente fue la válvula Bjork-Shiley . Las válvulas de disco basculante, un tipo de válvula de retención oscilante , están hechas de un anillo de metal cubierto por una tela de ePTFE . El anillo metálico sostiene, mediante dos soportes metálicos, un disco que se abre cuando el corazón late para dejar pasar la sangre y luego se cierra de nuevo para evitar que la sangre fluya hacia atrás. El disco suele estar hecho de un material de carbono extremadamente duro ( carbono pirolítico ), lo que permite que la válvula funcione durante años sin desgastarse.

Válvulas bileaflet

Válvula bileaflet

Introducidas en 1979, las válvulas bileaflet están hechas de dos valvas semicirculares que giran alrededor de puntales unidos a la carcasa de la válvula. Con una abertura más grande que las válvulas de bola enjauladas o de disco basculante, conllevan un menor riesgo de coágulos de sangre. Sin embargo, son vulnerables al reflujo sanguíneo.

Ventajas de las válvulas mecánicas

La principal ventaja de las válvulas mecánicas sobre las válvulas bioprotésicas es su mayor durabilidad. Hechos de carbón metálico y / o pirolítico , pueden durar de 20 a 30 años.

Desventajas de las válvulas mecánicas.

Uno de los principales inconvenientes de las válvulas cardíacas mecánicas es que están asociadas con un mayor riesgo de coágulos sanguíneos . Los coágulos formados por el daño de los glóbulos rojos y las plaquetas pueden bloquear los vasos sanguíneos y provocar un accidente cerebrovascular . Las personas con válvulas mecánicas necesitan tomar anticoagulantes (diluyentes de la sangre), como warfarina , por el resto de su vida. Las válvulas cardíacas mecánicas también pueden causar anemia hemolítica mecánica , una afección en la que los glóbulos rojos se dañan al pasar a través de la válvula. La cavitación , la formación rápida de microburbujas en un fluido como la sangre debido a una caída de presión localizada, puede provocar una falla mecánica de la válvula cardíaca, por lo que la prueba de cavitación es una parte esencial del proceso de verificación del diseño de la válvula.

Muchas de las complicaciones asociadas con las válvulas cardíacas mecánicas se pueden explicar a través de la mecánica de fluidos . Por ejemplo, la formación de coágulos de sangre es un efecto secundario de las altas tensiones de cizallamiento creadas por el diseño de las válvulas. Desde una perspectiva de ingeniería, una válvula cardíaca ideal produciría caídas de presión mínimas, tendría pequeños volúmenes de regurgitación, minimizaría la turbulencia, reduciría la prevalencia de tensiones elevadas y no crearía separaciones de flujo en las proximidades de la válvula.

Las válvulas mecánicas implantadas pueden provocar el rechazo de cuerpos extraños. La sangre puede coagularse y eventualmente resultar en una hemostasia. El uso de fármacos anticoagulantes será interminable para prevenir la trombosis.

Válvulas de tejido bioprotésico

Las válvulas bioprotésicas suelen estar hechas de tejido animal (heteroinjerto / xenoinjerto ) adherido a un soporte de metal o polímero. El tejido bovino (vaca) es el más utilizado, pero algunos están hechos de tejido porcino (cerdo). El tejido se trata para prevenir el rechazo y la calcificación .

A veces se utilizan alternativas a las válvulas de tejido animal, en las que se utilizan válvulas de donantes humanos, como en los homoinjertos aórticos y los autoinjertos pulmonares . Un homoinjerto aórtico es una válvula aórtica de un donante humano, recuperada después de su muerte o de un corazón que se extrae para ser reemplazado durante un trasplante de corazón. Un autoinjerto pulmonar, también conocido como procedimiento de Ross , es donde se extrae la válvula aórtica y se reemplaza con la propia válvula pulmonar del paciente (la válvula entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar). Luego se usa un homoinjerto pulmonar (una válvula pulmonar tomada de un cadáver) para reemplazar la propia válvula pulmonar del paciente. Este procedimiento se realizó por primera vez en 1967 y se usa principalmente en niños, ya que permite que la propia válvula pulmonar del paciente (ahora en la posición aórtica) crezca con el niño.

Ventajas de las válvulas cardíacas bioprotésicas

Las válvulas bioprotésicas tienen menos probabilidades que las válvulas mecánicas de causar coágulos de sangre, por lo que no requieren anticoagulación de por vida. Como resultado, las personas con válvulas bioprotésicas tienen un riesgo menor de hemorragia que las que tienen válvulas mecánicas.

Desventajas de las válvulas cardíacas bioprotésicas

Las válvulas de tejido son menos duraderas que las válvulas mecánicas, por lo general duran de 10 a 20 años. Esto significa que las personas con válvulas bioprotésicas tienen una mayor incidencia de requerir otro reemplazo de válvula aórtica en su vida. Las válvulas bioprotésicas tienden a deteriorarse más rápidamente en pacientes más jóvenes.

En los últimos años, los científicos han desarrollado una nueva tecnología de preservación de tejidos, con el objetivo de mejorar la durabilidad de las válvulas bioprotésicas. En estudios en ovejas y conejos, el tejido preservado con esta nueva tecnología tenía menos calcificación que el tejido de control. Actualmente se comercializa una válvula que contiene este tejido, pero aún no se dispone de datos de durabilidad a largo plazo en pacientes.

Las válvulas bioprotésicas actuales carecen de longevidad y se calcificarán con el tiempo. Cuando una válvula se calcifica, las cúspides de la válvula se vuelven rígidas y gruesas y no pueden cerrarse por completo. Además, las válvulas bioprotésicas no pueden crecer ni adaptarse al paciente: si un niño tiene válvulas bioprotésicas, será necesario que las reemplacen varias veces para adaptarse a su crecimiento físico.

Válvulas de ingeniería de tejidos

Durante más de 30 años, los investigadores han intentado hacer crecer válvulas cardíacas in vitro . Estas válvulas de ingeniería de tejidos implican la siembra de células humanas en un andamio. Los dos tipos principales de andamios son andamios naturales, como tejido descelularizado, o andamios hechos de polímeros degradables. El andamio actúa como una matriz extracelular , guiando el crecimiento del tejido hacia la estructura 3D correcta de la válvula cardíaca. Algunas válvulas cardíacas de ingeniería de tejidos se han probado en ensayos clínicos, pero ninguna está disponible comercialmente.

Las válvulas cardíacas de ingeniería tisular pueden ser específicas para cada persona y modeladas en 3D para adaptarse a un destinatario individual Se utiliza la impresión 3D debido a su alta precisión y precisión para tratar con diferentes biomateriales. Se espera que las células que se utilizan para válvulas cardíacas de ingeniería tisular secreten la matriz extracelular (MEC). La matriz extracelular proporciona soporte para mantener la forma de las válvulas y determina las actividades celulares.

Los científicos pueden seguir la estructura de las válvulas cardíacas para producir algo que se parezca a ellas, pero dado que las válvulas de ingeniería tisular carecen de la base celular natural, no pueden realizar sus funciones como las válvulas cardíacas naturales o funcionan cuando se implantan pero se degradan gradualmente. hora. Una válvula cardíaca de ingeniería de tejido ideal sería no trombogénica, biocompatible, duradera, resistente a la calcificación, crecería con el corazón circundante y exhibiría un perfil hemodinámico fisiológico. Para lograr estos objetivos, el andamio debe elegirse cuidadosamente; hay tres candidatos principales: ECM descelularizado (xenoinjertos u homoinjertos), polímeros naturales y polímeros sintéticos.

Diferencias entre válvulas mecánicas y de tejido.

Las válvulas mecánicas y de tejido están hechas de diferentes materiales. Las válvulas mecánicas generalmente están hechas de titanio y carbono. Las válvulas de tejido están formadas por tejido humano o animal. Las válvulas compuestas de tejido humano, conocidas como aloinjertos u homoinjertos, proceden de corazones humanos de donantes.

Las válvulas mecánicas pueden ser una mejor opción para las personas más jóvenes y las personas en riesgo de deterioro de la válvula debido a su durabilidad. También es preferible para las personas que ya están tomando anticoagulantes y las personas que probablemente no tolerarían otra operación de reemplazo de válvula.

Las válvulas de tejido son mejores para los grupos de mayor edad, ya que es posible que no se necesite otra operación de reemplazo de válvula durante su vida. Debido al riesgo de formación de coágulos de sangre para las válvulas mecánicas y sangrado severo como un efecto secundario importante de tomar medicamentos anticoagulantes, las personas que tienen riesgo de sangrado de sangre y no están dispuestas a tomar warfarina también pueden considerar las válvulas de tejido. Otros pacientes que pueden ser más adecuados para las válvulas de tejido son las personas que tienen otras cirugías planificadas y que no pueden tomar medicamentos anticoagulantes. Las personas que planean quedar embarazadas también pueden considerar las válvulas de tejido, ya que la warfarina presenta riesgos durante el embarazo.

Requisitos funcionales de las válvulas cardíacas artificiales

Idealmente, una válvula cardíaca artificial debería funcionar como una válvula cardíaca natural. El funcionamiento de las válvulas cardíacas naturales se caracteriza por muchas ventajas:

  • Regurgitación mínima : esto significa que la cantidad de sangre que se escapa hacia atrás a través de la válvula cuando se cierra es pequeña. Cierto grado de insuficiencia valvular es inevitable y natural, hasta alrededor de 5 ml por latido. Sin embargo, varias patologías de las válvulas cardíacas (p. Ej., Endocarditis reumática ) pueden conducir a una insuficiencia valvular clínicamente significativa. Una característica deseable de las prótesis de válvula cardíaca es que la regurgitación es mínima en toda la gama de funciones fisiológicas del corazón.
  • Gradiente de presión transvalvular mínimo: siempre que un fluido fluye a través de una restricción, como una válvula, surge un gradiente de presión sobre la restricción. Este gradiente de presión es el resultado de una mayor resistencia al flujo a través de la restricción. Las válvulas cardíacas naturales tienen un gradiente de presión transvalvular bajo ya que presentan poca obstrucción al flujo a través de ellas mismas, normalmente menos de 16 mmHg. Una característica deseable de las prótesis de válvula cardíaca es que su gradiente de presión transvalvular es lo más pequeño posible.
  • No trombogénicas : las válvulas cardíacas naturales están revestidas con un endotelio comparable con el endotelio que reviste las cámaras del corazón, por lo que normalmente no son trombogénicas (es decir, no causan coágulos de sangre). Los coágulos de sangre pueden ser peligrosos porque pueden alojarse y bloquear las arterias aguas abajo (por ejemplo , arterias coronarias , que provocan un ataque cardíaco [ infarto de miocardio ]; o arterias cerebrales , que conducen a un accidente cerebrovascular ). Una característica deseable de las válvulas cardíacas artificiales es que no son trombogénicas o son mínimamente trombogénicas.
  • Autorreparación: las valvas de las válvulas conservan cierta capacidad de reparación gracias a las células regenerativas (por ejemplo, fibroblastos ) en el tejido conectivo del que se componen las valvas. Como el corazón humano late aproximadamente 3,4 × 10 9 veces durante una vida humana típica, esta capacidad de reparación limitada pero no obstante presente es de importancia crítica. Actualmente, ninguna prótesis de válvula cardíaca se puede reparar por sí sola, pero las válvulas de ingeniería de tejidos pueden eventualmente ofrecer tales capacidades.

Reparación de válvulas cardíacas artificiales

Se espera que las válvulas cardíacas artificiales duren de 10 a 30 años.

Los problemas más comunes con las válvulas cardíacas artificiales son varias formas de degeneración, que incluyen una gran hinchazón de las valvas, patología isquémica de la válvula mitral y alargamiento menor de las cuerdas. El proceso de reparación de la insuficiencia y la estenosis de la válvula cardíaca artificial generalmente requiere una cirugía a corazón abierto, y generalmente se prefiere una reparación o reemplazo parcial de las válvulas regurgitantes.

Los investigadores están investigando la cirugía con catéter que permite la reparación de una válvula cardíaca artificial sin grandes incisiones.

Imágenes Adicionales

Ver también

Referencias

Otras lecturas

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enlaces externos