Svake godine oko 50.000 ljudi u Sjedinjenim Državama doživi kardiogeni šok — stanje opasno po život, obično uzrokovano teškim srčanim udarom, u kojem srce ne može da pumpa dovoljno krvi za potrebe tela.
Mnogi od ovih pacijenata na kraju dobijaju pomoć od mehaničke pumpe koja može privremeno pomoći srcu da pumpa krv dok se ne oporavi dovoljno da funkcioniše samostalno. Međutim, kod skoro polovine ovih pacijenata, dodatna pomoć dovodi do neravnoteže između leve i desne komore, što može predstavljati opasnost za pacijenta.
U novoj studiji, istraživači sa MIT-a otkrili su zašto dolazi do te neravnoteže i identifikovali faktore koji to čine verovatnijim. Takođe su razvili test koji bi lekari mogli da koriste da utvrde da li će se ova disfunkcija pojaviti kod određenog pacijenta, što bi lekarima moglo dati više samopouzdanja kada odlučuju da li da koriste ove pumpe, poznate kao ventrikularni pomoćni uređaji (VAD).
„Kako poboljšavamo mehaničko razumevanje načina na koji ove tehnologije komuniciraju sa prirodnom fiziologijom, možemo poboljšati korisnost uređaja. A ako imamo više algoritama i uputstava zasnovanih na metrikama, to će olakšati upotrebu kliničarima. Ovo će poboljšati rezultate kod ovih pacijenata i šire korišćenje ovih uređaja“, kaže Kimberli Lamberti, diplomirani student MIT-a i glavni autor studije.
Elazer Edelman, Edvard J. Poitras, profesor medicinskog inženjerstva i nauke i direktor MIT-ovog Instituta za medicinsko inženjerstvo i nauku (IMES), je stariji autor rada, koji se danas pojavljuje u Science Translational Medicine. Stiven Keler, docent medicine na Medicinskom fakultetu Džons Hopkins, takođe je autor rada.
Edelman napominje da je „lepota ove studije u tome što koristi patofiziološki uvid i napredne kompjuterske analize kako bi kliničarima pružila jasne smernice o tome kako da se nose sa eksplodirajućom upotrebom ovih vrednih mehaničkih uređaja. Sve više koristimo ove uređaje kod naših najbolesnijih pacijenata i sada imaju bolje strategije kako da optimizuju njihovu korisnost.“
Za lečenje pacijenata koji doživljavaju kardiogeni šok, perkutana VAD se može umetnuti kroz arterije dok se ne postavi preko aortnog zalistka, gde pomaže da se krv ispumpava iz leve komore. Leva komora je odgovorna za pumpanje krvi u većinu organa u telu, dok desna komora pumpa krv u pluća.
U većini slučajeva, uređaj se može ukloniti nakon nedelju dana, kada srce bude u stanju da pumpa samo. Iako su efikasni za mnoge pacijente, kod nekih ljudi uređaji mogu poremetiti koordinaciju i ravnotežu između desne i leve komore, koje se sinhrono kontrahuju i opuštaju. Studije su otkrile da se ovaj poremećaj javlja kod do 43% pacijenata koji primaju VAD.
„Leva i desna komora su veoma povezane, tako da uređaj ometa protok kroz sistem, što može demaskirati ili izazvati zatajenje desnog srca kod mnogih pacijenata“, kaže Lamberti. „Širom polja, dobro je poznato da je ovo zabrinutost, ali mehanizam koji to stvara je nejasan, a postoje ograničeni pokazatelji za predviđanje koji će pacijenti to doživeti.“
U ovoj studiji, istraživači su hteli da shvate zašto dolazi do ovog neuspeha i da smisle način da pomognu lekarima da predvide da li će se to dogoditi za datog pacijenta. Kada bi lekari znali da će i desnom srcu biti potrebna podrška, mogli bi da implantiraju još jedan VAD da pomognu desnoj komori.
„Ono što smo pokušavali da uradimo sa ovom studijom je da predvidimo bilo kakve probleme ranije u toku pacijentovog kursa, tako da se akcija može preduzeti pre nego što se postigne to ekstremno stanje neuspeha“, kaže Lamberti.
Da bi to uradili, istraživači su proučavali uređaje na životinjskom modelu srčane insuficijencije. VAD je implantiran u levu komoru svake životinje, a istraživači su analizirali nekoliko različitih pokazatelja funkcije srca kako se brzina pumpanja uređaja povećavala i smanjivala.
Istraživači su otkrili da je najvažniji faktor u tome kako je desna komora reagovala na implantaciju VAD-a koliko je dobro plućni vaskularni sistem – mreža sudova koja prenosi krv između srca i pluća – prilagođen promenama u zapremini i protoku krvi izazvanim VAD-om. .
Ovaj sistem je najbolje mogao da se nosi sa tim dodatnim protokom ako je mogao da prilagodi svoj otpor (usporavanje stalnog protoka krvi kroz sudove) i usklađenost (usporavanje velikih impulsa zapremine krvi u sudovima).
„Otkrili smo da se u zdravom stanju, usklađenost i otpornost mogu prilično brzo promeniti kako bi se prilagodile promenama u zapremini zbog uređaja. Ali sa progresivnom bolešću, ta sposobnost prilagođavanja postaje smanjena“, kaže Lamberti.
Istraživači su takođe pokazali da bi merenje ove plućne vaskularne usklađenosti i njene prilagodljivosti moglo da ponudi način da se predvidi kako će pacijent reagovati na pomoć leve komore. Koristeći skup podataka od osam pacijenata koji su primili levi VAD, istraživači su otkrili da su ta merenja u korelaciji sa stanjem desnog srca, stoga predviđajući koliko su se pacijenti dobro prilagodili uređaju, potvrđujući nalaze iz studije na životinjama.
Da bi uradili ovaj test, lekari bi morali da implantiraju uređaj kao i obično, a zatim da povećaju brzinu dok mere usklađenost plućnog vaskularnog sistema. Istraživači su odredili metriku koja može da proceni ovu usklađenost koristeći samo VAD i kateter plućne arterije koji se obično implantira kod ovih pacijenata.
„Stvorili smo ovaj način da dinamički testiramo sistem dok istovremeno održavamo podršku srca“, kaže Lamberti. „Kada se uređaj pokrene, ovaj brzi test bi se mogao pokrenuti, koji bi informisao kliničare da li pacijentu može biti potrebna podrška za desno srce.“
Istraživači se sada nadaju da će proširiti ove nalaze dodatnim studijama na životinjama i nastaviti saradnju sa proizvođačima ovih uređaja u budućnosti, u nadi da će pokrenuti kliničke studije kako bi procenili da li bi ovaj test pružio informacije koje bi bile dragocene za lekare.
„Trenutno se koristi nekoliko metrika za predviđanje tolerancije uređaja. Izbor uređaja i donošenje odluka se najčešće zasnivaju na iskustvenim dokazima lekara u svakoj instituciji. Nadamo se da će ovo razumevanje omogućiti lekarima da odrede koji pacijenti će biti netolerantni na podržavaju uređaj i pružaju smernice kako najbolje lečiti svakog pacijenta na osnovu stanja desnog srca“, kaže Lamberti.
