En busca del corazón artificial, por el Dr. José Manuel Revuelta Soba

      Construir un aparato mecánico que sustituya al corazón humano no es tarea fácil. Bien lo saben muchos investigadores que han invertido ingentes recursos humanos y materiales, desde hace un siglo, en esta noble pero ardua labor,

“Sustituir el corazón humano agotado por una máquina que prolongue la vida”

      Millones de pacientes sufren insuficiencia cardiaca en el mundo, por fallo del corazón para satisfacer las demandas de sangre oxigenada para vitalizar cada rincón de nuestro organismo. Cuando el tratamiento médico resulta ineficaz, este síndrome clínico desemboca en su fase terminal irreversible, limitando la supervivencia a ≤ 6 meses.

      En la actualidad, disponemos del trasplante cardiaco que cuenta con amplia experiencia internacional, con una supervivencia significativa (≥ 85% al año, ≥ 60% a los 10 años del trasplante). Sin embargo, la exigua oferta de órganos donantes prolonga el periodo de espera, con el consiguiente deterioro clínico de los potenciales receptores que, con frecuencia, requieren de la implantación de un aparato de asistencia circulatoria, que les permita sobrevivir hasta disponer de un órgano donante; en el sector sanitario, esta indicación se denomina “puente al trasplante”.

     Existe cierta confusión sobre los denominados “corazones mecánicos”, ya que las frecuentes declaraciones en ruedas de prensa, por parte de algunos responsables en las instituciones hospitalarias, al utilizar este término tan ambiguo, han contribuido a confundir al público profano. Debe diferenciarse los dispositivos de asistencia circulatoria, denominados VAD (del inglés, Ventricular Assist Device), de los verdaderos corazones artificiales, denominados TAH (del inglés, Total Artificial Heart).

        Los diversos tipos de VAT disponibles se utilizan para mejorar la función contráctil de los ventrículos de forma temporal; se trata de una especie de “mochila de alta tecnología” que bombea una cantidad adicional de sangre a presión, para mantener el gasto cardiaco -sangre expulsada por minuto-. Por el contrario, los corazones TAH son aparatos mecánicos, de complejísima tecnología, que sustituyen totalmente el corazón -extraído durante la operación-, como único soporte temporal o definitivo, alternativa que se denomina “terapia de destino”.

        Cuando la vida de estos pacientes se encuentra en peligro inminente, sin posibilidad de tratamiento alguno -ni siquiera del trasplante cardiaco-, la única opción viable es implantar un corazón artificial completo.

        El ser humano siempre ha querido perpetuarse, tratando de sustituir su corazón al final del camino. En diversas ocasiones, los nuevos avances tecnológicos despertaron este deseo ancestral.

    Los primeros pasos

     A finales de 1930, el aviador más famoso del mundo, Charles Lindbergh, por el primer vuelo transatlántico en solitario en el “Spirit of Sant Louis”, comenzó una relación fructífera con el cirujano e investigador Alexis Carrel, premio Nobel de Medicina. Lindbert pensaba en construir un corazón artificial mecánico para salvar a su cuñada, gravemente enferma por insuficiencia cardiaca. En el Rockefeller Institute de Nueva York, Lindbergh y Carrel lograron construir un corazón artificial -modelo T-, que analizaron en animales.

Science Photo Library. Portada de la revista Time (1938). Charles Lindbergh (izquierda) y Alexis Carrel con su corazón artificial.

      En la segunda mitad del siglo XX, importantes investigadores rusos y norteamericanos construyeron diversos modelos de corazón artificial que probaron en animales de laboratorio.

      En 1961, el cirujano cardiovascular argentino Domingo Liotta, junto con Tomás Taliani, un ingeniero experto en microelectrónica de aviones, construyeron en Córdoba (Argentina), un prototipo de corazón artificial que implantaron con éxito en animales de experimentación. Tras el traslado del Dr. Liotta a Houston (Texas), en el Texas Heart Institute, entusiasmó al Dr. Denton Cooley con este corazón artificial, de forma que, el día 4 de abril de 1969, este famoso cirujano implantó, por primera vez en el mundo, el modelo neumático Liotta-TAH, a un paciente moribundo de 47 años, tras varios infartos de miocardio. El enfermo sobrevivió 64 horas con el aparato funcionando, hasta que se dispuso de un órgano donante; murió después del trasplante por septicemia.

      En 1981, el Dr. Cooley implantó otro modelo de corazón artificial, denominado Akutsu-TAH, a un paciente de 36 años que mantuvo su vida, hasta que pudo ser trasplantado.

  La saga JARVIK

       En el Laboratorio experimental -Division of Artificial Organs and Institute for Biomedical Engineering, University of Utah, EE.UU- dirigido por el Prof. Willem J. Kolff (1911-2009) -padre de los órganos artificiales, inventor de la hemodiálisis y el riñón artificial- se desarrolló el primer corazón artificial que tuvo realmente éxito. Robert K. Jarvik, científico y médico de ese Laboratorio, diseñó un corazón artificial neumático, denominado Jarvik-7 TAH.

Corazón artificial Jarvik-7

      Fabricado con materiales plásticos y aluminio, contenía dos cámaras -ventrículos artificiales- de 70 cc de volumen y cuatro válvulas mecánicas. Dos membranas de flexibles permitían el movimiento de la sangre, mediante un compresor externo neumático -consola- del tamaño de una lavadora. La transmisión de energía se llevaba a cabo a través de dos tubos de poliuretano neumáticos, tunelizados a través de la piel, acoplados a la consola externa, que contaba con un sistema de aire comprimido, vacío y electricidad; además, disponía de una computadora para el control de las constantes vitales.

      El primer implante en el mundo de Javik-7-TAH™, lo llevó a cabo el cirujano cardiovascular William C. DeVries, el 2 de diciembre de 1982, en University of Utah Medical Centre, Salt Lake City (EE.UU.), a un paciente de 61 años -Dr. Barney Clark, dentista de Seattle- que sobrevivió 112 días tras la cirugía; falleciendo a consecuencia de una infección.

     Posteriormente, otros 4 pacientes -3 en EEUU y uno en Suecia- recibieron este modelo de corazón artificial Jarvik-7, con resultados variables; la mayor supervivencia fue de 620 días en el paciente William Schroeder. Sin embargo, el organismo estatal financiador del proyecto -National Heart Institute- de EE.UU. decidió retirar su imprescindible apoyo económico. Este hecho impactó negativamente sobre otros proyectos de investigación de corazones artificiales de EE-UU, Alemania, Austria y Suecia.

      Una vez más, la Ciencia se enfrentaba con los requerimientos de rentabilidad a corto plazo, por parte de políticos y financiadores. Todos los avances tecnológicos y el conocimiento clínico, acumulados durante décadas, se venían abajo, dibujando un futuro incierto para los corazones artificiales.

      La empresa pionera Jarvik cambió de manos en varias ocasiones, por lo que este dispositivo mecánico fue renombrado como CardioWest-TAH™. El registro internacional de corazones artificiales INTERMACS (Interagency Registry for Mechanically Assisted Circulatory Support) informó que 95 pacientes con un CardioWest-TAH™, seguidos durante un periodo de 10 años, sobrevivió el 79%, incluyendo el trasplante cardiaco humano. Por ello, la FDA aprobó en 2004 su utilización clínica como “puente al trasplante”, primer corazón artificial que conseguía esta autorización oficial; obteniendo seguidamente la marca CE de la Unión Europea en 2006.

        Actualmente, más de 1.400 pacientes se han beneficiado de esta fascinante tecnología, en espera de un donante; 40% de estos implantes se realizaron como “terapia definitiva”, o sea sin trasplante cardiaco posterior.

      Desde hace una década, el número de implantes de CardioWest-TAH™ ha aumentado significativamente, con un éxito clínico superior al 70%, con más de 100 pacientes viviendo gracias a este corazón artificial (70% en 1 año, 50% en 5 años, y 45% en 8 años). Un paciente italiano fue trasplantado con éxito, tras 1.373 días viviendo con un CardioWest-TAH™. De 27 pacientes que fallecieron, la mayoría fue por infección y en 2 casos por rotura de la membrana interna del corazón artificial.

      Cuando años más tarde, esta empresa fue comprada por SynCardia Systems, Inc, Tucson, Arizona, EEUU) en 2001, el corazón artificial tomó nuevo nombre, SynCardia TAH™. Esta empresa dirigió su investigación en mejorar la movilidad del paciente, para que pudiera llevar una vida activa.

Esquema del corazón artificial SynCardia

        El corazón artificial neumático SynCardia TAH™ pesa solo 160 gramos. Lograron reducir el tamaño de la consola y baterías, que ocupaban una maleta pequeña con ruedas y, más tarde, lo introdujeron en un maletín o mochila de fácil transporte por el paciente, denominada Freedom Portable Driver®, aprobada por la FDA en 2014.

     En la actualidad, SynCardia TAH™ es el único corazón artificial de fabricación norteamericana aprobado para su implantación en la Unión Europea y Norteamérica.

Corazón artificial pediátrico SynCardia

     SynCardia Systems Inc. ha introducido el nuevo modelo SynCardia 50cc-TAH™, para uso pediátrico como “puente al trasplante”, utilizado con éxito en niños que requieren un gasto cardiaco ≤ 1,7 litros por minuto.

      Durante cuatro décadas ininterrumpidas, esta admirable e incansable saga de fabricantes de corazones artificiales (Jarvik-7, CardioWest, SynCardia) ha proporcionado resultados clínicos muy satisfactorios, en todo el mundo, manteniendo el espíritu de mejora e investigación de calidad. No han sido años fáciles para la compañía, pero cuenta con el respeto de los profesionales sanitarios por haber tenido siempre, como objetivo principal, fabricar un corazón artificial para que muchos pacientes terminales pudieran sobrevivir, en espera de un órgano donante para el trasplante cardíaco, o bien como terapia definitiva cuando éste no fuera posible.

  Corazones artificiales sin tubos atravesando la piel

      En la década de 1980, la empresa ABIOMED (Danvers, Massachusetts, EE.UU.) desarrollo un corazón artificial muy innovador, denominado Abiocor-TAH™ totalmente implantable, fabricado en titanio y plástico sin tubos atravesando la piel del enfermo. Este TAH contiene dos cámaras con membranas flexibles, comprimidas directamente mediante una bomba centrífuga a 4.000-8.000 r.p.m., que transfiere su contenido de un cilindro mecánico de entrada a otro de salida, impulsando la sangre contenida dentro de las cámaras a la aorta del paciente.

Corazón artificial AbioCor

     Recibe la energía eléctrica a través de unas baterías internas recargables, mediante un sistema de transferencia percutánea, denominado TET (del inglés, Transcutaneous Energy Transfer),  a través de un parche externo conectado a dos baterías acopladas a un cinturón. Las constantes vitales del enfermo son controladas por una microcomputadora interna. Esta tecnología proporciona total autonomía al paciente. La principal limitación de este corazón artificial era su excesivo tamaño (10 cm x 8,5 cm), por lo que solo ha podido ser implantado en hombres con más de 90 kg de peso.

       El corazón AbioCor TAH™ fue implantado con éxito, por primera vez, el 2 de julio de 2001, a un paciente en el Jewish Hospital de Louisville. La revista TIME distinguió este acontecimiento médico en el  “Premio Invento del Año” (del inglés, Invention of the Year Award).

      El paciente sobrevivió 151 días tras la operación, falleciendo por un ictus cerebral. Otro enfermo diagnosticado de insuficiencia cardiaca terminal, recibió este corazón artificial que funcionó normalmente durante 512 días, hasta que la membrana interna se rompió, ocasionando la muerte súbita del enfermo.

     Posteriormente, se implantó este corazón AbioCor TAH™ a 14 pacientes en 4 hospitales norteamericanos. De este grupo de enfermos terminales, 9 fallecieron en el periodo de 9 meses y los 5 pacientes restantes solo sobrevivieron entre 10-17 meses tras la cirugía, a causa de infecciones, ictus cerebral o fallo mecánico del aparato. Tras estos desastrosos resultados clínicos, este proyecto de tecnología tan innovadora fue abandonado en el año 2009.

   Y llegaron los franceses con AIRBUS

     Un grupo de investigadores franceses, dirigidos por Alain Carpentier, prestigioso cirujano cardiovascular de París, junto con un equipo de ingenieros de Matra Defense de la empresa aeronáutica Airbus Group, desarrollaron un novedoso corazón artificial, denominado Carmat-TAH™.  En 2008, fundaron la empresa CARMAT SAS para el desarrollo y fabricación de este corazón artificial.

                                                                                    Corazón artificial Carmat

     Se trata de un corazón artificial biocompatible diseñado para replicar la función y morfología del corazón humano, utilizando una tecnología muy sofisticada de autorregulación. La superficie de la membrana en contacto con la sangre es de material biológico -pericárdico bovino procesado- así como sus 4 bioprótesis valvulares cardiacas. Contiene sensores de presión y un microprocesador, con una línea de transmisión percutánea colocada en el cinturón del enfermo, que trasmite al interior mediante un único cable atravesando la piel del enfermo. Este corazón mecánico pesa casi 1 kg, tres veces más que un corazón humano, lo que limita su utilización a 80% de hombres y 20% de mujeres.

     La ANSM -Agencia Nacional Francesa para la Seguridad de Medicamentos y Productos Sanitarios- autorizó la primera implantación en diciembre de 2013, en un hombre de 76 años, no apto para trasplante cardiaco, en el Hospital Europeo Georges Pompidou de París, donde se realizó la operación de 10 horas de duración. Este paciente falleció a los 75 días de implante; se desconoce si la muerte se debió a un problema mecánico.

       Las autoridades sanitarias francesas autorizaron la implantación del Carmat-TAH™ en 20 pacientes. La empresa anunció que se ha conseguido una supervivencia superior a los 6 meses en el 70%, de los 10 primeros pacientes. Debe destacarse que no hubo incidentes de accidente cerebrovascular, hemorragia gastrointestinal o infección.

      Hasta la fecha, se ha implantado a 13 pacientes con éxito (PIVOTAL study), y estiman completar, este “complicado año 2020”, los 20 primeros implantes en Europa. Eventualmente, la compañía espera obtener la Marca CE europea, para su distribución, a un coste aproximado de 165.000 euros.

   Una necesidad vital, no un capricho tecnológico

     Las estadísticas internacionales más recientes ponen de manifiesto que 20 millones de personas sufren insuficiencia cardiaca, solo en Europa y Estados Unidos, y decenas de miles de ellos en fase terminal, con un claro incremento anual.

      Según los datos oficiales del Registro Internacional de Trasplantes Cardiacos, basado en el análisis de 104 países participantes -representando el 90% de la población mundial- alrededor de 5.400 trasplantes de corazón se realizan anualmente en el mundo. El número de donantes de órganos -tan minúsculo, en comparación con decenas de miles de potenciales enfermos- ha ido disminuyendo de forma significativa, por lo que mayor número de pacientes terminales precisarán de un aparato mecánico (VAD, TAH) para mantener su vida, bien durante la espera de un donante o de forma definitiva.

      La vida de tantas personas, bien vale seguir investigando e invirtiendo en este campo apasionante de la Medicina e Ingeniería modernas. Un siglo de investigación y avances tecnológicos no ha sido suficiente para encontrar el corazón artificial ideal.

                                        El ser humano lo logrará.

“La gloria de la Ciencia está en imaginar más de lo que puede probar”. Freeman Dyson  - Físico inglés