Apparati innovativi per operazioni a cuore aperto.
Pubblicato il 31. lug, 2010 da Dott. Franco Natilli in Bioingegneria
La circolazione extra-corporea è una tecnica indispensabile durante le operazioni a cuore aperto (bypass coronarici, sostituzioni valvolari, trapianti cardiaci). Essa sostituisce, nel corso di un intervento chirurgico, sia la funzione del cuore sia quella dei polmoni. Convenzionalmente si tratta di un circuito idraulico composto da una pompa, un ossigenatore, uno scambiatore di calore e un insieme di tubi e cannule che li collega tra loro e al paziente.
Il sistema intercetta il sangue proveniente dal circuito venoso, gli fa bypassare cuore e polmoni, e lo immette nell’aorta, riossigenato e fornito della forza propulsiva necessaria per farlo circolare. Spesso il sangue viene anche raffreddato, e con esso tutto il corpo del paziente, allo scopo di ridurre al minimo il metabolismo e rallentare eventuali processi degenerativi causati da un’imperfetta ossigenazione. Il circuito per la circolazione extra-corporea convenzionalmente utilizzato ha però alcuni limiti. Certi tessuti, per esempio, sono irrorati correttamente solo da un flusso pulsatile, come quello naturale, quando in corrispondenza dei picchi di pressione il sangue si apre la strada in vasi altrimenti collassati. In caso contrario, i tessuti degli organi soggetti a questo fenomeno – tra cui reni e cervello – possono subire danni ischemici. Un altro problema è rappresentato dall’elevato volume interno del circuito, che va ad aggiungersi a quello del sistema cardiocircolatorio. Il sangue presente nel paziente non è sufficiente a riempire entrambi e viene perciò diluito con soluzione fisiologica.
Una volta terminata l’operazione chirurgica, il sangue diluito deve essere reimmesso nel paziente, con conseguenze che vanno dall’accumulo di liquidi nei tessuti del paziente (edema post-operatorio), a un maggiore stress per il cuore e i reni. Pump-Oxy è un ossigenatore pompante concepito dal gruppo di bio-ingegneri del Politecnico di Milano guidato da Roberto Fumero. Integra in un unico dispositivo una pompa pulsatile e un ossigenatore a membrana. Come tale, non solo restituisce al flusso sanguigno il suo naturale andamento ma, grazie alle dimensioni significativamente ridotte e all’eliminazione di numerosi tubi di raccordo, ha un volume interno molto limitato e richiede perciò una minore diluizione del sangue. Pump-Oxy, che è protetto da brevetto, è costruito con materiali convenzionali e ha superato brillantemente tutte le fasi di sperimentazione in vitro, dimostrando di rispettare pienamente gli standard internazionali richiesti per questo genere di dispositivi. Dello stesso gruppo è anche il progetto di una innovativa cannula aortica, anch’essa già brevettata. La cannula aortica è il tratto terminale del circuito per la circolazione extra-corporea, cioè quella parte di tubo che si inserisce nell’aorta immettendovi il sangue ossigenato. Durante il cosiddetto “transitorio”, vale a dire il periodo in cui si fa ripartire il cuore con la circolazione extra-corporea ancora in funzione, una comune cannula aortica ostacola il flusso di sangue pompato dal cuore, obbligandolo a compiere un maggiore lavoro e causando emolisi e possibili danni alla parete aortica.
La cannula progettata al Politecnico di Milano, grazie a un puntale formato da due materiali distinti, di cui uno morbido, collassa alla ripartenza del cuore, consentendo al sangue pompato dal cuore di fluire attraverso l’intera sezione dell’aorta.
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