Una válvula cardíaca artificial es una válvula unidireccional que se implanta en el corazón de una persona para reemplazar una válvula cardíaca que no funciona correctamente ( valvulopatía cardíaca ). Las válvulas cardíacas artificiales se pueden dividir en tres grandes clases: válvulas cardíacas mecánicas, válvulas de tejido bioprotésicas y válvulas de tejido diseñadas.
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 hacia los principales vasos sanguíneos conectados a él (la arteria pulmonar y la aorta ). Las válvulas cardíacas pueden funcionar mal por diversas razones, lo que puede 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 insuficiencia cardíaca . Si bien algunas válvulas disfuncionales pueden tratarse con medicamentos o repararse, otras deben reemplazarse con una válvula artificial. [2]
Un corazón contiene cuatro válvulas (tricúspide, pulmonar, mitral y aórtica) que se abren y cierran a medida que la sangre pasa a través del corazón. [3] 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, desde donde es bombeada a través de la válvula mitral hacia el ventrículo izquierdo. El ventrículo izquierdo bombea sangre a la aorta a través de la válvula aórtica .
Hay 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. [4]
Los tres tipos principales de válvulas cardíacas artificiales son válvulas mecánicas, biológicas (bioprótesis/tejidos) y válvulas de ingeniería tisular. En 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. [ cita necesaria ] Las empresas que fabrican válvulas cardíacas incluyen Edwards Lifesciences, [5] Medtronic, [6] Abbott (St. Jude Medical), [7] CryoLife, [8] y LifeNet Health. [9]
Las válvulas mecánicas vienen en tres tipos principales: bola enjaulada, disco basculante y bivalva, con varias modificaciones en estos diseños. [10] Las válvulas de bola enjauladas ya no se implantan. [11] Las válvulas bivalvas son el tipo más común de válvula mecánica implantada en los pacientes hoy en día. [12]
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 es empujada 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 enjaulada en diez pacientes (seis de los cuales sobrevivieron a la operación), lo que marcó el primer éxito en válvulas cardíacas protésicas. [ cita necesaria ] Miles 'Lowell' Edwards y Albert Starr inventaron una válvula similar en 1960, comúnmente conocida como válvula de bola de silastic Starr-Edwards. [13] 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. [13]
Las válvulas de bola enjauladas están fuertemente asociadas con la formación de coágulos sanguíneos, por lo que las personas que tienen una requieren un alto grado de anticoagulación , generalmente con un INR objetivo de 3,0 a 4,5. [14]
Introducida en 1969, la primera válvula de disco basculante clínicamente disponible fue la válvula Bjork-Shiley . [15] 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 de metal sujeta, mediante dos soportes metálicos, un disco que se abre cuando el corazón late para dejar fluir la sangre y luego se cierra de nuevo para evitar que la sangre retroceda. El disco suele estar hecho de un material de carbono extremadamente duro ( carbón pirolítico ), lo que permite que la válvula funcione durante años sin desgastarse. [ cita necesaria ]
Introducidas en 1979, las válvulas bivalvas están hechas de dos valvas semicirculares que giran alrededor de puntales unidos a la carcasa de la válvula. Con una apertura más grande que las válvulas de bola enjaulada o de disco basculante, conllevan un menor riesgo de formación de coágulos sanguíneos. Sin embargo, son vulnerables al reflujo sanguíneo. [ cita necesaria ]
La principal ventaja de las válvulas mecánicas sobre las bioprótesis es su mayor durabilidad. [16] Hechos de metal y/o carbón pirolítico , [10] pueden durar entre 20 y 30 años. [dieciséis]
Uno de los principales inconvenientes de las válvulas cardíacas mecánicas es que se asocian con un mayor riesgo de formación de coágulos sanguíneos . Los coágulos formados por el daño de los glóbulos rojos y las plaquetas pueden bloquear los vasos sanguíneos y provocar un derrame cerebral . Las personas con válvulas mecánicas necesitan tomar anticoagulantes (anticoagulantes), como warfarina , por el resto de su vida. [16] 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. [ cita necesaria ] La cavitación , la rápida formación de microburbujas en un fluido como la sangre debido a una caída de presión localizada, puede provocar una falla de la válvula cardíaca mecánica, [17] 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 pueden explicarse mediante la mecánica de fluidos . Por ejemplo, la formación de coágulos de sangre es un efecto secundario de las altas tensiones de corte 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. [ cita necesaria ]
Las válvulas mecánicas implantadas pueden provocar el rechazo de cuerpos extraños. La sangre puede coagularse y eventualmente dar como resultado una hemostasia. El uso de fármacos anticoagulantes será interminable para prevenir la trombosis. [18] [ se necesita fuente no primaria ]
Las válvulas bioprotésicas suelen estar hechas de tejido animal (heteroinjerto/ xenoinjerto ) adherido a un soporte metálico o polimérico. [11] El tejido bovino (de vaca) es el más utilizado, pero algunos están hechos de tejido porcino (de cerdo). [19] [ se necesita fuente no primaria ] El tejido se trata para prevenir el rechazo y la calcificación . [ cita necesaria ]
A veces se utilizan alternativas a las válvulas de tejido animal, donde 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. [12] Un autoinjerto pulmonar, también conocido como procedimiento de Ross , es donde se extrae la válvula aórtica y se reemplaza con la válvula pulmonar del propio paciente (la válvula entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar). Luego se utiliza un homoinjerto pulmonar (una válvula pulmonar extraída de un cadáver) para reemplazar la propia válvula pulmonar del paciente. Este procedimiento se realizó por primera vez en 1967 y se utiliza principalmente en niños, ya que permite que la propia válvula pulmonar del paciente (ahora en posición aórtica) crezca con el niño. [12]
Las válvulas bioprotésicas tienen menos probabilidades que las válvulas mecánicas de provocar coágulos sanguíneos, por lo que no requieren anticoagulación de por vida. Como resultado, las personas con válvulas bioprotésicas tienen un menor riesgo de hemorragia que aquellas con válvulas mecánicas. [dieciséis]
Las válvulas de tejido son menos duraderas que las válvulas mecánicas y suelen durar entre 10 y 20 años. [20] Esto significa que las personas con válvulas bioprotésicas tienen una mayor incidencia de requerir otro reemplazo de válvula aórtica en su vida. [16] Las válvulas bioprotésicas tienden a deteriorarse más rápidamente en pacientes más jóvenes. [21]
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 de ovejas y conejos, el tejido conservado mediante esta nueva tecnología tuvo menos calcificación que el tejido de control. [22] Actualmente se comercializa una válvula que contiene este tejido, pero aún no se dispone de datos de durabilidad a largo plazo en pacientes. [23] [ se necesita fuente no primaria ]
Las válvulas bioprotésicas actuales carecen de longevidad y se calcificarán con el tiempo. [24] Cuando una válvula se calcifica, las cúspides de la válvula se vuelven rígidas y gruesas y no pueden cerrarse por completo. [24] Además, las válvulas bioprotésicas no pueden crecer con el paciente ni adaptarse a él: si un niño tiene válvulas bioprotésicas, necesitará que se las reemplacen varias veces para adaptarse a su crecimiento físico. [24]
Durante más de 30 años, los investigadores han intentado desarrollar válvulas cardíacas in vitro . [25] Estas válvulas diseñadas con tejidos implican sembrar células humanas en un soporte. [25] Los dos tipos principales de andamios son andamios naturales, como tejido descelularizado, o andamios hechos de polímeros degradables. [26] El andamio actúa como una matriz extracelular , guiando el crecimiento del tejido hacia la estructura tridimensional correcta de la válvula cardíaca. [26] [25] Algunas válvulas cardíacas fabricadas con tejidos se han probado en ensayos clínicos, [26] pero ninguna está disponible comercialmente.
Las válvulas cardíacas diseñadas con tejidos pueden ser específicas para cada persona y modelarse en 3D para adaptarse a un receptor individual [27] La impresión 3D se utiliza debido a su alta exactitud y precisión al tratar con diferentes biomateriales. [27] Se espera que las células que se utilizan para las válvulas cardíacas diseñadas con tejidos secreten la matriz extracelular (MEC). [24] La matriz extracelular proporciona soporte para mantener la forma de las válvulas y determina las actividades celulares. [28]
Los científicos pueden seguir la estructura de las válvulas cardíacas para producir algo que se parezca a ellas, pero dado que las válvulas diseñadas con tejidos carecen de una base celular natural, no pueden realizar sus funciones como las válvulas cardíacas naturales o funcionan cuando se implantan pero se degradan gradualmente con el tiempo. tiempo. [ cita necesaria ] Una válvula cardíaca ideal diseñada con tejido sería no trombogénica, biocompatible, duradera, resistente a la calcificación, crecería con el corazón circundante y exhibiría un perfil hemodinámico fisiológico. [29] Para lograr estos objetivos, el andamio debe elegirse cuidadosamente; hay tres candidatos principales: ECM descelularizada (xenoinjertos u homoinjertos), polímeros naturales y polímeros sintéticos. [29]
Las válvulas mecánicas y de tejido están hechas de diferentes materiales. Las válvulas mecánicas generalmente están hechas de titanio y carbono. [30] Las válvulas de tejido están formadas por tejido humano o animal. Las válvulas compuestas de tejido humano, conocidas como aloinjertos u homoinjertos, provienen de corazones humanos de donantes. [30]
Las válvulas mecánicas pueden ser una mejor opción para las personas más jóvenes y las personas con riesgo de deterioro de las válvulas debido a su durabilidad. También es preferible para personas que ya están tomando anticoagulantes y personas que probablemente no tolerarían otra operación de reemplazo valvular. [ cita necesaria ]
Las válvulas de tejido son mejores para los grupos de mayor edad, ya que es posible que no sea necesaria 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 efecto secundario importante de tomar medicamentos anticoagulantes, las personas que tienen riesgo de sangrado 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 no pueden tomar medicamentos anticoagulantes. Las personas que planean quedar embarazadas también pueden considerar la posibilidad de utilizar válvulas de tejido, ya que la warfarina presenta riesgos durante el embarazo. [ cita necesaria ]
Idealmente, una válvula cardíaca artificial debería funcionar como una válvula cardíaca natural. [11] El funcionamiento de las válvulas cardíacas naturales se caracteriza por muchas ventajas:
Se espera que las válvulas cardíacas artificiales duren entre 10 y 30 años. [dieciséis]
Los problemas más comunes con las válvulas cardíacas artificiales son diversas formas de degeneración, incluida la gran hinchazón de las valvas, patología isquémica de la válvula mitral y alargamiento menor de las cuerdas. [24] El proceso de reparación de la regurgitación y 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. [24]
Los investigadores están investigando la cirugía basada en catéter que permite la reparación de una válvula cardíaca artificial sin grandes incisiones. [32]
Los investigadores están investigando una válvula cardíaca protésica intercambiable que permite rehacer y reparar rápidamente una válvula cardíaca artificial. [33]
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