En los momentos posteriores a un ataque cardíaco, cada segundo cuenta. Los profesionales médicos deben actuar rápidamente para estabilizar al paciente y evitar más daños al corazón. A menudo, eso significa abrir la cavidad torácica, un procedimiento complejo y traumático.e implantar un dispositivo de asistencia ventricular izquierda DAVI para ayudar al músculo cardíaco debilitado a seguir bombeando sangre por todo el cuerpo.
Gracias a un nuevo tipo de DAVI desarrollado por investigadores de Penn State, es posible que un procedimiento tan invasivo no sea necesario para algunos pacientes cardíacos. El diminuto Heartmate PHP bomba cardíaca percutánea se inserta en la arteria femoral en el muslo y se pasadel cuerpo hacia el ventrículo izquierdo, donde mantiene el flujo sanguíneo y, por lo tanto, permite que el corazón comience a sanar de inmediato. Recientemente aprobado para su uso en Europa, el dispositivo se encuentra actualmente en pruebas para la aprobación de la FDA en los Estados Unidos. Una vez certificado para su usoaquí, la bomba tiene el potencial de prolongar la vida de decenas de miles de personas cada año.
"Este es el primer dispositivo que permite a un cardiólogo o técnico estabilizar inmediatamente a alguien que ha tenido un ataque cardíaco grave", dice Robert Kunz, investigador principal del proyecto. "Hasta ahora, no había duda de que si el pacienteel corazón se detuvo, el cirujano estaba abriendo el pecho y entrando. Esta bomba está diseñada para ser insertada, desplegada y operativa en cuestión de minutos después de que un paciente sufre un ataque cardíaco. Se gana algo de tiempo, desde varios días hasta un par de semanas,para que el médico evalúe la situación, para decir 'Estamos bien por ahora' mientras determina los próximos pasos ".
Kunz no es un cirujano. Es un ingeniero aeroespacial, lo que a primera vista puede parecer una coincidencia improbable con la investigación biomédica. Pero, de hecho, la bomba de sangre de seis milímetros de ancho es esencialmente una hélice en miniatura, y Kunz y suEl equipo de investigación aplicó el mismo conjunto de estrategias y herramientas para desarrollar la bomba que utilizan para diseñar hélices de submarinos y torpedos. "Este dispositivo es una turbomáquina, como la hélice de un submarino", dice Kunz. "Cuando se trata de dinámica de fluidos, las ecuaciones son las mismas, sin importar el fluido. En este caso, es sangre ".
El trabajo en la bomba cardíaca comenzó en 2004, cuando Datascope, una empresa de tecnología médica, se acercó a Kunz y su grupo de investigación para colaborar en el proyecto. Un equipo multidisciplinario que incluye investigadores de dinámica de fluidos, científicos de materiales, ingenieros, expertos en mecánica estructural,y los maquinistas comenzaron a diseñar prototipos de bombas y modelos cardíacos para medir el rendimiento.
Los componentes de la bomba incluyen un pequeño , impulsor plegable que gira rápidamente y que está alojado dentro de una cánula o tubo plegable. Con una consistencia elástica similar a la de un borrador de lápiz, las palas del impulsor se pueden plegar para insertarlas en una vaina de tres milímetros de diámetro, pero son firmessuficiente para bombear más de cuatro litros de sangre por minuto con un aumento de presión de una décima parte de la atmósfera, la capacidad del corazón de un hombre adulto sano. "Una vez que la cánula se ha introducido a través de la arteria femoral hasta el corazón", Kunzexplica, "un cardiólogo tira de un cable de control para sacarlo y - puf - se despliega y el impulsor se expande a unos seis milímetros y comienza a girar ".
Debido a su pequeño diámetro, el impulsor tiene que girar rápido, casi 20.000 revoluciones por minuto RPM, más de la mitad de la velocidad de rotación del motor principal del transbordador espacial. Y eso plantea un desafío: poner una hélice giratoria en relativamenteLa sangre estancada significa problemas para los glóbulos rojos, que son críticos para transportar oxígeno. Los investigadores tuvieron que encontrar una manera de minimizar el daño de los glóbulos rojos, lo que reduce su capacidad para transportar oxígeno y libera hemoglobina, que puede dañar los riñones y otros órganos.
"Sabíamos que teníamos que distribuir la energía que estábamos agregando a la sangre de una manera que no causara mucho cizallamiento, que es el estrés que encuentran las células sanguíneas cuando fluyen a través de las palas del impulsor".Kunz dice. "Así que pasamos por varios diseños, revisando la forma de las hojas de acuerdo con nuestros resultados. Algunos de nuestros primeros diseños eran terribles: simplemente demolían la sangre. Poco a poco lo mejoramos, contorneando las hojas, remodelando la punta,ajustando la velocidad. "
El producto final puede salvar la vida de quienes padecen un ataque cardíaco, ya que permite que el corazón funcione mientras el paciente espera una cirugía de derivación cardíaca o un trasplante de corazón. En el mejor de los casos, un paciente puede curarse por sí mismo y dejar deLa bomba también puede brindar apoyo durante un procedimiento de cateterismo cardíaco, dice Kunz. "El cateterismo puede ser traumático para el corazón y puede empeorar las cosas, y la bomba puede ser una medida valiosa por si acaso".
Para Kunz y su equipo, la creación de Heartmate PHP brindó una nueva oportunidad de buscar tecnologías fuera de su experiencia habitual, incluida la fisiología del sistema circulatorio, la mecánica de las células sanguíneas y la bioquímica. "Este fue un proyecto emocionante para nosotros", dice Kunz ".Esperamos con ansias el día en que esté en el mercado de los Estados Unidos, salvando vidas de personas ".
Thoratec, una de las pocas empresas en el mundo que ve los dispositivos de bombeo de sangre a través de la fabricación, el desarrollo y los ensayos clínicos hasta la comercialización, compró el proyecto de la bomba de sangre a Datascope en 2011.
Robert Kunz, profesor de ingeniería aeroespacial, es científico senior y jefe de la División de Mecánica Computacional en el Laboratorio de Investigación Aplicada de Penn State .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Penn State . Original escrito por Krista Weidner. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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