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Defibrillatore Indossabile

 

Nel mese di giugno del 2017, presso l'Ospedale Maria Vittoria di Torino, è stato applicato per la prima volta un defibrillatore indossabile ad un paziente affetto da miocardite. Questa apparecchiatura portatile è in grado di rilevare in maniera automatica e con precisione un'aritmia cardiaca e, successivamente, di produrre una scossa elettrica per porre fine a questo evento patologico. Il defibrillatore indossabile, inoltre, emette dei suoni di allarme durante la procedura e registra tutti gli eventi potenzialmente patologici di natura cardiaca della persona che lo indossa, svolgendo un lavoro simile a quello effettuato per mezzo dell'elettrocardiogramma Holter, che registra l'attività del cuore per 24 o 48 ore. La differenza, però, è che il defibrillatore indossabile registra solo gli eventi potenzialmente dannosi e, in caso di pericolo, fa esattamente il lavoro del defibrillatore classico, utilizzato dal personale sanitario. Il defibrillatore indossabile può essere fatto utilizzare da un paziente su richiesta di uno o più medici che ritengono sia necessario avere un'assistenza continua ed automatica, in genere per un periodo di qualche mese. Inoltre, solitamente l'apparecchiatura non va tolta dalla persona tranne che in alcuni casi, come per esempio quando si fa una doccia, ma di comune accordo con i medici.

La defibrillazione è un trattamento per le aritmie cardiache pericolose per la vita, in particolare la fibrillazione ventricolare o VF e la tachicardia ventricolare non perfusiva o VT. Un defibrillatore fornisce al cuore un dosaggio di corrente elettrica. Questo depolarizza una grande quantità di muscolo cardiaco, terminando l'aritmia. Successivamente, il pacemaker naturale del corpo nel seno sinoatriale del cuore è in grado di ristabilire il ritmo normale del seno. In contrasto con la defibrillazione, la cardioversione elettrica sincronizzata è uno shock elettrico consegnato in sincronia con il ciclo cardiaco. Sebbene la persona possa ancora essere malata critica, la cardioversione normalmente mira a porre fine alle aritmie cardiache scarsamente perfusive, come la tachicardia supraventricolare.

I defibrillatori possono essere esterni, impiantati o indossabili, a seconda del tipo di dispositivo utilizzato o necessario. Alcune unità esterne, conosciute come defibrillatori esterni automatizzati o AED, automatizzano la diagnosi di ritmi curabili, il che significa che anche persone che non sono professionisti sanitari sono in grado di utilizzarli con successo con poca o nessuna formazione, ad esempio in metropolitana.

La defibrillazione è spesso un passo importante nella rianimazione cardiopolmonare o CPR. La CPR è un intervento basato su algoritmi volto a ripristinare la funzione cardiaca e polmonare. La defibrillazione è indicata solo in alcuni tipi di disritmie cardiache, in particolare la fibrillazione ventricolare e la tachicardia ventricolare pulseless. Se il cuore è completamente bloccato, come in asistole o in attività elettrica pulseless o PEA, la defibrillazione non è indicata. La defibrillazione non è anche indicata se il paziente è cosciente o ha un impulso. Le scosse elettriche non corrette possono causare disritmie pericolose, come la fibrillazione ventricolare.

I tassi di sopravvivenza per gli arresti cardiaci che avvengono fuori dall'ospedale sono scarsi, spesso inferiori al 10%. I risultati per gli arresti cardiaci ospedalieri sono più alti del 20%. All'interno del gruppo di persone che presentano un arresto cardiaco, il ritmo cardiaco specifico può avere un impatto significativo sui tassi di sopravvivenza. Rispetto alle persone che presentano un ritmo non scivoloso (come l'asistole o il PEA), le persone con un ritmo shockabile (come VF o tachicardia ventricolare senza pulsazioni) hanno migliorato i tassi di sopravvivenza, che vanno dal 21% al 50%.

I defibrillatori sono stati utilizzati per la prima volta nel 1899 da Jean-Louis Prévost e Frédéric Batelli, due fisiologi dell'Università di Ginevra, in Svizzera. Hanno scoperto che piccoli scosse elettriche potevano indurre fibrillazione ventricolare nei cani e che le scariche più grandi erano in grado d'invertire la condizione. Nel 1933, il Dott. Albert Hyman, specialista del cuore all'ospedale di Beth Davis di New York City e C. Henry Hyman, ingegnere elettrico, alla ricerca di un'alternativa alla iniezione di farmaci potenti direttamente nel cuore, hanno utilizzato una scossa elettrica al posto dell'iniezione di farmaci. Questa invenzione è stata chiamata Hyman Otor, dove viene utilizzato un ago cavo per passare un filo isolante all'area del cuore per fornire lo shock elettrico. L'ago in acciaio cavo agisce come un'estremità del circuito e la punta del filo isolato come l'altra estremità. Se l'Hyman Otor sia stato un successo, non è noto.

Il defibrillatore esterno com'è noto oggi è stato inventato dall'ingegnere elettrico William Kouwenhoven nel 1930. William ha studiato la relazione fra le scosse elettriche ed i loro effetti sul cuore umano, quando era uno studente presso la Johns Hopkins University School of Engineering. I suoi studi gli hanno aiutato a inventare un dispositivo. Ha inventato il defibrillatore e lo ha testato su un cane, come Prévost e Batelli. Il primo uso su un essere umano è stato eseguito nel 1947 da Claude Beck, professore di chirurgia presso la Case Western Reserve University. La teoria di Beck era che la fibrillazione ventricolare si verificava spesso nei cuori fondamentalmente sani, secondo le sue parole: "Cuori troppo belli per morire" e che ci doveva essere un modo per salvarli. Beck ha usato per la prima volta la tecnica con successo su un ragazzo di 14 anni che era stato operato per un difetto di petto congenito. Il petto del ragazzo è stato aperto chirurgicamente e il massaggio cardiaco manuale è stato intrapreso per 45 minuti fino all'arrivo del defibrillatore. Beck ha utilizzato le pale interne su entrambi i lati del cuore, insieme a procainamide, un farmaco antiaritmico e ha ottenuto il ritorno del ritmo normale del seno.

Questi primi defibrillatori usavano la corrente alternata prelevata da una presa di corrente, trasformata dai 110-240 Volt disponibili nella linea fino a 300-1000 Volt, al cuore esposto tramite elettrodi a "paddle". La tecnica era spesso inefficace nel ripristinare la VF mentre gli studi morfologici hanno mostrato danni alle cellule del muscolo cardiaco post mortem. La natura della macchina CA con un grande trasformatore ha anche reso queste unità molto difficili da trasportare e tendevano ad essere grandi unità su ruote.

Fino agli inizi degli anni '50, la defibrillazione del cuore era possibile solo quando la cavità toracica era aperta durante l'intervento chirurgico. La tecnica utilizzava una tensione alternata da una sorgente da 300 Volt o superiore derivata dalla potenza AC standard, comunicata ai lati del cuore esposto mediante elettrodi "paddle", dove ciascun elettrodo era una piastra metallica piatta o leggermente concava del diametro di circa 40 mm. Il dispositivo defibrillatore a petto chiuso, che applicava una tensione alternata superiore a 1000 volt, condotta mediante elettrodi applicati esternamente attraverso la gabbia toracica al cuore, è stato sperimentato dal Dott. V. Eskin con l'assistenza di A. Klimov in Frunze, Unione Sovietica (oggi noto come Bishkek, Kirghizistan) nella metà degli anni Cinquanta del secolo scorso.  La durata degli shock AC era tipicamente compresa nell'intervallo di 100-150 millisecondi.

I primi esperimenti di successo di defibrillazione effettuata con successo tramite lo scarico di un condensatore eseguiti su animali sono stati segnalati da N. L. Gurvich e G. S. Yunyev nel 1939. Nel 1947 le loro opere furono riportate nelle riviste mediche occidentali. La produzione in serie del defibrillatore ad impulso di Gurvich è iniziata nel 1952. Il primo "defibrillatore universale Prema" cecoslovacco è stato fabbricato nel 1957 dalla società Prema e progettato dal Dott. Bohumil Peleška. Nel 1958 il suo dispositivo è stato mostrato al Grand Prix all'Expo 58. Nel 1958, il senatore americano Hubert H. Humphrey ha visitato Nikita Khrushchev e tra l'altro ha visitato l'Istituto di rianimazione di Mosca, dove ha incontrato, fra gli altri. Humphrey ha immediatamente riconosciuto l'importanza della ricerca sulla rianimazione e, in seguito, un certo numero di medici americani ha visitato Gurvich. Allo stesso tempo, Humphrey ha lavorato alla creazione di un programma federale presso l'Istituto Nazionale di Salute in fisiologia e medicina, riferendo al Congresso quanto visto in URSS.

Nel 1959 Bernard Lown ha avviato una ricerca nel suo laboratorio con animali in collaborazione con l'ingegnere Barouh Berkovits, al fine di realizzare una tecnica che prevedeva la ricarica di una banca di condensatori a circa 1000 Volt con un contenuto energetico di 100-200 joules, per emettere la carica con un'induttanza tale da produrre un'onda sinusoidale fortemente smorzata di durata finita (circa 5 millisecondi) al cuore, attraverso elettrodi a pale. Questa squadra ha ulteriormente sviluppato una comprensione della tempistica ottimale della distribuzione degli urti nel ciclo cardiaco, consentendo l'applicazione del dispositivo alle aritmie come la fibrillazione atriale, la vibrazione atriale e la tachicardia supraventricolare nella tecnica conosciuta come "cardioversione".

La forma d'onda di Lown-Berkovits divenne lo standard per la defibrillazione fino alla fine degli anni '80. All'inizio degli anni '80 il "laboratorio MU" dell'Università del Missouri ha effettuato numerosi studi introducendo una nuova forma d'onda chiamata BTE. In questa forma d'onda, una tensione continua in espansione esponenziale viene invertita in polarità, circa a metà del percorso del tempo di scossa, quindi continua a decadere per qualche tempo, dopo di che la tensione viene tagliata o troncata. Gli studi hanno dimostrato che la forma d'onda bifasica troncata potrebbe essere più efficace e che richiede la distribuzione di livelli più bassi di energia per produrre la defibrillazione. Un ulteriore vantaggio è stato una significativa riduzione del peso della macchina. La forma d'onda BTE, combinata con la misura automatica dell'impedenza transtoracica, è la base per i defibrillatori moderni.

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