Todos os anos, cerca de 50.000 pessoas nos Estados Unidos sofrem choque cardiogênico – uma condição potencialmente fatal, geralmente causada por um ataque cardíaco grave, em que o coração não consegue bombear sangue suficiente para as necessidades do corpo.

Muitos desses pacientes acabam recebendo ajuda de uma bomba mecânica que pode ajudar temporariamente o coração a bombear o sangue até que ele se recupere o suficiente para funcionar sozinho. No entanto, em quase metade destes pacientes, a ajuda extra leva a um desequilíbrio entre os ventrículos esquerdo e direito, o que pode representar perigo para o paciente.

Num novo estudo, os investigadores do MIT descobriram porque é que esse desequilíbrio ocorre e identificaram factores que o tornam mais provável. Eles também desenvolveram um teste que os médicos poderiam usar para determinar se essa disfunção ocorrerá em um determinado paciente, o que poderia dar aos médicos mais confiança na hora de decidir se devem usar essas bombas, conhecidas como dispositivos de assistência ventricular (VADs).

“À medida que melhoramos a compreensão mecanicista de como essas tecnologias interagem com a fisiologia nativa, podemos melhorar a utilidade do dispositivo. E se tivermos mais algoritmos e orientações baseadas em métricas, isso facilitará o uso pelos médicos. Isto irá melhorar os resultados destes pacientes e aumentar a utilização destes dispositivos de forma mais ampla”, afirma Kimberly Lamberti, estudante de pós-graduação do MIT e principal autora do estudo.

Elazer Edelman, professor Edward J. Poitras em Engenharia Médica e Ciência e diretor do Instituto de Engenharia Médica e Ciência (IMES) do MIT, é o autor sênior do artigo, que aparece hoje na Science Translational Medicine. Steven Keller, professor assistente de medicina na Escola de Medicina Johns Hopkins, também é autor do artigo.

Edelman observa que “a beleza deste estudo é que ele utiliza insights fisiopatológicos e análises computacionais avançadas para fornecer aos médicos orientações diretas sobre como lidar com o uso explosivo desses valiosos dispositivos mecânicos. Usamos esses dispositivos cada vez mais em nossos pacientes mais doentes e agora temos melhores estratégias sobre como otimizar sua utilidade.”

Para tratar pacientes que apresentam choque cardiogênico, um VAD percutâneo pode ser inserido através das artérias até ser posicionado através da válvula aórtica, onde ajuda a bombear o sangue para fora do ventrículo esquerdo. O ventrículo esquerdo é responsável por bombear o sangue para a maioria dos órgãos do corpo, enquanto o ventrículo direito bombeia o sangue para os pulmões.

Na maioria dos casos, o dispositivo pode ser removido após cerca de uma semana, quando o coração for capaz de bombear sozinho. Embora eficazes para muitos pacientes, em algumas pessoas os dispositivos podem perturbar a coordenação e o equilíbrio entre os ventrículos direito e esquerdo, que se contraem e relaxam de forma síncrona. Estudos descobriram que esta interrupção ocorre em até 43% dos pacientes que recebem VADs.

“Os ventrículos esquerdo e direito estão altamente acoplados, de modo que o dispositivo interrompe o fluxo através do sistema, o que pode desmascarar ou induzir insuficiência cardíaca direita em muitos pacientes”, diz Lamberti. “Em todo o campo, é sabido que isso é uma preocupação, mas o mecanismo que está criando isso não é claro e há métricas limitadas para prever quais pacientes irão experimentar isso”.

Neste estudo, os pesquisadores queriam descobrir por que essa falha ocorre e encontrar uma maneira de ajudar os médicos a prever se isso aconteceria com um determinado paciente. Se os médicos soubessem que o coração direito também precisaria de apoio, poderiam implantar outro VAD que ajudasse o ventrículo direito.

“O que estávamos tentando fazer com este estudo era prever quaisquer problemas no início do curso do paciente, para que medidas pudessem ser tomadas antes que esse estado extremo de falha fosse alcançado”, diz Lamberti.

Para isso, os pesquisadores estudaram os dispositivos em um modelo animal de insuficiência cardíaca. Um VAD foi implantado no ventrículo esquerdo de cada animal, e os pesquisadores analisaram diversas métricas diferentes da função cardíaca à medida que a velocidade de bombeamento do dispositivo aumentava e diminuía.

Os pesquisadores descobriram que o fator mais importante na resposta do ventrículo direito à implantação do VAD foi o quão bem o sistema vascular pulmonar – a rede de vasos que transporta o sangue entre o coração e os pulmões – se adaptou às mudanças no volume e fluxo sanguíneo induzidos pelo VAD. 

Esse sistema seria mais capaz de lidar com esse fluxo extra se pudesse ajustar sua resistência (a desaceleração do fluxo sanguíneo constante através dos vasos) e a complacência (a desaceleração de grandes pulsos de volume de sangue nos vasos).

“Descobrimos que, no estado saudável, a conformidade e a resistência podem mudar muito rapidamente para acomodar as mudanças no volume devido ao dispositivo. Mas com a doença progressiva, essa capacidade de adaptação diminui”, diz Lamberti.

Os investigadores também mostraram que medir esta complacência vascular pulmonar e a sua adaptabilidade poderia oferecer uma forma de prever como um paciente responderá à assistência do ventrículo esquerdo. Utilizando um conjunto de dados de oito pacientes que receberam um DAV esquerdo, os investigadores descobriram que essas medições se correlacionavam com o estado cardíaco direito, prevendo assim o quão bem os pacientes se adaptaram ao dispositivo, validando os resultados do estudo em animais.

Para fazer este teste, os médicos precisariam implantar o dispositivo normalmente e depois aumentar a velocidade enquanto medem a complacência do sistema vascular pulmonar. Os pesquisadores determinaram uma métrica que pode avaliar essa conformidade usando apenas o próprio VAD e um cateter de artéria pulmonar que é comumente implantado nesses pacientes.

“Criamos esta forma de testar o sistema de forma dinâmica e, ao mesmo tempo, manter o suporte do coração”, diz Lamberti. “Assim que o dispositivo for iniciado, este teste rápido poderá ser executado, o que informaria aos médicos se o paciente pode precisar de suporte cardíaco direito.”

Os investigadores esperam agora expandir estas descobertas com estudos adicionais em animais e continuar a colaboração com os fabricantes destes dispositivos no futuro, na esperança de realizar estudos clínicos para avaliar se este teste forneceria informações valiosas para os médicos.

“No momento, existem poucas métricas usadas para prever a tolerância do dispositivo. A seleção de dispositivos e a tomada de decisões baseiam-se, na maioria das vezes, em evidências experienciais dos médicos de cada instituição. Esperamos que esse entendimento permita que os médicos determinem quais pacientes serão intolerantes ao suporte do dispositivo e forneçam orientação sobre como tratar melhor cada paciente com base no estado cardíaco correto”, diz Lamberti.

A pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue; o Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais; e Abiomed.