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IL TRAPIANTO DI CUORE NELLA STORIA 1905:Carrel e Guthrie: HTX eterotopico di cuore nel cane 1960:Shumway: descrizione tecnica di HTX su uomo 1967:Barnard: primo HTX ortotopico umano 1969:Cooley: primo cuore-polmone 1980:Standford University: ciclosporina 1984:Yacoub: primo neonato 1985:Gallucci: primo trapianto di cuore in ITALIA Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Dr. Norman E. Shumway In 1968 Dr. Norman Shumway performed the first heart transplant in the United Cattedra di Cardiochirurgia States. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE IL TRAPIANTO DI CUORE RAPPRESENTA IL TRATTAMENTO ELETTIVO PER LA MAGGIORANZA DELLE CARDIOPATIE TERMINALI. (NORMAN SHUMWAY 1998) OGNI ANNO VI SONO CIRCA 40.000 NUOVI CANDIDATI AL TRAPIANTO OGNI ANNO VENGONO EFFETTUATI CIRCA 3.500 NUOVI TRAPIANTI Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE INDICAZIONI E CONTROINDICAZIONI - RICEVENTE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE VALUTAZIONE DEL POTENZIALE DONATORE CARDIACO • ANAMNESI ACCURATA: • MALATTIE CARDIOVASCOLARI, E SISTEMICHE • STORIA SOCIALE • IPOTENSIONI E/O ARRESTI CARDIACI • VALUTAZIONE STRUMENTALE: • ECOCUORE • DOSAGGIO INOTROPI E DURATA • ECG • RX TORACE •CK/MB , TROPONINA T/I •VALUTAZIONE CLINICA Cattedra di Cardiochirurgia • ESAME DIRETTO DEL CUORE: CORONARIE E CATETERISMO DX UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE TRAPIANTO DI CUORE: IL DONATORE INDICAZIONI E CONTROINDICAZIONI RELATIVE NORMALE ECOCARDIOGRAMMA MINIME ANOMALIE NORMALE ECG ANOMALIE ASPECIFICHE NO ENZIMI mb <50 (?) NO ARRESTI DURATA<30’ (?) NO INOTROPI > 15 g/kg/min NO SEPSI (?) INFEZIONI POLMONARI ETA’ < 50aa (CORONAROGRAFIA ?) Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Surgical technique for orthotopic cardiac transplantation: Biatrial technique Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Surgical technique for orthotopic cardiac transplantation: Bicaval technique Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE The heterotopic technique (the original transplantation performed by Dr. Christian Barnard in 1967) Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE IL RIGETTO ACUTO E CRONICO CODIZIONANO LA SOPRAVVIVENZA DEL TRAPIANTO Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE RIGETTO ACUTO REAZIONE DEL SISTEMA IMMUNITARIO NEI CONFRONTI DEGLI ANTIGENI DEL TRAPIANTO RICONOSCIUTI COME “NON-SELF” DAL MHC (HLA). Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Histologic grading of allograft rejection Histologic grading of allograft rejection. In order to monitor rejection, periodic endomyocardial biopsies are performed. A, The percutaneous technique of endomyocardial biopsy using the Caves bioptome. The bioptome is inserted through the internal jugular vein to the right ventricular portion of the interventricular septum under fluoroscopy. Four to six specimens containing at least 50% myocytes are required for 90% to 95% confidence in the interpretation. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE ISHLT ENDOMYOCARDIAL GRADING SYSTEM GRADE HISTOLOGIC DESCRIPTION 0 No rejection 1A Focal perivascular or interstitial infiltrate without necrosis 1B Diffuse but sparse infiltrate without necrosis 2 One focus of aggressive infiltration or focal myocyte damage 3A Multifocal aggressive infiltrates or myocyte damage 3B Diffuse inflammatory process with necrosis 4 Diffuse aggressive polymorphous infiltrate with necrosis ±edema, ±hemorrhage, ±vasculitis Histologic grading of allograft rejection Histologic grading of allograft rejection. In order to monitor rejection, periodic endomyocardial biopsies are performed. The standardization of histologic biopsy grading according to the International Society for Heart Transplantation (ISHLT). Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Representative endomyocardial biopsies Hematoxylin and eosin staining of representative endomyocardial biopsies at a magnification of 100 x showing grade 1B rejection with focal lymphocytic infiltrate without evidence of myocardial necrosis (A), grade 3A rejection demonstrating more intensive lymphocytic infiltration and myocyte necrosis (B), and grade 4 allograft rejection with extensive lymphocyte infiltration, myocyte necrosis, and hemorrhage (C). Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE TERAPIA IMMUNOSOPPRESSIVA • TRIPLICE STANDARD: CICLOSPORINA ‘A’ 5 MG/KG DIE OS AZIOTOPRINA 2 MG/KG DIE OS PREDNISONE 0,2 MG/KG DIE OS • TERAPIA RIGETTO ACUTO • • • • • • 1A: NESSUN TRATTAMENTO 1B : NESSUN TRATTAMENTO OD INCREMENTO CORTISONE 2: EVENTUALE CICLO CORTISONE 3A: METILPREDNISOLONE 3B: METILPREDNISOLONE (eventualmente uso di sieri ALG) 4: ALG 15 mg/kg/die X 7 gg (eventuale uso OKT3) Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE RIGETTO CRONICO •UN DANNO PROLUNGATO NEL TEMPO DELLE CELLULE ENDOTELIALI E’ PROBABILMENTE ALLA BASE DELLE LESIONI ATS CHE DOPO 5 ANNI IL 40-50% DEI PAZIENTI TRAPIANTATI PRESENTA. •QUESTE LESIONI SI RISCONTRANO SENZA RELAZIONE CON LA PATOLOGIA INIZIALE DEL RICEVENTE E VENGONO CONSIDERATE COME MANIFESTAZIONI DI RIGETTO CRONICO. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE DIAGNOSI RIGETTO CRONICO ECG/ECO/SCINTIGRAFIA TARDIVI CORONAROGRAFIA ANNUALE DIAGNOSI ECOGRAFIA INTRA CORONARICA FUTURE TREND Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE ETIOPATOGENESI RIGETTO CRONICO: A) DANNO INTIMALE DI ORIGINE IMMUNOLOGICA B) AGGREGAZIONE PIASTRINICA C) PROLIFERAZIONE INTIMALE D) LESIONE ATS Mismatch HLA CMV N° episodi acuti Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Immunosoppres. Eta' Miocardioprotezione Transplantation coronary allograft disease The major cause of late death after cardiac transplantation is the development of TCAD, a unique accelerated form of coronary artery disease. By 1 year posttransplant, about 30% of patients demonstrate some TCAD, and the incidence and severity continue to increase with time. The pathogenesis of TCAD is thought to begin with immunologic and nonimmunologic injury to the arterial endothelium, with resultant loss of endothelial integrity. Microthrombi, cellular proliferation, and plasma lipids accumulate at the site of the injured intima. A, This leads to further cellular proliferation and finally profound myointimal hyperplasia leading to diffuse coronary artery lumen narrowing. B, Selective left coronary angiography from a patient with severe TCAD, which shows diffuse tapering of the left anterior descending and circumflex arteries as well as pruning of all the secondary vessels. Risk factors: Immunologic mechanisms resulting in endothelial injury include both cellular and humoral factors and Nonimmunologic (Recipient age and gender, donor age and gender, obesity, hyperlipidemia, and donor ischemic time; the presence of active cytomegalovirus infection. Given the diffuse, concentric nature of this disease, percutaneous transluminal coronary angioplasty and coronary artery bypass grafting are not useful strategies for management. Unfortunately, patients with TCAD have a fivefold greater risk of cardiac events such as myocardial infarction, severe refractory heart failure, and sudden death. Presently, retransplantation is the only treatment for severe TCAD; however, survival after repeat transplantation is significantly reduced. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE TERAPIA RIGETTO CRONICO TERAPIA IMMUNOSOPPRESSIVA (NUOVI AGENTI,CYA ALTE DOSI) •FATTORI RISCHIO ATS • ANTIAGGREGANTI •LESIONI TIPO A (ATS CLASSICA)>>>CABG •LESIONI TIPO B (PLACCA LOCALIZZATA)>>>PTCA/CABG •LESIONI TIPO C (RIDUZIONE UNIFORME ED ESTESA)>>>HTX/REDO Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE ADULT HEART TRANSPLANTATION ACTUARIAL SURVIVAL Survival (%) 100 1980-1987 (N=5,674) 1993-1996 (N=13,622) 90 1988-1992 (N=15,278) 1997-2000 (N=11,639) 80 70 60 All comparisons with 1980-1987 are significant at p < 0.0001 50 0 6 12 18 24 30 36 42 Months Post Transplantation Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE 48 54 60 FUNCTIONAL STATUS Heart (April 1994-Dec. 2000) 100% 80% 60% 40% 20% No Activity Limitations Performs with Assistance Total Assistance 0% 1 Year Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE 3 Years 5 Years HEART TRANSPLANTS: CAUSE OF DEATH (1982-2000) Cause of Death (%) 100 80 CAV CMV 1°/NS Graft Failure Lymphoma Acute Rejection Malignancy, Other Infection, Non-CMV 60 40 20 0 0-30 Days 31 Days - 1 Year >1 - 3 Years Timing of Death Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE >3 - 5 Years HEART TRANSPLANTATION 5000 4000 12% 3000 2106 2340 2359 2126 2171 2297 9% 2343 2294 2345 1706 2179 1676 2000 1496 2197* 6% 1305 1000 721 354 0 111 174 475 143 316 78 910 1193 1433 1637 1879 1999 1976 2002 2002 1890 1688 1741 1390 3% 1190 978 * 19 82 19 83 19 84 19 85 19 86 19 87 19 88 19 89 19 90 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 Number of Transplants US Percent of Donors by Age Non-US % donors 50-55 % donors 50+ * Numbers may be low due to incomplete reporting. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Legge 91/99 La legge 91/99 disciplina il prelievo ed il trapianto di organi e tessuti da soggetto di cui sia stata accertata la morte cerebrale (Legge n° 578/93). Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE THE PROBLEM OF ORGAN STORAGE HUMAN ORGANS FOR TRANSPLANTATION ARE INSUFFICIENT, AND FOR EVERY ORGAN TRANSPLANT CARRIED OUT, THERE IS A LACK OF DONORS FOR AS MANY AS 5-10 MORE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE ATTUALMENTE CIRCA IL 50% DEI PAZIENTI IN LISTA DI ATTESA PER TRAPIANTO DI CUORE MUORE PRIMA CHE SIA REPERITO UN ORGANO Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Possibili alternative al trapianto NUOVE STRATEGIE FARMACOLOGICHE FUTURO CABG IN “END-STAGE” CARDIOMIOPLASTICA BATISTA XENOTRAPIANTO Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE CUORE ARTIFICIALE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE The Abiomed Pulsatile extra-corporeal assist device that can provide univentricular or biventricular support. Cannulae are placed either in the right or left atria, and blood flows into the two-chamber device. An atrial filling chamber connects a trileaflet valve to a ventricular pumping chamber. Each chamber consists of a 100-mL, smooth-surfaced, polyurethane bladder. The atrial chamber fills passively by gravity. The ventricular chamber fills and empties through pneumatic compression of the bladder by a console. Blood flows to an arterial Dacron graft cannula that inserts into the pulmonary artery or the ascending aorta. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cuore Artificiale Impiantabile Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE The Novacor device Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE The Thermocardiac device The Jarvic 2000 Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Percutaneous VAD (pVAD) The device (TandemHeart pVAD) is designed to allow rapid deployment through femoral access to the heart and circulatory system. • Delivers up to 6 liters per minute flow • Lightweight - 280 grams • Compact - accommodates a wide range of patients • Only 7ml priming volume Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Chest x-ray on admission showing cardiomegaly and severe pulmonary congestion. On day 5 with theTandemHeart™: the heart size is reduced, and there is no pulmonary congestion. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE LO XENOTRAPIANTO E’ IL TRAPIANTO D’ORGANI FRA SPECIE DIFFERENTI (p.e. UOMO - MAIALE) DISPONIBILITA’ ILLIMITATA DI ORGANI PER IL TRAPIANTO POSSIBILITA’ DI TRASMISSIONE ALL’UOMO DI MALATTIE INFETTIVE (PERV) Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE Transgenic Animals A Transgenic animal is one containing recombinant DNA molecules (transgenes) in its genome that were introduced by intentional human intervention Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE XENOTRANSPLANTATION: SOURCE OF ORGANS THE PIG IS CURRENTLY CONSIDERED THE MOST LIKELY SOURCE OF ORGANS FOR HUMAN XENOTRANSPLANTATION BECAUSE OF ITS EASY BREEDING, COMPATIBLE SIZE ORGANS AND THE APTITUDE TO GENETIC MANIPULATION. Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE PIG TO MAN XENOTRANSPLANTATION •EASY BREEDING •SHORT GENERATION TIME •ORGANS OF COMPATIBLE SIZE •PRODUCTION OF SPF COLONIES •APTITUDE TO GENETIC MANIPULATION •LOW EMOTIONAL IMPACT Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE XENOTRANSPLANTATION RISK AND BENEFITS •POSSIBILITY OF NEW DISEASE ENTERING THE HUMAN POPULATION •SHORTAGE OF HUMAN DONOR ORGANS FOR ALLOTRANSPLANTATION: PROMISES A GREAT BENEFIT TO PATIENTS •POTENTIAL MEDICAL BENEFITS COULD OUTWEIGH INFECTIOUS DISEASE RISKS AND ANY DANGERS REPRESENT MENEGEABLE RISK Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE (Nature 1998) IL RIGETTO IPERACUTO MEDIATO DAL COMPLEMENTO, DISTRUGGE I VASI SANGUIGNI DELL’ORGANO TRAPIANTATO IN POCHI MINUTI E’ POSSIBILE EVITARE TALE RIGETTO TRAMITE L’UTILIZZO DI ANIMALI GENETICAMENTE MODIFICATI Cattedra di Cardiochirurgia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE