Chirurgia per la trasposizione delle grandi arterie: Una prospettiva storica | CDhistory

Il cuore umano è stato considerato un ‘intoccabile chirurgico’ per la maggior parte della storia scientifica. La scienza e l’arte della chirurgia cardiaca hanno fatto rapidi passi avanti negli ultimi 65 anni. L’intervento per la trasposizione delle grandi arterie (TGA) simboleggia il modo in cui la chirurgia cardiaca è progredita. La soluzione di successo sotto forma dell’ormai popolare operazione di commutazione arteriosa (ASO) è stata delucidata dopo molteplici contributi da parte di diversi esponenti e geni della chirurgia per più di 25 anni. Questa recensione traccia le varie pietre miliari lungo questo viaggio.

La prima descrizione morfologica della TGA può essere accreditata a Baillie nel 1797, mentre il termine ‘Transposition of Great Arteries’ fu usato per la prima volta da Farre nel 1814. Anche se il termine ‘trasposizione’ è stato usato in modo aberrante in letteratura fino al 1970, l’ambiguità è stata risolta da Van Praagh et al., nel 1971 che ha detto che, si riferisce all’aorta e l’arteria polmonare (PA) essere spostati attraverso il setto ventricolare.

Il primo credito di trattamento chirurgico di TGA va a Alfred Blalock e il suo allora residente, Rollins Hanlon da Johns Hopkins. Nel 1948, in un documento congiunto, hanno descritto l’essenza del successo del “trattamento” chirurgico della TGA, consentendo un’efficace miscelazione di entrambe le circolazioni parallele. Analizzando 123 casi di TGA da diverse fonti, conclusero che la presenza di un difetto del setto ventricolare era favorevole alla sopravvivenza, seguita dalla presenza di un difetto del setto atriale. Una combinazione dei due difetti era la situazione più favorevole. Armati di queste informazioni si resero conto che la creazione chirurgica di un sito di miscelazione avrebbe migliorato la longevità di questi pazienti. Poiché la macchina cuore-polmone doveva ancora essere introdotta nell’uso clinico, una procedura a cuore chiuso era l’unica risposta possibile. Nello stesso articolo, hanno ulteriormente descritto i loro esperimenti canini che coinvolgono il reindirizzamento del sangue venoso polmonare all’appendice atriale destra o alla vena cava superiore utilizzando speciali morsetti occlusivi attraverso la toracotomia. Si è scoperto che il reindirizzamento del sangue venoso polmonare alla SVC era migliore in termini di pervietà e aveva il potenziale per essere valutato ulteriormente come una possibile modalità di trattamento per la TGA. Nel 1950, hanno riportato per la prima volta l’uso di un difetto del setto atriale creato chirurgicamente come trattamento della TGA chiamato ‘Blalock-Hanlon Septectomy’. È interessante notare che, come lo shunt Blalock-Taussig (BTS), l’assistente di Blalock, Vivien Thomas, aveva concepito l’idea e l’aveva eseguita senza problemi in modelli animali alla fine degli anni ’40. Nonostante fosse una procedura palliativa, questo intervento pose le basi del trattamento chirurgico della TGA ed è stato giustamente descritto come un “atto di genio chirurgico”. Con l’avvento della ‘settostomia atriale a palloncino (BAS), la settectomia Blalock-Hanlon alla fine divenne ridondante.

Una revisione storica del trattamento chirurgico della TGA non sarà completa senza riconoscere il ruolo della BAS descritto per la prima volta da Rashkind e Miller di Filadelfia nel 1966. Il più grande vantaggio della BAS era che non era necessaria un’operazione e quindi permetteva una palliazione efficace con un rischio relativamente basso in un gruppo precario di pazienti. Più tardi, Park et al. introdussero una modifica includendo una piccola lama nella punta del catetere per permettere una settostomia efficace in un setto spesso.

Edwards et al. (1964) notarono che la settotomia atriale provocava uno shunt prevalentemente da destra a sinistra rispetto allo shunt desiderato da sinistra a destra, aumentando così il flusso di sangue polmonare. Questo fu identificato come la ragione degli scarsi risultati nei pazienti più giovani, anche se i pazienti relativamente più anziani sembravano fare bene. Per aggirare questo problema, introdussero una modifica per cui le vene polmonari destre furono reindirizzate nell’atrio destro.

Nel settembre 1953, Walton Lillehei e Richard Varco dell’Università del Minnesota riportarono i loro tentativi di correzione chirurgica della TGA. Nei primi quattro pazienti, anastomizzarono le vene polmonari destre all’atrio destro. Due di questi quattro pazienti sono sopravvissuti. Nei successivi quattro pazienti, inoltre, hanno anche diretto il sangue della vena cava inferiore all’atrio sinistro. Purtroppo, nessuno di questi pazienti è sopravvissuto.

Negli anni ’50, Thomas Baffes era uno specializzando curioso che si stava formando sotto la guida del dottor Willis Potts al Children’s Memorial Hospital (attualmente Lurie Children’s Hospital) di Chicago. La sua logica di tentare una correzione TGA era in netto contrasto con lo switch arterioso; ‘switch venoso’. Il vantaggio percepito era quello di evitare un trasferimento coronarico. Nel 1954-1955, Baffes si avvicinò al dottor Potts che, dopo la riluttanza iniziale, non solo sostenne l’idea e promise fondi, ma diede anche suggerimenti tecnici. Secondo le parole di Baffes, “Quando parlai per la prima volta al dottor Potts dell’idea di progettare una correzione venosa parziale per la trasposizione delle grandi arterie, lui si arricciò i baffi, come era solito fare, e cadde in una profonda riflessione. Dopo un po’ disse: “La trasposizione rappresenta circa la metà dei difetti dei bambini cianotici che arrivano in questo ospedale. Non siamo stati in grado di fare molto per nessuno di loro, tranne quelli speciali che hanno stenosi polmonare con difetti del setto ventricolare”. Pensò ancora un po’; poi i suoi occhi scintillarono per l’eccitazione. ‘Vai a farlo! Troverò i fondi necessari”. Così iniziai molti anni felici di indagini e scoperte sotto la guida del maestro chirurgo” Poiché gli innesti protesici non erano disponibili in commercio, decisero di utilizzare l’omotrapianto aortico. L’omotrapianto fu usato per unire la vena cava inferiore all’atrio sinistro e le vene polmonari destre furono anastomizzate all’atrio destro. Dopo aver inizialmente sperimentato sui cani, la prima procedura di successo fu eseguita il 6 maggio 1955 e riportata nel 1956; sorprendentemente da Baffes, come unico autore. Nel 1960, i risultati a 5 anni sono stati descritti per 117 pazienti con il 29% di sopravvivenza. Originariamente il Dr. Baffes aveva pianificato di eseguire una procedura di secondo stadio che avrebbe scambiato la vena cava superiore con le vene polmonari di sinistra, ma questo non fu mai eseguito clinicamente. L’operazione di Baffes rimase l’opzione di trattamento per i bambini con trasposizione nei successivi 10 anni.

L’idea di tentare di correggere la TGA a livello atriale usando un deflettore può essere attribuita al Dr. Harold M Albert ed è spesso indicata come il ‘principio Albert’. Egli suggerì l’uso di ‘protesi di plastica’ per il deflettore, ma usò il pericardio per i suoi esperimenti canini.

Albert non tentò questa operazione clinicamente. Ma questa idea formò la base dell’operazione di commutazione atriale; in particolare la procedura Mustard. Il mentore e la guida di Albert non era altro che il dottor Willis Potts.

Creech et al. di New Orleans tentarono un’operazione di commutazione atriale in un bambino di 9 mesi nel 1956 usando un deflettore in polivinile (Ivalon) e la circolazione extracorporea per trasferire il flusso di sangue dalle vene polmonari alla valvola tricuspide. Fu raggiunta una saturazione del 100% e la procedura fu un successo tecnico. Purtroppo il paziente è morto 12 ore dopo. È stata eseguita un’autopsia, che ha rivelato una protesi non ostruente. La morte fu attribuita all’insufficienza respiratoria dovuta all’ostruzione bronchiale dovuta alle secrezioni e all’alterazione dello sforzo ventilatorio secondario alla toracotomia bilaterale.

Il 20 marzo 1957, Alvin Merendino, dell’Università di Washington a Seattle, tentò uno switch atriale usando una protesi del setto atriale premodellata in Ivalon usando il bypass cardiopolmonare in due pazienti. Il primo paziente era una bambina di 6,5 anni che è morta sul tavolo a causa di una fibrillazione ventricolare intrattabile. Questo è stato probabilmente attribuito a una lacerazione riparata nel ventricolo sinistro (LV) creato durante la sternotomia redo (il paziente aveva subito una sternotomia aperta e chiusa in precedenza). Il secondo paziente era una bambina di 6 anni che è morta poche ore dopo l’intervento a causa di bradicardia improvvisa e apnea. Questo è stato attribuito a un piccolo difetto del setto ventricolare mancato. La protesi è stata trovata perfettamente allineata.

Nel 1957, Ake Senning , che si era formato sotto il Dr. Clarence Crafoord, ha eseguito il primo switch atriale di successo utilizzando lembi atriali al Karolinska Hospital, Stoccolma, Svezia . È stato pubblicato nel 1959, come unico autore. Lo stesso articolo descrive anche i tentativi falliti di uno switch arterioso. La procedura non ha avuto successo nei primi due pazienti. Il terzo caso, un bambino di 9 anni, è sopravvissuto. Un cateterismo cardiaco fatto 6 settimane dopo questa procedura ha mostrato risultati eccellenti. Usando la stessa tecnica, Kirklin et al. hanno operato 11 pazienti alla clinica Mayo e hanno riportato quattro sopravvissuti.

Quando gli fu chiesto di commentare l’uso di un materiale artificiale per il deflettore atriale, William T Mustard rispose scherzando: “Usate il pericardio! L’unica scusa per usare il Dacron è se fai cadere il pericardio sul pavimento”. Il 16 maggio 1963, all’Hospital for Sick Children di Toronto, Mustard operò una bambina di 18 mesi che aveva precedentemente subito un’operazione Blalock-Hanlon. Riparò il difetto del setto ventricolare e poi eseguì uno switch atriale usando un deflettore pericardico autologo. L’intervento era concettualmente basato sul principio di Albert, che il dottor Mustard ha debitamente riconosciuto. Il paziente si è ripreso senza problemi ed è stato sano fino all’ultimo rapporto del 2001. In questo articolo, Mustard ha dichiarato: “Nel mio manoscritto ho dato credito al Dr. Albert per i suoi principi originali; l’unico problema con queste procedure era che non funzionavano”.

L’operazione Senning fu percepita come “sebbene ingegnosa, tecnicamente estremamente difficile nel neonato o nel bambino piccolo”. Fu praticamente abbandonata e per il decennio successivo, la procedura Mustard fu usata universalmente dai chirurghi, compreso lo stesso dottor Senning.

Tuttavia, nel 1975, la procedura Mustard rivelò i suoi difetti, tra cui l’ostruzione del diaframma e la mancanza di potenziale di crescita. Questo portò a una rinascita della procedura Senning, che rimase la preferita per il decennio successivo.

Anche se l’interruttore arterioso fu aggiunto con successo all’armamentario chirurgico nel 1975, tentativi multipli ma apparentemente falliti erano già stati fatti da Mustard et al. nel 1952 usando un polmone di scimmia come ossigenatore, Bailey et al. nel 1952, e anche Senning nel 1955. La maggiore difficoltà percepita era il trasferimento coronarico.

Adib Dominos Jatene, un chirurgo brasiliano di origine libanese ha eseguito con successo, per la prima volta, una vera correzione anatomica sotto forma di ASO nel 1975 presso l’Università di San Paolo Heart Institute, San Paolo, Brasile. I primi due pazienti sono stati operati utilizzando l’ipotermia profonda e l’arresto circolatorio totale. I bottoni coronarici sono stati asportati e le aperture create sono state chiuse utilizzando la dura madre omologa. Dopo aver completato il trasferimento coronarico al nuovo sito, i grandi vasi sono stati sezionati; il difetto del setto ventricolare è stato chiuso con una patch di Dacron attraverso una ventricolotomia destra. Il primo paziente, una femmina di 11 giorni, è stato estubato 6 ore dopo l’intervento, ma è spirato il 3 ° giorno postoperatorio di insufficienza renale. La necroscopia ha mostrato una buona correzione anatomica. Il secondo paziente era un maschio di 40 giorni che è stato dimesso con successo 3 settimane dopo l’intervento. Jatene et al. hanno sottolineato due punti tecnicamente importanti: l’escissione dei bottoni coronarici e la dissezione dei grandi vasi lontano dalle valvole. Sfortunatamente i cinque pazienti successivi morirono entro poche ore dall’intervento. I risultati furono presentati al 56° Meeting annuale dell’American Association of Thoracic Surgery a Los Angeles nell’aprile 1976 e il suo significato come pietra miliare della chirurgia fu immediatamente riconosciuto.

Si capì presto che un trasferimento coronarico tecnicamente perfetto era il passo più critico per un ASO di successo. Come cita Jatene “dividere, contrapporre e poi rianastomizzare le grandi arterie non è un problema chirurgico. La maggiore difficoltà tecnica in questo approccio è stato il trasferimento delle arterie coronarie” Quindi, una comprensione dettagliata delle possibili variazioni nell’origine e nel corso delle coronarie e la sua gestione chirurgica era un passo essenziale verso di essa.

Yacoub e Radley-Smith dell’ospedale di Harefield, Regno Unito hanno diviso la possibile anatomia coronarica in cinque tipi (A-E) in base all’origine, al corso e al modello di ramificazione. Hanno anche descritto il metodo di trasferimento chirurgico di ogni tipo nel 1978, fornendo così nuove intuizioni e divulgando ulteriormente l’operazione.

Il sistema più ampiamente accettato di classificazione dell’anatomia coronarica nella TGA è chiamato convenzione di Leida. È stato inizialmente proposto da Gittenberger-DeGroot et al., lavorando con il gruppo di Quaegebeur con sede a Leiden, Paesi Bassi. In questo sistema, i seni aortici sono numerati in base alla prospettiva di una persona immaginaria che guarda dall’aorta alla PA. Questo ha semplificato ulteriormente la comprensione e l’esecuzione dell’ASO.

Nel 1981, Lecompte dell’ospedale Laennec, Parigi, Francia ha descritto una modifica tecnicamente importante di traslocare chirurgicamente i grandi vasi, evitando così l’uso di un conduit protesico. Questa è ora popolarmente chiamata “manovra di Lecompte”. Questo semplificò notevolmente il metodo di ricostruzione del tratto di efflusso del ventricolo destro durante l’ASO, oltre a fornire una migliore posizione anatomica per le arterie coronarie e l’anastomosi aortica appena ricostruita. Questa è stata una quasi rivoluzione e quasi tutti i chirurghi del mondo eseguono abitualmente questa manovra durante l’ASO.

Nel 1984, Castaneda e colleghi del Children’s Hospital di Boston hanno introdotto il concetto di switch arterioso neonatale descrivendo la loro esperienza con 14 neonati. Questo ha sottolineato la capacità del LV neonatale di gestire con successo la circolazione sistemica. Oggi la commutazione arteriosa neonatale rimane il trattamento di scelta per la TGA con una mortalità notevolmente bassa.

Si è capito presto che la commutazione arteriosa non ha dato risultati accettabili dopo il primo mese di vita. L’incapacità del LV di funzionare a una pressione sistemica dopo la regressione dell’ipertensione polmonare neonatale è stata identificata come il problema. Sir Magdi Yacoub dell’Harefield Hospital, Regno Unito, ha proposto una riparazione in due fasi eseguendo prima il bendaggio della PA, per allenare il LV seguito da una seconda fase di switch arterioso alcuni mesi o un anno dopo. Così, nacque il concetto di “allenamento del ventricolo sinistro”.

Il concetto di switch arterioso rapido in due fasi per i pazienti con TGA con setto intatto che si presentano oltre il periodo neonatale è stato introdotto da Jonas e colleghi nel 1989. Il concetto si basava sugli studi sulla biologia molecolare dell’ipertrofia cardiaca dell’allora primario di cardiologia del Boston Childrens’ Hospital, il dottor Bernardo Nadal-Ginard. Il suo lavoro ha dimostrato che, in risposta al carico di pressione, c’era uno spostamento nelle isoforme della catena pesante della miosina e i cambiamenti erano massimi a 48 ore dall’inizio del carico di pressione. In una procedura rapida in due fasi, la prima fase consiste in un bendaggio polmonare per fornire il post-carico con un BTS modificato per fornire un precarico e migliorare la saturazione sistemica di ossigeno. Questo è seguito da un secondo stadio correttivo switch arterioso 5-7 giorni dopo.

La disponibilità di supporto circolatorio meccanico ha permesso di spingere ulteriormente i limiti di età di eseguire lo switch arterioso. È stato successivamente dimostrato che il LV mantiene la sua capacità di sostenere la circolazione sistemica ben oltre il periodo neonatale. Tuttavia, il tempo impiegato dal LV per subire il “ricondizionamento” è funzione dell’età dell’intervento. Se ci si occupa di questo periodo di disfunzione temporanea del LV, utilizzando un supporto meccanico come l’ossigenazione extracorporea a membrana (ECMO), il limite di età può essere spinto fino a 6 mesi. Inoltre, l’approccio supportato da ECMO offre anche i vantaggi di dover eseguire un unico intervento chirurgico, normoxemia, e il miglioramento progressivo delle prestazioni del LV indipendente dal post-carico e un periodo di ricondizionamento più veloce rispetto all’approccio a due fasi basato sulla banda PA-BTS. Lo switch arterioso ritardato basato sull’ECMO è stato riportato con successo in pazienti di 9 anni.

Un altro approccio per il LV regredito comprende uno switch atriale con banda PA nella stessa seduta per allenare il LV. Questo è poi seguito dal takedown e da uno switch arterioso correttivo. Questo approccio non è completamente nuovo ed è stato provato prima sperimentalmente. Tuttavia, sembra un’alternativa attraente in situazioni come LV regredito e indisponibilità di ECMO e necessita di ulteriore valutazione.

I trattamenti chirurgici delle varianti di TGA con ostruzione del tratto di efflusso ventricolare sinistro si sono evoluti in parallelo. Giancarlo Rastelli della clinica Mayo ha descritto la procedura Rastelli che prevede l’uso di un condotto per la ricostruzione del tratto di efflusso polmonare. La mancanza di crescita del condotto è stata percepita come una grande lacuna, dando il via alla procedura ‘REV’ (reéparation a la larat ventriculaire) per ricostruire il tratto di efflusso polmonare senza utilizzare un condotto protesico come alternativa alla riparazione Rastelli nel 1980. Due anni dopo il Dr. Hisashi Nikaidoh del Children’s Medical Center, Dallas, Texas descrisse la traslocazione aortica con ricostruzione del tratto di efflusso biventricolare come un’altra opzione chirurgica nei pazienti in cui la valvola polmonare nativa era inutilizzabile come futura valvola aortica. Il concetto di traslocazione anteriore della radice polmonare è stato introdotto da da Silva e colleghi del Brasile come alternativa alle procedure Rastelli e REV. La traslocazione viene utilizzata per costruire il tratto di efflusso del ventricolo destro dopo il baffling del LV all’aorta. Così è stato evitato un condotto e la valvola polmonare nativa è stata utilizzata anche nel tratto di efflusso ventricolare destro. Il follow-up seriale di questo gruppo ha dimostrato la crescita dell’anulus polmonare nativo e la libertà dai gradienti è stata accettabile.

Come i risultati a lungo termine dello switch arterioso vengono riportati, nuove serie di potenziali problemi chirurgici stanno diventando evidenti. È stata osservata una dilatazione progressiva neo-aortica (valvola polmonare alla nascita). Tuttavia, questa dilatazione non si traduce necessariamente in rigurgito aortico (AR) e necessità di intervento chirurgico in tutti i pazienti. L’età più avanzata al momento dell’ASO, la presenza di un difetto del setto ventricolare e un precedente bendaggio della PA sono stati trovati come fattori di rischio per l’AR.

Un numero allarmante di pazienti asintomatici che sono stati valutati mediante angiografia hanno dimostrato ostruzioni dell’arteria coronaria. Un numero ancora maggiore ha mostrato proliferazione intimale eccentrica prossimale sulla valutazione con ultrasuoni intravascolari.

L’ostruzione del tratto di efflusso ventricolare destro (RVOTO) è stata riconosciuta come una complicazione entro il primo decennio dell’esecuzione dell’ASO. È una delle cause più comuni di reintervento dopo ASO. Le cause riconosciute includono la crescita inadeguata al sito anastomotico neo-polmonare e la mobilizzazione inadeguata delle arterie polmonari di ramo durante la manovra di Lecompte. Sebbene il numero di reinterventi per RVOTO stia diminuendo con l’accumularsi dell’esperienza, è stato identificato come causa di una ridotta performance fisica.

A parte la palliazione Fontan, pochi trattamenti chirurgici hanno subito un’evoluzione così rapida attraverso varie fasi come quella della TGA. La storia è testimone di una combinazione di innovazione brillante, ingegno tecnico e competenza chirurgica di diversi chirurghi ai quali è dedicato questo articolo. Questa panoramica dimostra che le tecniche chirurgiche hanno bisogno di una continua rivalutazione e perfezionamento. La ricerca di un perfetto switch arterioso rimane uno sforzo perpetuo. Il viaggio potrebbe essere appena iniziato.