心室補助装置

VADで使用されるポンプは、大きく分けて2つのカテゴリーに分類できます。1つは、心臓の自然な拍動を模倣する拍動ポンプ^{[ 13 ] 、もう1つは連続流ポンプ[ 14 ]}です。拍動型VADは容積式ポンプを使用します^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]。}一部の拍動ポンプ（エネルギー源として圧縮空気を使用するもの^{[ 18 ]}）では、ポンプサイクル中に血液が占める容積が変化します。ポンプが体内に収まっている場合は、外気へのベントチューブが必要です。

連続流VADは、脈動VADよりも小型で耐久性が高いことが証明されています。^{[ 19 ]}通常、遠心ポンプまたは軸流ポンプのいずれかを使用します。どちらのタイプも、永久磁石を含む中央ローターを備えています。ポンプハウジング内のコイルに流れる制御された電流が磁石に力を加え、それによってローターが回転します。遠心ポンプでは、ローターは血液を円周方向に加速させ、ポンプの外周に向かって移動させるように形状が付けられていますが、軸流ポンプでは、ローターはほぼ円筒形で、ブレードがらせん状になっており、血液がローターの軸方向に加速されます。^{[ 20 ]}

連続流ポンプの重要な問題は、ローターを懸架する方法です。初期のバージョンではソリッドベアリングが使用されていましたが、EUでの使用が承認されているものを含む新しいポンプでは、磁気浮上（「マグレブ」）^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}または流体力学的懸架が使用されています。

• 2007年8月、国際循環補助臨床医コンソーシアム（ICCAC）は、ニュージャージー州ニューアークのニューアーク・ベス・イスラエル医療センターで看護師（NP）および機械的循環補助（MCS）プログラムの臨床マネージャーを務めるアンソニー・“トニー”・マーティンによって設立された。
• 2009年7月、イギリスで、外科医は幼児の心臓が回復した後、その幼児の心臓の隣に移植されたドナー心臓を摘出した。この技術は、LVADなどの機械的補助装置が、心臓の負担の一部または全部を軽減し、心臓が回復する時間を与えることができることを示唆している。^{[ 33 ]}
• 2009年7月、HeartMate II臨床試験の18ヶ月追跡調査結果では、連続流LVADは移植待機患者において少なくとも18ヶ月間効果的な血行動態サポートを提供し、機能状態と生活の質を改善することが結論付けられました。^{[ 34 ]}
• ハイデルベルク大学病院は2009年7月に、DeBakey VADの現代版として知られるHeartAssist5の最初の移植手術が同病院で行われたと報告した。HeartAssist5は重量92 グラムで、チタンとプラスチックでできており、左心室から大動脈へ血液を送り出す役割を果たす。^{[ 35 ]}
• 第 1 相臨床試験が進行中です (2009 年 8 月現在)。対象は、冠動脈バイパス移植術を受けた患者と、左心室補助装置を装着している末期心不全患者です。この試験では、ホルモン様成長因子を分泌して他の細胞の成長を刺激する細胞を含む Anginera と呼ばれるパッチをテストします。パッチには心筋細胞が播種され、心臓に移植されます。目的は、心筋細胞が正常な収縮を可能にする方法で本来の組織とコミュニケーションを開始するようにすることです。^{[ 36 ] [ 37 ]}
• 2009年9月、ニュージーランドのニュースメディアStuffは、18ヶ月から2年後には、直接接触することなくVADに電力を供給できる新しいワイヤレスデバイスが臨床試験の準備が整うだろうと報じた。これが成功すれば、皮膚を貫通する電源ケーブルによる感染の可能性を減らすことができるかもしれない。^{[ 38 ]}
• 米国国立衛生研究所（NIH）は、Michael DeBakeyとGeorge Noonによって最初に開発されたMicromedの2つのVADを使用した「脈拍のない」完全人工心臓の開発に280万ドルの助成金を授与した。この助成金は2009年8月に2年目の研究のために更新された。完全人工心臓は2つのHeartAssist5 VADを使用して作成され、1つのVADが全身に血液を送り出し、もう1つのVADが肺との間で血液を循環させる。^{[ 39 ]}
• HeartWare International は2009 年 8 月に、FDA 承認の IDE 試験である ADVANCE 臨床試験で HeartWare Ventricular Assist System の植込みが 50 件を超えたと発表しました。この試験は、末期心不全患者の移植までの橋渡しとしてシステムを評価するものです。この試験「進行性心不全治療のための HeartWare LVAD システムの評価」は、2009 年 5 月に開始された多施設共同試験です。^{[ 40 ] [ 41 ]}
• 2014年6月27日、ドイツのハノーバーにあるハノーバー医科大学は、心臓胸部・移植・血管外科部門長のアクセル・ハヴェリッヒ教授（医学博士）と外科医のヤン・シュミット医師（医学博士、哲学博士）の指導の下、HeartMate IIIのヒトへの初移植手術を実施した^{[ 42 ]。}
• 2015年1月21日、Journal of American College of Cardiology誌に、LVADの長期使用が心臓再生を誘発する可能性があることを示唆する研究が発表された。^{[ 43 ]}
• 野球殿堂入り選手のロッド・カルーはうっ血性心不全を患い、HeartMate IIを装着した。彼はその機器の装着に苦労したため、HeartMate IIとHeartMate IIIを補助する最も役立つ装着具を提供する活動に参加した。^{[ 44 ]}
• 2018 年 12 月、カザフスタンで 2 件の臨床症例が実施され、Jarvik 2000 の完全ワイヤレス LVAD システムとLeviticus Cardio FiVAD (完全埋め込み型心室補助装置) を組み合わせたものがヒトに埋め込まれました。ワイヤレス電力伝送技術は、外部送信コイルから人体に埋め込まれた小型受信コイルにエネルギーを伝送できる Coplanar Energy Transfer (CET) と呼ばれる技術に基づいています。術後早期には、両患者とも CET の動作が期待どおりに行われ、ポンプに電力を供給し、バッテリーを充電状態に維持して医療および看護処置を可能にしました。ワイヤレスの Coplanar Energy Transfer 技術を備えたLeviticus Cardio FiVAD システムは、ドライブラインを排除することで感染リスクを軽減し、同時に LVAD の実質的な (約 6 時間) 非装着サポートを可能にするエネルギー伝送を成功させます。^{[ 45 ]}
• 2021年6月3日、メドトロニック社は、HVADデバイスは他の利用可能なデバイスと比較して神経学的イベントと死亡率が高いため、もはや植え込むべきではないという緊急医療機器通知を発行しました^{[ 46 ]。}

現在市販されているVADの大部分はやや大型です。FDAが承認した最小のデバイスであるHeartMate IIは、重量が約1ポンド（0.45 kg）、サイズが3インチ（7.6 cm）です。これは、代替品が大きすぎる女性や子供にとって特に重要であることが証明されています。^{[ 47 ]} 2017年現在、HeartMate IIIはFDAの承認を受けています。これは前モデルのHeartMate IIよりも小型で、HeartMate IIに搭載されていたカップアンドボールベアリングシステムの代わりに、完全な磁気浮上式インペラを使用しています。^{[ 48 ]}  

HeartWare HVAD は VentrAssist と同様の仕組みで動作しますが、はるかに小型で、腹部にポケットを作って埋め込む必要がありません。このデバイスはヨーロッパで CE マークを取得し、米国では FDA の承認を受けています。HeartWare HVAD は胸骨切開なしで限られたアクセスで埋め込むことができましたが、2021 年に Medtronic 社はこのデバイスを販売中止しました。^{[ 49 ] [ 46 ]}

ごく少数の症例では、左心室補助装置と薬物療法を組み合わせることで、心臓が十分に回復し、装置を取り外す（摘出する）ことが可能になった。^{[ 9 ] [ 10 ]}介入による廃止、特注プラグを使用したオフポンプ摘出、再胸骨切開によるLVADの完全除去など、いくつかの外科的アプローチが報告されており、5年生存率は最大80%である。^{[ 50 ]}

HeartMate II LVADを用いた一連の研究は、移植までの橋渡し療法および最終治療としてLVADを使用することの実現可能性とリスクを確立する上で有用であることが証明されている。

• HeartMate II の重要な臨床試験は2005 年に開始され、移植への橋渡し (BTT) と最終治療 (DT)、つまり長期的かつ恒久的なサポートという 2 つの適応症に対する HeartMate II の評価が含まれていました。Thoratec Corp. は、FDA が 1 つのプロトコルに両方の適応症を含める臨床試験を承認したのはこれが初めてであると発表しました。^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}
• 2005年から2007年にかけて米国で行われた113人の患者（うち100人が主要な結果を報告）を対象とした多施設共同研究では、3か月後には機能の著しい改善が広く見られ、12か月後には生存率が68%であったことが示された。^{[ 54 ]}
• 治験に参加した最初の 194 人の患者の 1 年間の追跡調査データに基づいて、FDA は HeartMate II を移植までの橋渡しとして承認しました。この治験は、幅広い患者において生存率と生活の質の改善に関する臨床的証拠を提供しました。^{[ 55 ] [ 56 ]}
• 研究の終了点に達したか、術後18か月の追跡調査を完了した281人の患者に関する18か月の追跡調査データでは、連続流LVADは拍動流デバイスと比較して生存率が向上し、有害事象の発生頻度が低く、信頼性が高いことが示されました。281人の患者のうち、157人が移植を受け、58人がLVADを体内に装着したままで、7人が心臓が回復したためLVADを取り外し、残りの56人が死亡しました。結果によると、LVADサポートの6か月後には、患者のNYHA心不全分類はLVAD装着前のベースラインと比較して有意に改善しました。この試験は移植への橋渡し適応を対象としていましたが、結果は、最終治療として機械的サポートを受けている患者にとって、連続流LVADが耐久性と信頼性の点で優れているという初期の証拠を提供します。^{[ 57 ]}
• FDAが移植までの橋渡し目的でHeartMate II LVADを承認した後、市販環境でのデバイスの有効性を評価するために承認後（「レジストリ」）研究が実施されました。この研究では、他のLVAD治療およびベースライン患者と比較して、デバイスが転帰を改善することがわかりました。具体的には、HeartMate II患者はクレアチニン値が低く、30日生存率は96%とかなり高く、93%が良好な転帰（移植、心臓回復、または長期LVAD）を達成しました。^{[ 58 ]}

ヘアフィールド回復プロトコル研究（HARPS）は、VADサポートを必要とする進行性心不全患者が、デバイスの除去（抜去として知られる）を可能にするのに十分な心筋機能を回復できるかどうかを評価する臨床試験です。HARPSは、LVAD（HeartMate XVE）と従来の経口心不全薬を組み合わせ、その後、新規β2作動薬であるクレンブテロールを投与します。これにより、一部の進行性心不全患者が心臓移植を回避できる可能性が開かれます。^{[ 59 ]}

REMATCH（Randomized Evaluation of Mechanical Assistance for the Treatment of Congestive Heart Failure）臨床試験は、1998年5月に開始され、2001年7月まで米国全土の20の心臓移植センターで実施されました。この試験は、心臓移植を必要とするものの適格基準を満たさない末期心不全患者に対し、左心室補助装置の長期植込みと最適な内科的管理を比較するために設計されました。臨床結果に基づき、この装置は2001年と2003年にそれぞれ両方の適応症でFDAの承認を受けました。^{[ 60 ]}

心臓移植を待つ間、左心室補助装置（LVAD）で治療された患者と強心薬療法を受けた患者を比較した後ろ向きコホート研究によると、LVADで治療されたグループは、移植時に血圧、ナトリウム、血中尿素窒素、クレアチニンが良好で、臨床機能と代謝機能が改善した。移植後、強心薬グループの57.7%が腎不全になったのに対し、LVADグループでは16.6%だった。強心薬グループの31.6%が右心不全になったのに対し、LVADグループでは5.6%だった。イベントフリー生存率は、強心薬グループで15.8%、LVADグループで55.6%だった。^{[ 61 ]}