Sebuah tes baru bisa memprediksi bagaimana keadaan jantung

Setiap tahun, sekitar 50.000 orang di Amerika Serikat mengalami syok kardiogenik – suatu kondisi yang mengancam jiwa, biasanya disebabkan oleh serangan jantung parah, dimana jantung tidak dapat memompa cukup darah untuk memenuhi kebutuhan tubuh.

Banyak dari pasien ini akhirnya menerima bantuan dari pompa mekanis, yang untuk sementara dapat membantu jantung memompa darah hingga cukup pulih untuk berfungsi dengan sendirinya. Namun, pada hampir separuh pasien, bantuan ini juga menyebabkan ketidakseimbangan antara ventrikel kiri dan kanan, yang dapat menimbulkan bahaya bagi pasien.

Dalam sebuah studi baru, peneliti MIT menemukan mengapa ketidakseimbangan ini terjadi dan mengidentifikasi faktor-faktor yang membuatnya lebih mungkin terjadi. Mereka juga mengembangkan tes yang dapat digunakan dokter untuk menentukan apakah disfungsi ini terjadi pada pasien tertentu, sehingga dokter dapat lebih percaya diri dalam memutuskan apakah akan menggunakan pompa ini, yang dikenal sebagai alat bantuan ventrikel (VAD).

“Saat kami meningkatkan pemahaman mekanistik tentang bagaimana teknologi ini berinteraksi dengan fisiologi asli, kami dapat meningkatkan kegunaan perangkat. Dan jika kita memiliki lebih banyak algoritme dan panduan berdasarkan metrik, hal ini akan memudahkan dokter dalam menggunakannya. Hal ini akan meningkatkan hasil bagi pasien dan meningkatkan penggunaan perangkat ini secara lebih luas,” kata Kimberly Lamberti, mahasiswa pascasarjana MIT dan penulis utama studi tersebut.

Elazer Edelman, Profesor Teknik dan Sains Medis Edward J. Poitras dan direktur Institut Teknik dan Sains Medis (IMES) MIT, adalah penulis utama makalah ini, yang terbit hari ini di Sains, pengobatan translasi. Steven Keller, asisten profesor kedokteran di Johns Hopkins School of Medicine, juga merupakan penulis makalah ini.

Edelman mencatat bahwa “keindahan dari penelitian ini adalah bahwa penelitian ini menggunakan wawasan patofisiologis dan analisis komputer tingkat lanjut untuk memberikan panduan langsung kepada para dokter tentang cara mengatasi ledakan penggunaan perangkat mekanis yang berharga ini. Kami semakin banyak menggunakan perangkat ini pada pasien yang paling sakit dan kini kami memiliki strategi yang lebih baik untuk mengoptimalkan penggunaannya.”

Ketidakseimbangan di hati

Untuk mengobati pasien yang mengalami syok kardiogenik, VAD perkutan dapat dimasukkan melalui arteri hingga dipasang di atas katup aorta, yang membantu memompa darah dari ventrikel kiri. Ventrikel kiri bertugas memompa darah ke sebagian besar organ tubuh, sedangkan ventrikel kanan memompa darah ke paru-paru.

Dalam kebanyakan kasus, alat tersebut dapat dilepas setelah sekitar satu minggu, setelah jantung dapat memompa dengan sendirinya. Meskipun alat ini efektif untuk banyak pasien, pada beberapa orang alat ini dapat mengganggu koordinasi dan keseimbangan antara ventrikel kanan dan kiri, yang berkontraksi dan berelaksasi secara sinkron. Penelitian menemukan bahwa gangguan ini terjadi pada 43 persen pasien yang menerima VAD.

“Ventrikel kiri dan kanan sangat saling berhubungan, sehingga jika alat tersebut mengganggu aliran melalui sistem, hal ini dapat membuka kedok atau memicu gagal jantung kanan pada banyak pasien,” kata Lamberti. “Sudah diketahui secara luas bahwa ini adalah sebuah masalah, namun mekanisme yang menyebabkan hal ini masih belum jelas dan terdapat keterbatasan dalam memperkirakan pasien mana yang akan mengalaminya.”

Dalam studi ini, para peneliti ingin mengetahui mengapa kegagalan ini terjadi dan menemukan cara untuk membantu dokter memprediksi apakah hal tersebut akan terjadi pada pasien tertentu. Jika dokter mengetahui bahwa jantung kanan juga memerlukan dukungan, mereka dapat menanamkan VAD lain untuk membantu ventrikel kanan.

“Apa yang kami coba lakukan dengan penelitian ini adalah untuk memprediksi masalah apa pun pada tahap awal perjalanan pasien sehingga tindakan dapat diambil sebelum kegagalan ekstrem terjadi,” kata Lamberti.

Untuk melakukan hal ini, para peneliti mempelajari perangkat tersebut pada model hewan gagal jantung. VAD ditanamkan di ventrikel kiri masing-masing hewan, dan para peneliti menganalisis beberapa metrik fungsi jantung yang berbeda seiring dengan peningkatan dan penurunan laju pemompaan perangkat.

Para peneliti menemukan bahwa faktor terpenting dalam respons ventrikel kanan terhadap implantasi VAD adalah seberapa baik pembuluh darah paru—jaringan pembuluh yang membawa darah antara jantung dan paru-paru—beradaptasi terhadap perubahan volume dan aliran darah yang disebabkan oleh VAD. .

Sistem ini paling mampu menangani aliran ekstra ini jika sistem ini dapat menyesuaikan resistensinya (memperlambat aliran darah yang stabil melalui pembuluh) dan kepatuhan (memperlambat aliran besar volume darah ke dalam pembuluh).

“Kami menemukan bahwa dalam kondisi sehat, kepatuhan dan resistensi dapat berubah dengan sangat cepat untuk mengakomodasi perubahan volume yang disebabkan oleh perangkat. Namun seiring berkembangnya penyakit, kemampuan beradaptasi berkurang,” kata Lamberti.

Tes dinamis

Para peneliti juga menunjukkan bahwa mengukur kepatuhan pembuluh darah paru dan kemampuan beradaptasinya dapat memberikan cara untuk memprediksi bagaimana pasien akan merespons bantuan ventrikel kiri. Dengan menggunakan kumpulan data delapan pasien yang menerima VAD sisi kiri, para peneliti menemukan bahwa pengukuran ini berkorelasi dengan keadaan jantung kanan, sehingga mereka memperkirakan seberapa baik pasien beradaptasi dengan perangkat tersebut, membenarkan temuan dari penelitian pada hewan.

Untuk melakukan tes ini, dokter harus memasang alat seperti biasa dan kemudian meningkatkan kecepatan sambil mengukur kepatuhan sistem pembuluh darah paru. Para peneliti menentukan metrik yang dapat menilai kepatuhan ini dengan menggunakan VAD itu sendiri dan kateter arteri pulmonalis yang secara rutin ditanamkan pada pasien tersebut.

“Kami menciptakan cara ini untuk menguji sistem secara dinamis sambil mempertahankan dukungan jantung,” kata Lamberti. “Setelah alat ini berfungsi, tes cepat ini dapat dilakukan untuk memberi tahu dokter apakah pasien memerlukan dukungan jantung yang tepat.”

Para peneliti sekarang berharap untuk memperluas temuan ini dengan penelitian lebih lanjut pada hewan dan akan terus bekerja sama dengan produsen perangkat ini di masa depan dengan harapan dapat melakukan uji klinis untuk mengevaluasi apakah tes ini memberikan informasi yang berharga bagi dokter.

“Saat ini, hanya sedikit metrik yang digunakan untuk memprediksi toleransi perangkat. Pilihan peralatan dan pengambilan keputusan paling sering didasarkan pada pengalaman dokter di masing-masing institusi. Mudah-mudahan, pemahaman ini akan memungkinkan dokter untuk menentukan pasien mana yang mengalami intoleransi terhadap dukungan perangkat dan memberikan panduan tentang cara terbaik untuk merawat setiap pasien berdasarkan status jantung kanan mereka,” kata Lamberti.

Penelitian ini didanai oleh National Heart, Lung, and Blood Institute; Institut Nasional Ilmu Kedokteran Umum; dan Abiomed.