Cuori artificiali totali: dispositivi e principi fluidodinamici di funzionamento

L'insufficienza cardiaca rappresenta una delle principali cause di mortalità a livello mondiale. A fronte di una persistente carenza di organi da donatori per i trapianti, l'utilizzo di dispositivi di supporto circolatorio meccanico (MCS), e in particolare del Cuore Artificiale Totale (TAH), assume un ruolo clinico fondamentale come ponte verso il trapianto (bridge to transplant) nei pazienti affetti da insufficienza biventricolare avanzata. Questo elaborato esplora i dispositivi attualmente disponibili sul mercato, ponendo particolare attenzione sul dispositivo SynCardia, l'unico attualmente approvato dalla FDA per questo scopo. Attraverso l'implementazione di uno script MATLAB, viene condotta un'analisi dettagliata sull'Area di Superficie Corporea (BSA) confrontando le formule matematiche di Du Bois, Mosteller e Haycock. Questo studio evidenzia le variabilità di calcolo tra le diverse corporature (uomini, donne e pazienti pediatrici) al fine di determinare l'idoneità anatomica all'alloggiamento dei modelli TAH da 70 cc e 50 cc. Successivamente, il lavoro descrive il funzionamento del sistema di propulsione pneumatico, esaminando il ruolo dei driver esterni (Companion 2 e Freedom) e analizzando nel dettaglio le forme d'onda emodinamiche di pressione e flusso durante le fasi di riempimento diastolico ed espulsione sistolica. Infine, la tesi approfondisce la meccanica dei fluidi all'interno delle pompe sanguigne artificiali, un aspetto di fondamentale importanza per mitigare le complicanze cliniche legate all'emolisi e alla formazione di trombi. Attraverso la revisione degli studi di visualizzazione del flusso, vengono esaminati gli sforzi di taglio a parete, le velocità dei getti e le potenziali zone di stagnazione all'interno delle camere di pompaggio, evidenziando come l'ottimizzazione fluidodinamica sia essenziale per la sicurezza e l'efficacia dei dispositivi sia per adulti che per uso pediatrico.