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Protesi vascolari
Le protesi vascolari sono dispositivi medici che vengono
impiantati permanentemente per ripristinare l’efficacia di un
tratto vascolare che non sia più in grado di trasportare
correttamente il sangue. Le patologie venose sono molto meno
frequenti ed è questo il motivo per cui nella quasi totalità dei
casi vengono realizzati impianti arteriosi. Gli impianti vascolari
più importanti sono realizzati per correggere due tipologie
principali di malfunzionamento che sono la stenosi e
l’aneurisma, che interessano entrambe il letto arterioso.
Stenosi vascolare: la stenosi è un restringimento del diametro
dell’arteria causato dalla crescita di una placca aterosclerotica
o dalla formazione di un coagulo. L’effetto più grave consiste
nell’impossibilità del sangue di arrivare ai tessuti a valle, che di
conseguenza possono diventare ischemici. Nella zona
ischemica, a causa della privazione di sangue, si possono
produrre lesioni ai tessuti la cui gravità dipende dalla durata e
dall’estensione dell’ischemia. La protesi vascolare da
impiantare in questo caso è un bypass che permette il
trasporto del sangue a valle della stenosi.

Aneurisma: L’aneurisma è un allargamento dell’arteria
causato dal cedimento progressivo della parete vascolare.
La parete arteriosa può quindi rompersi provocando
un’emorragia interna e comunque non trasportando più il
sangue a valle. L’aneurisma causa anche anomale condizioni
fluidodinamiche che possono condurre alla trombosi nella
zona dilatata dell’arteria. In questo caso si impianta una
protesi vascolare all’interno dell’aneurisma che ha come
finalità quella di ripristinare le corrette condizioni di flusso
riducendo il rischio di rottura di un aneurisma.

Classificazione
Si distinguono due gruppi principali di protesi vascolari: gli
impianti di origine biologica e quelli di origine sintetica.
A loro volta è possibile suddividere i primi in:
- non trattati chimicamente;
- trattati chimicamente;
- con supporto sintetico;
ed i secondi in:
- realizzati in politetrafluoretilene (PTFE o Teflon);
- “ in polietilentereftalato (PET o Dacron);
- “ in poliuretano;
- “ in materiale bioriassorbibile.
FATTORI IMPORTANTI NEL PRE-INTERVENTO:
Fattori legati al paziente:
- luogo di impianto;
- estensione e decorso della patologia (arteriosclerosi);
- presenza di patologie associate (diabete, ipertensione,
tumori, infezioni...);
-fattori di rischio (fumo, disturbi della coagulazione...).
Fattori legati al graft
- tipo e qualità del materiale;
- disegno tecnologico del graft.
Fattori legati all'intervento chirurgico
- fattori tecnici collegati all'inserimento del graft.

CARATTERISTICHE GENERALI
- la durata dell'impianto deve essere maggiore della
aspettativa di vita del paziente;
- l'inserimento del graft non deve dar luogo a sua volta
all’innesco di patologie.
Vengono considerate di piccolo calibro le protesi tubulari
con diametro interno inferiore a 6 mm, mentre si parla di
medio o grosso calibro per diametri superiori ai 7 mm.
In genere nella pratica clinica le protesi di medio e grosso
calibro vengono usate per sostituire l'aorta e le sue
diramazioni, cioè le arterie che originano dall'arco aortico
e dalle arterie iliache.
In tali vasi la velocità del flusso ematico è elevata e solo
una piccola percentuale di sangue che fluisce attraverso il
vaso viene a contatto con la parete, per cui i fenomeni
trombotici sono di lieve entità e con conseguenze meno
gravi.
Per quanto riguarda le protesi di piccolo calibro, invece, le
complicazioni possibili sono molteplici.
Gli elevati attriti, infatti, possono dar luogo a sforzi locali
di taglio con conseguenti perturbazioni del flusso ematico
in prossimità della parete del vaso.
Tale perturbazioni possono dar luogo a loro volta a zone
di ristagno con innesco del processo di aggregazione
piastrinica e formazione di trombi.

Per una protesi di piccolo calibro è necessario che si
realizzino superfici lisce a basso coefficiente di attrito,
non trombogeniche, in quanto, proporzionalmente, lo
strato fluido più vicino alla parete (strato limite) in tali
vasi è più spesso.
Inoltre tale accorgimento consentirebbe di limitare la
crescita del rivestimento biologico che tende a ridurre il
lume con la possibilità di indurre fenomeni analoghi a
quelli provocati dalla stenosi.
Inoltre le dimensioni di protesi e arteria naturale
dovrebbero essere uguali per minimizzare disturbi nel
flusso, e le proprietà elastiche dovrebbero essere quanto
più simili possibili per il trasferimento ottimale di energia
pulsatile.
È necessario poi tener presente che un cattivo
accoppiamento anastomotico è inefficiente e
l'inefficienza in vivo è aggravata dal fatto che per ogni
innesto protesico ci sono due anastomosi.

Impianti vascolari di origine biologica
Gli impianti vascolari di origine biologica non trattati
chimicamente sono costituiti da tratti di vena o di
arteria prelevati dal paziente stesso durante
l’intervento oppure da un donatore umano e poi
conservati a bassa temperatura.
L’uso più frequente riguarda la vena safena (vena della
gamba con un diametro medio tra 4 e 6 mm) o l’arteria
mammaria interna.
Tali vasi vengono utilizzati in genere per eseguire
bypass coronarici e l’uso dell’aorta prelevata da un
donatore per trattare l’aneurisma dell’aorta del
paziente, oppure per sostituire una protesi sintetica in
seguito a infezione.
Nel caso in cui si voglia realizzare bypass aortocoronarico
è necessario collegare la vena safena
prelevata dalla gamba tra l’aorta e la coronaria occlusa a
valle dell’occlusione.
Altra possibilità è quella di lasciare la vena safena nella
sua sede usandola come bypass per l’arteria che le corre
vicino; in tal caso però ci possono essere problemi
derivanti dal fatto che la vena safena contiene valvole
che impedirebbero il riflusso del sangue verso il piede e
che devono quindi essere rimosse senza provocare danni
al tessuto.

L’altro inconveniente da considerare consiste nel fatto
che le pareti della vena safena hanno caratteristiche
meccaniche differenti rispetto a quella dell’arteria sulla
quale si interviene.
Infatti la parete venosa è più sottile di quella arteriosa e
meno elastica. Per ovviare a questo problema, come già
anticipato, è possibile utilizzare l’arteria mammaria
interna che in più ha il vantaggio di essere vicina al cuore
richiedendo cosi una sola anastomosi (è sufficiente
tagliarla in una sezione distale e connetterla a valle della
stenosi coronaria) e di mantenere il vaso connesso alla
rete che nutre la parete arteriosa.
Nelle situazioni in cui risulta alto il rischio di infezioni è
consigliabile l’uso di segmenti arteriosi e venosi prelevati
da cadaveri e conservati in ambiente freddo (congelati
oppure a circa 4°C).
Gli impianti vascolari di origine biologica trattati
chimicamente sono segmenti vascolari originali, oppure
ottenuti tecnologicamente partendo da pericardio bovino,
fissati in glutaraldeide.
Questa categoria di impianti vascolari risulta più soggetta
a fenomeni di degenerazione proprio perché legata alla
presenza di glutaraldeide che ha un’efficace effetto
citotossico ed inoltre, essendo un tessuto “morto”, non
possiede più le peculiari caratteristiche di rigenerazione
cellulare. Le bioprotesi non sono vitali, ed il lining di
endotelio è assente. I fattori limitanti sono quindi
l’assenza di potenzialità riparative (healing) e fragilità
strutturale della parete di collagene.

Tra i segmenti vascolari che vengono fissati in
glutaraldeide ricordiamo la vena ombelicale, la carotide
bovina e l’arteria mammaria interna bovina.
La vena ombelicale umana viene utilizzata nel caso in cui
risulti necessario realizzare un bypass di piccolo calibro
per rivascolizzare una regione a valle di una stenosi.
Il successo e l’insuccesso di queste protesi è stato vario.
Le pareti, ad eccezione di quelle dei vasi omologhi, sono
"morte", e vengono rapidamente rimpiazzate con tessuto
fibrotico con caratteristiche meccaniche non adeguate
per ripristinare la funzionalità del vaso.
Problemi comuni agli impianti realizzati con vena safena
autologa, arterie e vene autologhe e omologhe sono:
- dimensioni inappropriate;
- limitata disponibilità dei siti donatori;
- variabilità e imprevedibilità, soprattutto per quanto
riguarda le loro proprietà fisico-chimiche e meccaniche;
- eventuale ricorso a immunoterapia della quale però non
se ne conoscono gli effetti sulla biostabilità del graft;
- fenomeni degenerativi.

Impianti vascolari di origine sintetica
Gli impianti vascolari di origine sintetica sono fabbricati
industrialmente per trasformazione tecnologica di
materiali di origine non biologica.
Quando queste protesi vengono impiantate inducono la
costruzione di un rivestimento cellulare della superficie
interna della protesi vascolare fabbricata in tal maniera.
Questo rivestimento è molto simile alla normale
superficie endoteliale della tunica intima arteriosa;
inoltre, quando questo tipo di tessuti vengono bagnati
dalla corrente sanguigna, si deposita su di essi della
fibrina all’interno della porosità del tessuto.
Negli anni sono stati impiegati diversi materiali per la
fabbricazione di fibre per tessuti per protesi vascolari
fra i quali il Vinyon N, il Nylon, l’Orlon, il Dacron ed il
Teflon, ma per motivi legati a problemi di fabbricazione
o di degradazione del materiale stesso il Dacron resta il
più usato.

Dacron è uno dei nomi commerciali di un poliestere, il
polietilentereftalato (PET).
Gli impianti in posizione aortica e iliaca hanno dato un
follow-up di oltre 15-20 anni.
Tuttavia, non è possibile la realizzazione di protesi in
Dacron di diametro inferiore a 8 mm per la facilità di
occlusione a causa dell’elevata formazione di trombi.
Per la produzione di fibre si usano macromolecole di PET
lineari di peso molecolare medio pari circa a 20000.
Il poliestere in grani viene estruso in filamenti molto
sottili mediante filiere e successivamente i filamenti
vengono riuniti a formare la fibra multifilamento.
Le protesi realizzate in Dacron e in PTFE possono
assumere i due seguenti aspetti relativi alla tipologia di
realizzazione:
WOVEN (tessuto intrecciato regolare);
-KNITTED (tessuto lavorato a maglia) che può
presentarsi a sua volta nella forma warp, in cui la
lavorazione è effettuata in direzione longitudinale e in
quella weft, in cui la lavorazione è effettuata in direzione
radiale.
La prima è più densa ed
ha maggiore resistenza
allo sfilacciamento. La
seconda è più flessibile
e più estensibile, ma
richiede
precoagulazione ed è più
soggetta a dilatazione.

In genere le protesi woven risultano meno porose, il che
comporta elevata rigidità, con conseguente facilità di
calcificazione.
Si ottiene quindi un cattivo accoppiamento tra il
vaso naturale e il graft sintetico rendendo così più
probabile il fallimento all'anastomosi.
Tali protesi vengono poi completate grazie alla
realizzazione del cosiddetto velour, costituito da molti
filamenti ancorati alla struttura woven o knitted, esposti
sulla superficie della protesi che favoriscono la
formazione di neointima (nuova superficie completamente
naturale detta endotelio).
I graft possono essere piani, senza velour, oppure
presentare velour interno, esterno, o sia interno sia
esterno.

Protesi in Dacron knitted
Protesi in Dacron woven

Uno dei principali problemi ancora non risolti delle
protesi vascolari sintetiche, sia in tessuto di fibra di
Dacron, sia in PTFE (politetrafluoroetilene), è
l'inadeguata compatibilità biomeccanica.
Infatti le arterie, in particolare le grandi arterie, hanno
uno spiccato comportamento elastico che conferisce loro
proprietà tali da garantire sia il necessario smorzamento
dell'onda pressoria sanguigna, sia la sua corretta
propagazione.
Tale comportamento elastico è dovuto alle proprietà
meccaniche della tunica media ed è in genere valutato
come compliance, vale a dire come variazione di sezione
del vaso per effetto della variazione di pressione.
Le protesi vascolari sono in genere molto più rigide delle
arterie naturali e questo causa discontinuità meccaniche
e fluidodinamiche in corrispondenza dei siti anastomotici.
Gli effetti sono da ricercarsi nelle sollecitazioni alle
anastomosi, nella nascita di pseudoaneurismi, negli shear
stress alla parete, nelle anomalie fluidodinamiche locali.
Alcuni metodi sono stati proposti per valutare le
proprietà meccaniche delle protesi vascolari e
confrontarle con quelle delle arterie naturali così da
prevedere il comportamento in vivo.

Il problema maggior delle protesi artificiali è la
compliance.
Le protesi vascolari sono relativamente poco compliant,
e non simulano il comportamento meccanico dei vasi
ematici naturali.
La compliance è una misura della cedevolezza di un vaso
sanguigno ed è definita come
(∆D/∆P) X 100
dove D è il diametro e P è la pressione ematica.
Benché negli anni ’80 siano stati fatti grossi sforzi per
sviluppare graft sintetici di piccolo calibro, solo negli
anni ’90 si è riusciti ad iniziare a disporne a livello
commerciale e clinico.
Il requisito della porosità, considerata essenziale per
una adeguata integrazione tissutale, comporta il
problema delle perdite ematiche, mentre il ricorso a
tecniche di precoagulazione della protesi rischia di
aggravare i fenomeni trombotici e le infezioni.
Sono stati proposti negli anni rivestimenti
“biocompatibili”, impermeabilizzanti, con proteine
(collagene, albumina, gelatina) o con idrogeli di sintesi,
ma con risultati poco incoraggianti, per cause sia
tecnologiche sia biologiche (scadenti processi
riparativi).

Anche l’uso di rivestimenti bioattivi (eparina, fattori di
crescita cellulare) è stato preso in considerazione, ma non
si sono ancora raggiunte ideali applicazioni cliniche.
Sono state realizzate anche tipologie di protesi vascolari
in materiale bioassorbibile nelle quali il principio
ispiratore è quello di realizzare un graft che venga
degradato e sostituito con il tessuto naturale dell’ospite.
Sono stati sperimentati acido poliglicolico e polilattico,
tuttavia l’applicazione di una protesi bioriassorbibile
implica che le cellule siano in grado di ricostruire una
nuova arteria e ciò appare almeno problematico da parte
di cellule appartenenti ad una arteria patologica.
Le problematiche più comuni delle protesi vascolari sono:
- invecchiamento relativamente rapido delle protesi
biologiche autologhe ed omologhe (iperplasia fibrosa lungo
le linee di sutura, sclerosi della parete, calcificazione);
- degradazione delle protesi biologiche trattate
(eterograft bovini, vena ombelicale umana) e delle protesi
in Dacron;
- infezioni della protesi, specie le sintetiche e le
biologiche trattate;
- dilatazione e rottura dei graft "leggeri" in poliestere;
- lacerazioni a livello dei punti di sutura alle anastomosi;
- trombosi in ogni tipo di graft.

Angioplastica
Stent
L’angioplastica (o angioplastica percutanea transluminale -
PTA) è una tecnica utilizzata per allargare un'arteria che
mostri una stenosi (restringimento) senza intervenire
chirurgicamente.
Il concetto di fondo dell’angioplastica è posizionare un
catetere con un piccolo palloncino gonfiabile sull’estremità
all’interna della sezione ristretta dell’arteria.
Il gonfiaggio del catetere a palloncino causa l’espansione del
palloncino verso l’esterno, contro la stenosi e la parete
arteriosa circostante. Il palloncino viene quindi sgonfiato e
rimosso dall’arteria.
Questo processo riduce la stenosi fino a non farla più
interferire con il flusso ematico.

Procedura di angioplastica
Il palloncino una volta gonfiato apre l’arteria ristretta dividendo e
comprimendo la placca e stirando lievemente la parete arteriosa. Il
palloncino può venire gonfiato diverse volte durante un intervento di
angioplastica. Ogni palloncino è costituito di materiali speciali che ne
consentono il gonfiaggio fino ad una specifica dimensione. È il medico a
scegliere il palloncino che ha circa la stessa dimensione dell’arteria del
paziente. Se possibile, il primo palloncino viene rimosso e altri, più ampi
vengono utilizzati se è necessaria un’espansione supplementare.
Quando il medico ritiene soddisfacente il livello di compressione della
placca e considera sufficiente l’apertura dell’arteria, questi rimuove il
catetere a palloncino sgonfiato. Una serie di radiografie dell’arteria
consente al medico di esaminare l’entità del miglioramento nel flusso
ematico.

Impianto dello stent
Uno stent è una protesi piccola, di metallo, che viene
introdotta nel vaso sanguigno su di un catetere.

Il rilascio dipende dalla tipologia di stent: uno stent montato
su pallone si espande e aderisce alla parete in seguito al
gonfiamento del palloncino su cui è montato, uno stent auto -
espandibile si rilascia semplicemente rimuovendo una guaina
esterna che lo tiene fissato al catetere.

Negli ultimi anni il ricorso all’impianto di stent è aumentato
drasticamente. Vengono utilizzati per il trattamento di nuove
lesioni oppure ostruzioni in aree dove si sviluppata la restenosi
(stenosi successiva ad un primo trattamento). Il medico può
optare per l’impianto di uno stent al termine di un intervento
di angioplastica.

Lo stent ideale dovrebbe :
-essere espandibile con l’usuale catetere da angioplastica;
-essere trasportato con un catetere a basso profilo;
-avere un alto rapporto di espansione;
-essere disponibile in più lunghezze e diversi diametri;
-essere radio opaco;
-poter essere rilasciato in loco con molta precisione;
-poter essere rimosso in caso di posizionamento sbagliato;
-essere flessibile per poter essere usato in vasi tortuosi;
-non embolizzare o migrare;
-essere trombo-resistente;
-venir incorporato nella parete vasale da una neo-intima sottile
ed uno strato endoteliale funzionante sulla superficie luminale;
-avere la stessa compliance dei segmenti vasali adiacenti;
-essere biologicamente inerte e prevenire la restenosi;
-permettere una pervietà a lungo termine;
-mantenere l’integrità strutturale dopo milioni di cicli cardiaci;
-permettere il controllo con tecniche non invasive, compresa la
risonanza magnetica;
-essere poco costoso.
Naturalmente nessuno stent in commercio risponde a tutte
queste caratteristiche, avendo ognuno i propri punti di forza
ed i propri limiti.