La storia del Defibrillatore Impiantabile

La morte cardiaca improvvisa è descritta nella letteratura medica fin dai tempi più antichi. Oggi sappiamo che, nella maggior parte dei casi, è causata da due aritmie ventricolari potenzialmente fatali: la fibrillazione ventricolare e la tachicardia ventricolare [1].

La fibrillazione ventricolare fu descritta scientificamente per la prima volta nel 1850 da Carl Ludwig e M. Hoffa, che dimostrarono come la stimolazione elettrica del cuore di un animale potesse provocare un ritmo rapido e caotico, simile a un “tremolio”, incapace di garantire una perfusione efficace dell’organismo [2]. In realtà, osservazioni di movimenti cardiaci disorganizzati erano già state riportate da Vesalio nel 1543, mentre un vago riferimento a un tremore cardiaco compare addirittura nel papiro egizio di Ebers (circa 1500 a.C.).

Alla fine dell’Ottocento, nel 1899, i fisiologi Prevost e Battelli dimostrarono che le scosse elettriche potevano non solo indurre la fibrillazione ventricolare negli animali, ma anche interromperla. Questa scoperta fu fondamentale per lo sviluppo della defibrillazione. Un ulteriore passo avanti arrivò con l’invenzione dell’elettrocardiogramma da parte del fisiologo olandese Willem Einthoven. Grazie a questa tecnologia, nel 1921 Robinson e Herrmann realizzarono la prima registrazione elettrocardiografica di tachicardia ventricolare nell’uomo, dimostrando la sua associazione con l’infarto miocardico acuto [3].

Una volta identificato il problema, iniziò una vera e propria corsa scientifica per trovare una soluzione. La prima defibrillazione riuscita nell’uomo per fibrillazione ventricolare fu eseguita nel 1947 dal Dott. Beck negli Stati Uniti. Durante un intervento di cardiochirurgia, Beck utilizzò un defibrillatore artigianale per rianimare un ragazzo di 14 anni, applicando una scarica elettrica direttamente sul cuore a torace aperto [4].

Pochi anni dopo, nel 1956, il Dott. Zoll effettuò la prima defibrillazione efficace a torace chiuso [5]. Negli anni ’60 iniziarono a comparire i primi defibrillatori esterni portatili, anche se “portatile” è un termine relativo: il primo modello pesava quasi 100 kg e richiedeva un veicolo per il trasporto.

La vera svolta nella lotta alla morte cardiaca improvvisa si deve però al dottor Michel Mirowski e al dottor Morton Mower. Negli anni ’60 Mirowski fu profondamente colpito dalla morte improvvisa di un caro amico e mentore a causa di un’aritmia cardiaca. Decise allora di dedicare la propria attività alla realizzazione di un defibrillatore automatico impiantabile. All’epoca i defibrillatori esterni pesavano ancora 14–18 kg e l’idea di miniaturizzare un dispositivo del genere sembrava impossibile. Mirowski dovette affrontare scetticismo e forti critiche da parte della comunità medica, arrivando persino a essere accusato di voler costruire “una bomba dentro il corpo”. Nonostante ciò, guidò un team alla Johns Hopkins University che riuscì a progettare e sviluppare il primo defibrillatore impiantabile.

Nel 1975 un prototipo fu completamente impiantato in un cane. Il primo impianto nell’uomo avvenne il 4 febbraio 1980 al Johns Hopkins Hospital, eseguito dal dottor Levi Watkins Jr. La paziente era una donna di 57 anni con grave malattia coronarica e aritmie ventricolari ricorrenti e refrattarie ai farmaci. L’intervento prevedeva una toracotomia per posizionare elettrodi direttamente sulla parte esterna del cuore; il dispositivo, che pesava circa 250 grammi ed era poco più grande di un mazzo di carte, venne collocato nell’addome. La paziente visse con successo con il dispositivo, che intervenne successivamente per interrompere le sue aritmie [6].

A metà degli anni ’80 furono sviluppati i defibrillatori impiantabili di seconda generazione, capaci anche di stimolare il cuore in caso di bradicardia, integrando quindi la funzione di pacemaker. Negli anni ’90, come già avvenuto per i pacemaker, furono introdotti gli elettrocateteri transvenosi, posizionati all’interno del ventricolo destro attraverso le vene anziché sulla superficie esterna del cuore. Questa innovazione rese la procedura di impianto molto meno invasiva e aumentò significativamente l’efficacia dei dispositivi.

Nel 1996 uno dei primi grandi studi clinici randomizzati dimostrò ciò che Mirowski aveva immaginato: nei pazienti ad alto rischio di sviluppare aritmie ventricolari maligne, l’impianto di un defibrillatore riduceva significativamente la mortalità. Nacque così il concetto di prevenzione primaria della morte cardiaca improvvisa [7].

Dagli anni 2000 a oggi i progressi sono stati numerosi: dispositivi sempre più piccoli e sofisticati, sistemi di resincronizzazione cardiaca associati a defibrillatore per i pazienti con scompenso cardiaco e defibrillatori sottocutanei completamente esterni al cuore e al torace [1].

Gli sviluppi più recenti includono defibrillatori extratoracici con elettrocatetere posizionato nella gabbia toracica ma fuori dal cuore, capaci non solo di interrompere aritmie maligne ma anche di stimolare il cuore in caso di bradicardia, oltre a sistemi combinati che integrano defibrillatori sottocutanei e pacemaker senza fili (leadless) [1].

La storia del defibrillatore impiantabile rappresenta una straordinaria vicenda di ingegno, perseveranza e innovazione tecnologica nella lotta contro la morte cardiaca improvvisa, una storia che continua ancora oggi.

Bibliografia

1. Zeppenfeld K, Tfelt-Hansen J, de Riva M, Winkel BG, Behr ER, Blom NA, Charron P, Corrado D, Dagres N, de Chillou C, Eckardt L, Friede T, Haugaa KH, Hocini M, Lambiase PD, Marijon E, Merino JL, Peichl P, Priori SG, Reichlin T, Schulz-Menger J, Sticherling C, Tzeis S, Verstrael A, Volterrani M; ESC Scientific Document Group. 2022 ESC Guidelines for the management of patients with ventricular arrhythmias and the prevention of sudden cardiac death. Eur Heart J. 2022 Oct 21;43(40):3997-4126. doi: 10.1093/eurheartj/ehac262.
2. Hoffa M, L.C., Einige neue Versuche uber Herzbewegung. Zeitschrift Rationelle Medizin, 1850: p. 107-144
3. Jani S, Schweitzer P. The initial (earliest) report of polymorphous ventricular tachycardia. Ann Noninvasive Electrocardiol. 2006 Jul;11(3):281-3. doi: 10.1111/j.1542-474X.2006.00116.x.
4. Beck CS, Pritchard WH, Feil HS. Ventricular fibrillation of long duration abolished by electric shock. JAMA. 1947;135(15):985. doi: 10.1001/jama.1947.62890150005007°
5. Zoll PM, Linenthal AJ, Gibson W, et al. Termination of ventricular fibrillation in man by externally applied electric countershock. N Engl J Med. 1956;254:727–732. doi: 10.1056/NEJM195604192541601
6. Mirowski M, Mower MM, Reid PR. The automatic implantable defibrillator. Am Heart J. 1980 Dec;100(6 Pt 2):1089-92. doi: 10.1016/0002-8703(80)90218-5.
7. Moss AJ, Zareba W, Hall WJ, Klein H, Wilber DJ, Cannom DS, Daubert JP, Higgins SL, Brown MW, Andrews ML; Multicenter Automatic Defibrillator Implantation Trial II Investigators. Prophylactic implantation of a defibrillator in patients with myocardial infarction and reduced ejection fraction. N Engl J Med. 2002 Mar 21;346(12):877-83. doi: 10.1056/NEJMoa013474.