Bigelow, l’ipotermia e lo sviluppo del pacemaker esterno

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BIGELOW, L’IPOTERMIA E LO SVILUPPO DEL PACEMAKER CARDIACO ESTERNO

Wilfred Gordon Bigelow (18giugno 1913 – 27marzo 2005) era un cardiochirurgo canadese che studiò l’ipotermia come strumento negli interventi chirurgici.
Il suo pacemaker è stato un passo fondamentale nel progresso dell’evoluzione tecnica di questo importante strumento della cardiologia.
Il congegno di Bigelow fu sviluppato intorno al 1950, insieme al lavoro dell’assistente John Callaghan dell’ingegnere Jack Hopps, al Banting Institute di Toronto, per risolvere il problema dell’arresto cardiaco che si poteva presentare negli esperimenti di animali sottoposti ad ipotermia. Il primo pacemaker commerciale fu costruito dalla Smith e Stone LTd. Più di venti unità di questo strumento furono fornite a centri in Canada, USA ed Europa.

IPOTERMIA E RIANIMAZIONE: L’ESPERIMENTO DI BIGELOW

In questo racconto Bigelow descrive l’esperimento animale che ha dato il via al suo lavoro:

“Una mattina fu progettato un esperimento standard. Dopo che entrai nel laboratorio, un cane anestetizzato venne raffreddato dentro coperte refrigeratrici con sacchetti di ghiaccio.
Alla temperatura di 22°, con regolare azione cardiaca e adeguata pressione arteriosa, il raffreddamento venne interrotto, la coperta sul lato superiore rimossa ed il torace aperto. L’arresto cardiaco era atteso sotto i 20°, dopo di che il pericardio veniva aperto. Ora noi eravamo pronti per certe osservazioni fisiologiche sull’ipotermia, dopo le quali il pericardio ed il torace andavano richiusi e l’animale rianimato.
Mentre stavamo per iniziare questi test il cuore si arrestò all’improvviso. Il massaggio cardiaco non lo fece ripartire. Essendo frustrato e disperato perché l’esperimento doveva essere posposto, diedi al ventricolo sinistro un colpo con il forcipe che tenevo in mano. Ci fu un’immediata e potente contrazione che coinvolse tutte le camere, e dopo il cuore si fermò nuovamente. Allora rifeci il gesto ed ottenni lo stesso risultato meravigliato per l’inaspettata osservazione. Colpii il cuore regolarmente ogni secondo. Assomigliava ad un normale battito cardiaco.
Il tecnico-anestesista disse:

“Hey, c’è un riscontro pressorio”.

Non solo erano reali le contrazioni che inducevo, ma il cuore stava spingendo con forza il sangue nel sistema circolatorio. Il nostro animale da esperimento fu rianimato con successo mantenendo l’azione cardiaca in questo modo e con il massaggio cardiaco manuale mentre veniva riscaldato, e dopo si riprese completamente.
Noi avevamo trovato un progetto che andava perseguito con vigore. Il cuore si era stoppato mentre sembrava perfettamente capace di continuare la sua funzione. Forse un impulso elettrico poteva avere lo stesso effetto del colpo meccanico. Avevamo letto articoli che indicavano come in animali da laboratorio, e presumibilmente anche negli umani, gli impulsi nervosi non erano condotti nei nervi sotto una temperatura corporea di 9-10°, mentre nell’ibernazione la conduzione non veniva alterata sotto temperature corporee di 2-3°. In un atmosfera di eccitazione ed attesa John Callaghan ed io discutemmo le prospettive di uno stimolatore elettrico o pacemaker per il cuore. … Avevamo bisogno di un ingegnere elettrico.”

Cold Hearts

Wilfred Gordon Bigelow. Quadro di Irma Coucill (Museum of Cardiovascular Surgery, Toronto General Hospital)

WG Bigelow: “Cold Hearts: The Story of Hypothermia and the Pacemaker in Heart Surgery” (1984)

Nel 1949, dopo 3 anni di ricerche, il team di Bigelow calcolò che una temperatura corporea di 20° C poteva consentire l’interruzione della circolazione sistemica per un periodo di 15 minuti, permettendo un intervento chirurgico a cuore aperto con successo (del 49%) nel modello canino.  La presentazione da parte di Bigelow delle sue ricerche a un meeting dell’American Surgical Association a Denver nel 1950 attirò l’attenzione del chirurgo Floyd John Lewis (1916-1993), che eseguì il primo intervento cardiochirurgico a cuore aperto insieme a Clarence Walton Lillehei (23 ottobre 1918 – 5 luglio 1999) presso l’ospedale dell’Università del Minnesota, chiudendo un difetto del setto atriale in una bambina di cinque anni, il 2 settembre 1952 utilizzando una tecnica modificata rispetto a quella di Bigelow.

IL SUCCESSO DELL’IPOTERMIA NELL’UMANO

Lewis “ha rotto il ghiaccio“, affermò Bigelow in maniera ironica, essendo stato preceduto dal collega nell’umano, ma va dato credito a Bigelow e ai suoi colleghi per aver suggerito tale procedura. Del resto Bigelow lavorava in un ospedale per adulti, mentre i candidati ideali a questo intervento erano piccoli pazienti con difetti del setto interatriale, e ciò fu per Lewis un vantaggio temporale. Lewis utilizzò l’ipotermia generale a 26° C e l’occlusione dell’afflusso per meno di 6 minuti, il che gli permise la chiusura tramite sutura del difetto settale. La bambina, senza l’ausilio delle moderne terapie postoperatorie, si ripresa senza problemi e lasciò l’ospedale 11 giorni dopo l’intervento. Il suo soffio cardiaco era sparito, e la sua assenza dimostrò la natura curativa della procedura. Inoltre, in uno studio di follow-up 33 anni dopo, la paziente aveva mantenuto una salute eccellente, aveva 2 bambini ed era impiegata come carpentiere e casalinga.

Bigelow scrisse nel 1984 il libro “Cold Hearts: The Story of Hypothermia and the Pacemaker in Heart Surgery“. L’opera è un contributo significativo alla storia della cardiochirurgia e per questo gli è stata assegnata la medaglia “Jason A. Hannah” della Royal Society of Canada. Un altro libro scritto da Bigelow fu: “Mysterious heparin: the key to open heart surgery“.

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