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Das Kunstherz

Indikation und Bedarf:

Erkrankungen des Herz- und Kreislaufsystems stellen eine der häufigsten Krankheitsbilder der westlichen Welt dar. Für Herzerkrankungen im fortgeschrittenen Stadium bleibt oft nur eine Herztransplantation als Therapiemöglichkeit. In Deutschland stand im Jahr 2010[Eurotransplant] nur für ein Drittel der Patienten auf den Wartelisten von Eurotransplant ein Herztransplantat zur Verfügung. Gleichzeitig war die Zahl der Neuanmeldungen für ein Herztransplantat doppelt so groß wie die verfügbaren Spenderorgane. Durch diesen stetigen Mangel an Spenderorganen wachsen die Wartelisten stetig und viele Patienten versterben, weil sie kein Spenderorgan erhalten. Eine echte Alternative für diese Patienten gibt es nicht, da vollständige Kunstherzen aktuell nur für die Überbrückung zur

Transplantation ausgelegt sind.
Ein Kunstherz, das voll implantierbar – also ohne Schläuche durch die Haut – funktioniert und wartungsfrei über viele Jahre im Körper des Menschen schlagen kann, würde einen Durchbruch für die Therapie dieser schwerst kranken Patienten bedeuten.

Abbildung 1 zeigt das Kunstherz-System ReinHeart im Patienten:
Die Pumpeinheit ersetzt das menschliche Herz vollständig. Ein zusätzlich implantierter Volumenkompensator gleicht Druckschwankungen aus und verbessert die Förderbalance. Der Patient trägt eine externe Energieversorgung, wobei die Energie transkutan (drahtlos über die Haut) mittels Spulen übertragen wird. Eine interne Batterie ermöglicht das kurzfristige Ablegen der externen Versorgungseinheit. Insgesamt erreicht der Patient dadurch einen hohen Grad an Mobilität.

 

Darstellung des Aachener Kunstherz
Abbildung 1: Aachener Kunstherz

1   Pumpeinheit   
2   Volumenkompensator 
3   Induktive Energieübertragung  
4   Interne Energieversorgung und
     Controller
5   externer Controller
6   externe Energieversorgung

Funktionsprinzip:

Die Pumpeinheit des Kunstherzens besteht aus drei Komponenten: zwei Pumpkammern mit jeweils Ein- und Auslassklappen sind durch flexible Membranen vom dazwischen liegenden Antrieb getrennt. Die Pumpkammern sind einlassseitig mit den beiden verbliebenen Vorhöfen des natürlichen Herzens konnektiert und auslassseitig an die Aorta bzw. Pulmonalarterie angeschlossen (siehe auch Abbildung 1).
Der elektromagnetischer Antrieb drückt alternierend jeweils eine Druckplatte gegen die Membran, so dass das Volumen der jeweiligen Pumpkammer verkleinert und Blut durch die Auslassklappe ausgeworfen wird. Bei Rückstellung der Membran füllt sich die Kammer wieder.
Der spezielle getriebelose Direktantrieb, der in Kooperation mit dem Institut für Elektrische Antriebe (IEM) entwickelt wird, erhöht die Dauerfestigkeit und stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar.

Abbildung 2: Pumpeinheit des ReinHeart

Entwicklungsstand:

Der Anspruch an die Haltbarkeit eines künstlichen Systems, das permanent betrieben wird und an dem nach Implantation keine Reparaturen vorgenommen werden können, ist enorm. Die Haltbarkeit der wichtigsten Komponenten des ReinHeart wurde bereits in ausführlichen Laboruntersuchungen nachgewiesen. Hierzu trägt vor allem das extrem verschleißarme Antriebskonzept bei. Zudem wurde die Passform des Systems in anatomischen Studien optimiert.

Dadurch, dass das System kompakt und vollimplantierbar ist, ergeben sich zwei wesentliche Vorteile für den Patienten. Zum einen gibt es keine Gefahr von Infektionen durch Hautdurchtrittsstellen, zum anderen erreicht der Patient durch den Pufferakku und die leichten ablegbaren externen Komponenten einen hohen Grad an Mobilität, was entscheidend zur Lebensqualität beiträgt. Die Funktionalität des Systems wurde bereits in akuten und auch ersten chronischen In-vivo-Versuchen überprüft. Das Kunstherz konnte in hierbei die gesamte Kreislauffunktion aufrechterhalten.

Dieses Projekt findet in Kooperation mit der Reinheart TAH Gmbh und war Gewinner des Wettbewerbes "MedinNRW".

Abbildung 3: Animation der Funktion und Implantation des ReinHeart.

Link zum Vollbildmodus:

ReinHeartAnimationWebseite.mp4

Kontakt

Dr.-Ing.
Thomas Finocchiaro

Tel: +49 241 80 85650

E-mail

 

Dieses Projekt wurde gefördert durch

Diplom-, Studienarbeiten etc.

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