StartseiteAbteilungenKardiovaskuläre TechnikHerzunterstützung & HerzersatzHerzunterstützung

Einleitung

In den westlichen Industrienationen wie Deutschland sind die Erkrankungen des Herz-Kreislaufsystems die häufigste Todesursache. Die Behandlung kann medikamentös, per Transplantation eines Spenderorgans oder durch Unterstützung bzw. künstlichen Ersatz des Herzens erfolgen. Die optimale medikamentöse Behandlung wurde in einer Studie als eine dem Einsatz von Herzunterstützungssystemen unterlegene Behandlungsmethode nachgewiesen [1]. Die Herztransplantation hat sich etabliert und gilt als die bevorzugte Behandlungsmethode bei fortgeschrittener Herzerkrankung. Der Bedarf an Spenderorganen übersteigt das Angebot jedoch signifikant. Trotzdem werden Blutpumpen zur Herzunterstützung noch nicht in der Zahl eingesetzt, wie das Marktpotential vermuten lässt. Die Gesamtzahl der Implantationen von Herzunterstützungssystemen lag z.B. 2005 mit 300 bis 500 nur in derselben Größenordnung wie die Anzahl an Herztransplantationen in Deutschland [2]. Bauform und Größe, Fertigungskosten und Gesamtpreis, Probleme der Blutschädigung und Thrombenbildung sowie aufwändige Operationen werden dafür als Gründe angeführt. Diese Herausforderungen rechtfertigen und verlangen nach weiteren technischen Neuerungen und Innovation auf dem Gebiet der Herzunterstützungstechnologie.

Im Lehr- und Forschungsgebiet Kardiovaskuläre Technik wird im Rahmen internationaler Kooperationen aktuell in vier Projekten an der Entwicklung von Herzunterstützungssystemen gearbeitet. Ziel ist es sowohl, grundlegende Untersuchungen in diesem Forschungsgebiet durchzuführen als auch Produkte in die klinische Zulassung zu bringen und auf den Markteintritt vorzubereiten. Moderne Herzunterstützungssysteme sind kontinuierlich fördernde, implantierbare Rotationspumpen. Bei der Entwicklung werden viele der am Institut vorhanden Werkezeuge verwendet wie CAD/CAM, PIV, CFD, experimentelle Kreislaufsimulation und Blutversuche.

 

ReinVAD

Abbildung 1: ReinVAD

Das größte Potential für Herzunterstützungssysteme liegt im Bereich von linksventrikulären Unterstützungssystemen (LVADs). Das ReinVAD-Projekt hat als wesentliches Ziel, ein miniaturisiertes Gerät zu entwickeln, das im Vergleich zu bestehenden Systemen kostengünstig über den gesamten Verwendungszeitraum einzusetzen ist. Diese beiden vorrangigen Ziele sollen primär durch eine einfache Konstruktion und eine passive Lagerung des frei schwebenden Rotors erzielt werden. Erste Labormuster konnten bereits erfolgreich in akuten Tierversuchen getestet werden.

 

MIRVAD

Das MIRVAD-Projekt (Minimally Invasive Right Ventricular Assist Device) stellt ein Forschungsprojekt zur mechanischen Rechtsherzunterstützung dar. Der Unterstützung des rechten Ventrikels ist in der Vergangenheit weniger Aufmerksamkeit geschenkt worden als der Linksherzunterstützung. Dies äußert sich in Verwendung von überdimensionierten LVADs. Die Überdimensionierung beruht darauf, dass die hydraulischen Anforderungen für den Lungenkreislauf geringer sind. Das vorliegende Projekt hat zum Ziel, auch ermöglicht durch die geringere Leistungsnachfrage, ein minimal-invasiv platzierbares Unterstützungssystem für den mittel- und langfristigen Einsatz zu konzipieren.

Nähere Informationen finden Sie auf der MIRVAD-Projektseite:

--> MIRVAD

 

BiVACOR™

Abbildung 2: Bivacor™

Im klinischen Alltag werden VADs bisher nur zur Unterstützung eines Ventrikels verwendet. Ein aktuell in der Entwicklung befindliches System verfolgt den neuen Ansatz, eine Rotationsblutpumpe als biventrikuläres Herzunterstützungssystem oder alternativ als TAH einzusetzen. Im Rahmen einer internationalen Kooperation werden Teile der Entwicklungsarbeit am Institut durchgeführt. Das BiVACOR verfügt dabei nur über ein bewegliches Bauteil. Dieser Rotor wird hybrid, d.h. magnetisch und hydrodynamisch, gelagert. Die Regelung der Flussbalance zwischen linker und rechter Seite kann aktiv durch die axiale Rotorposition beeinflusst werden, wie es hier dargestellt wird.

 

Hollow Rotor (Hotor®)

Abbildung 3: Hollow Rotor (Hotor®)

Im Rahmen einer weiteren internationalen Kooperation werden Teilaufgaben einer grundlegenden Untersuchung eines neuartigen Förderprinzips durchgeführt. Durch ein Hohlrotorprinzip werden Verbesserungen im Gegensatz zu aktuellen Axialblutpumpen durch reduzierten Strömungswiderstand, geringere Fremdkörperoberfläche und reduzierter Blutschädigung erwartet.

 

 

 

[1]       S. J. Park, A. Tector, W. Piccioni, E. Raines, A. Gelijns, A. Moskowitz, E. Rose, W. Holman, S. Furukawa, O. H. Frazier, W. Dembitsky, Left ventricular assist devices as destination therapy: a new look at survival., J Thorac Cardiovasc Surg, 129 (2005), pp. 9–17.

[2]       R. B. Lucia Angermayr, Marcial Velasco Garrido, Künstliche Ventrikel bei fortgeschrittener Herzinsuffizienz, 2007.

Kontakt

Junior-Prof. Dr. rer. medic.
Tim Kaufmann

E-mail

 

Das MIRVAD-Projekt wird gefördert von:


Diplom-, Studienarbeiten etc.

Aktuell zu vergebene Arbeiten finden Sie hier.