Venenklappe
Institut für Angewandte Medizintechnik
Direktor: Univ.-Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Thomas Schmitz Rode
Helmholtz-Institut der RWTH Aachen und Universitätsklinikum Aachen

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Dipl.-Ing. Ingo Nadzeyka

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Entwicklung einer perkutan implantierbaren Venenklappenprothese


Natürliche Venenklappe [1]

Die chronisch venöse Insuffizienz (CVI) ist eine Erkrankung, die als Folgeerscheinung bei langjährigen Venenleiden auftritt und auf eine Dysfunktion der Venenklappen zurückzuführen ist. Durch Beschädigung der natürlichen Venenklappensegel, woraus die Schlussunfähigkeit der Klappen und somit eine Druckerhöhung im Venensystem resultieren, kommt es bereits bei geringen Schweregraden zu Ödemen. In den schlimmsten Fällen treten offene Geschwüre auf, die eine Amputation der betroffenen Gliedmaßen zur Folge haben können.
Die durch diese Erkrankung entstehenden Kosten für das Gesundheitssystem sind mit 1,2 Milliarden Euro im Jahr erheblich, zusätzlich wird die Gesellschaft mit 2,5 Millionen Arbeitsunfähigkeitstagen im Jahr und einer Vielzahl von vorzeitigen Berentungen belastet. Für die betroffenen Patienten stellt sie eine erhebliche Verschlechterung der Lebensqualität dar, die von der Einschränkung des Aktivitätsspielraums über Schmerzen jeden Schweregrades bis hin zur vollständigen sozialen Isolation reicht. Die herkömmliche Behandlungsstrategie beinhaltet neben der konservativen, medikamentösen Therapie zumeist chirurgische Strategien. Wesentlich schonendere, perkutane ("durch die Haut") Verfahren befinden sich momentan im Übergang vom Tierversuch zu ersten Machbarkeitsstudien im Patienten. Dabei werden unterschiedlich aufbereitete tierische Gewebe oder autologe klappentragende Gefäßabschnitte auf ein Trägergerüst (Stent) aufgebracht und implantiert. Jedoch zeigen die bisher verfügbaren Untersuchungen die bereits aus der Herzchirurgie bekannte Limitation biologischer Klappenprothesen im Sinne einer unzureichenden Langzeitfunktion.

Ziel dieses Projektes

ist es daher eine per Katheter perkutan implantierbare Venenklappenprothese zu entwickeln, welche

  • für den Einsatz in der Peripherie extrem miniaturisiert wird
  • minimalinvasiv eingesetzt wird
  • eine komplexe und dennoch funktionale Geometrie aufweist
  • sehr großen Milieuschwankungen (Blutdruck) ausgesetzt ist
  • trotz der geringen Blutflussgeschwindigkeiten im venösen System keine Thrombose verursachen kann
  • aus flexiblem Kunststoff präzise hergestellt werden muss
  • viele Millionen Lastzyklen übersteht
  • eine sichere Verankerung im venösen System und eine ausreichende Stabilität aufweisen soll.
3D - Drucktechnik

Zur Erreichung dieser Ziele werden die biomechanischen Aspekte natürlicher Venenklappen besonders berücksichtigt, da diese für das Design und die Auslegung einer korrekt funktionierenden Prothese enorm wichtig sind. Für die Fertigung der Klappensegel bietet sich eine besondere 3D-Drucktechnik an. Hierbei werden mittels eines geeigneten Handlingsystems Tröpfchen von unterschiedlich harten Polymeren auf komplexen Freiformflächen und Kanten entlang exakt eingehaltener Bahnkurven hochpräzise dosiert. Somit lässt sich eine definierte und lokal variable Schichtdickenverteilung erreichen. Das Verfahren muss dies in einer zeit- und kosteneffektiven Weise vornehmen, um zukünftig eine wettbewerbsfähige Prozesstechnik zu ermöglichen.
Das im Rahmen dieses Projektes zu entwickelnde Fertigungsverfahren bietet eine Vielzahl an Verwendungsmöglichkeiten. Konkrete Zielgruppe für diese innovative 3D Drucktechnik sind neben der Medizintechnik Hersteller in den Bereichen Dosiertechnik, Antriebstechnik, Ventiltechnik, Hersteller mechanischer Kunststoffdämpfer sowie allgemein der Bereich Rapid Prototyping.

Quellen:

[1] © X. Snelgrove, unterliegt GNU Free Documentation License