In vitro Evaluation des DLR BVADs : Entwicklung eines neuen implantierbaren, pulsatilen und biventrikulären Herzunterstützungssystems

In Deutschland leiden 1 - 2 % der Bevölkerung an chronischer Herzinsuffizienz (Mayer und Struber, 2009). Mit etwa 80000 neuen Fällen pro Jahr und einer durchschnittlichen 5 Jahres Mortalität von 78,5 % ist die chronische Herzinsuffizienz eine der häufigsten Ursachen einer stationären Behandlung (Cowie et al., 1997; Goldberg et al., 2007; Massie und Shah, 1997). Im Jahr 2009 wurde nur jeder zweite für eine Herztransplantation gelistete Patient auch tatsächlich operiert (Rahmel, 2014). Das Missverhältnis zwischen Angebot und Nachfrage hat zu einer steten Entwicklung von Alternativen geführt. Maschinelle Herzunterstützungssysteme, sogenannte VADs, haben sich neben der medikamentösen und der kardialen Resynchronisationstherapie als ein fester Bestandteil der chirurgischen Therapie der akuten und chronischen Herzinsuffizienz etabliert. Die im Jahr 2001 veröffentliche REMATCH Studie hat mit einer Mortalitätsreduktion um 48% im Vergleich zu einer medikamentös behandelten Kontrollgruppe bereits gute Ergebnisse für die Implantation von linksventrikulären Herzunterstützungssystemen als sogenannte Destination Therapie gezeigt. In dieser Studie wurden Implantatinfektionen, Blutungen, Thrombembolien und technisches Versagen als häufigste Komplikationen beschrieben (Rose et al., 2001). Neuere Studien zeigen zudem, dass Patienten nach Implantation eines univentrikulären Systems in 7 bis 39 % der Fälle ein Rechtsherzversagen, das mit einer perioperativen Mortalität von ungefähr 40 % einhergeht, entwickeln (Drakos et al., 2010; Fitzpatrick 3rd et al., 2008; Matthews et al., 2008; Romano et al., 2010; Takeda et al., 2014). Das DLR BVAD ist ein neu entwickeltes, implantierbares, biventrikuläres und pulsatiles Herzunterstützungssystem, das zum Erzeugen des VAD-Flusses zwei unterschiedlich dimensionierte, künstliche Ventrikel mittels einer Druckplatte wechselseitig komprimiert. Ein Ziel der im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Experimente ist es, die hämodynamische Leistungsfähigkeit des DLR BVADs zu ermitteln. Zu diesem Zweck wurde eigens ein Simulations-Kreislauf entwickelt, der die genaue Erfassung sämtlicher Kreislaufparameter für diskrete Blutdruck-Szenarien erlaubt. Aus den gewonnen Daten wurden Kennlinien und VAD-Funktionskurven für beide künstlichen Ventrikel erstellt. Der maximale VAD-Fluss des linken Ventrikels wird bei einer Nachlast von 100/60 mmHg und einer Frequenz von 120 bpm erreicht und beträgt 4,3 l/min. Der konstruktionsbedingt kleinere rechte Ventrikel erreicht einen maximalen VAD-Fluss von 3,7 l/min. Der gemessene VAD-Fluss hängt in großem Maße von der Vorlast ab, dabei kann das DLR BVAD den größten Fluss bei einer Vorlast von ungefähr 30 mmHg erzeugen. Zusammenfassend wurde in der vorliegenden Dissertation gezeigt, dass das DLR BVAD ein vollfunktionstüchtiges biventrikuläres Herzunterstützungssystem ist, das einen maximalen linksventrikulären VAD-Fluss von 4,2 (±0,3) l/min und einen maximalen rechtsventrikulären VAD-Fluss von 3,63 (±0,25) l/min bereitstellen kann. Für Patienten mit einer Körperoberfläche von mehr als 1,7 m2 müssen größere Systeme zur Verfügung gestellt werden