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Inhaltsverzeichnis
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Mithilfe mathematischer Modelle haben Forscher die Form mechanischer Herzklappen optimiert.
- Die neue Form könnte möglicherweise den Bedarf an Blutverdünnern verringern und könnte für pädiatrische Patienten skaliert werden.
- Da mit dem neuen Design gerade erst Tierversuche begonnen haben, wird diese potenzielle Behandlung in naher Zukunft nicht verfügbar sein.
Kein menschliches Herz ist wie das andere, was für Ärzte eine Herausforderung darstellt, wenn sie Herzpatienten behandeln, insbesondere wenn sie Ersatzklappen benötigen. Eine neue Studie des Heart Valve Performance Lab (HVPL) der University of British Columbia Okanagan hat jedoch einen Durchbruch erzielt, der den Herzklappenersatz revolutionieren
Die von Hadi Mohammadi, PDF, PhD , geleitete Studie ergab, dass durch die Schaffung einer speziellen Krümmung der beiden Klappensegel der neuen zweiflügeligen Herzklappe, der sogenannten Apex-Klappe, Gerinnungsprobleme, die bei Patienten mit mechanischen Herzklappen auftreten, beseitigt oder stark reduziert werden könnten. Die im Januar veröffentlichte Studie wurde im Journal of Medical Engineering and Technology veröffentlicht.1
Ersatzherzklappen werden seit den 1960er Jahren verwendet, waren jedoch aufgrund der Gefahr der Bildung von Blutgerinnseln immer mit Einschränkungen verbunden. Während Gewebeklappen Gerinnungsprobleme beseitigen, haben sie eine begrenzte Lebensdauer und müssen nach 10 bis 15 Jahren ersetzt werden. Mechanische Klappen halten ein Leben lang, sind aber in der Regel mit einem Rezept für Blutverdünner verbunden.
Thrombogenität
Bei mechanischen Herzklappen können Blutgerinnsel entstehen, wenn der Blutfluss durch die Klappe – Bereiche, die das Blut auffangen und stillhalten, wie etwa um die Scharniere oder die Klappenklappen herum – nicht gleichmäßig ist. Diese Gerinnsel können dann durch das Herzsystem ins Gehirn wandern und dort einen Schlaganfall verursachen oder in die Nieren oder andere Organe gelangen.
Mohammadi und sein Team seien an die Entwicklung der Zweisegelklappe von einer anderen Seite herangegangen, erzählt er Health Life Guide.
„Bis jetzt waren alle Fortschritte bei mechanischen Klappen nur inkrementell“, sagt Mohammadi. „Diesmal haben wir einfach die Form optimiert, die unserer Meinung nach am besten für den dynamischen Blutfluss geeignet ist, und zwar mithilfe einer anspruchsvollen mathematischen Lösung. Wir sind im Labor an einen Punkt gekommen, an dem wir, obwohl es wie eine mechanische Klappe aussieht, die gesamte Leistung durch mathematische Modellierung optimiert haben, um die beste Form vorzuschlagen.“
Die daraus resultierende Apex-Klappe verfügt über speziell gekrümmte Klappenklappen, um den Druckabfall durch die Klappe zu verringern und den Blutdurchgang an den Scharnieren zu glätten, was theoretisch zur Vermeidung von Blutgerinnungsproblemen beitragen sollte.
Was das für Sie bedeutet
Mechanische Herzklappen machen eine chirurgische Eingriffe zum Austausch überflüssig, bergen jedoch das Risiko von Blutgerinnseln. Die Apex-Klappe könnte bei Patienten mit mechanischen Klappen Blutverdünner überflüssig machen, was zu einer deutlich besseren Lebensqualität führen könnte. Da die Tierversuche jedoch gerade erst beginnen, kann es noch Jahre dauern, bis dies eine neue Behandlungsoption darstellt.
Beseitigung des Bedarfs an Blutverdünnern
Die Apex-Klappe schafft nicht nur eine langlebige Herzklappe, die über die gleiche Funktionalität wie eine Gewebeklappe verfügt, sondern könnte auch den Bedarf an Blutverdünnern überflüssig machen, die derzeit bei Trägern einer mechanischen Herzklappe Standard sind.
Arnar Geirsson, MD, Chef der Herzchirurgie an der Yale School of Medicine in Connecticut, sagt Health Life Guide, dass allein diese Entwicklung revolutionär wäre.
„Die Gestaltung der Klappensegel scheint sehr innovativ und völlig anders als bisher“, sagt er. „Es gibt nur minimalen Widerstand an der Klappe selbst, was besonders bei kleineren Klappengrößen sehr vorteilhaft wäre … Der eigentliche Bedarf besteht in der Antikoagulation. Wenn dies zu einem geringeren Bedarf an Antikoagulanzien wie Coumadin führt, würde dies den Bereich der Klappenchirurgie mit mechanischen Klappen revolutionieren.“
Coumadin, der Markenname des Medikaments Warfarin, wird fast allen Patienten mit mechanischen Herzklappen verschrieben, ist aber nicht ohne Nebenwirkungen und Risiken. Da es sich um ein Blutverdünnungsmittel handelt, besteht bei der Einnahme dieses Medikaments das Risiko schwerer Blutungen. Außerdem müssen bei der Einnahme des Medikaments spezielle Ernährungsvorgaben gemacht werden.
„Es besteht natürlich das Risiko, das Blut zu stark zu verdünnen“, sagt Geirsson. „Es ist also eine feine Linie. Coumadin ist das einzige Antikoagulans, das für die Verwendung mit mechanischen Herzklappen zugelassen ist, und es lässt sich gut kontrollieren. Aber es gibt bestimmte Bevölkerungsgruppen, die Probleme mit der Einnahme dieser Medikamente haben.“
Anwendung bei Pädiatrischen Patienten
Obwohl Mohammadi und sein Team die Apex-Klappe auf Grundlage der Aortenklappe entworfen haben, sagt er, dass sie an jede Herzklappe angepasst werden könne. Sie könnte auch verkleinert werden, um sie bei pädiatrischen Patienten einzusetzen.
„Obwohl wir diese Klappe für die Aortenposition entwickelt haben, wäre sie auch für die Mitralposition anpassbar“, sagt Mohammadi. „Der entscheidende Faktor wäre die Größe. Derzeit haben wir keine mechanische Klappe, die klein genug ist, um bei Säuglingen verwendet zu werden. Ich denke, dies ist ein sehr guter Kandidat für eine Verkleinerung auf die Größe einer Kichererbse.“
Weitere Forschung nötig
Bisher wurden in der Studie nur theoretische Versuche durchgeführt. Nun, so Mohammadi, werde man mit Tierversuchen fortfahren. Er geht davon aus, dass es noch einige Jahre dauern wird, bis Apex für Menschen verfügbar sein wird.
Mohammadi sagt, er sei nicht nur an Tier- und Menschenversuchen interessiert, sondern versuche auch, eine Möglichkeit zu finden, die Herzklappen mittels transkatheteraler Chirurgie – einem minimalinvasiven Eingriff am Herzen – einzusetzen.
„Derzeit ist diese Klappe für Operationen am offenen Herzen konzipiert“, sagt Mohammadi. „Im Rahmen dieses Projekts arbeiten wir an Entwürfen, um sie so umzubauen, dass sie mit transkatheteraler Technologie eingesetzt werden kann. Wir glauben, dass letztendlich alle medizinischen Technologien mithilfe von Kathetern eingesetzt werden müssen.“
Geirsson sagt, dass die Verwendung mechanischer Herzklappen in den letzten Jahren tatsächlich an Beliebtheit verloren hat, da Gewebeklappen nun auch mit Hilfe der Transkatheter-Technologie eingesetzt werden können. Wenn es Wissenschaftlern gelingt, die Langlebigkeit mechanischer Klappen mit dem geringeren Risiko der Transkatheter-Operation zu kombinieren, könnte die Welt der Herzchirurgie revolutioniert werden.