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Die zentralen Thesen
- 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.
- Das neue Design beginnt gerade mit Tierversuchen, daher wird diese potenzielle Behandlung in naher Zukunft nicht verfügbar sein.
Keine zwei menschlichen Herzen sind gleich, was eine Herausforderung für Ärzte darstellt, die versuchen, Herzpatienten zu behandeln, insbesondere solche, die Ersatzklappen benötigen. Eine neue Studie des Heart Valve Performance Lab (HVPL) der University of British Columbia in Okanagan gelang jedoch ein Durchbruch, der den Ersatz von Herzklappen revolutionieren könnte.
Die von Hadi Mohammadi, PDF, PhD, geleitete Studie ergab, dass durch die Erzeugung einer spezifischen Krümmung der beiden Blättchen innerhalb des neuen Doppelblattventils, das als Apex-Ventil bezeichnet wird, Gerinnungsprobleme, die den Patienten inhärent sind, beseitigt oder stark reduziert werden können mit mechanischen Herzklappen. Die Januar-Studie wurde in der veröffentlichtZeitschrift für Medizintechnik und Technologie.
Ersatzherzklappen werden seit den 1960er Jahren verwendet, hatten jedoch aufgrund des Potenzials für Blutgerinnsel immer Einschränkungen. Während Gewebeklappen Gerinnungsprobleme beseitigen, haben sie eine begrenzte Lebensdauer und müssen in 10 bis 15 Jahren ersetzt werden. Mechanische Ventile halten ein Leben lang, werden jedoch normalerweise mit einem Rezept für Blutverdünner geliefert.
Thrombogenität
Bei mechanischen Herzklappen können Blutgerinnsel auftreten, wenn nicht einmal durch die Klappe fließt - Bereiche, in denen Blut aufgefangen und ruhig gehalten wird, z. B. um die Scharniere oder die Packungsbeilagen. Diese Gerinnsel können dann durch das Herzsystem zum Gehirn gelangen, was einen Schlaganfall verursacht, oder zu den Nieren oder anderen Organen.
Mohammadi und sein Team näherten sich dem Design des Doppelblattventils aus einer anderen Richtung, erzählt er Verywell.
"Bis zu diesem Zeitpunkt waren alle Fortschritte bei mechanischen Ventilen inkrementell", sagt Mohammadi. "Dieses Mal haben wir nur die Form optimiert, von der wir dachten, dass sie für den dynamischen Blutfluss durch eine leistungsstarke mathematische Lösung am besten geeignet ist. Wir haben einen Punkt im Labor erreicht, an dem wir konzeptionell die Form optimiert haben, obwohl sie wie ein mechanisches Ventil aussieht ganze Leistung durch mathematische Modellierung, um die beste Form vorzuschlagen. "
Das resultierende Apex-Ventil verfügt über speziell gekrümmte Blättchen, um Druckabfälle durch das Ventil zu verringern und den Blutdurchgang an den Scharnieren vorbei zu glätten, was theoretisch zur Beseitigung von Gerinnungsproblemen beitragen sollte.
Was dies für Sie bedeutet
Mechanische Herzklappen machen eine Ersatzoperation überflüssig, bergen jedoch das Risiko von Blutgerinnseln. Das Apex-Ventil kann möglicherweise die Notwendigkeit von Blutverdünnern bei Empfängern mechanischer Ventile beseitigen, was zu einer viel besseren Lebensqualität führen könnte. Da Tierversuche gerade erst beginnen, kann es Jahre dauern, bis dies zu einer neuen Behandlungsoption wird.
Eliminierung der Notwendigkeit von Blutverdünnern
Zusätzlich zur Schaffung einer langlebigen Klappe, die die gleiche Funktionalität wie eine Gewebeklappe hat, könnte die Apex-Klappe die Notwendigkeit von Blutverdünnern beseitigen, die derzeit der Standard für alle mit einer mechanischen Herzklappe sind.
Arnar Geirsson, MD, Chefarzt für Herzchirurgie an der Yale School of Medicine in Connecticut, erklärt Verywell, dass diese Entwicklung allein revolutionär wäre.
"Es scheint sehr innovativ zu sein, wie die Ventilbroschüren gestaltet sind und sich völlig von der Art und Weise unterscheiden, wie sie zuvor entworfen wurden", sagt er. "Es gibt nur einen minimalen Widerstand über das Ventil selbst, was besonders bei kleineren Ventilgrößen sehr vorteilhaft wäre ... Der wirkliche Bedarf an Antikoagulation. Wenn dies zu einem geringeren Bedarf an Antikoagulanzien wie Coumadin führt, würde dies das Gebiet der Ventilchirurgie revolutionieren mechanische Ventile. "
Coumadin, der Markenname für das Medikament Warfarin, wird fast allen Empfängern mechanischer Herzklappen verschrieben, ist jedoch nicht ohne Nebenwirkungen oder Risiken. Als Blutverdünner riskieren Benutzer während der Anwendung starke Blutungen. Besondere Ernährungsaspekte müssen auch bei der Einnahme der Medikamente berücksichtigt werden.
"Offensichtlich besteht die Gefahr, dass das Blut zu stark verdünnt wird", sagt Geirsson. "Es gibt also eine feine Linie. Coumadin ist das einzige Antikoagulans, das für die Verwendung mit mechanischen Ventilen zugelassen ist, und es gibt eine gute Kontrolle darüber. Aber es gibt bestimmte Bevölkerungsgruppen, die Schwierigkeiten haben, diese Medikamente einzunehmen."
Anwendung bei pädiatrischen Patienten
Obwohl Mohammadi und sein Team die Apex-Klappe basierend auf der Aortenklappe entworfen haben, sagt er, dass sie anpassbar wäre, um jede Klappe im Herzen zu passen. Es könnte auch für die Verwendung bei pädiatrischen Patienten verkleinert werden.
"Obwohl wir dieses Ventil für die Aortenposition entwickelt haben, wäre es auch für die Mitralposition anpassbar", sagt Mohammadi. "Der Schlüsselfaktor wäre die Größe. Im Moment haben wir kein mechanisches Ventil, das klein genug ist, um bei Säuglingen verwendet zu werden. Ich denke, dies ist ein sehr guter Kandidat, um sehr klein zu werden, so groß wie eine Kichererbse . "
Weitere Forschung erforderlich
Die Studie hat bisher nur theoretische Studien durchlaufen. Jetzt, sagt Mohammadi, werden Tierversuche durchgeführt. Er geht davon aus, dass es einige Jahre dauern wird, bis der Apex für Menschen verfügbar sein wird.
Mohammadi durchläuft nicht nur Tier- und Menschenversuche, sondern ist auch daran interessiert, einen Weg zu finden, wie die Transkatheter-Operation - ein minimal invasives Herzverfahren - zum Einsetzen der Klappen eingesetzt werden kann.
"Im Moment ist dieses Ventil für Operationen am offenen Herzen konzipiert", sagt Mohammadi. "In der Fortsetzung dieses Projekts arbeiten wir an Entwürfen, um es so umzuwandeln, dass es mit der Transkathetertechnologie geliefert werden kann. Wir glauben, dass letztendlich alle medizinischen Technologien mit Kathetern geliefert werden müssen."
Geirsson sagt, dass die Platzierung mechanischer Herzklappen in den letzten Jahren aufgrund der Möglichkeit, Gewebeklappen mithilfe der Transkathetertechnologie zu platzieren, tatsächlich an Popularität verloren hat. Wenn Wissenschaftler die Langlebigkeit der mechanischen Klappe und das geringere Risiko einer Transkatheteroperation kombinieren können, könnte die Welt der Herzchirurgie revolutioniert werden.
