Hämodynamische und anatomische Auslegung sowie experimentelle Validierung eines künstlichen Herzens

Als Alternative zur Herztransplantation könnten mechanische Kunstherzen den großen Mangel an Spenderherzen beheben. Heute verfügbare Systeme weisen jedoch verschiedene Einschränkungen und Komplikationen auf, so dass sich diese Therapie noch nicht durchgesetzt hat. In dieser Arbeit werden für ein voll-implantierbares Kunstherzsystem Lösungsansätze mit folgenden Schwerpunkten vorgestellt:
1. geeignete anatomische Passung
2. ausreichendes Herzminutenvolumen und physiologische Förderregelung
3. Minimierung der strömungsinduzierten Blutschädigung
Zunächst werden hinsichtlich dieser Schwerpunkte Anforderungen definiert, darauf basierend ein Kunstherzsystem ausgelegt und dieses anschließend validiert.
Eine geeignete anatomische Passung wird durch spezielle Ausrichtung der Ein und Auslasskanäle und Orientierung der Pumpeinheit im Thorax erreicht. Um ein ausreichendes Herzminutenvolumen zu gewährleisten, werden verschiedene Ansätze zur Steigerung des Schlagvolumens vorgestellt. Zudem werden Konzepte für eine physiologische Förderregelung erarbeitet, die eine kontinuierliche Balance zwischen rechtem und linkem Herzminutenvolumen sowie dessen Anpassung an den metabolischen Bedarf ermöglichen.
Die strömungsinduzierte Blutschädigung wird zur Verbesserung der Hämokompatibilität minimiert. Insbesondere steht das Auswaschverhalten der Pumpkammern im Vordergrund. Zur Bewertung der Pumpkammerströmungen wird ein neuartiger Ansatz zur Quantifizierung des Auswaschverhaltens vorgestellt.
Die Übertragbarkeit der gewonnenen Ergebnisse auf verschiedene pulsatile Kunstherzsysteme wird abschließend geprüft. Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung voll-implantierbarer, pulsatiler Kunstherzen. Sie stellt eine Basis für weitere Forschung dar, um diese Systeme klinisch nutzbar zu machen.