Medizin Kunst-Herzklappen brauchen Optimierung

Wer eine mechanische Herzklappe trägt, hat ein erhöhtes Risiko für Hirnschläge. Forschende der Uni Bern berichten nun, das in erster Linie die Form der Klappe das Risiko für Gerinnsel und Schlaganfall erhöht. Ein optimiertes Design könnte das Problem beheben.

Patienten mit einer mechanischen Herzklappe haben ein höheres Risiko für Blutgerinnsel und Hirnschlag, auch im Vergleich zu Trägern anderer Klappentypen, zum Beispiel biologischen aus tierischem Gewebe. Warum das so ist, war bisher nicht vollständig geklärt. Forscher des Artorg Centers der Universität Bern berichten nun, dass insbesondere die Form der Klappen für Störungen im Blutstrom verantwortlich ist, die letztlich zu Gerinnseln führen.

Die Ingenieure Hadi Zolfaghari und Dominik Obrist nutzten aufwendige Simulationen auf Supercomputern des Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS) in Lugano, um den Blutstrom in Zusammenhang mit der Herzklappenform zu untersuchen.

Im Fachblatt «Physical Review Fluids» berichten sie, dass die aktuelle Form der Ventilflügel der Klappe zu starken Turbulenzen im Blutstrom führt. Diese Ventilflügel sitzen auf einem Metallring, öffnen und schliessen sich bei jedem Herzschlag und lassen dabei Blut aus dem Herzen aus-, aber nicht wieder einströmen.

Ursache für Blut-Turbulenzen geklärt

Die Form der Ventilflügel führt zu Verwirbelungen im Blutstrom. Durch die hohen Kräfte, die dabei entstehen, werde die Blutgerinnung aktiviert, erklärte Zolfaghari gemäss einer Mitteilung der Uni Bern vom Montag. Im Rückstromgebiet unmittelbar hinter der Klappe könnten sich so Gerinnsel bilden. Wächst ein solches heran, wird es vom Blutstrom mitgerissen. Verschliesst es im Gehirn eine Arterie, kommt es zu einem Schlaganfall.

Bereits ein leicht abgeändertes Design der Ventilflügel könnte das Problem beheben, wie die beiden Forscher weiter herausfanden. Das würde für die betroffenen Patienten ein Leben ohne Blutverdünner bedeuten. Bisher müssen sie wegen des hohen Risikos einer Gerinnselbildung täglich und ihr Leben lang gerinnungshemmende Medikamente einnehmen.

«Das Design mechanischer Herzklappen wurde seit ihrer Entwicklung in den 1970er Jahren so gut wie nicht angepasst», sagte Obrist gemäss der Mitteilung. In anderen Ingenieursbereichen wie beispielsweise im Flugzeugbau, bei dem es auch um möglichst geringe Verwirbelungen geht, wurde hingegen sehr viel Forschung und Entwicklung betrieben. «Wenn man bedenkt, wie viele Menschen eine künstliche Herzklappe tragen, ist es an der Zeit, auch hier über Design-Optimierung zu sprechen, um diesen Menschen ein besseres Leben zu ermöglichen.»