Experimentelle und numerische Korrelation thrombogener Strömungsstrukturen in Herzklappengeometrien

• Applicant: Professor Dr. Thomas Schmitz-Rode
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 26783934

Nach wie vor ist die Gefahr der Thrombosierung das Hauptproblem bei implantierten mechanischen Herzklappenprothesen. In der Literatur wird davon ausgegangen, dass thromboembolische Komplikationen in erster Linie auf eine unphysiologische Strömungsführung und die damit verbundenen zu hohen (bzw. auch zu niedrigen) Scherbelastungen der korpuskulären Blutbestandteile zurückzuführen sind. Dabei sind jedoch weder die genauen Zusammenhänge noch die Grenzen der zulässigen Scherbelastungen vollständig geklärt.Im Rahmen dieses Vorhabens sollen Thrombenadhärenzen, die in in-vitro Experimenten unter Verwendung von Tierblut in mechanischen Herzklappen festgestellt werden, mit lokalen, numerisch berechneten Scherbelastungs- und Strömungsmustern korreliert werden, die zu Blutschädigung, Thrombozytenaktivierung, und Thrombenablagerungen führen.Die experimentellen Untersuchungen werden in einem am Helmholtz Institut entwickelten Thrombose-Tester durchgeführt. Sie liefern die Grundlage für eine Verifizierung und Optimierung der Strömungssimulation, und für eine ursächliche Analyse der Zusammenhänge zwischen Geometrie, Strömungsparametern und dem lokalen Thromboserisiko in mechanische Herzklappen. Im Ergebnis soll ein numerisches Simulationsmodell zur Auswertung von Belastungs- und Strömungsstrukturen entwickelt werden. Dieses Modell soll anschließend zur in-vitro Beurteilung des Thromboserisikos von Herzklappenprothesen eingesetzt werden und in Kombination mit den Thrombosetests dazu beitragen, die Anzahl der Tierversuche zu gleichem Zweck deutlich verringern zu können. Gleichzeitig soll es als effizientes Werkzeug zur Designoptimierung von Klappenprothesen dienen und zudem allgemein anwendbar sein, d.h. auch auf andere kardiovaskuläre Implantate übertragbar sein.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer