Ein systematischer Forschungsansatz für eine verbesserte Patient-Medizinprodukt-Konnektierung, die hilft eine Langzeit-Lungenunterstützung zu ermöglichen (ConnLA)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Jutta Arens; Professor Dr. Rüdger Kopp
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 346973239

Ziel des SPP 2014 ist es, die Forschung, die zur Entwicklung eines langfristig implantierbaren Lungenunterstützungssystems führen soll, zu unterstützen. Die Kanülierung von Lungenunterstützungssystemen (ECLA) ist bisher eine Quelle für unerwünschte Komplikationen wie Rezirkulation durch Fehlpositionierung der Kanüle, Ischämie der abgewandten Körperteile, und die Bildung von (Mikro-)Thromben an der Kanülenspitze aufgrund von unphysiologischen Strömungsbedingungen. Diese Komplikationen können zu einer ineffektiven, möglicherweise schädigenden Behandlung des Bluts und zu einer Verringerung der Einsatzzeit des ECLA-Systems aufgrund von Thrombusbildung und Ablagerungen führen. Letzteres erfordert einen häufigeren Austausch der ECLA-Systemkomponenten, der für den Patienten das Behandlungsrisiko erhöht.Daher ist ein neuer systematischer Ansatz, um das ECLA-System mit dem Patienten zu verbinden, notwendig, welcher die beschriebenen Komplikationen adressiert und damit einen wichtigen Schritt hin zu einer langfristig stabilen und implantierbaren künstlichen Lunge darstellt.Das vorliegende Projekt zielt auf eine Alternative zu herkömmlich verwendeten Kanülen ab, wie z. B. hämodynamisch optimierte Gefäßprothesen, die direkt mit den Blutgefäßen verbunden werden. Die Absicht ist es, einerseits für einen zuverlässigen Blutfluss in den extrakorporalen Kreislauf ohne (Mikro-)Thrombenbildung und / oder Ansaugen der Kanülenspitze an der Gefäßwand zu sorgen und andererseits eine Rückgabe des oxygenierten Blutes sicherzustellen, welche eine geringe Scherrate an der Gefäßwand verursacht, eine gute Durchmischung mit dem natürlichen Blutfluss bietet und keine Rezirkulation zur Entnahmestelle verursacht.Um dieses Ziel zu erreichen, muss der minimale und maximale Bedarf des extrakorporalen Blutflusses, der für Therapiekonzepte für verschiedene Arten von Lungenerkrankungen benötigt wird (reine CO2-Elimination oder kombinierte Oxygenierung und CO2-Elimination bei venovenöser ECLA), ermittelt werden. Geeignete Blutgefäße werden mit der Unterstützung bildgebenden Verfahren identifiziert werden und die optimale Form der Gefäßprothese und die optimale Positionierung werden hinsichtlich Winkel der Anströmung, Durchmischung, Scherbelastung und räumlicher Position relativ zu anderen anatomischen Strukturen mittels numerischer Simulation und Methoden der Strömungssichtbarmachung untersucht werden. Basierend auf diesen Daten werden neuartige Gefäßprothesen-Designs erforscht und in vitro getestet werden. Schließlich werden diese In-vitro-Testergebnisse in einer akuten Tierversuchsreihe validiert werden. Weitere In-vivo-Tests im Rahmen einer chronischen Tierversuchsstudie sind für eine zweite Förderperiode geplant.Geplante Projektdauer: 36 Monate, gefolgt von einer Folgebeantragung für weitere 36 Monate

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2014: Auf dem Weg zur implantierbaren Lunge
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Schmitz-Rode