Entwicklung einer künstlichen Herzklappe mit einem Spülstrom für den Einsatz in Herzunterstützungssystemen

Die in Herzunterstützungs- und Herzersatzsystemen eingesetzten künstlichen Herzklappen haben einen schweren Mangel: sie verursachen die Bildung von Thromben. Dies hängt unmittelbar mit der Strömung zusammen. Insbesondere die lange Verweilzeit von Blut in Ablösegebieten gilt als ungünstig. Vor allem im Bulbus, der Aufweitung hinter den Klappensegeln, stagniert das Blut und begünstigt dort durch die lange Verweilzeit gerinnungsaktiver Substanzen die Thrombusbildung.Zur Lösung dieses Problems wird eine neue Strömungsführung innerhalb der Herzklappe vorgeschlagen. Sie verhindert zwar nicht die Ablösung, gestattet aber die Kontrolle der Verweilzeit des Blutes in dem Ablösegebiet. Dies wird mit einem Spülstrom erreicht, der das Fluid im Ablösegebiet periodisch stromabwärts auswäscht, so dass die Verweilzeit des Blutes deutlich verkürzt wird.Diese komplexe Klappendurchströmung wurde zunächst an einer Einsegelklappe und anschließend an der klinisch relevanten Dreisegelklappe untersucht. Die mit der Einsegelklappe gewonnenen Erkenntnisse wurden, soweit es möglich und sinnvoll war, auf die Dreisegelklappe übertragen. Das grundsätzliche .Vorgehen war für beide Klappentypen gleich. Mit Hilfe einer speziellen Optimierungsstrategie, der Taguchi-Methode, wurden geometrische.Parameter systematisch variiert. Die Strömung durch die entsprechend konstruierten Klappenmodelle wurde numerisch untersucht und ausgewertet. Die am besten bewerteten Modelle wurden im nächsten Schritt mit verschiedenen experimentellen Methoden untersucht. Dies umfasste unter anderem Funktionstests in einem Herzklappenprüfstand sowie die Visualisierung des Auswaschverhaltens mit der Farbauswaschmethode.