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Künstliche Herzklappen

Noch im Jahr 1950 konnte an ernsthaften Defekten der Herzklappen, die durch angeborene Missbildung, Infektionen oder Degenerationskrankheiten verursacht wurden, wenig getan werden. Zu den Symptomen gehörten Schweratmigkeit, Übelkeit, Ohnmacht und Todesfälle aufgrund von Herzinsuffizienz und Herzinfarkt waren nicht selten.

Entwicklung des Herzklappenersatzes
Einfachere, stärkere Entwürfe
Ersatzherzklappen von Schweinen
Herzklappen aus Gewebe
Referenzen

Entwicklung des Herzklappenersatzes

Die Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine und sichere Arten, das Herz zu stoppen und wieder in Gang zu bringen, erhöhten die Möglichkeit, defekte Herzklappen zu ersetzen. Ab den 1950er Jahren gab es viele Versuche, künstliche Herzklappen aus synthetischen Materialien zu schaffen, die die Anatomie der Herzklappen imitierten. Ein Team an der Universität von MinnesotaANCHOR stellte die Struktur der Herzklappen aus Rinder- und Menschenkadavern her. Obwohl die Herzklappen sehr empfindlich erscheinen, sind sie dank des Kollagens in ihrer Struktur extrem stark.

Es wurde versucht, die Herzklappenstruktur so gut wie möglich aus verschiedenen Kunststoffen nachzubauen. Als diese Herzklappen in Hunden getestet wurden, wurde schnell deutlich, dass das Kopieren der natürlichen Konstruktion nicht die Lösung darstellte. Es war schwierig, den Ankermechanismus gut hinzubekommen und ein Hauptproblem war der Kraftmangel.ANCHOR Die Blutgerinnung rund um Nähte war ebenfalls ein Problem bei frühen Anfertigungen.

Für Strapazierfähigkeit waren eindeutig robustere Materialien sowie Konstruktionen erforderlich. Gewobene Materialien wie gestrickter Teflon erhöhten postoperatives Überleben - einige Hunde überlebten noch einige Wochen. Dies wiederum führte zur Möglichkeit, das Problem der Blutgerinnung zu untersuchen, das unweigerlich durch Fremdmaterialien oder beschädigte Oberflächen im Herzen verursacht wurde. Es wurde konstatiert, dass Ecken und Ritzen, in denen das Blut stocken konnte und zur Gerinnung neigte, bei der Herzklappenkonstruktion vermieden werden sollte. Selbst wenn dieses Problem vermieden würde, waren jedoch langfristige Antigerinnungsmittel notwendig.

Einfachere, stärkere Entwürfe


Zur Verwendung der Herzklappen in Patienten wurden allerdings noch stärkere Konstruktionen benötigt. Ende der 1950er und Anfang der sechziger Jahre entwickelte Albert StarrANCHOR ein einfaches Käfigkugelventil. Nach Implantation in Hunden wurden erst 10 Tage Überlebensdauer, dann sieben Monate und später 13 Monate verzeichnet. Diese langen Überlebensdauern ermöglichten die Prüfung der Wirksamkeit der Herzklappen am lebenden Herzen, und das sogar ein Jahr nach Implantation.

Dadurch, dass solch lange Überlebensdauern bei Hunden ohne gerinnungshemmende Behandlung erlangt wurden, fühlte Starr sich zum Versuch motiviert, Mitralklappen in Patienten zu ersetzen.ANCHOR Bis Oktober 1961 waren zwei der 12 Patienten, die eine künstliche Mitralklappe erhalten hatten, an unrelatierten Ursachen und drei weitere an Infektionen verstorben. Den restlichen Patienten ging es gut und sie hatten ihre Arbeit wieder aufgenommen.

Die Starr-Edwards-Kugelprothese wird noch immer verwendet. Dieser Erfolg führte zur Entwicklung und Testen von weiteren Konstruktionen in Kälbern und Hunden, wie der Scheiben- und Kippventile. Das Björk-Shiley-ScheibenkippventilANCHOR wurde 1969 eingeführt und die Pivot-Bileaflet-Herzklappe in den siebziger Jahren. Dies sind heutzutage die gängigsten mechanischen Herzklappen.

Ersatzherzklappen von Schweinen

Auch in Hunden wurden die Möglichkeiten der Herzklappentransplantation erforscht und die besten Präparations- sowie Aufbewahrungsmethoden wurden erstellt. Menschliche Herzklappen aus Kadavern wurden in menschliche Patienten übertragen, es wurde jedoch deutlich, dass es logistische Probleme bei der Aufrechterhaltung einer angemessenen Versorgung gab. Gegen Mitte der 1960er wurde erkannt, dass die Lösung darin lag, Herzklappen von anderen Spezies zu implantieren.

Xenograftherzklappen vom Schwein, Schaf, Rind und von der Ziege wurden in den frühen 1970er Jahren in Hunde eingepflanzt.ANCHORBlutgerinnung war kein Problem, jedoch mussten Strapazierfähigkeit und Abstoßung in Angriff genommen werden. Im Anschluss an Arbeiten an Kaninchen, Meerschweinchen und RattenANCHOR wurde eine biologisch träge, funktionelle und strapazierfähige Herzklappe durch Waschverfahren, Denaturierung und Gerbungsprozesse hergestellt. Solche "bioprosthetische" Herzklappen, meistens von Schweinen, wurden erfolgreich in vielen menschlichen Patienten verwendet.

Herzklappen aus Gewebe

Die Zukunft der Ersatzherzklappen könnte in der Gewebetechnik liegen. Der perfekte Ersatz müsste offensichtlich aus Gewebe des Patienten bestehen und maßgeschneidert sein. Das Gewebe der Arterie eines Lamms wurde auf einem Nährboden mit der richtigen Form in einem künstlichen Kulturmedium gezüchtet und die so entstandene Herzklappe wurde Schafen implantiert.ANCHOR


Quellen

  1. Schimert G et al (1961) in Prosthetic Valves for Cardiac Surgery. Ed Merendino K. CC Thomas, Springfield
  2. Frater R & Ellis L (1961) In Merendino, ref 1
  3. Starr A (1961) J Thoracic Cardiovasc Surg 42, 673
  4. Starr A & Edwards M (1961) Ann Surg 154, 726
  5. Bjork V & Henze A (1979) In Tissue Heart Valves, Ed Ionescu M. Butterworths, London
  6. Paton B (1972) in Biological Tissue in Heart Valve Replacement. Ed Ionescu M, Ross D and Wooler G. Butterworths, London
  7. Carpentier A et al. (1969) J Thoracic Cardiovasc Surg 58, 467
  8. Pharmaceutical Business News (1995) 15 June

 


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