Reglung eines bedarfsorientierten, lastoptimierten linksventrikulären Assist-Systems zur Etablierung einer zielgerichteten Entwöhnungsstrategie im Sinne eines "bridge to recovery" (BeLa-VAD)

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Dirk Abel; Professor Dr. Rüdiger Autschbach; Professor Dr. Rolf Rossaint; Professor Dr. Thomas Schmitz-Rode
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2013 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 224967777

In der Behandlung der terminalen Linksherzinsuffizienz kommen in zunehmendem Maße Blutpumpsysteme (left ventricular assist device, LVAD) zum Einsatz, die den Herzmuskel entlasten und die Kreislauffunktionen aufrechterhalten sollen. Mit diesen assist devices werden unterschiedliche Therapieansätze verfolgt, die man mit den Begriffen „bridge to transplant“, „destination therapy“ und „bridge to recovery“ umschreiben kann. Ein Forschungsschwerpunkt des hier beantragten Projekts liegt dabei in der Analyse der myokardialen Erholungsprozesse (reverse remodeling) und der Optimierung entsprechender Entwöhnungs-Protokolle (weaning). Insgesamt konnte beobachtet werden, dass asynchrone pulsatile Systeme eine höhere Weaning- Rate aufweisen als kontinuierliche Systeme. Bei genauerer Betrachtung ist zu vermuten, dass kontinuierliche Systeme in Abhängigkeit von der Pumpgeschwindigkeit und der kardialen Last entweder systolisch das Herz zu wenig entlasten oder die diastolische oder die rechtsventrikuläre Funktion beeinträchtigen. Einerseits scheint die ungenügende Entlastung eine vollständige Erholung zu verhindern, anderseits ermöglichen die nicht-geregelten Systeme keine graduelle Reduktion der Unterstützungsleistung zur schrittweisen Gewöhnung des Herzmuskels an eine höhere Belastung. Eine Steuerung der Pumpenleistung in Abhängigkeit vom Herzzyklus könnte dieses Problem lösen Im vorliegenden Antrag soll die Leistung eines LVAD anhand von Fluss- und Lastmessungen gesteuert werden. Ziel ist es, den linken Ventrikel entsprechend seines Unterstützungsgrades in der Systole möglichst optimal zu entlasten und dabei eine unnötige diastolische Belastung zu vermeiden. Die Entwicklung der Regelungsstrategien soll mit Hilfe von Computersimulationen und deren iterative Validierung in einem mechanischen Herz-Kreislauf-Modell („Mock Loop“) sowie in zwei etablierten Tiermodellen erfolgen. Der klinische Einsatz einer angepassten Regelung würde neue Therapieformen sowohl in der Entlastungsphase als auch in der Entwöhnung zulassen, die in der Lage wären, sich dem einzelnen Patienten und seiner aktuellen Kreislaufsituation genauer anzupassen.

• DFG Programme: Research Grants