Physiologische Regelung für Herzunterstützung und Herzersatz (HeartControl)

• Applicants: Professor Dr. Rüdiger Autschbach; Professor Dr.-Ing. Steffen Leonhardt; Professor Dr. Thomas Schmitz-Rode
• Subject Area: Medical Physics, Biomedical Technology ; Anaesthesiology ; Anatomy and Physiology ; Automation, Mechatronics, Control Systems, Intelligent Technical Systems, Robotics ; Epidemiology and Medical Biometry/Statistics ; Cardiac and Vascular Surgery
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 36985531

Die Herzinsuffizienz und andere Herz-Kreislauf-Erkrankungen stehen weltweit an der Spitze der Todesursachen. Bei fortgeschrittener Herzinsuffizienz, die einer medikamentösen Behandlung nicht mehr zugänglich ist, wird eine Herztransplantation notwendig. Steht kein geeignetes Organ zur Verfügung, muss der Kreislauf durch ein mechanisches Unterstützungssystem aufrechterhalten werden. Um eine hinreichende Perfusion des Körpers auch bei schwankendem physiologischen Bedarf zu erreichen, ist eine automatische Anpassung der Pumpleistung von Herzunterstützungssystemen (VAD - Ventricular Assist Device) oder Kunstherzen (TAH - Total Artificial Heart) an unterschiedliche Körperzustände und Rahmenbedingungen (z.B. Treppensteigen, hohe Außentemperatur, etc.) notwendig. Im Rahmen des Vorhabens soll die Machbarkeit einer solchen Regelung grundsätzlich erforscht und am Beispiel des am Helmholtz Institut der RWTH Aachen entwickelten VAD VERSUS und des TAH ACcor umgesetzt werden. In einem ersten Schritt werden nach detaillierter Modellbildung des Herz-Kreislauf Systems und der technischen Unterstützungssysteme, geeignete sensorische Größen identifiziert und in einem sensor- und modellgestützten Regelungskonzept umgesetzt. Diese Regelungskonzepte werden sowohl in Software als auch in "Hardware-in-the-Loop" Simulationen getestet und optimiert und schließlich im Tiermodell erprobt. Aller Fortschritte in der konservativen Therapie der Herzinsuffizienz ungeachtet sterben allein in den USA jährlich etwa 35.000 Patienten an einer Herzinsuffizienz im Endstadium. Die chirurgische Therapie wie die Herztransplantation und mechanische Kreislaufunterstützung wird unabhängig von der Ätiologie der Herzinsuffizienz und der pathophysiologischen Prozesse durchgeführt. Gegenwärtig ist die orthotope Herztransplantation immer noch die effektivste Behandlung der terminalen Herzinsuffizienz mit befriedigenden Langzeitergebnissen.Ziel des vorliegenden Projektantrages ist die Entwicklung einer physiologisch orientierten Regelung der Blutfördermenge für das ACor- und VERSUS-System auf der Grundlage einer zu entwickelnden Kreislaufsimulation. Dazu wird als Voraussetzung zunächst eine Modellbildung des zu regelnden Systems (technisches und physiologisches Kreislaufsystem) vorgenommen unter Einbeziehung von Teilergebnissen aus den weiteren Einzelanträgen des Paketantrags.

• DFG Programme: Research Grants