Hämokompatibilität von rotodynamischen Blutpumpen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Paul Uwe Thamsen
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544978652

Patientinnen und Patienten mit Herzinsuffizienz, die mit einer rotodynamischen Blutpumpe (RBP) behandelt werden, leiden weiterhin unter schwerwiegenden Komplikationen - mehr als eine pro Patientenjahr. Diese Belastung wird im Allgemeinen auf eine unzureichende Hämokompatibilität der Pumpe zurückgeführt. RBPs werden auf der Grundlage konventioneller Prinzipien der Turbomaschinentheorie entwickelt, deren Anwendbarkeit auf RBPs angesichts der unterschiedlichen Randbedingungen zu hinterfragen ist. Unser Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen den drei Schlüsseldisziplinen von RBP-Designs zu erforschen: Elektromagnetismus, Strömungsmechanik und Hämokompatibilität. Durch Verknüpfung der grundlegenden Turbomaschinentheorie mit medizintechnischem Fachwissen innerhalb der Grenzen realistischer Magnetlager- (MB) und elektrischer Maschinenkonstruktionen, wird das Konzept des Pumpens von Blut überarbeitet und verbessert. Das übergeordnete Ziel ist die Erarbeitung von Konstruktionsrichtlinien für blutschonende Pumpenkonzepte für diverse Patientenpopulationen, die zu einer geringeren Rate an durch RBPs verursachten Komplikationen führen. Zu diesem Zweck werden neuartige In-vitro-Prüfstände und validierte numerische Simulationen entwickelt und angewandt, um den hydraulischen Designraum von RBPs zu erforschen. Dazu werden die hydraulischen Verlustverteilungen in zahlreichen RBP-Designs aufgeschlüsselt und mit Blutschädigungsmechanismen verknüpft. Darüber hinaus werden diese Verlustverteilungen mit dem hämatologischen Fußabdruck und den hämokompatibilitätsbezogenen Komplikationsraten von klinisch verwendeten RBPs in prospektiven klinischen Studien in Verbindung gebracht. Schließlich werden die Wechselbeziehungen zwischen MB-Design und Turbomaschinen mit einer großen Anzahl von RBPs beschrieben, um Designrichtlinien für blutschonende RBP-Konzepte abzuleiten. Die systematische Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen den drei Schlüsseldisziplinen bei der Konzeption und Entwicklung birgt das Potenzial, evidenzbasierte Richtlinien für zukünftige RBP-Konzepte zu entwickeln. Zusätzlich zu dieser Innovation im Bereich der RBP-Entwicklung wird jede der drei Disziplinen einen wesentlichen Schritt über den Stand der Technik hinaus realisieren: komplexe Strömungsphänomene innerhalb einer RBP werden beschrieben, Mechanismen zur Auswirkung dieser auf das Bluttrauma werden identifiziert und geeignete Richtlinien zur magnetischen Lagerung eines RBP-Laufrads werden vorgestellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich, Schweiz
• Partnerorganisation: Schweizerischer Nationalfonds (SNF)
• Kooperationspartner: Professor Marcus Granegger, Ph.D.; Dr. Jonas Huber