YCOR - Herzadapter für minimal-invasive Kunstherzimplantation
Für viele Patienten mit permanenter Herzschwäche ist ein Herzunterstützungssystem (englisch „Ventricular Assist Device“, VAD) die letzte Hoffnung. Als zusätzliche Pumpe entlastet es das erkrankte Herz und hält den Kreislauf aufrecht. Die chirurgische VAD-Implantation stellt bislang einen großen, risikoreichen Eingriff dar, der routinemäßig eine Eröffnung des Brustbeins und den Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine erfordert.
Im Rahmen des Vorhabens YCOR der Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie am Universitätsklinikum Freiburg entwickeln wir einen innovativen Kunstherzadapter, der es Herzchirurgen ermöglicht, den Eingriff minimal-invasiv über einen nur kleinen Zugang in der Brustwand ohne den Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine durchzuführen. Dadurch reduziert sich die physische und psychische Belastung der Patienten deutlich.
Entwicklung | Unsere Prototypen werden am Computer mithilfe modernster CAD-Software entworfen. Die Fertigung erfolgt mittels 3-D Druck durch unsere wissenschaftlichen Werkstätten oder in Kooperation mit externen Firmen. Die Prototypen werde kontinuierlich getestet und weiterentwickelt. Die Testungen erfolgen in silico, in vitro und in vivo.
In silico Studien | Die verschiedenen Prototypen werden z.B. bei unterschiedlichen Flussraten mithilfe von CFD-Software hinsichtlich Druck und Strömungsgeschwindigkeit verglichen.
In vitro Studien − Mock Circulatory Loop (MCL) | Die YCOR-Prototypen werden in einem künstlichen Kreislauf, bestehend aus einem Rohrsystem und Sensoren, gefüllt mit einem Wasser-Glycerin-Gemisch als Blutersatzlösung, hinsichtlich Druck und Flussrate miteinander verglichen.
In vivo Studien − Tierversuche im Schwein | Während in vitro und in silico Studien einen wichtigen Beitrag zur Prototypen-Optimierung leisten, führt in der Medizinprodukteentwicklung bis heute letztendlich kein Weg an Tierversuchen vorbei (Abb. 4). Der optimierte Prototyp wird über einen einzigen Zugang über die Herzspitze implantiert und mittels eines LVAD-Funktionstests, bei dem die Pumpendrehzahl schrittweise erhöht wird, getestet. Nach Versuchsterminierung und Explantation des Herzens werden die Klappen des linken Herzens, Aorten- und Mitralklappe, untersucht.
In unseren bisherigen Versuchen innerhalb des VIP+-Projekts YCOR konnten wir die sichere Anwendung von YCOR in vivo erfolgreich demonstrieren und validieren.
Publikationen
- F. Meissner, S. Szvetics, M.C. Galbas, M. Russe, D. Schibilsky, K. Kaier, M. Czerny, W. Bothe. Longitudinal cardiac dimensions in patients undergoing LVAD implantation. Artif Organs 2024
- F. Meissner, M.C. Galbas, S. Szvetics, C. von zur Mühlen, T. Heidt, A. Maier, M. Bock, M. Czerny, W. Bothe, S. Reiss. Cardioaortic dimensions in German landrace pigs derived from cardiac magnetic resonance imaging. Sci Rep 2024
- M.C. Galbas, H.C. Straky, F. Meissner, J. Reuter, M. Schimmel, S. Grundmann, M. Czerny, W. Bothe. Cardiac dimensions and hemodynamics in healthy juvenile Landrace swine. Cardiovasc Ultrasound 2024.
- M.C. Galbas, F. Meissner, A. Asmussen, H.C. Straky, M. Schimmel, J. Reuter, S. Grundmann, M. Czerny, W. Bothe. A systematic methodology for epicardial and epiaortic echocardiography in swine research models. Health Sci Rep 2024.
- F. Meissner, M. Costa Galbas, J. Dinkelaker, H. C. Schmitz, H. Straky, J. Reuter, M. Czerny, W. Bothe. Inta-aortic band impairs transapical device implantation in a pig: a case report. BMC Vet Res 2023.
- F. Meissner, D. Eichelkraut, M. Schimmel, S. Maier, H. Vestner, M. Schön, M. Czerny, W. Bothe. Impact of an Accessory for Left Ventricular Assist Devices on Device Flow and Pressure Head In Vitro. Bioengineering 2023.
- D. Schibilsky, J. Scheumann, P.J. Köster, H. Demir, M. Rausch, P.C. Puiu, C. Benk, S. Maier, S. Neudorf, P. Diel, S. Grundmann, K. Kaier, F. Beyersdorf, W. Bothe. Development of a Novel Adapter to Enable Less-Invasive Left Ventricular Assist Device Implantation via the Left Ventricular Apex. ASAIO J 2022.
Vorträge
- M. Schön, F. Meissner, M. Danzer, M. Czerny, W. Bothe. Mechanical Behavior of the Left Ventricular Apex During Balloon Dilatation in Juvenile Pigs. DGTHG 2024, Hamburg.
- F. Meissner, L. Müller, M. Schimmel, M. Schön, S. Maier, M. Czerny, W. Bothe. Comparison of LVAD Flow Estimation and Ultrasonic Flow Measurement in Pigs. DGTHG 2024, Hamburg
- F. Meissner, J. Reuter, M. Büchsel, H.C. Straky, M.C. Galbas, M. Czerny, W. Bothe. Intraoperative Hemolysis During Left Ventricular Assist Device Implantation in Pigs. DGTHG 2024, Hamburg
- L. Mueller, F. Meissner, M. Schimmel, S. Maier, M. Czerny, W. Bothe. In vitro Vergleich von LVAD-Flussberechnung und Flussmessung mittels Ultraschall in einem Mock Circulatory Loop. DGfK 2023, Münster.
- M.C. Galbas, F. Meissner, H. Straky, J. Reuter, M. Schimmel, M. Czerny, W. Bothe. Echocardiographic Assessment of a Left Ventricular Assist Device Accessory in a Porcine Model. EACTS 2023, Wien.
- A.O. Osypka, F. Meissner, D. Ozturk, R. Windisch, H. Vestner, M. Czerny, W. Bothe. In silico Analysis of Pressure Distribution and Flow Profiles Across a Novel LVAD Accessory. EACTS 2023, Wien.
- F. Meissner, S. Szvetics, M.C. Galbas, M. Russe, D. Schibilsky, K. Kaier, M. Czerny, W. Bothe. Longitudinal Cardiac Dimensions in Patients Undergoing Left Ventricular Assist Device Implantation. ASAIO 2023, San Francisco, USA.
- F. Meissner, M. Schimmel, P. Koester, M Czerny, W. Bothe. Transapical Left Ventricular Assist Device Implantation Using a Novel Accessory in Swine. ASAIO 2023, San Francisco, USA.
Poster
- F. Meissner, M. Schoen, H. Vestner, M. Schimmel, M.C. Galbas, H. Straky, M. Czerny, W. Bothe. Implantation Of A Novel Stent Graft Accessory For Left Ventricular Assist Devices In A Pig. ISHLT 2024, Prag.
- F. Meissner, D. Eichelkraut, M. Schimmel, M. Buechsel, M. Schoen, H. Vestner, M.C. Galbas, M. Czerny, W. Bothe. Impact Of A Novel Accessory For Left Ventricular Assist Devices On Hemolysis And Degradation Of Von Willebrand Factor in vitro. ISHLT 2024, Prag.
- J. Reuter, F. Meissner, M. Buechsel, H. Straky, M.C. Galbas, M. Czerny, W. Bothe. Hemostatic Disorder During Left Ventricular Assist Device Implantation in Swine. AHA 2023, Philadelphia, USA.
- A. Osypka, F. Meissner, D. Ozturk, H. Vestner, M.C. Galbas, M. Czerny, W. Bothe. In silico Comparison of Pressure Head Loss For Outflow Variations of a Novel LVAD Accessory Compared to Generic LVAD Pump Outflow. AHA 2023, Philadelphia, USA.
- Eichelkraut, F. Meissner, M. Wetzel, M. Schimmel, M. Czerny, W. Bothe. Impact of a Novel Left Ventricular Assist Device Accessory with Transvalvular Aortic Outflow on the Device Flow Rate in vitro. ISHLT 2023, Denver, USA.
- J. Scheumann, P.K. Köster, M. Rausch, C. Benk, S. Maier, S. Neudorf, P. Diel, S. Grundmann, D. Schibilsky, F. Beyersdorf, W. Bothe. A Novel Adapter Allows Short-Term LVAD Support through the Left-Ventricular Apex without Cardiopulmonary Bypass in Healthy and Failing Pig Hearts. ISHLT 2020 (canceled).
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Projektleitung:
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