Klappenersatz

So entstehen Thrombosen

Schweizer Forscher haben herausgefunden, wie in künstlichen Herzklappen turbulente Blutströmung entsteht, die zu Thrombosen führen kann. Eine Design-Optimierung könnte dieses Risiko senken.

Veröffentlicht: 14.01.2020, 18:11 Uhr

Bern. Menschen mit künstlicher Herzklappe haben ja ein erhöhtes Risiko für Thrombosen. Besonders trifft das bei Patienten mit mechanischen Herzklappen zu.

Unklar war jedoch bislang, warum mechanische Herzklappen die Thromboseentstehung viel stärker fördern als andere Klappentypen, zum Beispiel biologische Herzklappen aus tierischem Gewebe, teilt die Universität Bern mit.

Zwei Ingenieuren der Cardiovascular Engineering Gruppe am ARTORG Center for Biomedical Engineering Research der Universität Bern ist es nun gelungen, einen Mechanismus zu identifizieren, der wesentlich zur Thrombosebildung beitragen kann (Phys Rev Fluids 2019).

Dazu verwendeten sie mathematische Methoden der hydrodynamischen Stabilitätstheorie, einem Untergebiet der Strömungsmechanik, so die Universität Bern.

Starke Turbulenz im Blutstrom

Mit aufwändigen Simulationen auf Supercomputern des Centro Svizzero di Calcolo Scientifico in Lugano konnte das Forscherteam belegen, dass die aktuelle Form der Ventilflügel der Herzklappe zu starker Turbulenz im Blutstrom führt.

„Anhand der Simulationsdaten konnten wir beobachten, wie das Blut an der Vorderkante der Ventilflügel aufprallt, und wie der Blutfluss dadurch rasch instabil wird und turbulente Wirbel bildet“, wird Hadi Zolfaghari, Erstautor der Studie, in der Mitteilung zitiert.

„Durch die hohen Kräfte, die dabei entstehen, wird die Blutgerinnung aktiviert und im Rückströmgebiet unmittelbar hinter der Klappe können sich Gerinnsel bilden. Mithilfe von Supercomputern konnten wir eine Ursache für die Turbulenz in diesen Herzklappen aufspüren und mittels hydrodynamischer Stabilitätstheorie eine technische Lösung dafür finden.“

Das Team untersuchte auch, wie die Herzklappe verbessert werden könnte. Es ergab sich, dass bereits ein leicht abgeändertes Design der Ventilflügel das Blut fließen lässt ohne Instabilitäten zu erzeugen, die zu Turbulenz führen – also ähnlich wie bei einem gesunden Herzen. Ein solcher turbulenzfreier Blutfluss würde die Neigung zu Thrombosen und Schlaganfall deutlich verringern, heißt es in der Mitteilung. (eb)

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