Westfälische Wilhelms-Universität
Münster
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Institut für Experimentelle Audiologie Kardinal-von-Galen-Ring 10 48143 Münster Kommissarischer Direktor: Prof. Dr. B. Lütkenhöner |
Tel. (0251) 83-56861
Fax: (0251) 83-56882 e-mail: Lutkenh@uni-muenster.de www: http://biomag.uni-muenster.de/ |
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Forschungsschwerpunkte 2001 - 2002 Fachbereich 05 - Medizinische Fakultät |
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Funktionsanalyse mechanischer und biologischer
Für viele Patienten
mit Herzklappenerkrankungen besteht als einzige Behandlungsmöglichkeit der operative Austausch der
erkrankten Klappe gegen eine Herzklappenprothese. Die natürliche menschliche Herzklappe besitzt
jedoch in Bezug auf Funktion und Aufbau einzigartige Eigenschaften, die im Normalfall zu einer lebenslangen
Funktion führen und die von künstlichen Herzklappenprothesen nur unvollständig
nachgeahmt werden können. Sowohl in mechanischen als auch in biologischen Herzklappenprothesen
können bereits vor der Implantation verborgene Strukturdefekte vorhanden sein, die unter der
permanenten Belastung nach Implantation schließlich zum Versagen der Prothese führen. In
diesem Projekt wurde erstmals die holografische Interferometrie zur Analyse von biologischen
Herzklappenprothesen eingesetzt. Das hier am Labor für Biophysik in Zusammenarbeit mit der Klinik
und Poliklinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie entwickelte Verfahren
ermöglicht es, in-vitro berührungslos und zerstörungsfrei Strukturdefekte bzw.
irreguläre Deformationsmuster unter Belastung der Klappenmaterialien zu detektieren, die bei einer
Oberflächenbetrachtung unter dem Mikroskop verborgen bleiben. Die bisherigen Untersuchungen
haben gezeigt, dass die holografische Interferometrie eine sehr genaue Erkennung von intrinsischen
Strukturdefekten und irregulären Deformationsmustern, die zu einer gesteigerten mechanischen
Belastung führen, in Herzklappenprothesen ermöglicht. Dies gilt sowohl für mechanische
als auch für biologische Herzklappen. Der Vorteil der holografischen Interferometrie ist die
völlig berührungslose Vollfeld-Untersuchung des Objektes, d.h. eine zu untersuchende
Herzklappe kann mit einem Messvorgang in allen Abschnitten beurteilt werden. Die holografischen
Untersuchungen von handelsüblichen Bioprothesen zeigten, dass in einer Vielzahl analysierter Klappen
sich Auffälligkeiten in den Interferogrammen zeigten, die Hinweise auf Schädigungen der
Gewebetextur bzw. ungünstige Veränderungen der Gewebeeigenschaften mit gesteigerter
mechanischer Belastung geben. Eine Häufung holographisch detektierter Anomalien in den
Bioprothesen läßt sich im Bereich der Kommissuren und der basalen Befestigungsnaht der Segel
an dem Prothesengerüst beobachten. An diesen Stellen beschreibt die Literatur die Ausgangspunkte
für die Verkalkung der Grafts und führt dies auf die hohe mechanische Belastung des Gewebes in
diesen Arealen zurück. Zum Zeitpunkt der holografischen Messung sind die Klappen noch keiner
mechanischen Beanspruchung ausgesetzt gewesen, dennoch lassen sich im Vergleich zu natürlichen
menschlichen und tierischen Herzklappen Irregularitäten nachweisen, die - und dies wurde durch
neuartige Kalzifikationsexperimente überprüft - Ausgangspunkt der Verkalkung der
Herzklappen darstellen, die letztlich zum Funktionsverlust der Herzklappenprothese führen. Derzeit
wird verstärkt an der Erweiterung und Optimierung des Messverfahrens gearbeitet, um so
Herzklappenprothesen verschiedener
Funktionsart und Hersteller untersuchen zu können.
Die im Rahmen dieses Projektes
geleistete Forschungsarbeit wurde mit dem Hancock II Jahrespreis 2000 der Deutschen Gesellschaft
für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie ausgezeichnet.
Drittmittelgeber: Beteiligte Wissenschaftler: Veröffentlichungen: |
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