Adjustierbarer Gefäßkonstriktor: Konzeption, Entwicklung und tierexperimentelle Erprobung einer von extern regulierbaren Gefäßklemme

Abstract

Bei erwachsenen Patienten nach einer Vorhofumkehroperation als Palliation einer d-Transposition der großen Arterien ist die Prognose angesichts der zunehmenden Insuffizienz des rechten Ventrikels als Systemventrikel ab der zweiten Lebensdekade erheblich eingeschränkt. Um diese Patienten längerfristig einer verbesserten Prognose zuzuführen ist es notwendig, den bis dahin hypotrophierten, nicht an Systemdruck adaptierten linken Ventrikel auf ein entsprechendes Druckniveau zu trainieren. Mehrere Methoden -basierend auf regulierbaren oder nicht-regulierbaren Instrumenten zur Drosselung des pulmonalen Blutflusses- wurden bisher überwiegend bei Säuglingen angewendet, von denen jedoch bisher keine routinemäßig beim erwachsenen Patienten klinisch einsetzbar ist. Das Projekt Adjustierbarer Gefäßkonstriktor befasste sich mit der Konzeption, Entwicklung und tierexperimentellen Erprobung einer von extrakorporal regulierbaren, spaltförmigen Gefäßklemme, dem Konstriktor . Seine Funktion bestand nach der Platzierung um den Pulmonalarterienstamm in der chronisch progressiven Verringerung der durchströmten Querschnittsfläche. Durch schrittweise Nachlasterhöhung sollte eine Myokardhypertrophie des rechten Ventrikels ohne myokardiale Schädigung induziert werden. Nach der Konzeption des Funktionsprinzips und der Validierung in Strömungsmodellen durchliefen mehrere Prototypen des Konstriktors tierexperimentelle Akut- und Langzeitversuche. Die an 25 Jungschweinen gewonnenen Erkenntnisse führten zu einer patentierten Funktionseinheit, mit der progressiv eine Hypertrophie des rechten Ventrikels erreicht werden kann. Die Auswertung der Biopsien, der echokardiographischen Parameter als auch der invasiv gemessenen Druckwerte ergaben, dass mit dem von extern adjustierbaren Spaltkonstriktor innerhalb von 3 Wochen durch chronisch progressive Nachlasterhöhung auf 80% des Systemdrucks eine Myokardhypertrophie unter Erhalt einer intakten Ventrikelfunktion im Tierversuch bei Jungschweinen möglich ist.

In adult patients with d-transposition of the great arteries (dTGA) and palliativ atrial switch operation prognosis after the second decade is limited due to the progressive insufficiency of the systemic right ventricle. In order to improve those patients long-term prognosis it is necessary to trainee the low pressure adapted hypotroph left ventricle to systemic load. Several procedures were performed and adjustable or non-adjustable instruments have been used to decrease pulmonary blood flow. Most of them were applied to newborns, but no instrument is designed and available for the use in adults. The study "Adjustable Vessel Constrictor" was performed for the conception, development and experimental animal trial of an externally adjustable vessel clamp, called "Constrictor". It was surgically placed around the pulmonary artery trunc and allowed chronically progressive reduction of the perfused diametral area. Right ventricular myocardhypertrophy was achieved by stepwise increase of the ventricular afterload. After conception and design the constrictor function was validated using a flowmodell. In different stages of its development the constrictor was implanted in piglets in acute trials (over one day) and finally long-term trials (up to 3 weeks). The analysis of 25 experimental animal trials and the consequent modifications of the constrictor led to the patented final version, which allows the chronically progressive induction of right ventricular hypertrophy. The analysis of the animal trials data (histology of myocard, echocardiographic parameters and characteristic changes in pressure load) revealed, that the externally adjustable constrictor allows the increase in ventricular afterload up to 80% of the systemic pressure and thereby leads to myocardhypertrophy with preservation of intact ventricular function within 3 weeks of chronically progressive constriction.