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Kunstherz

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Ein Kunstherz (künstliches Herz, Herzunterstützungssystem, VAD [ventricular assist device], Ventrikuläres Unterstützungssystem oder Herzimplantat) wird in den Körper von Patienten mit unheilbaren Herzerkrankungen (Herzinsuffizienz) eingesetzt, weil das Herz des Patienten nicht mehr in der Lage ist, den Körperkreislauf ausreichend aufrechtzuerhalten. Deswegen spricht man auch vom Kreislaufunterstützungssystem.

Kunstherzsystem

Typen

Es werden verschiedene Arten von Kunstherzen unterschieden.

Unterteilung nach anatomischen Kriterien

Linksventrikuläres Unterstützungssystem (LVAD)
Diese Art von Kunstherz wird in die linke Herzkammer eingesetzt und pumpt das Blut von dort in die Aorta. Diese Art der Unterstützung des großen Kreislaufs stellt die häufigste Art von Kunstherzen dar.
Rechtsventrikuläres Unterstützungssystem (RVAD)
Ein RVAD wird in die rechte Herzkammer implantiert und pumpt das Blut in die Pulmonalarterie. Hier wird nur der Lungenkreislauf unterstützt.
Biventrikuläres Unterstützungssystem (BiVAD)
Die zeitgleiche LVAD- und RVAD-Unterstützung der linken und rechten Herzkammer dient bis zur Erreichung des Therapieziels der Unterstützung des gesamten Herzens, wobei das menschliche Herz erhalten bleibt.
Total artificial heart (TAH)
Das totale Kunstherz ersetzt das menschliche Herz vollständig. Bei der Operation wird das Herz des Patienten vollständig explantiert und durch eine mechanische Pumpe ersetzt. Hier werden der kleine und der große Kreislauf unterstützt.

Unterteilung nach Funktionsart

Pulsatile Herzunterstützungssysteme
Bei dieser Art von Kunstherz wird der Körpereigene Puls in der Regel durch die Verwendung Druckluft-betriebener getakteter Blutpumpen simuliert.
Nicht-pulsatile Herzunterstützungssysteme
Bei dieser Art von Kunstherz wird das Blut in der Regel durch kontinuierlich fördernde Axial- oder Zentrifugalpumpen gefördert.

Operation

Narbe nach minimal-invasiver Kunstherzimplantation
Röntgenbild nach Kunstherzimplantation

Kunstherzen werden von Herzchirurgen eingesetzt. Die Operation wird in Narkose durchgeführt und dauert etwa vier Stunden. In den meisten Fällen wird die Operation an der Herz-Lungen-Maschine durchgeführt.

Der Standard-Zugangsweg erfolgt über eine vollständige Durchtrennung des Brustbeines. Anschließend wird das Kunstherz in die jeweilige Herzkammer eingebaut und mit den Zielgefäßen verbunden.

Die Medizinische Hochschule Hannover hat eine neuartige minimal-invasive Technik entwickelt. Bei dieser wird nur ein kleiner Teil des Brustbeines durchtrennt und ein weiterer Schnitt unterhalb der linken Brust gesetzt.[1] Auf diese Weise konnte das perioperative Risiko gesenkt werden.

Das Deutsche Herzzentrum Berlin hat eine weitere neue Methode entwickelt, bei der das Brustbein überhaupt nicht durchtrennt werden muss, der Eingriff erfolgt dabei durch zwei kleine Einschnitte links und rechts seitlich des Brustbeins.[2]

Assist-device-Implantationen in Deutschland

In Deutschland werden Herzunterstützungssysteme in mehreren herzchirurgischen Zentren implantiert. Hierzu gehören:

Therapieziele

Es existieren verschiedene Therapieziele für Kunstherzpatienten:

Bridge to transplant
Das Kunstherz wird eingesetzt und der aktuelle Gesundheitszustand des Patienten stabilisiert bzw. verbessert. Sobald ein geeignetes Spenderorgan zur Verfügung steht, wird das Kunstherz wieder explantiert und ein menschliches Herz transplantiert.
Bridge to recovery
In wenigen Fällen kann es nach einer Kunstherzimplantation zu einer Erholung des Herzmuskels kommen, so dass das Kunstherz wieder explantiert werden kann.
Destination therapy
Hier wird das Kunstherz als Dauerlösung angesehen. Diese Strategie findet Anwendung bei Patienten, deren Gesundheitszustand eine Herztransplantation nicht zulässt. Des Weiteren entscheiden sich auch viele Kunstherzpatienten für diese Strategie, weil sie mit dem System gut zu Recht kommen und die Risiken einer Herztransplantation nicht auf sich nehmen wollen.
Eine Abwandlung dieser Strategie stellt das Bridge to bridge-Verfahren dar. Sollte es zum Kunstherzwechsel nach einigen Therapiejahren kommen, kann bei dieser Strategie ein neues Kunstherzsystem eingebaut werden, welches gegenüber dem alten System technische Verbesserungen aufweist.

Leben mit einem Kunstherzen

Die Kunstherztherapie dient der Leistungssteigerung der herzinsuffizienten Patienten. Das Herzzeitvolumen soll vergrößert werden. Neben der daraus resultierenden gesteigerten Lebensqualität finden sich jedoch auch Nachteile dieser Therapie.

  • Begrenzte Batterielaufzeit
    Die Akkuleistung eines Herzunterstützungssystems beträgt je nach System und Hersteller etwa vier bis acht Stunden pro Batterie. Jederzeit sind zwei Batterien an das Gerät angeschlossen. Nach dem Ende der Akkulaufzeit müssen die Batterien gewechselt werden.
  • Infektionsgefahr
    Durch die künstliche Austrittspforte unterhalb des Bauchnabels können Bakterien in den Körper eintreten. Dies kann zu Infektionen führen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden Methoden entwickelt, um die Energie und die Steuersignale drahtlos mit Hilfe der elektromagnetischen Induktion durch die Haut hindurch zu übertragen.
  • Notwendigkeit von Antikoagulation
    Durch die Scherkräfte im Kunstherzen kann es zu Thrombenbildung im Blut kommen. Um das Risiko von Schlaganfällen und Embolien zu verringern, ist während der Unterstützungszeit zwingend eine Antikoagulation notwendig. Die Therapie der Wahl sind Vitamin-K-Antagonisten.

Geschichtliche Aspekte

JARVIK-7, künstliches Herz
Forschungsprojekt "Künstliches Herz" der Wilhelm-Pieck-Universität, Rostock (1988)

Die erste Kunstherz-Implantation wurde am 4. April 1969 am Texas Heart Institute in Houston, USA durch Denton A. Cooley vorgenommen. Der 47-jährige Patient Haskell Karp erhielt ein von Domingo Liotta entwickeltes Kunstherz, das nach 65 Stunden durch ein natürliches Herz ersetzt wurde. Kurz nach der Herztransplantation verstarb Karp.

Als erstes dauerhaftes Herzimplantat gilt das Jarvik-7 von Robert Jarvik, das am 2. Dezember 1982 in der Universitätsklinik von Utah (University of Utah) in Salt Lake City dem pensionierten Zahnarzt Barney Clark (21. Januar 1921 – 23. März 1983) in einer siebenstündigen Operation eingesetzt wurde. Die Operation führte William DeVries, ein Sohn holländischer Einwanderer, aus. Clark überlebte 112 Tage und erlitt mehrere Thrombosen, bevor er starb. Am 25. November 1984 wurde dem US-Amerikaner William J. Schroeder ein Kunstherz ebenfalls vom Typ Jarvik-7 implantiert, mit dem er 620 Tage überlebte und am 6. August 1986 an einem Schlaganfall verstarb.

In Berlin forschte der deutsche Wissenschaftler und Herzchirurg Emil Bücherl seit den 1960er Jahren an der Herstellung von Kunstherzen. In mehreren Tierversuchen konnte die Überlebensdauer gesteigert werden. So überlebten 1981 ein Kalb nach einer Kunstherzeinpflanzung 268 Tage und eine Ziege im Jahre 1984 rund 345 Tage. 1979 wurde das als Berliner Kunstherz in Deutschland bekannt gewordene Organ einem Menschen implantiert und diente kurzfristig zur Unterstützung dessen Blutkreislaufes.

Im Oktober 1990 wurde am DHZB bei einem Kind die Wartezeit auf ein Transplantat erstmals erfolgreich mit einem Kunstherz überbrückt.[4]

Nach 160 Tagen Entlastung durch ein Kunstherz erholte sich das natürliche, bislang schwerkranke Herz eines 38-jährigen Thüringers so gut, dass das Kunstherz am 10. April 1994 im Deutschen Herzzentrum Berlin explantiert werden konnte und dem Patienten eine Transplantation somit erspart blieb. Dies war weltweit der erste Fall.[5][6]

Seither konnten am DHZB über 100 Kunstherzen wieder explantiert werden, weil sich der Herzmuskel der Patienten während der Unterstützung wieder erholt hat. Die Klinik verfügt über ein spezielles Programm zur Erholung des Mykokards von Kunstherzpatienten. Um die Herzmuskel bei der Explantation des VAD nicht zu sehr zu schädigen wurde am DHZB auch ein spezielles Verschlusssystem entwickelt, das für jeden Patienten individuell angefertigt wird.[7]

Am 13. November 1998 wurde am Deutschen Herzzentrum Berlin mit dem „Micromed DeBakey VAD“ zum ersten Mal ein nicht-pulsatiles axiales VAD-System eingesetzt.[8]

Heutzutage können Kunstherzpatienten mehr als fünf Jahre mittels des Herzunterstützungssystems versorgt werden. Die derzeitigen Europarekordler wurden an der Medizinischen Hochschule Hannover implantiert.

Am 18. Dezember 2013 implantierte im Pariser Georges-Pompidou-Spital ein Operationsteam unter Christian Latrémouille[9] ein Kunstherz mit biosynthetischer Haut. Diese hat den Vorteil, dass das Risiko einer Abstoßung minimiert wird. Das Kunstherz ist eine Bioprothese und kann somit das biologische Herz ersetzen. Es ist etwa zwei Fäuste groß; eine kleinere Version befindet sich in der Entwicklung. Laut Entwickler Alain Carpentier soll damit eine Transplantation eines biologischen Herzens fünf Jahre überbrückt werden, dank eingebauter Batterie und Sensoren.[10] Der Patient verstarb nach 75 Tagen.[11][12]

Die Investitionen für die Entwicklung betrugen rund 100 Millionen Euro.[10] Die Unterstützung durch den Matra-Konzern unter ihrem damaligen Generaldirektor Jean-Luc Lagardère legte den Grundstock für die Finanzierung. Weitere Mittel wurden durch staatliche Forschungskredite und von Investitionsfonds beigesteuert. Insbesondere der Fonds Oseo investierte 33 Millionen Euro.[9] Der Preis dieses künstlichen Herzens soll rund 160.000 € pro Exemplar betragen.[9]

Jan D. Schmitto, Uwe S., Axel Haverich, M. Strüber

Im Juni 2014 wurde an der Medizinischen Hochschule Hannover das weltweit erste HeartMate III Kunstherz durch Axel Haverich und Jan D. Schmitto implantiert.[13]

Mit bisher über 2500 Implantationen betreibt das Deutsche Herzzentrum Berlin das größte Kunstherzprogramm weltweit.[14]

Am 12. November 2015 erreichte der Patient Uwe S. der Medizinischen Hochschule Hannover den Meilenstein von zehn Jahren Kunstherztherapie mit dem Gerät HeartMate II. Er gilt als Inhaber des diesbezüglichen Europarekords als Kunstherzpatient. [15]

Quellen

  • Patent US4173796: Total artificial hearts and cardiac assist devices powered and controlled by reversible electrohydraulic energy converters.

Weblinks

 Commons: Kunstherz – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Schmitto J.D. et al. Implantation of a centrifugal pump as a left ventricular assist device through a novel, minimized approach: upper hemisternotomy combined with anterolateral thoracotomy. In: The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2012; 143: 511–513, PMID 21903225.
  2. ↑ Potapov E., Kranatsch T., Minimally invasive continuous-flow left ventricular assist device implantation: Avoiding a median sternotomy, In: The Journal of Heart and Lung Transplantation, 2014, 33: 1199-120
  3. ↑ Deutsches Herzkompetenz Zentrum Tübingen. Universitätsklinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie. Abgerufen am 23. November 2015.
  4. ↑ Geschichte des DHZB
  5. ↑ Geschichte des DHZB
  6. ↑ Dandel M, Knosalla C, Hetzer R: Contribution of ventricular assist devices to the recovery of failing hearts: a review and the Berlin Heart Center Experience, In: European Journal of Heart Failure, 2014; 16: 248–263. doi:10.1002/ejhf.18.
  7. ↑ Potapov EV et al.: A titanium plug simplifies left ventricular assist device removal after myocardial recovery; In: Journal of Heart and Lung Transplantation, 2010, 29: 1316–1317.
  8. ↑ Potapov E. et al. Thoracic Transplantation and Ventricular Assist Devices Pulsatile Flow in Patients With a Novel Nonpulsatile Implantable Ventricular Assist Device, In: Circulation 2000; 102: Iii-183-Iii-187.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 Cœur artificiel : une prouesse made in France, Le Monde, 24. Dezember 2013, S. 1
  10. ↑ 10,0 10,1 Rudolf Balmer: Neuartiges Kunstherz als Hoffnung für Zehntausende von Patienten in der Welt. Neue Zürcher Zeitung, 23. Dezember 2013, abgerufen am 24. Dezember 2013
  11. ↑ Gesundheit: Erster Besitzer des neuen Kunstherzens gestorben - Unternehmen - FAZ. Abgerufen am 8. März 2014.
  12. ↑ Empfänger eines Kunstherzens: Patient stirbt nach nur 75 Tagen - N24.de. Abgerufen am 8. März 2014.
  13. ↑ Thoratec Announces First HeartMate III™ Human Implant. Abgerufen am 7. Oktober 2014.
  14. ↑ Größtes Kunstherzprogramm der Welt
  15. ↑ Die Pumpe gehört zu mir wie ein zweites Herz
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