Torsten Linde

Experimentelle und numerische Evaluierung thrombosegefährdeter Bereiche in Herzklappenprothesen


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ISBN:

978-3-8440-4910-7

Series:

Aachener Beiträge zur Medizintechnik
Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. med. Steffen Leonhardt, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Radermacher and Univ.-Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. Thomas Schmitz-Rode
Aachen

Volume:

Keywords:

Herzklappenprothesen; Thrombogenität; Numerische Strömungssimulation; In-Vitro-Testung

Type of publication:

Thesis

Language:

German

Pages:

236 pages

Figures:

57 figures

Weight:

319 g

Format:

21 x 14,8 cm

Bindung:

Paperback

Price:

49,80 € / 62,30 SFr

Published:

December 2016

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Abstract

Die Thrombosierung von medizinischen Implantaten, insbesondere von Herzklappenprothesen, stellt trotz medikamentöser Therapie die häufigste auf das Implantat zurückzuführende Komplikation dar. Speziell die Ursachen strömungsinduzierter Thrombose sind immer noch nicht gut verstanden, sodass keine effektiven Methoden zur Beurteilung zur Verfügung stehen. Eine Möglichkeit kann die gezielte experimentelle und numerische Evaluierung der lokalen, strömungsinduzierten Thromboseneigung von Herzklappenprothesen und deren Korrelation bieten.

Da für die experimentelle Evaluierung keine adäquate Methode zur Verfügung steht, wurde ein geeigneter Kreislaufsimulator für Herzklappen (THIA3) und eine Methodik für die In-vitro-Untersuchung initialer Thrombosierung entwickelt und validiert. Die Methodik erlaubte eine reproduzierbare Thrombosierung der getesteten Prothesen nach vier Stunden. Die Validität konnte über den Vergleich mit Tierversuchen und Literaturdaten gezeigt werden.

Für die Korrelation thrombogener Strömungen wurden numerische Simulationen an zwei Herzklappenprothesen, die Triflo Dreiflügelprothese und die St. Jude Medical Zweiflügelprothese, in Aortenposition unter Berücksichtigung dynamischer Randbedingungen in Fluent (ANSYS) durchgeführt und mittels Particle Image Velocimetry (PIV) validiert. Die hydrodynamischen Randbedingungen und die Klappenbewegung wurden aus Experimenten im THIA3 abgeleitet. Hinsichtlich der Thrombogenität konnte für beide Klappen eine gute Korrelation für zwei Strömungsformen hergestellt werden.

Die Untersuchungen zeigten, dass die Methode eine gute Möglichkeit der Evaluierung der lokalen Thromboseneigung in Herzklappen ist und wichtige Informationen für das Design neuentwickelter Klappenprothesen liefert.