In vitro Biohybridmodell zur Funktionsbewertung von Okkludersystemen für das linke Vorhofohr
Vorhofflimmern ist die häufigste Herzrhythmusstörung. Die weltweite Prävalenz steigt kontinuierlich und wurde für das Jahr 2019 auf etwa 59 Millionen Betroffene geschätzt. Vorhofflimmern ist mit einem fünffach erhöhten Schlaganfallrisiko verbunden. Die Hauptursache ist die Bildung von Thromben im linken Vorhofohr (engl. left atrial appendage, LAA), in dem nachweislich etwa 90 % der kardialen Thromben entstehen. Für Patientinnen und Patienten mit Kontraindikationen gegen eine Antikoagulation stellt der perkutane Verschluss des linken Vorhofohrs (engl. left atrial appendage occlusion, LAAO) eine wertvolle Alternative zur Reduktion des Risikos eines kardioembolischen Schlaganfalls dar. Dabei wird ein Okkludersystem mittels Katheter implantiert, um das LAA physisch vom systemischen Blutkreislauf abzutrennen. Periprothetische Leckagen und deviceassoziierte Thromben bleiben jedoch relevante Komplikationen, die mit unerwünschten klinischen Ereignissen verbunden sind.
Die Funktionsbewertung von LAAO-Systemen erfolgt derzeit in vivo in Hundemodellen. Dabei werden folgende Aspekte untersucht: (I) die Form und anatomische Anpassung des Implantats (Einengung oder Beeinträchtigung angrenzender Strukturen), (II) die Abdichtung des Implantats und das Auftreten periprothetischer Leckagen, (III) die Hämokompatibilität sowie (IV) die Endothelialisierung. Neben den ethischen Bedenken weist das Hundemodell mehrere Einschränkungen auf. Die in präklinischen Studien eingesetzten Tiere sind gesund und haben daher ein geringeres Risiko für die Bildung von Thromben [8–10]. Darüber hinaus unterscheiden sich die Vorhofohren von Hunden von denen des Menschen, da ihre Lappen weniger stark abgewinkelt sind [11]. Dies kann die Positionierung des Implantats beeinflussen und zu Unterschieden hinsichtlich periprothetischer Leckagen und der Bildung deviceassoziierter Thromben führen. Dadurch ist die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen eingeschränkt.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines in vitro Biohybridmodells zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von LAAO-Systemen unter pathologischen Bedingungen des menschlichen Vorhofflimmerns (Abbildung 1). Das Modell besteht aus einer elastomeren anatomischen Nachbildung eines menschlichen linken Vorhofs, die mit einem Kreislaufsimulator gekoppelt ist. Dadurch sollen die Bedingungen des Vorhofflimmerns reproduziert werden, insbesondere die pathologischen Strömungs- und Druckverläufe sowie die flimmernde Bewegung der Vorhofwand.
Das Modell des linken Vorhofs wird auf Grundlage klinischer CT-Daten hergestellt und kann mit humanen Endothelzellen besiedelt werden. Dies ermöglicht die Untersuchung biologischer Aspekte wie der Aktivierung von Endothelzellen und der Endothelialisierung des Implantats. Durch die Integration einer Ultraschallsonde soll die transösophageale Echokardiografie (TEE) eingesetzt werden, um die Anpassungsfähigkeit und Abdichtungsfunktion von LAAO-Systemen sowie die Bildung von Thromben unter klinisch relevanten Bedingungen zu beurteilen. Das vorgeschlagene Biohybridmodell soll die Entwicklung und Prüfung von LAAO-Systemen sowie deren Vergleich mit klinischen Daten ermöglichen. Darüber hinaus kann es zur Optimierung des Implantationsverfahrens hinsichtlich der Implantatgröße und -position eingesetzt werden.
