Kalzifizierung

  Kalzifizierte Herzklappenprothesen Urheberrecht: CVEAME Abbildung 1: In vitro Kalzifizierung einer porcinen Herzklappenprothese und einer Perikard-Prothese

Hintergrund

Ein gravierender Nachteil aller Herzklappenprothesen, die ganz oder teilweise aus biologischen Gewebe bestehen, liegt in der ausgeprägten Neigung der Prothesen zur Kalzifizierung. Dabei sind in den meisten Fällen die Klappensegen betroffen. Die Kalzifizierung zeigt sich sowohl in der Ablagerung von Apatit auf der Gewebeoberfläche, als auch in der Einlagerung von Apatit, gemeinhin als Kalk bezeichnet, ins Gewebe (Abbildung 1 und 2). Als Folge versteifen die Klappensegel; die Bewegung ist eingeschränkt, was zu einer Stenose oder einer Insuffizienz der Herzklappe und damit verbunden zu einem erhöhten Druckgradienten führt. Im ungünstigsten Fall kommt es zum Versagen der Herzklappenprothese durch Einreißen der Klappensegel. In jedem Fall bedingt die Kalzifizierung früher oder später eine Explantation der kalzifizierten Prothese und den Ersatz durch eine neue chirurgische Herzklappenprothese oder die Implantation einer TAVR Prothese in die vorhandene kalzifizierte Prothese.

Methode

Am Lehr und Forschungsgebiet für Kardiovaskuläre Technik CVE ist ein spezielles in vitro Verfahren zur Kalzifizierung von Herzklappenprothesen entwickelt worden. Das in-vitro Kalzifizierungsverhalten der Herzklappenprothesen wird im Dauertestsystem CVE-FT2 unter beschleunigten, quasi-physiologischen Bedingungen durchgeführt. Die Testfrequenz beträgt ca. 350 beats / minute (BPM), der maximale Differenzdruck über der geschlossenen Prothese 100 mmHg. Die Testprothesen sind in individuell einstellbaren Testkompartments, die mit einem speziellen Kalzifizierungsfluid sind, fixiert. Unter Verwendung eines High-Speed-Videosystems werden die Pprothesen regelmäßig inspiziert um die entstehende Kalzifizierung zu detektieren und induzierte Bewegungsbeeinträchtigungen sowie Schädigungen zu dokumentieren. Das am CVE entwickelte Kalzifizierungs-Testfluid basiert auf einem Fluid, welches in einer Publikation von Starcher and Urry erstmal erwähnt wurde (B.C. Starcher, D. W. Urry, Biochemical and Biophysical Research Communications 1973, 53 (1), 210-216). Im Gegensatz zum humanen Blutplasma ist die Elektrolytkonzentration modifiziert; besonders die die Calcium- und Phosphatkonzentration ist erhöht. Der ph-Wert der Lösung ist gepuffert und entspricht dem des humanen Plasmas.

Die in diesem Test generierte Kalzifizierung kann mittels lichtmikroskopischer Untersuchungen, van Kossa gefärbter Gewebeschnitte, Röntgen und µ-CT untersucht werden.

  Mikroskopische Aufnahme einer Herzklappenprothese Urheberrecht: CVEAME Abbildung 2: Mikroskopische Aufnahme einer in vitro Kalzifizierung einer porcinen Herzklappenprothese