VA-ECMO Sim

  Simulations Darstellung Urheberrecht: © CVE Darstellung des Harlequin-Syndrom während der VA-ECMO. Blau indiziert sauerstoffarmes Blut, rot sauerstoffreiches Blut und lila Mischblut. "M" kennzeichnet das Mischungsgebiet. Die Unterscheidung der Fälle ist im Text erläutert.

Hintergund

Wenn Patienten mit Herz-Kreislauf-Versagen nicht durch weniger invasive Therapiemethoden (medikamentöser Therapie und/oder konventioneller Beatmungstherapie) stabilisiert werden können, besteht die Möglichkeit der Kreislaufunterstützung durch veno-arterielle extrakorporale Membranoxygenierung (VA-ECMO). Diese Therapie bringt allerdings das Risiko zahlreicher Komplikationen mit sich. Unter anderem kann die Rückführung des oxygenierten Blutes in die Aorta entgegen der nativen Strömungsrichtung zu zwei Phänomenen führen, die zu diesen Komplikationen beitragen: (1) erhöhte Nachlast des linken Ventrikels und (2) Hypoxie der oberen Körperhälfte (Harlequin-Syndrom). Um Komplikationen zu verringern, wird ein besseres Verständnis der aortalen Hämodynamik bei VA-ECMO Betrieb benötigt. Dieses Verständnis kann mit patienten-individuellen numerischen Computermodellen erreicht werden.

Ziel des Projektes ist die Strömungsuntersuchung bei femoro-femoraler VA ECMO und die Analyse von Nachlasterhöhung und Harlequin-Syndrom mithilfe virtueller Modelle.

Methode

Mit Hilfe von numerischer Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics - CFD) werden die Strömungsbedingungen in der Aorta berechnet werden. In dieser Studie wird ein Simulationsmodell entwickelt, um dadurch die oben beschriebenen Phänomene untersuchen zu können. Mithilfe eines virtuellen Modells wird die Nachlasterhöhung und das Harlequin Syndrom bei verschiedenen Herz –und ECMO-Flüssen sowie verschiedenen Kanülenpositionen untersucht. Zudem wir die Lage der Kanülenspitze in der Aorta variiert, um den Einfluss dessen untersuchen zu können.

Ziel - Ergebnisse

Hauptergebnis wird ein Simulationsmodell sein, das durch Änderung einzelner Parameter zur umfangreichen Untersuchung der komplexen hämodynamischen Zusammenhänge bei VA-ECMO verwendet werden kann. Diese Zusammenhänge werden verwendet um das komplexe Zusammenspiel zwischen Kanülenpositionierung, Nachlasterhöhung und Harlequin-Syndrom zu besser zu verstehen.

Ausblick

Das Projekt ist als Modellentwicklung und Proof-of-Concept Studie ausgelegt. Das Potential von CFD Untersuchungen bei VA-ECMO soll gezeigt werden, um die Methodik auf weitere Gefäßgeometrien und andere Kanülierungsansätze auszuweiten. Weiterhin bildet das Projekt den Grundstein für umfangreichere Studien zur Minimierung der Komplikationen von VA-ECMO, in denen weitere in-silico, in-vitro und in-vivo Methoden hinzugezogen werden.

Förderer Dieses Forschungsprojekt wird durch das START-Programm der Medizinischen Fakultät der RWTH Aachen gefördert.

Ansprechpartner

Michael Neidlin © Urheberrecht: CVEAME

Name

Michael Neidlin

Oberingenieur Modeling & Simulation

Telefon

work
+49 241 80 88616

E-Mail

E-Mail