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Herzpumpe in Form einer Tasche

Pumpe für Patienten mit halbem Herz

Kinder, die mit nur einer Herzkammer geboren werden, können zehn bis fünfzehn Jahre lang ein fast normales Leben führen. Doch danach versagt das Herzkreislaufsystem häufig. Als Alternative zum Spenderherz entwickelt ein Forschungsteam am Kinderspital eine Herzpumpe.

In Europa kommen jährlich etwa 40’000 Kinder mit einem angeborenen Herzfehler zur Welt. Fast zehn Prozent dieser Kinder haben nur eine statt zwei voll ausgebildete Herzkammern. Diese speist sowohl den Lungen- als auch den Körperkreislauf und ist deshalb stark belastet. Bei gesunden Kindern pumpen zwei Herzkammern das Blut nacheinander durch die beiden Kreisläufe, und das Blut wird so zuerst mit Sauerstoff angereichert und anschliessend in den Körper verteilt. In den letzten Jahrzehnten wurde die Behandlung dieses Herzfehlers mit der sogenannten Fontan-Operation chirurgisch optimiert. Diese hat das Ziel, den bisher gemeinsamen Kreislauf in zwei getrennte, korrekt in Serie geschaltete Kreisläufe zu verwandeln. Diese Operation ermöglicht den Betroffenen vorerst ein fast normales Leben. Da jedoch weiterhin nur eine Herzkammer die Arbeit von zwei verrichten muss, kommt es im zweiten Lebensjahrzehnt häufig zu einem Versagen des Herzkreislaufsystems.

Ein «künstliches Herz» als Alternative
Momentan gibt es ausser der Transplantation eines gesunden Spenderherzens keine etablierte Möglichkeit, um das Überleben von Betroffenen zu sichern. Bei Patienten mit zwei Herzkammern, bei denen das Herzkreislaufsystem versagt, werden implantierbare Pumpen eingesetzt, um das Herz mechanisch zu unterstützen. Obwohl diese Therapie mittlerweile sowohl bei Kindern als auch bei Erwachsenen erfolgreich eingesetzt wird, konnte sie bei Patienten mit nur einer Herzkammer bisher nicht die gewünschten Resultate erzielen. Deren einzigartigen anatomischen und physiologischen Gegebenheiten stellen eine besondere Herausforderung dar.

Interdisziplinäres Forschungsprojekt
Das Forschungsprojekt «Halbes Herz», das im Rahmen des Grossprojekts «Zurich Heart» von der Universität Zürich, dem Kinderspital Zürich und der ETH Zürich ins Leben gerufen wurde, widmet sich deshalb der Entwicklung eines Kreislauf-Unterstützungssystems für Kinder und Jugendliche mit nur einer Herzkammer. Das Forschungsteam besteht aus Ärzten verschiedener Disziplinen, Kardiotechnikern und Ingenieuren im Herzzentrum am Kinderspital Zürich.

Rotationspumpe mit speziellen Anforderungen
Das Unterfangen ist ambitiös: Das neue System soll gleich mehrere verschiedene Anforderungen erfüllen. So muss es etwa bereits frühzeitig vor einem Herzkreislaufversagen implantiert werden und bezüglich Leistung die fehlende Seite des Herzens ersetzen können sowie geringe Nebenwirkungen aufweisen. Ausserdem soll der Antrieb dieses Systems den Betroffenen ein normales Leben mit hoher Lebensqualität bieten. Dazu untersuchen die Forschenden das Herzkreislaufsystem von Patienten mit einem Einkammerherzen mittels Simulationen am Computer und bestimmen die anatomischen und physiologischen Bedingungen für eine derartige Blutpumpe genau. Aus diesen Studien hat sich eine Idee für ein optimales Unterstützungssystem ergeben.

Dabei handelt es sich um eine sogenannte Rotationspumpe mit zwei Einlässen zum Anschluss an die zentralen Venen des Herzens und zwei Auslässen zum Anschluss an die Lungenschlagadern. Die Leistung einer solchen Pumpe muss an die spezifischen Bedürfnisse der Patienten angepasst werden. Daher entwickeln die Forschenden zusätzlich Algorithmen und Sensorik-Konzepte, welche die Pumpleistung beispielsweise während körperlicher Aktivität steigern.

Noch braucht es einige Jahre an Detailarbeit, bevor die neue Pumpe schliesslich zur Anwendung kommt.

Autoren:
Prof. Dr. med. Michael Hübler ist Extraordinarius und Chefarzt Kinderherzchirurgie am Kinderspital Zürich.
PD Dr. med. Martin Schweiger ist Oberarzt Kinderherzchirurgie am Kinderspital Zürich.
Dr. med. Marcus Granegger ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter Kinderherzchirurgie am Kinderspital Zürich.