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Medizin

Kinderchirurgie: Mitwachsende Herzklappen­implantate machen Fortschritte

Freitag, 20. Oktober 2017

Ein Herzklappenimplantat, das mitwächst. / Randal McKenzie

Boston – Implantate am Herzen müssen Ärzte bei Kindern häufig auswechseln, wenn sie nicht mehr zum wachsenden umliegenden Gewebe passen. Am Boston Children’s Hospital und dem Brigham and Women’s Hospital haben Forscher daher ein Implantat entwickelt, dass seine Größe anpasst und bei einer Anuloplastik zum Einsatz kommen könnte. Die Ergebnisse erster Ex-vivo-Versuche mit Schweineherzen und In-vivo-Versuche am Schienbein von Ratten und an Herzklappen kleiner Ferkel, die das Konzept bestätigen, wurden in Nature Biomedical Engineering publiziert (doi; 2017: 10.1038/s41551-017-0142-5).

Das mitwachsende Material würde sich als Ringprothese bei einer erweiterten und insuffizienten Mitral- oder Trikuspidalklappe eignen. Beide Eingriffe kommen in den USA bei mehr als 1.000 Kindern pro Jahr vor. Das Implantat besteht aus zwei Bestand­teilen – einem sich selbst abbauendem Biopolymer als Kern und einem schlauchförmi­gen Tubus, der mit dem umliegenden Gewebe mitwächst. Das Polymer besteht dabei aus Bestandteilen, die auch im Körper vorhanden sind (siehe Abbildung).

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„Die Forschung an Implantaten, die mitwachsen, steht noch ganz am Anfang“, sagt Robert Cesnjevar, Leiter der Kinderherzchirurgischen Abteilung des Universitäts­klinikums Erlangen. Den Ansatz der Kinderchirurgen aus Boston hält er aber definitiv für den richtigen Weg. „Die Experimente am Schweineherz und in Ferkeln zeigen eindeutig, dass die Ringprothese sich verlängert und mitwächst.“ Man müsse jedoch bedenken, dass diese Tiere funktionstüchtige Klappen besäßen, sodass die Forscher keine Rekonstruktion anfertigen mussten, erklärt Cesnjevar. „Der Ring musste daher nichts halten oder stabilisieren, nur mitwachsen.“

Anpassungsfähige mechanische Implante werden bereits angewendet

Der Kinderherzchirurg aus Erlangen arbeitet selbst bereits mit einem mechanischen Ring mit einem Metallkern, der sich an die Größe der Patienten mit angeborenen oder erworbenen Herzerkrankungen anpasst. Etwa ein- bis zweimal pro Jahr setzt er den sogenannten Uniring bei einem Kind für Mitral- oder Trikuspidalklappenrekonstruk­tionen ein. Während der Operation unterbricht der Chirurg den Ring an drei Stellen in seiner Kontinuität, um zwischen diesen Lücken Wachstum zu ermöglichen. „Eine andere Variante bei ganz kleinen Kindern sind halbelastische Gore-Tex-Prothesen“, erklärt Cesnjevar, Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie (DGTHG). Der einzige Nachteil: Das Ringimplantat sei nicht so stabil. Prinzipiell handelt es sich bei allen bisher erwähnten Verfahren um „echte Notlösun­gen“, da keine stabilen mitwachsenden Implantate zur Verfügung stehen.

Auch eine Gruppe aus Hannover forscht an mitwachsenden Klappenimplantaten: ARISE als Aortenklappenersatz und ESPOIR für Pulmonalklappen. „Die Fünf-Jahres-Ergebnisse bei etwas größeren Kindern sind vielversprechend. Bisher musste von den implan­tierten Pulmonalklappen noch keines dieser Implantate wieder ausgebaut werden“, sagt Cesnjevar und verweist auf eine Studie im European Journal of Cardio-Thoracic Surgery aus dem Jahr 2016. Von den bisher implantierten Aortenklappen musste nur eine Klappe aufgrund einer subvalvulären Obstruktion vier Jahre nach der Implantation gewechselt werden.

Aortenklappenersatz: Therapieoption für junge Patienten

Dezellularisierte menschliche Herzklappen können eine Alternative bei Kontraindikationen für einen mechanischen Klappenersatz darstellen. Bei der Wahl des Klappenersatzverfahrens ergibt sich gerade für jüngere Patienten mit der Indikation zum Ersatz der Aortenklappe ein Dilemma. Einerseits spricht die hohe Lebenserwartung gegen biologische Herzklappenprothesen, die absehbare Re-Eingriffe mit sich

Dabei diene das Bindegewebe als Hülle, in die die Zellen der Spenderklappe einwach­sen könnten. Eine Entzündungsreaktion sei bei diesem Prozess nicht auszuschließen. Der endgültige Beweis, dass dabei tatsächlich Wachstum stattfindet, stehe noch aus, ergänzt der DGTHG-Experte. „Die geringe Spendenbereitschaft limitiere darüber hinaus die Einsatzmöglichkeiten bei diesen Implantaten.“

Am wichtigsten wäre aber ein nachweisbar mitwachsendes Implantat, das die Herzklappe zwischen der rechten Herzkammer und der Lungen­schlagader ersetzt. Robert Cesnjevar, Leiter der Kinderherzchirurgischen Abteilung des Uniklinikums Erlangen

Im Gegensatz zu Mitral- oder Trikuspidalklappen ist der Bedarf für Pulmonalklappen deutlich größer. „An unserer Klinik setzen wir etwa 40 Pulmonalklappen pro Jahr ein“, berichtet Cesnjevar. Das entspräche fast einem Drittel der Kinder, bei denen ein Eingriff am rechtsventrikulärenen Ausflusstrakt notwendig sei – die Hälfte davon seien Klappenersatz oder -wechsel. „Am wichtigsten wäre aber ein nachweisbar mitwachsen­des Implantat, das die Herzklappe zwischen der rechten Herzkammer und der Lungenschlagader ersetzt.“

Stünde ein solcher Klappenersatz zur Verfügung, würden sämtliche wachstums­bedingte Klappenwechsel für diese Patienten entfallen. RV-PA-Konduits würden oft schon bei Neugeborenen zu groß implantiert, damit sie durch das rasche Wachstum nicht nachoperiert werden müssten. „Aufgrund der zu großen Konduits muss der Brustkorb meist noch ein bis zwei Tage nach der Operation offenbleiben, in einigen Fällen sogar bis zu zwei Wochen“, beschreibt Cesnjevar die belastende Prozedur. Neue Ansätze wie die aus Hannover oder Boston würden daher dringlichst erwartet. © gie/aerzteblatt.de

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