Per Computermodellierung will das THM-Team dazu beitragen, den Erkenntnisgewinn durch den Kreislaufsimulator der JLU zu vergrößern.Bei Patienten mit akutem Herzversagen können Kliniken zur Lebensrettung auf Herz-Lungen-Maschinen zurückgreifen. In der Fachsprache nennt man das Extracorporeal Life Support (ECLS). Ein schwerwiegendes Problem, das beim Einsatz von ECLS-Systemen auftreten kann, ist die Mangelversorgung bestimmter Organe. Genauere Untersuchungen dazu sind am Patienten nur bedingt möglich. Die Medizin nutzt deshalb Kreislaufsimulatoren, um Ursachen gefährlicher Nebenwirkungen zu erforschen und Verbesserungsmöglichkeiten zu ermitteln. Hier setzt das aktuelle Forschungsprojekt „ECLS Sim“ an, das Prof. Dr. Stefan Bernhard von der Technischen Hochschule Mittelhessen leitet.

Der modellhaften systematischen Untersuchung am Simulator bedient man sich, weil Intensivmonitoring und Blutgasanalysen aus anatomischen Gründen nur in beschränktem Maß erfolgen können. Besonders interessiert dabei, ob und wie am menschlichen Kreislauf angeschlossene maschinelle Systeme so optimiert werden können, dass sie das sauerstoffreiche Blut möglichst gleichmäßig im Körper verteilen.   

Prof. Bernhards Team am Fachbereich Life Science Engineering der THM führt im Rahmen des Vorhabens zunächst Messungen an einem Kreislaufsimulator des Fachbereichs Medizin der Justus-Liebig-Universität Gießen durch, die für die Entwicklung eines Computermodells genutzt werden. Dieser Kreislaufsimulator wurde von der Studiengruppe „Exploration of the Mixing Phenomena during Interaction of Internal and External Circulations (EMPACs)“ unter Leitung des Gesundheitswissenschaftlers und Kardiotechnikers Johannes Gehron und des Herzchirurgen Philippe Grieshaber entwickelt, um konkurrierende Strömungen zwischen Herz-Lungen-Maschinen und dem menschlichen Kreislauf im akuten Kreislaufversagen zu untersuchen. Mit dem Modell will man die Entstehung der aufeinandertreffenden Blutströmungen besser verstehen, eine bessere Erholung des Herz-Kreislauf-Systems der Patienten ermöglichen und eine Minderversorgung wichtiger Organe vermeiden.

Eine zuvor eigens für Simulationszwecke konzipierte Software (SISCA) soll auf dieser Grundlage in ihrem Funktionsspektrum erweitert werden. Um dem akademischen Nachwuchs Praxiserfahrungen in der Forschung zu vermitteln, sind bereits mehrere Studierende in die Arbeiten eingebunden.

Ziel ist es, per computergestützter Simulation die diagnostischen Möglichkeiten auszuweiten und die Abstimmung von ECLS-Systemen auf reale Herz-Kreislaufzustände von Patienten zu verbessern. Die praxisnahen Computermodelle sollen das anwendbare digitale Instrumentarium erweitern und die medizinischen Verfahrensweisen beim Einsatz von Herz-Lungenmaschinen verfeinern. So können sie unter anderem dazu beitragen, die Verweildauer von Patienten im Krankenhaus zu verkürzen. 

Das Projekt „ECLS Sim“ wird durch das Programm „Forschung für die Praxis“ des Landes Hessen für ein Jahr mit 40.000 Euro gefördert. Es versteht sich als Einstiegsschritt zum Aufbau einer langfristigen Forschungskooperation auf dem Feld der „Kreislaufunterstützungssysteme“ zwischen dem Institut für Biomedizinische Technik der THM und der Klinik für Herz-, Kinderherz- und Gefäßchirurgie des UKGM. Als industrieller Partner wirkt die Berlin Heart GmbH mit, ein Unternehmen, das Systeme für die mechanische Herzunterstützung entwickelt und produziert.