Patienten mit isolierter Linksherzinsuffizienz kann durch ein Gerät geholfen werden, das durch einen einzigen Schnitt in das Herz implantiert werden kann. Der Prototyp dieses Geräts wurde nach vier Jahren TDK-Forschung von der Semmelweis Universität mit einem Innovationspreis ausgezeichnet. Dr. Marcell Székely, PhD-Student, arbeitet derzeit an der Weiterentwicklung des Geräts und hofft, es patentieren zu lassen und einen Partner für die Herstellung zu finden, der die klinische Anwendung in Betracht zieht.
Es ist ein langer Weg von der Idee eines TDK-Themas bis zum klinischen Nutzen zu kommen, aber es ist nicht unmöglich. Einige Leute sind sogar schon auf halbem Weg dorthin. Marcell Székely, PhD-Student an der Semmelweis Universität und Assistenzarzt in der Herzchirurgie, begann mit seinen Forschungen, bevor er Arzt wurde, und gewann 2023 den Semmelweis-Innovationspreis in der Kategorie TDK (Wissenschaftlicher Studienkreis) mit seinem Prototyp einer Doppellumenkanüle, die er in vierjähriger Forschungsarbeit unter der Anleitung der führenden Kardiologen der Városmajor Herz- und Gefäßklinik entwickelt hat und die mit einer minimalinvasiven Punktion der linken Herzkammer transapikal in das Herz implantiert werden kann. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen speziell entwickelten Schlauch, der über die Herzspitze in die linke Herzkammer über eine Thorakotomie in das schlagende Herz implantiert werden kann.
„Aufgrund der Neuartigkeit des ausgezeichneten Geräts hat die Universität ein 10-Jahres-Patent für die Verwendung des Geräts in Ungarn beantragt und erhalten. Derzeit arbeite ich an der Weiterentwicklung des Geräts und verfeinere das chirurgische Verfahren und das perioperative Managementprotokoll. Das Ziel ist es, schließlich Patentschutz zu erhalten und natürlich, wenn ein Unternehmen Fantasie in dem Produkt sieht und es den klinischen Einsatz erreicht, um es dann auch hier an der Semmelweis Universität als lebensrettende Lösung einzusetzen“ – sagte Dr. Marcell Székely.
„Ich stamme aus einer Arztfamilie – mein Vater ist Herzchirurg und meine Mutter Pneumologin -, daher habe ich mich schon immer für diesen Beruf interessiert, auch für die Chirurgie und das Kreislaufsystem. In meinem sechsten Studienjahr war für mich klar, dass die Herzchirurgie das Fach ist, das mir am meisten am Herzen liegt“ – sagt Dr. Marcell Székely. Seine Entscheidung wurde auch dadurch unterstützt, dass er während seiner Studienzeit sein Krankenpflegepraktikum im György Gottsegen Landesinstitut für Herz- und Gefäßkrankheiten in der herzchirurgischen Abteilung absolvierte und später als Student die herzchirurgische Abteilung des Nordpester Zentralkrankenhauses – Honvédkórház besuchte. Da er sich schon früh für Kardiologie interessierte, begann er seine TDK-Arbeit in dieser Fachdisziplin im Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie der Semmelweis Universität unter der Leitung von Assistenzprofessor Dr. Tamás Ruttkay.
Die Semmelweis Universität verleiht jedes Jahr den Semmelweis-Innovationspreis als Anerkennung für die Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationstätigkeiten von Forschern, PhD- und TDK-Studenten, die im Rahmen ihrer Forschungsarbeit mit Bezug zur Universität neue wissenschaftliche Forschungsergebnisse und innovative Lösungen entwickelt haben. Der Preis ist mit einer Geldprämie verbunden und wird jedes Jahr in drei Kategorien ausgeschrieben.
Die ursprüngliche Idee war, dass man ein minimalinvasives Gerät benötigt, das schnell in das Herz eingeführt werden kann, um das Leben von Menschen mit isolierter Linksherzinsuffizienz im Falle eines Kreislaufkollapses oder kardiogenen Schocks vorübergehend zu retten, bis eine längerfristige Lösung gefunden werden kann. (siehe unten) Nach Prüfung der derzeit für solche Fälle verfügbaren therapeutischen Optionen entstand die Idee, ein Gerät zu entwickeln, das durch einen einzigen Schnitt durch die Herzspitze eingeführt werden kann, wobei sich der größere Teil des Geräts in der linken Herzkammer und ein kleinerer Teil in der Aorta befindet, und bei guter Lungenfunktion das Herz, die Koronararterie und den systemischen Kreislauf mit sauerstoffreichem Blut versorgt.
Da es sich um eine externe, extrakorporale Pumpe handelt, die mit der Kanüle verbunden ist, ist es einfacher, einen anterograden Blutfluss, d. h. einen Blutfluss in der ursprünglichen Strömungsrichtung des Blutes, mit einem leichter zu kontrollierenden Pumpsystem sicherzustellen. Natürlich würde dies aufgrund der Anbringung des Geräts an der schlagenden Herzspitze erhebliche herzchirurgische Erfahrung im klinischen Umfeld erfordern, aber es würde auch ein geringeres Komplikationsrisiko für den Patienten bedeuten – jedenfalls im Vergleich zur Operation am offenen Herzen.
Zu Beginn der Forschung vermaß Dr. Székely sezierte Herzen, um die Gestaltung, Größe und physiologische Leistung der von ihm entwickelten Kanüle zu bestimmen.
Für die Forschung wurden die Modelle mit einem 3D-Drucker hergestellt, was in der klinischen Praxis jedoch zu langsam wäre. Wenn daher in Zukunft ein Unternehmen das Gerät gegen Zahlung einer Lizenzgebühr oder durch den Erwerb eines Musterpatents lizenzieren und in Serienproduktion herstellen könnte, wäre zu erwarten, dass Ärzten eine Reihe vorgefertigter Geräte für lebensrettende Eingriffe unter Verwendung der von ihnen entwickelten Skalierung zur Verfügung stünden.
Die Forschungsarbeiten, zu denen er bereits einen TDK-Vortrag gehalten hat, wurden im Februar 2023 abgeschlossen. Seitdem hat Dr. Marcell Székely seine Ergebnisse veröffentlicht, seinen Abschluss gemacht, die Facharztausbildung begonnen und seine Ergebnisse auf dem internationalen Symposium „Brano International Symposium for Innovations and New Treatment Strategies in Heart Failure“ vorgestellt, das teilweise von der Semmelweis Universität organisiert wurde. Im Anschluss daran, so sagte er, gab es auch Interesse von Unternehmen für eine mögliche zukünftige Nutzung, und eine Zusammenarbeit wird derzeit entwickelt.
Außerdem wird er sich auf seine Facharztausbildung, sein laufendes PhD-Studium und seine Dissertation über das TDK-Thema konzentrieren. Längerfristig ist er daran interessiert, nach bestandener Facharztprüfung als Herzchirurg zu praktizieren, hat sich aber noch nicht genau entschieden, worauf sie sich spezialisieren möchte, obwohl er hofft, irgendwann die für die Valvuloplastie erforderlichen manuellen und chirurgischen Fähigkeiten zu erwerben.
„Das Erlernen der Herzchirurgie ist ein langer, langsamer Prozess: Hier gibt es keine kleinen Operationen, so dass man, wenn er als Assistenzarzt seine eigenen Operationen durchzuführen hat, eine sehr starke Routine in der Arbeit der kardiologischen Abteilung, bei den diagnostischen Verfahren und auf dem Gebiet des theoretischen Wissens haben muss. Daher braucht man in den ersten Jahren viel Durchhaltevermögen und Entschlossenheit, wenn man sich für dieses Fachgebiet interessiert. Ich denke jedoch, dass es sich lohnt, diese Jahre in der Forschung zu verbringen und das theoretische Wissen zu vertiefen“ – fügt Dr. Marcell Székely hinzu. Er hofft, dass er während seiner beruflichen Laufbahn beides tun kann und die Möglichkeit haben wird, neben der klinischen Arbeit auch in der Forschung tätig zu sein.
Nach Angaben der Ungarischen Gesellschaft für Kardiologie sind in Ungarn rund 200.000 Menschen von Herzinsuffizienz betroffen, wobei die Prävalenz bei den über 70-Jährigen bei über 10 Prozent liegt. Im Falle eines kardiogenen Schocks erproben die Ärzte je nach Zustand des Patienten mit isolierter Linksherzinsuffizienz mehrere Lösungen: Zunächst versuchen sie in der Regel, den Kreislauf mit Medikamenten zu stabilisieren, und wenn dies nicht gelingt, gehen sie zu temporären Kreislaufunterstützungsgeräten über, die entweder perkutan oder chirurgisch implantiert werden können. Eine davon ist die so genannte VA ECMO, die über zwei Kanülen durch die Oberschenkelarterie und -vene mit dem Herzen verbunden ist und das Herz in einem als retrograde Perfusion bezeichneten Verfahren, das die Funktion der Lunge nachahmt, mit sauerstoffreichem Blut versorgt.
Da die linke Herzhälfte jedoch noch einigermaßen funktionstüchtig ist und trotz des Funktionsverlustes weiterhin sauerstoffärmeres Blut pumpt, vermischt es sich mit dem von der VA ECMO gelieferten Blut, die so genannte Front an der Schnittstelle zwischen den beiden bewegt sich ständig im Organ und ist schwer, richtig zu steuern. Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass es nicht einfach zu überwachen ist und dass die retrograde Perfusion die linke Herzkammer ausdehnt, wodurch ihre Regeneration erschwert wird, was eine wichtige Komplikation dieses Verfahrens darstellt. Es gibt ein weiteres Gerät mit einem im Körper eingebauten Motor, die so genannte Impella, die ebenfalls zur Lösung dieses Problems entwickelt wurde, aber in Ungarn noch nicht erhältlich ist. Temporäre Kreislaufunterstützungsgeräte, die mit anderen herzchirurgischen Methoden implantiert werden können, erfordern in der Regel ebenfalls das Einführen von zwei Kanülen in das Herz, entweder durch zwei kleine Schnitte oder durch Öffnen des Brustkorbs.
Melinda Katalin Kiss
Foto: Bálint Barta – Semmelweis Universität
Übersetzung: Judit Szlovák