Forscher Turgut Batuhan Baturalp und Selim Bozkurt haben einen neuartigen Linksventrikelsimulator entwickelt, der mit pneumatischen künstlichen Muskeln und Latexgummi arbeitet und bei Herzfrequenzen von 50 bpm bis 80 bpm durchschnittliche Durchflussraten von bis zu 2.25 L/min erzeugt.
Hintergrund und Motivation
Mock‑Zirkulationssysteme dienen dazu, kardiovaskuläre Erkrankungen und muskuläre Dysfunktionen zu simulieren, benötigen jedoch komplexe Steuer‑ und Datenerfassungssysteme. Tiermodelle werfen ethische Fragen auf, weshalb ein weniger komplexes und realistisches Testbett gefordert ist.
Methodik
Zur Bewertung verschiedener Aktuationsmethoden und Werkstoffe wurde der Interpretive Structural Modeling (ISM) Ansatz eingesetzt. ISM identifizierte pneumatische Kunststoffe‑Muskeln in Kombination mit Latexgummi als geeignetste Lösung für die Ansteuerung des Linksventrikels.
Aufbau des Simulators
Der prototypische Simulator besteht aus einem elastischen LV‑Gewebe, das durch die ausgewählten Aktuatoren gepumpt wird. Das System ist so konzipiert, dass es sowohl gesunde als auch erkrankte Herzbedingungen nachbilden kann.
Ergebnisse
Bei Testläufen mit Herzfrequenzen von 50, 60, 70 und 80 bpm zeigte der Simulator stabile Durchflussraten bis zu 2.25 L/min. Die Wandbewegung des simulierten Linksventrikels wurde durch Messungen am Apex verifiziert: eine Drehung von 21 Grad und eine Apex‑Verkürzung von 11 mm wurden beobachtet.
Schlussfolgerungen
Der entwickelte Linksventrikelsimulator stellt ein vielversprechendes erstes Plattform‑Modell dar, das mit weiteren Optimierungen die hämodynamischen und kardio‑mechanischen Eigenschaften des menschlichen Linksventrikels annähern könnte.
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