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Spitzenmedizin mit Herz

Forschung

Experimentelle Forschung

Im Rahmen unserer experimentellen Projekte arbeiten wir intensiv daran, neue Erkenntnisse in den Therapieoptimierung nach plötzlichem Herz-Kreislauf-Stilltand, mechanische Herzunterstützung und Aortenchirurgie zu gewinnen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erforschung thorakaler Aortenaneurysmen, die darauf abzielt, die Funktionsweise der Aortenwand besser zu verstehen.

    Die Sterblichkeit von Patienten nach Herzstillstand mit nachfolgender kontrollierter Reperfusion nach akuter Reanimation ist trotz moderner Notfall- und intensivmedizinischer Maßnahmen weiterhin hoch. Nur etwa 10% der Patienten können aus dem Krankenhaus entlassen werden, und nur ca. ein Viertel dieser Patienten erreicht wieder eine zufriedenstellende neurologische Funktion. Basierend auf diesem Hintergrund ist es unser Ziel, die hohe Letalität nach Herz-Kreislaufstillstand sowie die Rate zerebraler Funktionseinschränkungen nach erfolgreicher Wiederbelebung mit Hilfe eines neuen Therapieansatzes (CARL = Controled automated reperfusion of the whole body) zu senken. Dazu wird ein Modell am Hausschwein verwendet. Bei den Tieren wird ein Herzstillstand ausgelöst. Anschließend werden sie mit der CARL-METhode reanimiert und bezüglich ihrer Hirnfunktion nachbeobachtet.

    Mitarbeiter
    PD Dr. Georg Trummer, Projektleiter
    Prof. Dr. Dr. h. c. Friedhelm Beyersdorf
    Prof. Dr. Christoph Benk
    Itumeleng Taunyane, Facharzt für Herz- und Thoraxchirurgie

    Publikationen
    Taunyane IC, Benk C, Beyersdorf F, Foerster K, Cristina Schmitz H, Wittmann K, Mader I, Doostkam S, Heilmann C, Trummer G. Preserved brain morphology after controlled automated reperfusion of the whole body following normothermic circulatory arrest time of up to 20 minutes. Eur J Cardiothorac Surg. 2016 Dec;50(6):1025-1034. doi: 10.1093/ejcts/ezw186. Epub 2016 Jun 3.

    Die Indikation zur chirurgischen Behandlung eines thorakalen Aortenaneurysmas wird heute weitgehend anhand morphometrischer Kriterien gestellt. Hierzu gehören unter anderem absoluter Durchmesser, indizierter angulierter Durchmesser, Z-Score und Grössenprogredienz. Neben Durchmessern und Wachstumsraten ist die mechanische Belastung der Aortenwand in Form von Wandspannung und Scherstress mit erhöhter Rupturgefahr verbunden. Diese mechanischen Parameter können mittels fluss-sensitiver Magnetresonanztomographie (MRT) verlässlich global und lokal bestimmt werden.
    Gerade Patienten mit grenzwertiger Aneurysma-Morphologie würden von einem zuverlässigen biologischen Indikator für eine erhöhte Komplikationsgefahr profitieren. Eine chirurgische Patientenselektion anhand verlässlicher biochemischer Parameter für die Virulenz und Gefährlichkeit eines thorakalen Aortenaneurysmas ist derzeit nicht möglich. Ein Serum-Marker, der mit der Rupturgefahr eines Aortenaneurysmas verknüpft ist, würde jedoch eine flächendeckende Risikoabschätzung vieler Patienten und eine bessere Risiko-orientierte Patientenselektion für den Aortenersatz ermöglichen.
    In dieser Studie wollen wir die Frage klären, ob eine Reihe beschriebener Aortenwand-assoziierter Proteine als mögliche Biomarker für eine hohe mechanische Wandbelastung in Aortenaneurysmen in Frage kommen. Es soll zunächst mit Hilfe von fluss-sensitivem MRT globale und lokale OSI (oszillatorischer Scherstress-Index), sowie aortale lokale Wandspannung bei Patienten mit thorakalen Aortenaneurysmen bestimmt werden. Im Anschluss soll eine Reihe von Aortenwand-assoziierten Proteinen im Serum dieser Patienten bestimmt und statistisch quantitativ mit den Befunden der MRT-Untersuchungen korreliert werden.

    Mitarbeiter
    Dr. Fabian Kari, Projektleiter

    Publikationen
    Weigang E1, Kari FA, Beyersdorf F, Luehr M, Etz CD, Frydrychowicz A, Harloff A, Markl M.Flow-sensitive four-dimensional magnetic resonance imaging: flow patterns in ascending aortic aneurysms. Eur J Cardiothorac Surg. 2008;34:11-6.

    Kari FA, Kocher N, Beyersdorf F, Tscheuschler A, Meffert P, Rylski B, Siepe M, Russe MF, Hope MD. Four-dimensional magnetic resonance imaging-derived ascending aortic flow eccentricity and flow compression are linked to aneurysm morphology. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2015 May;20(5):582-7;

    Philipp Meffert, Anke Tscheuschler, Friedhelm Beyersdorf, Claudia Heilmann, Nadja Kocher, Xenia Uffelmann, Philipp Discher, Bartosz Rylski, Matthias Siepe, Fabian A. Kari: Characterization of serum matrix-metalloproteinase 2/9 levels in patients with ascending aortic aneurysms. Interact Cardiovasc Thorac Surg. 2016 Sep 22. pii: ivw309

    Anke Tscheuschler, Philipp Meffert, Friedhelm Beyersdorf, Claudia Heilmann, Nadja Kocher, Xenia Uffelmann, Philipp Discher, Matthias Siepe, Fabian A. Kari: MMP-2 isoforms in aortic tissue and serum of patients with ascending aortic aneurysms and aortic root aneurysms. PLOS One 2016 Nov 1;11(11):e0164308.

    Eine akute Aortendissektion ist eine lebensbedrohliche Situation, die in der Regel notfallmäßig behandelt werden muss. Insbesondere die Stanford Typ A Dissektion, die den herznahen Abschnitt der Aorta (Aorta ascendens) betrifft, ist mit einer hohen Sterblichkeit assoziiert: Bei konservativer Behandlung der Erkrankung liegt die Sterblichkeit bei 50% innerhalb von 2 Wochen nach Auftreten der Dissektion.
    Daher wird in aktuellen Leitlinien der chirurgische Ersatz der Aorta ascendens in Patienten mit einer Typ A Dissektion strengstens empfohlen.
    Derzeit steht keine minimalinvasive Methode ohne Sternotomie als chirurgische Alternative zum etablierten Ersatz der Aorta ascendens zur Verfügung. Insbesondere existieren derzeit keine Großtiermodelle für die Typ A Dissektion, in denen eine solche minimalinvasive Technik auf ihre Eignung hin untersucht werden könnte.
    Aufgrund dessen wird in diesem Pilotprojekt eine Typ A Dissektion am Schwein simuliert, um ein Großtiermodell zur Untersuchung verschiedener minimalinvasiver Techniken zur Behandlung der Typ A Dissektion zu etablieren, um die Versorgung von Patienten zu verbessern, für die die etablierten chirurgischen Methoden zu risikoreich sind.

    Mitarbeiter:
    PD Dr. Bartosz Rylski, Projektleiter

    Publikationen:
    Rylski B, Szeto WY, Bavaria JE, Branchetti E, Moser W, Milewski RK. Development of a single endovascular device for aortic valve replacement and ascending aortic repair. J Card Surg 2014;29:371-376

    Thorakoabdominelle Aortenaneurysmen und –dissektionen werden heutzutage meist mit Hilfe von endovaskulären Stentgrafts oder mittels sogenannter Hybridtechniken, einer Kombination aus offener und endovaskulärer Therapie, versorgt. Unter Anwendung der genannten Verfahren kommt es zum Verschluss von aus der deszendierenden Aorta abgehenden Segmentarterien, die eine wichtige Rolle für die Blutversorgung des Rückenmarks spielen. Daraus entsteht in einem nicht geringen Prozentsatz eine postoperative Paraplegie, die es zu vermeiden gilt. In diesem Projekt soll die Gefäßversorgung des Rückenmarks, die sich aus verschiedenen Gefäßsystemen zusammensetzt, noch näher charakterisiert werden. Dabei wird besonders die Rolle von interindividuell angelegten Arterien, die die oben genannten Segmentarterien mit weiteren das Rückenmark versorgenden Arterien verbinden, genauer untersucht. Im Schweinemodell werden die Therapieverfahren durch den schrittweisen Verschluss von Segmentarterien simuliert, während der spinale Perfusionsdruck überwacht wird. Weiterhin kann durch die Injektion von fluoreszierenden Mikrosphären im Nachhinein der spinale Blutfluss zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt werden. Durch die Dokumentation von Anzahl und Verteilungsmuster der oben genannten Verbindungsarterien können aus den gesammelten Werten Informationen darüber gewonnen werden, inwiefern die präoperative Bestimmung der individuellen Anlage der Verbindungsarterien zur Risikostratifizierung für Eingriffe an der Aorta dienen kann, um in der Zukunft das Risiko einer Paraplegie zu minimieren.

    Mitarbeiter:
    Dr. Fabian Kari, Projektleiter

    Publikationen:
    Kari, F.A., Wittmann, K., Saravi, B., Puttfarcken, L., Krause, S., Förster, K., Maier, S., Göbel, U., and Beyersdorf, F. (2016). Immediate Spinal Cord Collateral Blood Flow During Thoracic Aortic Procedures: The Role of Epidural Arcades. Semin. Thorac. Cardiovasc. Surg. 28, 378–387.

    Fabian A Kari, MD, Karin Wittmann, DVM, Sonja Krause, MS, Babak E Saravi, MS, Luisa Puttfarcken, MS, Katharina Foerster, DVM, Bartosz Rylski, MD, Sven Maier, Ulrich Goebel, MD PhD, Matthias Siepe, MD, Martin Czerny, MD PhD, Friedhelm Beyersdorf, MD PhD. Spinal Ischemia in Thoracic Aortic Procedures: Impact of Radiculo-Medullary Artery Distribution. Annals of Thoracic Surgery in press

    Proteine sind die zentrale Steuerebene für Struktur und Funktion des Herzens. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Kontraktilität der Herzmuskulatur, Aufbau und Reizweiterleitung. Die Proteomik erforscht die Proteinzusammensetzung mitsamt den dazugehörigen dynamischen Veränderungen und den sog. posttranslationalen Proteinmodifikationen. Herzkrankheiten, wie beispielsweise Kardiomyopathie, gehen einher mit starken Umgestaltungen des Herzproteoms. Wir erforschen diese Veränderungen, um die Krankheitsprozesse besser zu verstehen, Markermoleküle für den Krankheitsverlauf zu finden und neuartige Zielmoleküle für therapeutische Ansätze zu identifizieren.

    Mitarbeiter:
    Dr. med J. Shahinan, Abteilung für Herzchirurgie, Unispital Basel PD Dr. Oliver Schilling, Institut für Molekulare Medizin und Zellforschung, Universität Freiburg Prof. Dr. Matthias Siepe, Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie, Universitäts-Herzzentrum Freiburg- Bad Krozingen

    Publikationen:
    Shahinian JH, Mayer B, Tholen S, Brehm K, Biniossek ML, Füllgraf H, Kiefer S, Heizmann U, Heilmann C, Rüter F, Grapow M, Reuthebuch OT, Eckstein F, Beyersdorf F, Schilling O Siepe M. Proteomics highlights decrease of matricellular proteins in left ventricular assist device therapy. Eur J Cardiothorac Surg. 2017; 51:1063-1071

    Klinische Forschung / Klinische Studien

    Die Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie nimmt jährlich an etwa 15 – 20 nationalen und internationalen Studien teil. Unsere Studienschwerpunkte sind: Herzklappenchirurgie, Koronarchirurgie sowie Herztransplantation und mechanische Herzunterstützungssysteme. Weitere Studien beschäftigen sich mit Herzinsuffizienz und Aortenchirurgie.

    Zudem stehen wir in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für experimentelle kardiovaskuläre Medizin und beteiligen uns an der kardiovaskulären Biobank (CVBB). Eine systematische Untersuchung von menschlichen Biomaterialien (Gewebe, Blut und Flüssigkeiten) und eine fachgerechte Sammlung, Aufbewahrung der Materialien und der zugehörigen medizinischen Daten ist für uns ein unersetzliches Instrument medizinischer Forschung.

    Unsere Ausrichtung
    Innovative Medizinprodukte und neue Operationstechniken sollen den Patienten möglichst rasch zur Verfügung stehen. Diese müssen aber möglichst sicher und besser als existierende Therapien sein. Daher sind wir angehalten die Veränderungen auf dem Markt genau im Blick zu behalten, um die bestmöglichste Therapie für jeden einzelnen Patienten zu finden. Wir versuchen durch die Teilnahme an Studien, stetig schonendere Behandlungsmethoden zu etablieren. Wir zielen darauf ab, mögliche Komplikationen bei Patienten im Langzeitverlauf zu reduzieren und die Lebensqualität zu erhöhen. Mit Hilfe ausgewählter klinischer Studien haben wir einige der neuesten Fragestellungen in unsere Klinik eingebracht.

    Unsere behandelnden Ärztinnen und Ärzte der Herz- und Gefäßchirurgie bieten Ihnen die Möglichkeit, an unseren unten aufgeführten Studien teilzunehmen. Sollten Sie an einer Teilnahme interessiert sein, können Sie sich gerne im Voraus an uns wenden. Sie werden von unseren Ärzten ausführlich informiert und beraten. Die kontinuierliche fachliche Begleitung nach Studienzustimmung erfolgt durch das Studienteam der Herz- und Gefäßchirurgie:

    Kontakt Klinische Forschung / Klinische Studien:
    Gabriele Lechner M.A.
    Leitung Klinische Studien/Studienkoordination
    Tel. 0761 270 61960
    Fax 0761 270 24061
    gabriele.lechner@universitaets-herzzentrum.REMOVE-THIS.de

    Aktuelle Studien (Stand Mai 2017):

    Herzklappenchirurgie

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    Aortokoronare Bypass-Chirurgie

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    Gefäßchirurgie, insbesondere an der Halsschlagader und der Aorta

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    Mechanische Herzunterstützung, Herztransplantation und Intensivmedizin

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    Spezielle Fragestellungen

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    Wissenschaftsmanagement

    Dr.-Ing. Michael Burdumy
    Telefon: 0761 270-61380
    E-Mail: michael.burdumy@universitaets-herzzentrum.de

    Experimentelle Forschung

    Franziska Friedrich
    Telefon: 0761 270-63957
    E-Mail: franziska.friedrich@universitaets-herzzentrum.REMOVE-THIS.de

    Klinische Forschung

    Gabriele Lechner
    Telefon: 0761 270-61960
    E-Mail: gabriele.lechner@universitaets-herzzentrum.REMOVE-THIS.de