Studerende hjælper hjertekirurger med reparationsteknik

To ingeniørstuderende fra Ingeniørhøjskolen i Århus har som de første i deres bachelorprojekt undersøgt, hvordan kraftbalancen i hjertet ændrer sig ved en ny type af hjerteoperation, der bliver brugt rundt om på landets hospitaler.

I projektet har de sundhedsteknologistuderende målt den kraftbalance, der er i hjertet før og efter operationen af en af den vestlige verdens mest almindelige hjertesygdomme, nemlig utæthed i mitralhjerteklappen.

Undersøgelsens resultater kan være med til at give indsigt i konsekvenserne af reparationsmetoden ved at teste, om kraftforskydningen, der sker ved operationen, er til gavn for hjertet, eller om det er en belastning.

Læs også: Se ingeniørstuderendes system til måling af kraftbalancen i hjertet

»De kræfter, der forsvinder fra ét sted i hjertet, må nødvendigvis komme op et andet sted, så derfor er det vigtigt at kigge på, om kræfterne forstærkes eller formindskes i svage dele af hjertet, og dermed sige noget om holdbarheden af operationen,« forklarer Ann Cathrine Qvist Rasmussen, der sammen med Azadeh Rahmani står bag undersøgelsen.

Unik undersøgelse

Tidligere har der har været mange studier omkring forskellige reparationsmetoder, men det, der gør netop denne undersøgelse særligt interessant, er, at den ikke kun kigger på, om reparationsmetoden virker, men i stedet kigger på konsekvenser, og dermed hvor god metoden egentlig er.

De studerende har udover deres vejleder fra Ingeniørhøjskolen også fået assistance til projektet af blandt andet Jesper Langhoff Hønge, der er læge ved Aarhus Universitetshospital, til at sikre, at de har brugt korrekte reparationsteknikker og anvendelige mitralklapper til forsøgene. Og han er ikke i tvivl om, at studiet er vigtigt, selvom det ikke er med til at redde liv lige nu og her.

»Det er med til at fortælle lægerne, hvilke konsekvenser det har, når man bruger denne reparationsteknik, som er relativt ny, men som man allerede nu bruger på mennesker. Det er jo interessant at vide, hvad det egentlig er, man udsætter folk for, og hvilke konsekvenser har det, at kraftbalancen ændrer sig på den måde,« fortæller han.

Han tilføjer, at tendensen inden for operationer ved sygdommen går mod at reparere patientens egen hjerteklap i stedet for som tidligere at sætte en protese ind, og det er med til at gøre undersøgelsen endnu mere interessant.

»Man kender meget lidt til holdbarheden af de her operationer, fordi det er en ny trend, det er ikke noget, som man har gjort i så mange år, så derfor er det meget vigtigt at få indblik i nogle af konsekvenserne,« siger Jesper Langhoff Hønge.

Masser af grisehjerter

En mitralklap har to flige, hvorfra der går nogle senetråde, der ender i papilærmusklerne. Alt det har de studerende skåret ud af omkring 30 raske grisehjerter til brug i forsøget.

Mitralklappen i et raskt hjerte har en svingdørsfunktion, hvor fligene kan lukke til mellem venstre forkammer og hovedkammer. Når trykket stiger inde i hjertet, kan blodet derfor ikke løbe i den forkerte retning, nede fra hovedkammeret og op i forkammeret. Men i et hjerte med utæt hjerteklap sker det ikke.

»Den specifikke sygdom, som vi efterligner, gør, at de to flige på mitralklappen ikke kan nå sammen og lukke tæt, fordi sygdommen udvider noget af hjertemusklen og forskyder papilærmusklen. Lige gyldigt hvor meget fligene svinger ind mod hinanden, så er der et lille hul i midten, og derfor vil der være en lille tilbagestrømning af blodet nede fra hovedkammeret og op i forkammeret,« siger Azadeh Rahmani.

For at simulere sygdommen har de derfor forskudt papilærmusklen til forsøget, og ligesom ved sygdommen giver det en forlænget afstand mellem klappen og musklerne, og det betyder en forhøjet kraft på senetrådene i og med, at der bliver trukket ekstra i dem.

»Man kan sammenligne det med en elastik, som man hele tiden spænder ud og slipper, og så har den jo en hvis levealder. Men hvis man lige pludselig hiver hårdere i den, end man plejer, fordi der er sket nogle ændringer i hjertet, så skal man finde ud af, hvor belastede senetrådene så er, og om de kan holde til at blive hevet i med de kræfter,« forklarer Azadeh Rahmani.

Når man reparerer det syge hjerte, syer man et ekstra stykke væv i form af en lille flap på den ene flig på mitralklappen, sådan at fligene kan nå sammen igen og lukke hullet.

»Og her er det interessante så, om senetrådene er ligeså belastede, som da hjertet var sygt, eller om de egentlig er mindre belastede - det er jo meningen, at vi skal reparere på hjertet, så derfor skal senetrådene være mindre belastede, men bliver de så også det?« siger Azadeh Rahmani.

Sådan fungerer systemet

Selve de syge og reparerede mitralklapper bliver i forsøgene monteret i en flange, et cirkelformet 3D-print i plastik, som de studerende selv har lavet, og som fungerer som mitralklapholder.

Alt dette sætter de ind i et cylinderformet system, som skal ligne venstre side af hjertet. Systemet bliver delt i to af flangen med mitralklappen, hvor den øverste del af systemet skal forestille forkammeret og den nederste del hovedkammeret. Den indvendige diameter af systemet er omkring 36 centimeter, og den nederste del er cirka halvanden gang så højt som den øverste.

»I den nederste del af systemet sætter vi så et vandtryk på, der basalt set bare er en haveslange, der er sat på systemet, og laver det tryk, der normalt er i venstre hovedkammer. Når vi sætter trykket på, aktiveres svingdørsfunktionen i mitralklappen, så den lukker til,« forklarer Ann Cathrine Qvist Rasmussen.

Når først klappen er lukket, og senetrådene er spændt, kan de med nogle små sensorer, der er fastgjort på senetrådene, måle den kraft, som de strækkes med.

»Vi har brugt nogle bittesmå strain gauges (måleinstrumenter, red.), der ikke er mere end to millimeter brede. De kan sys på de specifikke senetråde, som man gerne vil måle kræfterne på. Derved kan man måle det hiv og stræk, der er i senetråden, hver gang vi fylder vand på systemet og laver et tryk,« siger Azadeh Rahmani.

De to studerende har så kunnet følge med på deres computerskærm gennem nogle softwareprogrammer og se, hvilke kraftændringer der opstår, hver gang trykket stiger og senetrådene bliver strakt.

Må vente på resultater

Selvom de studerendes opdagelser kan have stor betydning for denne form for hjerteoperationer i fremtiden, må de vente lidt med at offentliggøre deres resultater - de har nemlig vagt så stor opmærksomhed blandt de indblandede fagpersoner, at de har valgt at indstille de studerende til at deltage på den prestigefyldte amerikanske konference, American Association for Thoracic Surgery.

»Hvis vi kommer med på konferencen, skal vi præsentere vores konkrete resultater, og vi skal også skrive en artikel, som bliver udgivet i tidsskriftet, der hører til konferencen. Derfor kan vi ikke sige noget om dem endnu,« fortæller Ann Cathrine Qvist Rasmussen.

Derfor må resultaterne vente i hvert fald indtil den 16. december, hvor de studerende får af vide, om de er optaget på konferencen, der afholdes i maj 2012.