Mechatronisches Implantat für die geregelte Liquorableitung bei Hydrocephalus

Unter dem Begriff Hydrocephalus verbirgt sich eine Reihe von Krankheitsbildern unterschiedlicher Ätiologie und Klinik, die überschüssigen Liquor (Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit) und eine Erweiterung der Hirnkammern auf Kosten der Hirnsubstanz gemeinsam haben. Mit diesem Syndrom geht üblicherweise eine Verminderung der Compliance (Dehnbarkeit) des kraniospinalen Raums und oftmals eine Erhöhung des Hirndrucks einher. Gegenwärtig wird Hydrocephalus durch die Implantation eines Shuntsystems mit einem mechanischen Ventil therapiert, welches überschüssigen Liquor bei erhöhtem Hirndruck ableitet. Trotz gängiger Praxis weisen diese mechanischen, vom Arzt heuristisch einzustellenden Ventile bei einem erheblichen Teil der Patienten ein Fehlverhalten in der Drainage mit für den Patienten unangenehmen Komplikationen auf. Ein zukünftiges mechatronisches Hydrocephalus-Implantat, welches eine automatisierte, patientenangepasste Hydrocephalus-Therapie ermöglicht, scheint ein vielversprechender Ansatz. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein entwickelter Hardware-Prototyp eines mechatronischen Hydrocephalus-Implantats mit geeigneten Sensoren, einem graduell verstellbaren Ventil sowie Datenübertragung und Energieversorgung vorgestellt. Des Weiteren wird ein patientenangepasstes Regelkonzept basierend auf der P-Wellenform des Hirndrucksignals präsentiert, welche ein indirektes Maß der Compliance darstellt. Es folgt die simulative Auslegung an einem Hirndruckmodell. Zur Überwachung der P-Wellenformregelung im Implantat wird zusätzlich ein automatisiertes Messverfahren zur direkten Bestimmung der Compliance hergeleitet. Das Regelkonzept wird mit einem externen Drainagesystem, bestehend aus wesentlichen Komponenten des Hydrocephalus-Implantats, am Prüfstand und im Tierversuch evaluiert.