A trombózis kockázatának csökkentése azoknál, akiknél mesterséges szívbillentyűk vannak
Évente több mint 100 000 ember kap mechanikus szívbillentyűt. Mivel a mesterséges szívbillentyűk hordozóinak fokozott a trombózis (vérrögök) és a stroke kockázata, egész életen át tartó antikoagulációt igényelnek.
A trombózis kockázatát a műszelepek beültetése után a betegek tanulmányozása során figyelték meg. Eddig bizonytalan volt a mechanizmus, amely révén a mesterséges szelepek vérrögképződést okoznak, nagyobb százalékban, mint más típusú, például biológiai szelepek.
A véráramlat turbulenssé válhat, ha az áramlás irányának változásával találkozik, ami hirtelen megváltoztatja sebességét. A turbulens véráramlás további erőket okoz, amelyek növelik a vérrögképződés kockázatát. Az idő múlásával a vérrögök nagysága addig nő, amíg mozgósíthatók, a véráramon keresztül az agyba kerülnek, ahol agyvérzést az agy artériájának blokkolásával okozhatnak.
Újabban a Berni Egyetem Kardiovaszkuláris Mérnöki Csoportjának mérnökei egy összetett matematikai módszerrel (a folyadékmechanika egyikével) azonosítottak egy mechanizmust, amely hozzájárulhat a trombózis kialakulásához. Ezeket a módszereket hosszú évtizedek óta használják a repülőgépek fejlesztésére, ezeket először alkalmazzák az orvostudomány területén. Számítógépes szimulációk segítségével a tudósok képesek voltak megmutatni, hogy a mesterséges szelepek jelenlegi alakja jelentős mértékű turbulenciát okoz a véráramban. Észrevették, hogy a vér a szelepek szélére ütközik, turbulenssé válik, és örvényeket képez ezen a szinten. Az egész folyamat eredményeként fellépő erős erők aktiválhatják az alvadási kaszkádot, aminek következtében trombus képződik közvetlenül a szelep mögött.
A vizsgálatban használt mechanikus szívszelepek fémgyűrűből és 2 mozgó részből álltak, úgy, hogy a mozgó részek minden egyes szívverésnél kinyíltak és bezárultak, így a vér a szívből a testbe áramlott, de vissza nem.
A kutatók azt is megpróbálták megtudni, hogyan lehetne javítani a mechanikus szelepeket. Így észrevették, hogy a szelepek mintázatának megváltoztatása csökkentette a vér turbulenciájának mértékét, amely végül ugyanaz volt, mint egy normális szívben. A turbulens véráramlás jelentősen csökkentené a vérrögképződést és a stroke kockázatát.
Amióta az 1970-es években tervezték őket, a mechanikus szelepmodell alig változott. Berne mérnökök csoportja olyan szív- és érrendszeri betegségeket tanulmányoz, mint a billentyűbetegségek és a szívinfarktus, remélve, hogy javítja a terápiás eszközök hosszú távú tartósságát és biokompatibilitását.