07. Mai 2026 Strukturen von Blutgerinnseln auf den Grund gehen

Die sogenannte extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) kommt zum Einsatz, wenn Herz oder Lunge eines Patienten vorübergehend versagen. Dabei wird das Blut außerhalb des Körpers durch ein technisches System geleitet, mit Sauerstoff angereichert und anschließend zurückgeführt. ECMO ist häufig eine letzte Behandlungsoption in der Intensivmedizin und kann bei schwerem Lungen- oder Herzversagen lebensrettend sein.

Die Bedingungen in diesen Systemen unterscheiden sich jedoch deutlich von denen im menschlichen Körper. Das Blut ist hohen mechanischen Kräften ausgesetzt und durchläuft Bereiche mit eingeschlossener oder stagnierender Strömung. Dadurch steigt das Risiko für Komplikationen wie Gerinnselbildung, Blutungen oder Schäden an roten Blutkörperchen. Zu verstehen, wie solche Gerinnsel entstehen, ist daher entscheidend für die Weiterentwicklung der Geräte und der Behandlung.

Um diese Prozesse zu untersuchen, analysierte das Team zwei Blutgerinnsel aus ECMO-Systemen, die bei zwei Patienten eingesetzt worden waren. Ziel war es zu verstehen, wie beeinflussen.

Dazu kombinierten die Forschenden mehrere komplementäre Methoden. Computersimulationen der Blutströmung identifizierten Bereiche im System, in denen die Bildung von Gerinnseln besonders wahrscheinlich ist. Diese Simulationen machen Zonen mit besonders hohen mechanischen Belastungen oder komplexen Strömungsmustern sichtbar, die als kritisch für die Entstehung von Gerinnseln gelten.

Anschließend untersuchte das Team die Gerinnsel selbst mit Röntgenstreuung an der Lichtquelle PETRA III bei DESY. Diese Methode erlaubt es, die innere Struktur von Materialien zu analysieren. Dabei wurde sichtbar, wie dicht gepackt und wie ausgerichtet die Fibrinfasern sind – Proteinstrukturen, die ein Gerinnsel stabilisieren. Ergänzend lieferte die Elektronenmikroskopie detaillierte Einblicke in die Anordnung von Blutzellen und Fasern auf mikroskopischer Ebene.

Erst durch die Kombination dieser Ansätze ließ sich ein direkter Zusammenhang herstellen: Die lokalen Strömungsbedingungen im System spiegeln sich in der inneren Struktur der Gerinnsel wider. Mechanische Kräfte beeinflussen also nicht nur, ob ein Gerinnsel entsteht, sondern auch, wie es aufgebaut ist und wächst – Erkenntnisse, die auch für die Entwicklung sichererer medizinischer Geräte von großer Bedeutung sind.

„Durch die Kombination dieser Methoden konnten wir lokale Strömungsbedingungen im ECMO-System direkt mit der strukturellen Zusammensetzung von Blutgerinnseln verknüpfen“, sagt Frida Nilsson, Erstautorin der Studie und Forscherin am KTH. „Das zeigt, welche zentrale Rolle mechanische Kräfte für die Entstehung und das Wachstum von Gerinnseln in diesen extremen Umgebungen spielen.“

„Die Röntgenmessungen an PETRA III ermöglichen es uns, in das Innere dieser Gerinnsel zu blicken und ihre Struktur auf sehr kleinen Skalen quantitativ zu erfassen“, ergänzt DESY-Wissenschaftler Stephan V. Roth. „Diese Informationen sind auf anderem Wege nur schwer zugänglich und entscheidend, um Strömungsbedingungen mit den Materialeigenschaften der Gerinnsel zu verknüpfen.“

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, lebenserhaltende Systeme sicherer zu machen und Komplikationen für Patientinnen und Patienten zu verringern. Mit zukünftigen Großforschungsanlagen wie PETRA IV ließe sich dieser Ansatz weiterentwickeln: Dank deutlich brillanterer Röntgenstrahlen könnten Forschende die Struktur von Gerinnseln auf noch kleineren Skalen untersuchen und ein noch genaueres Bild davon gewinnen, wie Strömung ihre innere Organisation beeinflusst.