Technische Möglichkeiten des extrakorporalen Umgehungskreislaufs
bei Operationen an der thorakalen Aorta
G. Lauterbach, B. Herse
Summary:
Extracorporeal bypass technique proved to be superior to aorto-aortal or subclavian-aortal shunt because it allows preciser ways ofhandling
and control. Preference should be given to the shunt only in case of impossible heparinization of the patient. Furthermore, our results show
that it can be advantageons to add an oxygenator to the extracorporeal circuit in case of insuficient elimination of CO2 through the patients
lung.
Einleitung
Rupturen, Isthmusstenosen und Aneurysmen der descen-
dierenden thorakalen Aorta verschiedener Ätiologie stellen
grundsätzlich eine Indikation zur chirurgischen Interven
tion dar, welche hinsichtlich der Ausdehnung von der ein
fachen Naht über einen Patch bis hin zum Protheseninter-
ponat reichen kann. Nahezu -alle chirurgischen Maßnah
men fordern eine temporäre Unterbrechung des aortalen
Blutflusses mit den entsprechenden Konsequenzen für die
Durchblutung und Sauerstoffversorgung der vor- und
nachgeschalteten Organe. Während bei der kongenitalen
Aortenisthmusstenose aufgrund des ausgedehnten Kollate
ralkreislaufes eine ausreichende Blut Versorgung der unte
ren Körperhälfte bei 20 bis 30 minütiger Aortenokklusion
gewährleistet wird, sinkt der arterielle Blutfluß bei der
Aortenunterbrechung im Rahmen der uptur- und An-
eurysmaversorgunggegen „0“ ab. Die Minderperfusion der
intestinalen Organe kann zu deren irreparabler Schädigung
führen. Besonders gefürchtet ist die Rückenmarkischämie
mit bleibender Querschnittslähmung. Im Bereich der prä-
isthmischen Organe, vornehmlich Herz und Gehirn, indu
ziert die Aortenokklusion eine massive Widerstandshyper
tonie, welche einerseits zum Hirnödem, andererseits zur
Herzinsuffizienz führen kann.
Abb. 1 zeigt die Anatomie der thorakalen Aorta einschließ
lich der das Rückenmark versorgenden Intercostalarterien.
Kardiotechnik 8. Jahrgang/Heft 2/1985
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Fortbildung
Methoden
Bei allen elektiven und möglichst auch allen Notfalleingrif
fen an der descendierenden thorakalen Aorta ergibt sich die
Notwendigkeit, durch Umleitungsverfahren dafür Sorge
zu tragen, daß 1. die Blutversorgung der unteren Körper
hälfte sichergestellt wird und 2. der Widerstandhypertonus
der oberen Körperhälfte vermieden wird. Dafür bieten sich
zwei Verfahren an:
1. Der aorto-aortale Shunt (Abb. 2) bzw. Subclavia-aortale
Shunt (Abb. 3) und
2. der Umgehungskreislauf vom linken Vorhof zur unteren
Körperhälfte (Abb. 4).
Der aorto-aortale Shunt hat den Vorteil, daß neben dem
Fortfall weiterer technischer Hilfsmittel ( Pumpe) bei Ein
satz athrombogener heparinbenetzter Schlauchsysteme
(TDMAC®) eine Heparinisierung des Patienten nicht er
forderlich ist. Bei Polytraumatisierten kann somit ein hepa
rininduzierter und -unterhaltener Blutverlust durch Or
ganeinblutung (u. a. intracerebrales Hämatom) vermieden
werden. Ein nicht unerheblicher Nachteil ist jedoch der
durch das limitierte Shuntkaliber reduzierte und nur
schwer kontrollierbare Shuntfluß, welcher lediglich durch
Veränderung des Blutdruckes in Grenzen variiert werden
kann. Eine ungleich bessere Steuerung des Blutflusses ge
stattet der extrakorporale Umgehungskreislauf mit Pumpe,
bei dessen Benutzung zudem die Möglichkeit besteht, im
Operationsgebiet verlorenes Blut dem Kreislauf wieder zu
zuführen.
Beide geschilderten Bypassverfahren haben lediglich die
Bluttransportfunktion, bei welcher unterstellt wird, daß
die Patientenlunge ihre Gasaustauschfunktion voll erfüllt.
Wir haben mehrmals jedoch gesehen, daß wahrscheinlich
durch Seitenlagerung und Kompression der linken Lunge
das CO2 im Patientenblut nicht ausreichend eliminiert
werden konnte. Der PCO2 stieg hierbei in einigen Fällen
auf Werte über 80 mm Hg an. Wir haben uns deshalb ent-
Abb.4 Umleitungskreislauf vom linken Vorhof
zur unteren Körperhälfte
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8 0 mm Hg
70.
60.
50.
40.
30.
20.
10.
t
EKZ
Oxygenator zugeschaltet
Beginn
EKZ Ende
-I—-
1—-
1—-
1—-
1—-
1—–1—–1—-
1—-
10
30
60
90 min.
Abb. 7
VP-CML
Cobe Laboratories
Henschelring 3 *
8011 Kirchheim/M(
Telefon (089) 9 03
MEMBRANOXYGENATOR
mit variablem Füllvolumen
für Säuglings- und
Kinderperfusion.
– Flow 0-4,0 I/Min. –
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Fortbildung
schlossen, für den extrakorporalen Umgehungskreislauf ein
System zu verwenden, bei dem es möglich ist, bei Bedarf ei
nen Oxygenator zuzuschalten, um dadurch zusätzlich CO2
zu eliminieren. Da es sich bei dem Umleitungsbypass um
ein geschlossenes System handeln muß, kann nur ein Mem-
branoxygenator hierfür Verwendung finden. Wir haben
uns bei unserem System für den CML-Oxygenator der Fir
ma Cobe Laboratories GmbH entschieden.
Abb. 5 zeigt das von uns für den Umleitungsbypass ver
wendete System mit Oxygenator.
Das im Oxygenator integrierte Reservoir kann hierbei als
Kardiotomiereservoir verwendet werden. Durch Öffnen
der Klemme am Reservoirausgang kann Volumen substitu
iert werden. 1st es erforderlich, zusätzlich CO2 zu eliminie
ren, so kann der Oxygenator durch Öffnen der Klemme am
Ein- und Ausgang des Oxygenators und Abklemmung des
Bypasses zwischen Pumpe und Wärmeaustauscher zuge
schaltet werden (Abb. 6).
In Abb. 7 soll anhand eines Fallbeispiels die Wirksamkeit
des zugeschalteten Oxyenators demonstriert werden. Es
handelte sich um einen Patienten mit sehr ausgedehnter
Dissektion der Aorta. Zwischen der zweiten und dritten
Messung zeigt sich hier ein deutlicher Anstieg des PCO2.
Der PCO2 steigt von 44 auf 73 mm Hgan. Unmittelbar da
nach wird der Oxygenator zugeschaltet. Durch die zusätz
liche Eliminierung von CO2 fällt der PCO2 wieder ab und
erreicht Werte um 40 mm Hg.
Zusammenfassung
Unsere Ausführungen haben gezeigt, daß der extrakorporale
Umleitungsbypass aufgrund seiner besseren Steuerbarkeit dem
aorto-aortalen bzw. Subclavia aortalen Shunt vorzuziehen ist.
Dem Shunt ist dann der Vorzug zu geben, wenn eine Heparini-
sierung des Patienten kontraindiziert ist. Desweiteren haben un
sere Ausführungen gezeigt, daß da, wo eine ausreichende Elimi
nierung des CO2 durch die Patientenlunge nicht gewährleistet ist,
es sinnvoll ist, einen Oxygenator dem extrakorporalen System zu
zuschalten.
Literatur:
1. Stutz, P.,Jo Hasse, E. Grädel: Vorgehen bei der traumatischen Aortenruptur.
Helv. chir. Acta 46 (1979) 135 – 140
2. Ketonen, P.. et al: Traumatic rupture of the thoracic aorta. Scand. J. Thor.
Cardiovasc. Surg. 14 (1980) 233 – 239
3. McCollum, Ch. H.,J. Graham, G. P. Noon, M. Dehakey: Chronic traumatic
aneurysms of the thoracic aorta: an analysis of 50 patients. J. Trauma 19
(1979)248 – 252
4. Flemming, A. W. D. C. Green: Traumatic aneurysms of the thoracic aorta.
Ann. thor. Surg. 18 (1974)91 – 100
Anschrift des Verfassers:
G. Lauterbach
Herzchirurgische Univ. Kliniken Köln
Josef Stelzmann-Straße 9
5000 Köln 41
Redaktionschluß
für die nächste Ausgabe Kardiotechnik
ist der 31. August 1985
Anzeigenschluß:
13. September 1985
Redaktions- und Anzeigenverwaltung:
Schriftleitung:
G. Schneider,
P. Böttger
Paracelsus-Klinik
Zaunkönig Ring 7
D-5427 Bad Ems
D-8011 Kirchheim-Heimstetten
Telefon 0 26 03/1 30 91
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Aus dem Benedikt-Kreuz-Rehabilitationszentrum Bad Krozingen
Abt. f. Herz- und Gefäßchirurgie (Leiter: Prof. Dr. D. Birnbaum)
Handhabung und klinische Erfahrung mit dem
SHILEY M-2000 Membranoxygenator
H. Geble, A. Philipp
Handhabung und klinische Erfahrung mit dem SHI
LEY M-2000
Der Shiley M-2000 ist ein aus Polypropylen aufgebauter
Membranoxygenator von 2,3 m2 Membranoberfläche.
Durch den Bilevel-Crossflow gelingt es, eine ausreichende
Verweilzeit der Sauerstoffträger in der Membran zu erhal
ten, so daß bei entsprechend verminderter Membranober
fläche (2,3 m2) nur ein Oxygenatortyp für erwachsene Pa
tienten benötigt wird.
Crossflow bedeutet, daß der Blutstrom nicht längs der
Membranrichtung fließt, sondern diagonal, und somit die
relative Wegstrecke des Blutpfades verlängert wird.
Der Oxygenator ist kompakt, da er einen effizienten Wär
meaustauscher integriert hat und eine Vielzahl von Kon
trolloptionen anbietet: wie z. B. Temperaturmeßpunkte
mit BNC-Steckverbindungen, arterielle und venöse Blut
entnahmestellen.
Zum System gehört ein kollabierbares Reservoir mit einem
Fassungsvermögen von 1 800 ml.
Der Shiley M-2000 ist ein geschlossenes Oxygenierungssy-
stem und bietet dadurch optimalen Schutz vor einer perfu
sionsbedingten Luftembolie.
Die Anordnung des Wärmetauschers ist so aufgebaut, daß
er gleichzeitig als vorgeschaltete Blasenfalle dient. Damit
gelingt es nicht, Luftmengen bis zu 70 cm3 durch die Ein
heit zu pumpen.
Sollte es dennoch zum Lufteinschluß im Wärmeaustau
scher kommen – denkbar wäre eine solche Situation, wenn
das venöse Reservoir bei Volumenmangel und hohen Fluß
raten zum kollabieren gebracht wird -, so kann über eine
ALTER: 63 J. 6 KOF/M2 =. 1.66
EINGRIFF: MKE.AKE+TK-RING
BYPAS5ZEIT: 15a MIN.
mg/dL
5o
Haemolyee
Abb. Verlauf van Thrombozyten u. Haemolyse (Mittelwerte)von
1o Patienten.
Die mittlere Pumpzelt betrug 2o3 Minuten.
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Fortbildung
M-2000
2.3 m2
BOS CM-50
5.0 m2
LPM – 50
3.0 m2
SCI-MED 4500.2 A
o
4.5 m2
Terumco Capiox II 45
4.5 m2
Terumco Capiox II 54
5.4 m2
Shuntlinie die Luft leicht ins Kardiotomiereservoir elimi
niert werden.
Der Aufbau des Membranoxygenators ist in der sogenann
ten „Sandwich-Technik“ realisiert.
Die Polypropylenmembran ist 60mal gefaltet und hat so
mit 60 Blutpfade.
Sie hat Poren von der Größe 0,1 bis 0,2 Micron.
Während des Primvorganges diffundieren Mikrobubbles
durch diese Poren in den Gaspfad. Dies geschieht dadurch,
daß ein Druckgefälle von der Flüssigkeitsseite zur Gasseite
besteht.
Es empfiehlt sich nicht, die Membran mit Human-Albu-
min (Eiweiß) zu primen, da dadurch die Gitterstrukturen
mit den Membranflächen verkleben könnten und während
des Primvorganges eine Gasdiffusion von Mikrobubbles
aus dem Primvolumen erschwert würde und es ferner zur
Erhöhung des Transmembrandrucks käme.
Dies ist aber nicht nur ein Problem des M-2000, sondern al
ler auf dem Markt vorhandenen Membran- und Kapillar –
oxygenatoren, da sie das gleiche Ausgangsmaterial für die
Membran bzw. Kapillarherstellung verwenden. Es ergeben
sich nur flowspezifische Unterschiede.
Nur der Kolobow von Sci-Med verwendet Silicon. Die be
sonderen Strömungsbedingungen in einem Hollow-Fiber-
Oxygenator erfordern eine relativ große Membranoberflä
che von ca. 5 m2 gegenüber den „Sandwich-Modellen“, bei
denen gleiche Gasaustauschleistung mit nur 2,3 m2 bzw.
mit minimum von 0,8 m2 erreicht wird.
Der Interpulse mit 0,8 m2 stellt jedoch in seiner Funktions
weise einen Sonderfall dar, dies, da er durch seine kreisende
Turbulenzströmung für eine längere Verweildauer sorgt.
Im weiteren kann nicht gewährleistet werden, daß bei Ka-
pillaroxygenatoren auch alle Kapillaren entlüftet werden
und somit am Gasaustausch teilnehmen, bzw., was viel ge
fährlicher ist, daß während der Perfusion eingeschlossene
Luft freigegeben wird.
Beim M-2000 ist insbesondere auf eine korrekte Fixierung
im Halter zu achten. Dies ist unumgänglich, da sonst bei
Unterdrück auf der arteriellen Seite des Oxygenators Luft
über den arteriellen Schenkel entweichen kann. Dies ist bei
stehender Pumpe und keinem Gegendruck auf der arteriel
len Leitung möglich. Jedoch kann dem durch den hydrosta
tischen Druck der arteriellen Linie entgegengewirkt wer
den.
Das statische Prime-Volumen für die M-2000 Membran
beträgt 660 ml. Dies ist natürlich ein relativer Wert.
Wir primen den M-2000 routinemäßig mit 2 300 ml einer
kristalloiden Lösung – je nach Fall bzw. Füllungsdruck des
Patienten und dem Hb-Wert wird vor Beginn der EKZ das
Prime-Volumen von 2 300 ml nach vorliegenden Daten im
System belassen, oder es wird eine Volumenreduktion zum
Zeitpunkt der Aortenkanü