Miniaturisierte Blutpumpen für die Kinderherzchirurgie
E Kaufmann, E. Hennig, Y. Weng, R. Hetzer………………………………………………………………………………. 7
Technische und praktische Erfahrungen mit einer
neuen Herz-Lungen-Maschine
E Günther………………………………………………………………………………………………………………………………… 14
Klinischer Einsatz eines Kapillar-Membran-Oxygenators
E. Roerden, H. Bock …………………………………………………………………………………………………………………
Herz-Kreislauf-Versagen nach Tourniquet-Schock:
Reanimation mit kardiopulmonalem Bypass
C. Diefenbach, H. Korb, G. Lauterbach, M. Abel……………………………………………………………………….
Journal-Club…………………………………………………………………………………………………..
Das Klinikportrait
Robert-Bosch-Krankenhaus, Stuttgart………………………………………………………………….
Das Portrait
Ciba Corning Diagnostics GmbH ……………………………………………………………………….
Bücherjournal ………………………………………………………………………………………………..
Neues aus der Industrie …………………………………………………………………………………..
Stellenanzeigen………………………………………………………………………………………………..
Kongreßnotizen ………………………………………………………………………………………………
Mitteilungen der DGfK …………………………………………………………………………………..
Hinweise für Autoren……………………………………………………………………………………….
Kongresse, Veranstaltungen ……………………………………………………………………………..
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Heft 3/95
Heft 4/95
Erscheinungstermin
Einsendeschluß für
11. 9.1995
Erscheinungstermin
Einsendeschluß für
1.12.1995
• redaktionelle Beiträge
16. 6. 1995
• redaktionelle Beiträge
22. 9.1995
• Anzeigenaufträge
1. 8. 1995
• Anzeigenaufträge
30. 10. 1995
Leitthema der nächsten Ausgabe:
Praktische Anwendung von Kreislaufunterstützungssystemen
3
Die KARDIOTECHNIK wird auf chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt
Any Combination You Like
„The fruit vendor“ by Vincenzo Campi (about 1580).
perfusion system, with 3 heat exchanger-oxy
genator modules, 4 cardiotomy reservoirs, 2
venous bags, and 3 carefully designed holders.
This is what Dideco gives you today with
ADAPTAFLO, the first modular perfusion
system which allows you to compose the ideal
circuit for you and your patient.
We Take Research To Heart
Editorial
die Qualitätssicherung ist im Rahmen der
Gesundheitsreform ein Thema in der Kar-
diochirurgie geworden. Ist sie damit auch
ein Thema für die Kardiotechniker? Was
heißt das eigentlich, Qualität in der Kar-
diotechnik? Können wir eigentlich ohne
allgemeingültige Qualitätsstandards und
einer allgemeinen Tätigkeitsbeschreibung
von Qualität sprechen?
Der Einsatz der Geräte und Produkte, die
wir täglich benutzen, unterliegt der
MedGV oder dem Medizinprodukt-Ge
setz (MPG). Diese Verordnungen sollen
den Patienten vor Schaden bewahren und
den Anwender rechtlich schützen. Aber
schließen sie deswegen Zwischenfälle in
unserer Arbeit aus?
Schon vor Jahren erschien in den USA
eine Veröffentlichung von Reed unter dem
Titel „Safety and Techniques in Perfu
sion“. Hier werden Zwischenfälle und ihre
Folgen aus dem Bereich der Extrakorpora
len Zirkulation geschildert. Passieren sol
che „Pannen“ auch bei uns? Und wenn,
was können wir tun, um sie zu verhindern?
Ein Beitrag dieser Ausgabe zum Thema
Qualität in der Kardiotechnik ist leider
nicht repräsentativ, da bei der stattgefun
denen Umfrage nur ein Drittel der ange
sprochenen Kliniken geantwortet hat. So
kann der Eindruck entstehen, daß im Rah
men eines gewissen Kongreß-Tourismus
eine industrie-gefällige Selbstbeweihräu
cherung stattfindet statt einer kritischen
Bewertung der eigenen Tätigkeit.
So müssen wir uns fragen: Wie gut ist un
sere Ausbildung und Arbeit eigentlich,
und an welchen Standards orientieren wir
uns? Dies sind Fragen, die sich nicht nur
die Gesellschaft stellen und beantworten
sollte, sondern jeder einzelne von uns.
Diese Zeitschrift bietet Ihnen die Mög
lichkeit, Ihre persönlichen Erfahrungen
und Ihr Wissen zur Fort- und Weiterbil
dung zu veröffentlichen! Leider wird die
se Chance von den Kardiotechnikern nicht
oft genutzt.
In dieser Ausgabe finden Sie neben dem
Thema „Qualität in der Kardiotechnik“
einen Beitrag aus Nürnberg über eine neue
Herz-Lungen-Maschine. Aus der For
schungsgruppe des Deutschen-Herzzen-
trums Berlin wird über miniaturisierte
Blutpumpen berichtet, und die Kollegen
aus Köln warten mit einem Fallbeispiel
auf. Weiterhin wird aus Göttingen über
den klinischen Einsatz eines Kapillar-
Membran-Oxygenators berichtet.
Seit längerer Zeit folgt wieder ein Klinik
porträt, hier haben die Kollegen aus Stutt
gart ihre Chance genutzt und beschreiben
ihren Arbeitsplatz.
Für die 24. Jahrestagung der DGfK in
Duisburg wünscht die Redaktion den Ver
anstaltern und Organisatoren ein gutes
Gelingen und den Kolleginnen und Kolle
gen einen interessanten und innovativen
Wissensaustausch.
Heinz-Hermann Weitkemper
KARDIOTECHNIK 2/95
5
Der stetige Blutfluß versorgt uns mit Nährstoffen
und Sauerstoff, seine Bewegung hält uns am
Leben. Fremdkörper oder Wunden werden sofort
identifiziert, jede Störung beseitigt.
Ein hervorragendes System. Doch bei Herz-
Operationen kurzzeitig außer Kraft gesetzt. Jetzt
kommt es darauf an, daß die externe Bahn vom
Organismus nicht als Fremdkörper erkannt wird.
Denn die lebensrettende Umleitung darf nicht zur
Gefahrenquelle werden.
RAUMEDIC ECO heißt Sicherheit, Leistungs
fähigkeit und Zuverlässigkeit.
Bewegung
ist
lieben
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REHAU AG+Co
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Eigene Rezeptierungen, jahrzehntelange
Produktionserfahrung und eine ausgefeilte Quali
tätssicherung sind die Basis für die Zuverlässigkeit
von REHAU Schlauchsystemen in der extrakorpo
ralen Zirkulation.
Patientenorientierte Forschungs- und Entwicklungs
arbeit ist der Garant für die Leistungsfähigkeit
unserer Produkte. Zum Beispiel wurde mit
RAUMEDIC noDOP ein Schlauchsystem mit einem
neuartigen Weichmacher auf den Markt gebracht,
das in punkto Blutkompatibilität herkömmlich
weichgemachten Schläuchen weit überlegen ist.
RAUMEDIC ist Leistungsfähigkeit
E Kaufmann. E. Hennig, Y. Weng, R. Hetzer
Forschungsabteilung im Deutschen
Herzzentrum, Berlin
(Leiter: Prof. Dr. R. Hetzer)
Miniaturisierte Blutpumpen
für die Kinderherzchirurgie
Zusammenfassung
Für uni- oder biventrikuläre pulsatile Herz
unterstützungssysteme bei Neugeborenen
und Kleinkindern werden Blutpumpen mit
Schlagvolumen von 6-10 ml zur Errei
chung von Fördervolumina von 0,4-1,5
1/min benötigt. Die anatomischen Verhält
nisse zwingen zur Kanülierung mit extrem
kleinen Durchmessern. Ein neuentwickel
tes System entspricht folgenden speziellen
Anforderungen:
1. Ein- und Auslaßventile müssen mög
lichst verlustarm (Schließvolumen, Rück
fluß, Druckverlust) arbeiten. Dies wird
durch den Einsatz von Polyurethan-Taschen
klappen erreicht.
2. In den kleinlumigen Kanülen entstehen
sehr hohe pulsatile Blutströmungsge
schwindigkeiten. Durch ein elastisches Re
servoir zwischen Zuflußkanüle und Blut
pumpe kann die Pulsatilität der Strömung
verringert werden, so daß eine Reduktion
der Geschwindigkeitsspitzen und damit
der Druckverluste erreicht wird.
3. Die hohen Strömungsverluste und der ge
forderte erweiterte Frequenzbereich stellen
besondere Anforderungen an das Antriebs
system hinsichtlich der Betriebsdrücke und
Druckanstiegsgeschwindigkeiten. Eine her
kömmliche IABP-Konsole entspricht die
sen Anforderungen und kann mit Hilfe einer
pneumatischen Zusatzeinrichtung als An
triebssystem eingesetzt werden.
Schlüsselwörter
Kinderherzchirurgie, pulsatile Blutpum
pen, Strömungsverluste, pneumatische An
triebssysteme, mechanische Herzunterstüt
zung.
Summary
For uni- or biventricular mechanical circu
latory support of neonatals and infants
blood pumps with stroke volumes of 6 to
10 ccm are needed to maintain flow rates of
0.4-1.5 1/min. The use of extremely small
cannulae is necessary because of the ana
tomy. A new system meets these special
demands:
1. Inflow and outflow valves have to work
with minimal flow losses in terms of clo
sing volume, regurgitation and pressure
difference. Therefore high efficient poly
urethane trileaflet valves have been applied.
2. Due to the small inner diameter of the
cannulae very high pulsatile flow velocities
occur. With a flexible inflow reservoir the
pulsatility of the venous bloodflow can be
decreased. In the resulting semicontinuous
flow the peak velocity and therefore the
pressure loss are remarkably reduced.
3. High pressure losses and pulse rates are
demanding high driving pressures and high
dp/dt. A common IABP-driver meets these
specifications and can be used with an ad
ditional pneumatic control unit as actuator
for these small bloodpumps.
Key Words
Pediatric cardiac surgery, pulsatile blood
pumps, flow losses, pneumatic driving sy
stem, mechanical circulatory support.
Einleitung
Bei extrakorporalen pulsatilen Herzunter
stützungssystemen für Neugeborene und
Kleinkinder werden Blutpumpen mit klei
nen Schlagvolumina bis unter 10 ml bei
Pulsfrequenzen von über 100 pro Minute
benötigt. Durch die verkleinerte Baugröße
entstehen – verglichen mit Pumpen für Er
wachsene – besondere Probleme:
• Wegen des kleinen Schlagvolumens müs
sen besonders hohe Anforderungen an die
Klappen gestellt werden hinsichtlich der
Schließ- und Leckverluste, deren Summe
gegenüber dem Schlagvolumen klein, d.h.
unter 10% des Schlagvolumens bleiben
muß.
[l/min] [ml]
Ap ca. 30mmHg
Abb. 1: Integrierte Rückflüsse
• Die maximalen pulsatilen Blutströmungs
geschwindigkeiten in den kleinlumigen Ka
nülen sind extrem hoch, entsprechend hoch
sind die Strömungsverluste. Eine Redukti
on dieser Verluste bei gleichem Fluß ist nur
durch Verringerung der Spitzengeschwin
digkeiten möglich.
• Die Strömungsverluste erfordern ent
sprechend hohe Treib- und Saugdrücke der
pneumatischen Antriebe, auch der Fre
quenzbereich sollte gegenüber den Syste
men für Erwachsene erweitert sein.
Schließ- und Leckverluste
der Pumpenklappen
Bei den üblichen mechanischen Herzklap
pen sitzt der Schließkörper locker im Ge
häuse. Dadurch entsteht bei geschlossener
Klappe ein Leckfluß. Da die Spaltbreite
des entstehenden Ringspaltes ein Mindest
maß nicht unterschreiten kann, wächst der
prozentuale Leckfluß mit abnehmender
Klappengröße [1]. Bei mechanischen
Klappen in einer Größe, wie sie für Pum
pen mit Schlagvolumen von unter 10 ml er
forderlich wären, liegen die Leckverluste
plus Klappenschließverluste (Leckvolu
men pro Schlag) in der Größenordnung des
Schlagvolumens. Daher werden Klappen
mit konstruktionsbedingt geringeren Ver
lusten benötigt, wie zum Beispiel Polyure
than-Taschenklappen (PU-Klappen) [2, 3]
(Abb. 1).
Ein Vergleich gleich großer mechanischer
Kippscheibenklappen mit einem Innen-
KARDIOTECHNIK 2/95
7
durchmesser von 21 mm mit PU-Taschen-
klappen zeigt die wesentlich geringeren
Leckverluste der PU-Klappe, abzulesen an
den aufintegrierten Rückflüssen bei einer
Druckdifferenz von 30 mmHg über der ge
schlossenen Klappe. Die Schließvolumina
sind annähernd gleich groß. Dunkle Kur
ven (A, C): PU-Taschenklappe, helle Kur
ven (B, D): SORIN-Klappe. A, B: Rück
fluß durch die sich schließende bzw. ge
schlossene Klappe in 1/min. C, D: über der
Zeit aufintegrierter Rückfluß, entspricht
dem durch die Klappe zurückgeströmten
Volumen in ml.
Klappenverluste – Leckfluß
Abb. 2: Leckfluß in Abhängigkeit von der Druckdifferenz (Klappen
durchmesser 21 mm)
In Abb. 2 ist der Leckfluß bei geschlosse
ner Klappe in Abhängigkeit vom Druck
gradienten dargestellt. Der Leckfluß der
PU-Klappe nimmt im Gegensatz zur Kipp
scheibenklappe nicht linear mit dem
Druckgradienten zu, sondern degressiv.
Durch die Elastizität der Klappensegel
werden diese bei hohem Gegendruck stär
ker aneinandergedrückt, so daß die Dich
tigkeit erhöht wird. Dies wirkt sich insbe
sondere bei kleinen Blutpumpen positiv
aus, da hier sehr hohe Antriebsdrücke be
nötigt werden und dementsprechend hohe
Druckgradienten über den geschlossenen
Klappen auftreten.
Kleine pneumatische Blutpumpen können
nur mit extrem schnell und dicht schließen
den Klappen realisiert werden:
– PU-Klappen eignen sich hier besonders,
da sie niedrige Schließ- und Leckverluste
aufweisen.
– Bei hohen Druckgradienten über der ge
schlossenen Klappe schließen PU-Klappen
zunehmend dichter, so daß die Leckverlu
ste im Vergleich mit mechanischen Kipp
scheibenklappen weniger zunehmen.
– Ein weiterer, hier nicht diskutierter Vor
teil ist, daß die gesamte Blutkontaktfläche
aus dem gleichen PU-Material besteht, so
daß eine antithrombogene Oberflächenbe
schichtung (Carmeda) möglich ist.
Strömungsgeschwindigkeit
und Druckverluste
Bedingt durch die anatomischen Verhält
nisse bei Neugeborenen und Kleinkindern
ist eine extrem englumige Kanülierung
(venös ca. 12-18 F, arteriell ca. 10-16 F)
notwendig. Die Innendurchmesser von 2,5
mm bis 5,5 mm führen zu Strömungsspit
zengeschwindigkeiten in der pulsatilen
Strömung von bis zu 8 m/s. Diese bewirken
hohe Druckverluste, darüber hinaus wird
das Blut durch die
auftretenden Scher
kräfte stark belastet.
Ein elastisches Zu
flußreservoir kann
die Pulsatilität der
venösen Strömung
und damit die maxi
malen Strömungsge
schwindigkeiten er
heblich verringern.
Um das dynamische
Verhalten von Pum
pen mit und ohne Zu
flußreservoir zu un
tersuchen, wurden
kleine Blutpumpen
mit Schlagvolumen
von ca. 6 ml mit unterschiedlich großen
venösen Zuflußreservoiren verschiedener
Steifigkeiten hergestellt. Es wurden Strö
mungsuntersuchungen mit einem Meßauf
bau durchgeführt, an dem sich flußunab
hängige konstante Füllungs- und Gegen
drücke einstellen lassen. Im skizzierten
Meßaufbau (Abb. 3) entspricht der Gegen
druck dem hydrostatischen Druck der
Flüssigkeitssäule im Überlaufgefäß. Ge
messen werden zusätzlich der pneumati
sche Antriebsdruck und der pulsatile Zu
fluß und Abfluß. Um passive Flußanteile
aufgrund der Trägheit der Flüssigkeitssäu
len in den Anschlußkanülen bestimmen zu
können, wurden die Klappenbewegungs
signale aufgezeichnet. So lassen sich die
genauen Öffnungs- und Schließzeiten fest
stellen. Als Antrieb für die Untersuchun
gen wurde ein elektropneumatischer An
trieb AEG-EPA/BPB mit besonders hoher
Leistung verwendet. Der Vorteil gegenüber
schaltpneumatischen Antrieben (z. B.
IABP-Konsole), deren Leistungsparameter
ebenfalls in dieser Größenordnung liegen
können, liegt in der definierten pneumati
schen Pulskurve, da der AEG-Antrieb über
eine Druckregelung verfügt. Dies ist für
experimentelle Untersuchungen von Be
deutung, um reproduzierbare Ergebnisse
zu erhalten.
Charakterisiert werden können die Pum
pen mit unterschiedlichen Zuflußreservoi
ren durch ihre statischen Druck-Volumen-
Kennlinien. Abb. 4 zeigt die Kennlinien ei
ner Pumpe ohne Zuflußreservoir (PI) und
Pumpen mit kleinem (10 ml) und großem
(18 ml) Reservoir mit jeweils 2 Steifigkei
ten („hart“ [h]: P2, P5 und „weich“ [w]:
P3, P4). Das Schlagvolumen aller Pumpen
liegt bei 6-6,6 ml (ohne Membranüberdeh
nung), abzulesen im Bereich des waage
rechten Verlaufs der Kennlinien im 1. Qua
dranten. Die geringen Unterschiede der
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KARDIOTECHN1K 2/95
Die moderne KHK-Therapie
…wie gut, daß es Dilzem gibt
Dilzem*‘ I 20 retard • Wirkstoff: Diltiazemhydrochlorid.
Zusammensetzung: I Retardtablette enthält 120 mg Dil
tiazem-HCl. Hilfsstoffe: Carmellose-Natrium, Dimeticon-Si-
liciumdioxid, Lactose I H2O, Macrogol 6000, Magnesium-
stearat, Methylhydroxypropylcellulose, hydriertes Rizinus
öl, Stearinpalmitinsäure, Talkum, Farbstoff E 171. Anwen
dungsgebiete: KHK: chronisch stabile Angina pectoris (Be
lastungsangina); instabile Angina pectoris (Crescendo-Angi
na, Ruheangina) einschließlich der vasospastischen Angina
pectoris (Prinzmetal-Angina, Variant-Angina). Hypertonie.
Gegenanzeigen: AV/SA-Block II. oder III. Grades; Sinus
knotensyndrom; Schock; akuter Herzinfarkt mit Bradykar
die, ausgeprägter Hypotonie und Linksherzinsuffizienz;
manifeste Herzinsuffizienz; Vorhofflimmern/-flattern mit
gleichzeitigem WPW-Syndrom; Bradykardie; Überempfind
lichkeit; i.v. Gabe von Betablockern; Schwangerschaft und
Stillzeit. Vorsicht bei AV/SA-Block I. Grades, intraventriku
lären Erregungsleitungsstörungen; Hypotonie; älteren Pati
enten; Patienten mit Leber- und/oder schweren Nierenfunk
tionsstörungen; gleichzeitiger oraler Therapie mit Betablok-
kern. Nebenwirkungen: Gelegentlich Kopfschmerzen,
Müdigkeit, Schwindel, Schwächegefühl; Knöchel- bzw. Bein
ödeme; Erythema exsudativum multiforme, Lymphadenopa-
thie, Eosinophilie. Selten Magen-Darm-Beschwerden; Anstieg
der Leberenzyme und alkalischen Phosphatase (akute Leber
schädigung). In Einzelfällen (besonders bei höherer Dosie
rung und/oder entspr. kardialer Vorschädigung) Bradykar
die, SA/AV-Block, stärkerer Blutdruckabfall, Herzklopfen,
Synkopen, Herzinsuffizienz. Selten Schlaflosigkeit, Halluzina
tionen, depressive Verstimmungszustände. In Einzelfällen Po-
Die wichtigen
Unterschiede bleiben
tenzstörungen. Sehr selten (bei Langzeitanwendung) Gingi
vahyperplasie. In Einzelfällen Hyperglykämie (Diabetiker!).
Hinweise: Regelmäßige ärztliche Kontrolle angezeigt. Fä
higke