DE3234572C2

DE3234572C2 - Pumpvorrichtung für die Implantation in einen menschlichen oder tierischen Körper

Info

Publication number: DE3234572C2
Application number: DE3234572A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 8400 Regensburg Fend; Karl Prof. Dr.med. 8390 Passau Heckmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE3234572A1

Abstract

Mit einer Pumpvorrichtung für die Implantation in einen menschlichen oder tierischen Körper kann eine Herz-Unterstützungs- und/oder -Ersatzfunktion dadurch realisiert werden, daß zwischen einer körpereigenen Muskelgruppe und einem als Widerlager dienenden Körperorgan eine Pumpvorrichtung mit einer Druckübersetzungsvorrichtung (26) implantiert wird und diese von einem Pumpenbalg (8) betätigt wird. Vorzugsweise wird als druckkrafterzeugende Muskelgruppe ein Bereich des Zwerchfelles (32) und als Widerlager ein Bereich der Leber (34) herangezogen. Eine Mehrfachanordnung des Pumpenbalges bzw. der Pumpvorrichtung in einer parallel wirkenden und/oder seriell wirkenden Form kann damit unter Anwendung eines kompatiblen Stecksystemes für das Abstimmen auf individuelle Körperbedürfnisse eingesetzt werden. Für die optimale Anpassung an eine körpergerechte Pumpleistung ist eine Regelelektronik (36) mit einem Mikroprozessor (38) und verschiedenen Meßfühlern (40a bis 40c, 44) und mindestens ein Ventil (22) vorgesehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpvorrichtung für die Implantation in einen menschlichen oder tierischen Körper, bestehend aus einem dafür geeigneten Material, mit einer Pumpenanordnung, die wenigstens einen durch die Relativbewegung zwischen mindestens einem muskeibewugluri Teil und einem anderen Teil betätigbaren Pumpenbalg aufweist, mit einer für die Zuführung von Blut aus einem dieses BIu*. führenden ersten Körpergefäß zu der Pumpenanordnung vorgesehenen Pumpenzuleitungsanordnung, die wenigstens eine Pumpenzuleitung besitzt, mit einer wenigstens eine Pumpcnableitung aufweisenden Pumpenableitungsanordnung für die Weiterleitung des Blutes aus der Pumpenanordnung zu einem zweiten, Blut auf einem höheren Druckniveau führenden Körpergefäß, sowie mit wenigstens einem Druckübersetzer an der Pumpenanordnung, mit welchem der von dem muskelbewegten Teil ausgeübte Eingangsdruck auf einen höheren, auf den Pumpenbalg einwirkenden Ausgangsdruck übertragbar ist.

Insbesondere bei an Herzinsuffizienz bzw. mangelhafter Herzfunktion leidenden Menschen ist die Mortalitäi sehr hoch, da Erkrankungen dieser Art in vielen Fällen nicht heilbar sind. Mit einer Herz-Lungen-Maschine kann die Herzfunktion, beispielsweise bei bcstimmten operativen Eingriffen oder akuter Lebensgefahr, für kur/.e Zeit ersetzt werden. Weil die Anwendung einer solchen Herz-Lungen-Maschine auf den klinischen Bereich beschränkt ist bzw. auch einen hohen Aufwand erfordert, wird der Patient in seiner Bcwc-

bo gungsfreiheit beeinträchtigt, bzw, ist es nicht möglich, eine ausreichende Anzahl von Herz-Lungen-Maschinen zur Verfugung zu stellen.

Bei den in vielen Variationsformen vorkommenden verbreiteten Funktionsstörungendes Herzens, »ngefangen von allgemeiner Herzinsuffizienz über Herzfehler. Herzinfarkt, Herzklappenentzündung, Herzneurosc. Herzverfettung bis zum Herzanfall, besteht ein dringendes Bedürfnis, die lebenswichtige Pumpfunktion des

Her/ens zu unterstützen, bzw. zu ersetzen. Mit der sog. Herzverpflanzung kann diesem Bedürfnis nur in begrenztem Rahmen Rechnung getragen werden, da es einerseits an einer ausreichenden Anzahl von Spenderher/cn mangelt, so daß sich lange Wartezeiten ergeben, andererseits die Möglichkeit der Abwehrreaktion des eigenen Körpers gegen fremdes Gewebe sehr groß ist. so daß hier ein zusätzliches Risiko auftritt.

Die darüber hinaus eingesetzten sog. »künstlichen I ler/en« stellen im Prinzip nichts anderes als eine klein ausgeführte Herz-Lungen-Maschine ohne Sauerstoff-Anrcichcrungsfunktion dar, und können ihre eigentliche Aufgabe, nämlich den Patienien so unabhängig und leistungsfähig zu machen, wie er es mit einem eigenen gesunden Herzen wäre, nur in geringem Maße erfüllen, du einerseits durch die konstante Pumpleistung keine Anpassung an eine krcislaufgerechte Blutversorgung gegeben ist, und andererseits eine körperfremde Energiequelle benötigt wird. Bei einer Implantation auch der Energiequelle muß bei jeder Erschöpfung ein kritischer operativer Eingriff durchgeführt werden, um die Energiequelle zu wechseln. Ein solcher Wechsel nr. 3 reiativ häufig erfolgen, da eine einen hohen Energieverbrauch bedingende hohe Pumpleistung für das Herz aufzubringen ist und auch in den in den in Betracht kommenden Körperhohlräumen sowohl vom Gewicht als auch vom Volumen her nur kleine Energiespeicher unterbringbar sind. Das Risiko dieser operativen Eingriffe wird dadurch erhöhl, daß es sich einerseits um Eingriffe in lebenswichtige Organfunktionen handelt und andererseits eine Infektion für einen geschwächten Kreislauf riskant ist.

Wird die Energiequelle außerhalb des Körpers vorgesehen, muß eine Energieübertragung in den Thoraxraum hinein bewirkt werden. Sowohl bei einer hydraulischen als auch bei einer elektrischen Speisung des künstlichen Herzens sind dabei Anschlüsse vorgesehen, die wegen ihrer Störanfälligkeit ein medizinisches Risiko usw. darstellen. Da der Patient außerdem ständig eine Energiequelle mitführen muß, stellt ein solches »künstliches Herz« keine geeignete Lösung dar.

Bekannt ist weiterhin auch eine Pumpvorrichtung der eingangs geschilderten Art (DE-OS 26 58 949), die für eine Verwendung als künstliches Herz vorgesehen ist und die demnach das natürliche Herz in einem menschlichen oder tierischen Körper ersetzen soll. Da der Antrieb dos Pumpenbalges bei dieser bekannten Pumpvorrichtung durch die Atmungsmuskulatur erfolgt, entfallen /war die Notwendigkeit einer äußeren Energiequelle sowie die Notwendigkeit der Energieübertragung in den Thoraxraum des menschlichen oder tierischen Körpers, nachteilig ist bei diesem bekannten künstlichen I lcrz jedoch, daß die Funktion der Pumpenanordnung und damit insbesondere auch die Pulsfrequenz sowie des an der Pumpenableitung erzielte Druckniveau unmittelbar von der Atmungsfrequenz sowie von der Inlcnsität der Atmung abhängig sind.

Im Gegensatz dazu geht es bei der vorliegenden Erfindung nicht darum, ein das natürliche Herz ersetzendes, künstliches Herz zu schaffen, sondern Aufgabe der Erfindung ist, eine Pumpvorrichtung der eingangs geschilderten Art derart auszubilden, daß sie zur Unterstützung der Herzfunktion eines kranken natürlichen Hcrzes geeignet ist und somit ggf. auch eine die Genesung unterstützende Entlastung des kranken Herzens bewirkt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Pumpvorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß zur Verwendung der Vorrichtung für die Unterstützung der Herzfunktion wenigstens ein an die Pumpenableitung anschließbares Druckausgleichsgefäß vorgesehen ist

Auch bei der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung wird in bekannter Weise eine Unabhängigkeit von körperfremden Energiequellen erreicht, und zwar dadurch, daß eine Muskclgruppe und insbesondere eine solche zur Erzeugung der Pumpwirkung verwendet wird, die

ίο zumindest teilweise auch vegitativ gesteuert ist. Dabei eignet sich die durch das Atmungszentrum gesteuerte Zwerchfellmuskelgruppe besonders, da diese einerseits eine genügende Kraftwirkung entfaltet, andererseits sich in ihrer näheren Umgebung ein als Widerlager zu verwendendes Körperorgan, nämlich die Leber befindet, und außerdem das Atemzentrum die Zwerchfellfunktion mit guter Regelung steuert, so daß eine gleichmäßig Energieeinspeisung bewirkt wird. Darüber hinaus wird dadurch ein besonders vorteilhafter natürlicher Regeleffekt ausgenutzt, da das Atemzentrum bei körperlicher Belastung eine stärkere Anregung der Zwerchfellmuskelgruppe bewirkt, wodurch automatisch die Leistung der Pumpvorrichtung erhöht und eine natürliche und körpergerechte Anpassung an die Versorgungserfordernisse ermöglicht wird. Durch geeignete Maßnahmen, bevorzugt auch flüssigkeitsmechanische Maßnahmen wird der von der Zwechfelimuskelgruppe erzeugte Druck mit dem Druckübersetzer so übersetzt, daß er für die Einspeisung von Blut in auf

j<> einem höheren Druckniveau befindliche Hluigefäßc geeignet isl. Da die gesamlc Pumpvorrichtung aus einem körperverträglichen und flexiblen Material, wie beispielsweise Kautschuk hergestellt werden kann, treten auch keine Probleme bezüglich der Anpaßbarkeit an die

J5 von Patient zu Patient verschiedenen Körperhohlräumc auf, außerdem wird die Gebrauchstauglichkeil durch das Fehlen von harter. Materialien günstig beeinflußt.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung verbleibt für die Patienten die Hoffnung einer vollständigen Heilung, da sein eigenes natürliches Herz in e^em funktionsfähigen Zustand belassen wird und die Herzfunktion des natürlichen Herzens durch die Pumpvorrichtung lediglich unterstützt und mcht beeinträchtigt wird. Mit der erfindungsgemäßen f'umpvorrichtung wird somit lediglich eine Zusatz-Pumpwirkung erzielt, wobei es dann auch möglich ist, diese Zusatz-Pumpwirkung gesteuert durch geeignete Körperparameter dann zuzuschalten, wenn die Pumplcistung des eigenen, natürlichen Herzens für eine organgerechte

V) Blutversorgung nicht ausreicht.

Da die crfindungsfecmäßc Pumpvorrichtung bzw. deren Pumpenbalg bevorzugt durch die Atmung bzw. durch das Zwerchfell betätigt wird, ist hier eine Anpassung zwischen der Pulsfrequenz des Herzens und der mit der normalerweise wesentlich niedrige" liegenden Atemfrequenz eifolgenden Betätigung der Pumpvorrichtung erforderlich. Diese Anpassung läßt sich nach der der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis in besonders einfacher V/eise durch das Druckausgleichsgefaß erreichen. Durch dieses Druckausgleichsgefäß bzw. durch die hiermit erhaltene »Windkesselfunktion« wird die starre Kopplung zwischen Atmung und Puls (Herzfrequenz) vollständig aufgehoben. Durch das Druckausgleichsgefäß ist sichergestellt, daß trotz der niedrigeren Atemfrequenz, mit oir die Pumpvorrichtung betätigt wird, stets eine genügende Menge Blut mit dem erforderlichen Druck zur Verfügung steht und von der Pumpvorrichtung an den zu unterstützenden Blutkreis-

lauf abgegeben werden kann, und zwar insbesondere auch dann, wenn er durch bewußtes Anhalten der Atmung noch weiter verringert wird. Durch das Druckausgleichsgefäß werden auch plötzliche Druckspitzen abgebaut, die beispielsweise durch Bauchpressen, Husten usw. auftreten könnten. Durch das Druckausgleichsgefäß erfolgt weiterhin eme Pufferung von aufeinanderfolgenden Pumpendruckspitzen, so daß der maximal auftretende Druck und die Gefäßbeanspruchung sinkt und t/er Druckverlauf gleichmäßiger wird. Ein besonderer Vorteil dieses Druckausgleiches ist es auch, daß der Gefahr von Herzrhythmusstörungen durch in die Herzkammern gelangende Druckwellen wirksam begegnet wird. Besonders bei älteren Menschen, deren Blutgefäße eine geringe Eigenelastizität aufweisen, wird durch das Druckausgleichsgefäß auch eine Schonung der anfälligen Blutgefäße erreicht.

Erst durch die Kombination von Druckübersetzung und Druckausgleichsgefäß wird somit eine Pumpvorrichtung geschaffen, die zur Unterstützung der Funktion eines kranken Herzens in einem Blutkreislauf einsetzbar ist.

Für eine zusätzliche Regelung des Alisgangsdrucks der Pumpvorrichtung kann auch eine Regel- und Steuerelektronik in der Form herangezogen werden, daß entsprechend dem durch einen Druckfühler in der Pumpenablcilungsanordnung bzw. in der Pumpcnableitung aufgenommenen Druck eine Ventilsteuerung vorgenommen wird. Mit der Regel- und Steuerelcktronik können dann auch andere Körperparameter, wie beispielsweise der Druck in bestimmten Blutgefäßen, die Strömungsgeschwindigkeit des Blutes und auch die von bestimmten Nervenzentren, beispielsweise den Sinusknoten oder dem Atemzentrum stammenden elektrischen Impulse in geeigneter Weise erfaßt werden und für die Steuerung der Pumpvorrichtung herangezogen werden. Darüber hinaus kann damit der Kreisiautzustand ständig und exakt kontrolliert werden. Dabei können auch spezifische medizinische Gesichtspunkte individuell berücksichtigt werden und es kann — etwa über ein Telemetriesystem — eine Übermittlung des momentanen Kreislaufzustandes nach außen durchgeführt werden, wodurch dem behandelnden Arzt einerseits die Möglichkeit an die Hand gegeben wird, genaue Informationen für eine zu erstellende Diagnose zu erhalten, andererseits eine Kontrolle über die Funktion der implantierten Pumpvorrichtung ermöglicht wird.

Besonders vorteilhaft kann bei Patienten mit einer leistungsfähigen Zwerchfellmuskelgruppe die Pumpvorrichtung eine Kurzschlußleitung mit Überdruckventil aufweisen. Mit einer derartigen Kurzschlußleitung ist eine hohe Pumpleistung, die ev. ein »Leerpumpen« der Pumpenzuleitungsanordnung bzw. der Pumpenzuleitung bewirken und damit die Blutversorgung des eigenen, natürlichen Herzens gefährden könnte, kompensierbar. Auch hier kann die Regel- und Sleuerelektronik, z. B. mit Mikroprozeßsteuerung vorteilhaft zur exakten Regelung herangezogen werden.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht in einem modularen Aufbau der Pumpenzu- und Ableitungsanordnung, die beispielsweise ein kompatibles Stecksystem aufweisen kann. Dabei ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, individuell eine optimale Lösung für die Unterstützung einer mangelhaften Herzfunktion zusammenzustellen. Beispielsweise kann die Pumpenanordnung selbst eine Anschlußanordnung derari aufweisen, daß ohne Eingriffe in Blutgefäße die Pumpleistung den Patienten individuellen Erfordernissen angepaßt werden kann. An ein Anschlußslück in der Pumpenableitung kann beispielsweise entweder ein Verschlußstopfen oder eine Kurzschlußleitung angeschlossen werden. Ein solcher modularer Aufbau cröffnet die Möglichkeit, mit jeweils beispielsweise zwei oder drei Standardtypen eine einfache und kostengünstige Pumpvorrichtung mil individueller Anpaßbarkcii durch die entsprechende Kombination dieser Standardtypen zu schaffen.

ίο Gemäß einem besonderen Aspckl der Erfindung isl es möglich, den gegenüber der Systole niedrigeren Diuck der Diastole auszunutzen, wobei das Druckausgleichsgefäß dann unter systolischem Druck steht. In der beispielsweise an die Aorta angeschlossenen Pumpenableitung ist zwischen dem Druckausgleichsgefäß und der Aorta ein Rückschlagventil angeordnet, welches lediglich bei diastolischem Druck in der Aorta bzw der Arteriapulmolanis öffnet, d. h. bei einem Druck von weniger als 85 mm Hg und nur während der Diastole Blut indie Aorta einströmen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

F i g. I in schematischer Ansicht eines Ausführungv form der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung;

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Teils einer Pumpvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform:

Fig. 3 »ine schematischc Ansicht einer besonderen Pumpenanordnung der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung.

Bei der in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Pumpvorrichtung 3 über eine Pumpenzulcilung 2 an einen linken Herzvorhof 4 angeschlossen. Die Pumpenanordnung 3 weist eine Pumpenableitung 6 von einem Pumpenbalg 8 auf. Die Pumpcnableitung 6 ist an eine Hauptschlagader 10 angeschlossen. Das sich im linken Vorhof 4 befindliche Blut wird durch den Pumpenbalg b in die Hauptschlagader iö gepumpt. Der Pumpenbalg 8 ist so ausgelegt, daß er seine Ausdehnung beim Anlegen einer äußeren Kraftwirkung cnlsprc-

•to chend verändern kann. Wird der Pumpenbalg 8 beispielsweise zusammengedrückt, wird seine Ausdehnung und sein Innenvolumen verkleinert und damit Blut aus dem Pumpenbalg 8 in die Pumpenableitung 6 und weiter in die Hauptschlagader 10 gedrückt. Eine Ventilklappe 13 verhindert, daß Blut von dem Pumpcnbalg 8 in die Pumpenzuleitung 2 gelangen kann. Bei einer darauffolgenden Ausdehnung des Pumpenbalgcs 8 wird mit einem anderen Ventil 14 ein Zurückströmen von Blut aus der Pumpenableitung 6 in den Pumpenbalg verhindert und aus dem Bereich der Pumpenzulcilung 2 angcs· igt. Damit ergibt sich eine Pumpwirkung, mil der Blut vom linken Herzvorhof 4 in die Hauptschlagader 10 befördert wird. Zur Unterstützung der Ausdehnung des Pumpcnbalges 8 ist eine Rückholvorrichtung vorgesehen.

die beispielsweise aus einem elastischen Randbcrcich 15 bestehen kann. Mit einer solchen Rückholvorrichtung ist für die Erzeugung der Pumpwirkung lediglich ein periodisches Zusammendrücken des Pumpenbalgcs 8 erforderlich, wo hingegen die Ausdehnung dieses Balges selbsttätig erfolgt

Im Bereich der Pumpenableitung 6 ist eine Anschlußvorrichtung 16a mit einem Anschlußstück vorgesehen, mit welchem ein Druckausgleichsgefäß 18 an die Pumpenableitung 6 angeschlossen ist Die Anschlußvorrichtung 16a besteht aus einer lösbaren Kupplung, wobei je nach verwendeten Materialien beispielsweise vorteilhaft auch Klebetechniken angewendet werden können. Mit dem Druckausgleichsgefäß 18 wird unter anderem

eine gleichmäßige Druckverteilung an der Pumpenableiiiing 6 erzielt. Das Druckausgleichsgefäß 18 weisl wiederum eine weitere Anschlußvorrichtung 166 auf, an die in der dargestellten Ausführungsform eine Kurzsehlußleittmg 20 an die Pumpenzulcitung 2 angeschlossen ist. Über eine weitere Anschlußvorrichtung 16c· ist die Kv/.schluBlcitung 20 an die Pumpenzulcitung angeschlossen. Die Anschlußvorrichtungcn sind jeweils zueinander kompatibel.

Da die Pumpvorrichtung sicherheitshalber Überdi incnsioniert werden kann, so daß eine große Pumpleistung zur Verfügung steht, wird dann, wenn der Druck im Bereich der Pumpenzuleitung 2 absinkt, die Druckdifferenz zwischen der Pumpenableitungsseite und der Pumpenzuleitup^sseite eines Druckausgleichsventils so groß, daß dieses Ventil öffnet und solange geöffnet bleibt, bis die Druckdifferenz auf ein körpergerechtes My!.' abgebaut ist Dnniit wird beispielsweise verhindert, daß der in dem linken Herzvorhof 4 befindliche Ansatzbereich der Pumpcnzuleitung 2 derart leergesaugt wird, daß nicht mehr hinreichend Blut für die Hcrz-Pumplunkiion zur Verfügung steht und cv. auch die Durchblutung der Herzkranzgefäße gefährdet werden könnte. Damit jedoch auch kein Blut von der Kurzschlußlcilung 20 aus zurück zu dem linken llerzvorhof 4 gelangt, ist ein Ventil 24 derart vorgesehen, daß das aus der Kurzschlußleitung 20 austretende und in die Pumpenzuleitung 2 gelangende Blut ausschließlich zum Pumpenbalg 8 geführt wird und dadurch in einen Kreislauf gelangt, in wclc' zm die überschüssige Pumpleistung unschädlich gemacht wird.

Für die Erzeugung einer für die Unterstützung des Herzens ausreichenden Pumpenwirkung wird der Pumpenbalg 8 in einen solchen Körperhohlraum eingepaßt, der die Möglichkeit bietet, eine periodische Kraftwirkung für das Zusammendrücken des Pumpenbalges 8 auszunutzen. Besonders vorteilhaft kann der Körperhohlraum zwischen der Leber 34 und dem Zwerchfell 32 ausgenutzt werden, wobei die Leber 34 als Widerlager für die von der Zwerchfell-Muskelgruppe ausgeübte Kraftwirkung dient und einen Druck auf den in diesem I lohlraum angeordneten Piimpcnbalg 8 ausübt. Die l'umpenzuleilung 2 und die Pumpcnableitung 6 werden dann durch eine geeignete Öffnung im Zwerchfell, vorzugsweise an der Durchlrittsstellc der Speiseröhre (Hiatus ocsophageus) hindurchgeführt. Zweckmäßigerweise wird der Pumpenbalg 8 in einer für die Aufnahme in den Zwischenraum bei dem rechten Leberlappen (rechtes I lypochondrium) geeigneten Größe von etwa 12 χ 10x2 cm ausgebildet. Wenn eine größere Pumpenleistung erforderlich ist, kann vorteilhaft eine Teilung des Pumpenbalges dadurch durchgeführt werden, daß beispielsweise ein zweiter Teil-Pumpenbalg in dem Raum unter der linken Zwerchfellhälfte vorgesehen wird, der durch ein kurzes elastisches Rohr mit dem anderen Teil-Pumpenbalg so verbunden ist, daß beide Teil-Pumpenbalge eine hydrostatische Einheit bilden und die Zwerchfelltätigkeit nicht behindert Da der linke Herzhof einen Mitteldruck von etwa 660 Nm-² bis 133 KNm-² aufweist, die Hauptschlagader 10 jedoch einen Druck von etwa 10 bis 16 KNm-²Je nach Herz-Pumpzustand besitzt, beträgt der zur Überwindung des Druckunterschiedes erforderliche Pumpendruck im ungünstigsten Fall etwa 16 KNm-². Diese Druckdifferenz muß durch den Pumpenbalg 8 überwunden werden, so daß mit einer entsprechenden Sicherheitsreserve zur Aufrechterhaltung des dynamischen Druckes etwa 20 KNm-² erforderlich sind. Die Druckleistungsfähigkeit des Zwerchfelles ist individuell verschieden und stark von der augenblicklichen Körpcbelastung abhängig und kann bis zu 5 KNm - beugen. LIm eine Behinderung der Zwcrchfelltäligkoit jedoch mit Sicherheit aus^r) zuschließen, ist es erforderlich, den für die Pumpvorrichtung aufzuwendenden Druck auf eine Größenordnung von etwa 2 KNm ² zu begrenzen. Hierdurch ergibt sich die Forderung, eine Druckverstärkung etwa um den Faktor 8 zu realisieren, um allen denkbaren Krcisiaufzuständengerecht zu werden.

Für diese Druckverstärkung wird besonders vorteilhaft eine hydraulische und/oder mechanische Druckübersetzung eingesetzt. Eine Ausführungsform hierzu ist in der F i g. 1 wiedergegeben. Ein Druckstempel 28 ist mit einer Druckplatte 27 verbunden und wird von einer Rollmembran 29 geführt. Die wirksame Fläche des Druckstempels steht zu der wirksamen Fläche der Druckplatte etwa im umgekehrten Verhältnis der notwendigen bzw. wirkenden Drücke. Mit einer cntsprechendcn Sicherhcitsrcscrvc ist die Fläche der Druckplatte 27 dementsprechend etwa achtmal größer als die des Druckstempels 28. Die Rollmembran 29 wirkt dabei gleichzeitig als Abziehvorrichtung und kann auch zur Unterstützung der Federwirkung herangezogen wer-

2^r, den, jedoch soll das von ihr verdrängte Flüssigkcitsvolumcn gering gehalten werden, damit der Druckverstärkungsfaktor des Druckübersetzer 26 nicht zu sehr reduziert wird.

Der Pumpenbalg 8 mit dem integrierten Druckübersetzer 26 ist derart ausgebildet, daß er an den Körperhohlraum zwischen dem in der F i g. 1 gestrichelt dargestellten Zwerchfell 32 und der in dieser Figur ebenfalls gestrichelt dargestellten Leber 34 angepaßt ist. Dabei ist eine geeignete Befestigungsvorrichtung mit einem Saum so vorgesehen, daß eine sichere Kraftübertragung in den Kraftübertragungsbereichen von den körpereigenen Organen (Zwerchfell 32, Leber 34) zu dem Pumpenbalg 8 ermöglicht wird. Das Hubvolumen des Drucksempels 28 ist so bemessen, daß bei einem Ruhezustand des Patienten etwa die Hälfte der von dem Herzen geförderten Blutmcngc transportiert wird. Damit ist eine genügende Sicherheitsrescrve vorhanden, da sowohl die Ruhe.stands-Atcmfrequenz von etwa 18/Min. als auch der Ruhezustands-Zwerchfcllhub in Abhängigkeit von den Zwerchfellexkursionen, und damit die Pumpleistung der Pumpvorrichtung beispielsweise bei einer körperlichen Anstrengung körpergerecht gesteigert wird. Beispielsweise beträgt das bei einer Systole von einer durchschnittlichen linken Herzkammer geförderte Blutvolumen 70cm^J, und bei etwa 70 Herzschlägen in der Minute ergibt sich ein Minuten-Volumen V_m;„=5 !.Damit ist das Hubvolumen V^als

V_h.„ = ■

18 -2

^; 140 cm³

anzusetzen. Für die volle Pumpleistung ist demnach die Rollmembran 29 so zu dimensionieren, daß ein Hub entsprechend einem Hubvolumen von 300 cm³ realisierbar ist.

Die von dem Atemzentrum bewirkte natürliche Regelung für eine organgerechte Pumpleistung der Pumpvorrichtung wird durch das Zusammenspie! mit der natürlichen Herzpumpleistungsregelung ergänzt, die nach dem Stariing'schen Gesetz dazu führt, daß die Herzmus kelkontraktion und damit die Pumpleistung dann umso stärker wird, wenn der Druck in der linken Herzkammer größer wird, d. h. bei steigendem Füllungsgrad der lin-

ken Vorkammer entsprechend einem relativ geringeren Pumpaufkommen durch die Pumpvorrichtung vermag das Herz seine Pumpfunktion besser durchzuführen, wobei eine entsprechende Regelwirkung für das gesunde Herz vorteilhaft mit der KurzschluQleitung 20 und dem Ausgleichsventil 22 realisierbar ist.

Eine organgerecht angepaßte Ausbildung des Pum- '■■ penbalges 8 zwischen der Leber 34 und dem Zwerchfell

32 ist in F i g. 2 darstellt. Je nach dem benötigten, individuell veschiedenen Pumpaufkcmmen kann neben dem rechts von einer Körpermittenachse 35 vorgesehenen Pumpenbalg 8 eine zweite, hier nicht dargestellte hydro- :■;; statisch mit dem Pumpenbalg 8 verbundene Pumpe vor-

'■■' gesehen werden. Dabei ist die Anordnung solcher weiterer Pumpen in Körperhohlräumen wie beispielsweise ; dem Zwischenraum zwischen Lungen und Rippenfell

vorteilhaft.

\' Eine besondere Pumpenanordnung einer erfindungs-

"^; gemäßen Pumpvorrichtung ist in F i g. 3 dargestellt. Vier

einzelne Pumpenbalge bzw. Pumpen 46a bis 46c/sind in :: einer Beuteltasche 48 derart angeordnet, daß durch jede

Pumpe eine Pumpwirkung zwischen mindestens einer ■ Muskelgruppe und mindestens einem Widerlager erzeugbar ist. Mit dieser Pumpenanordnung ergibt sich die Möglichkeit, eine gleichmäßige Pumpwirkung unabhängig von einer bestimmten Körperhaltung, die ihrer- : seits wieder Wirkungen auf die Lage der einzelnen für

die Pumpwirkungen herangezogenen Organe hat, zu er-■J reichen. Mit der Beuleltasche 48 wird eine abgeschlossene und körperverträgliche Pumpenzusammenfassung erreicht, so daß eine relativ statisch bestimmte, jedoch immer noch flexible Lagerung für die einzelnen Pumpen vorgesehen werden kann. Der die Pumpen 46a bis 46c/ aufnehmende Beutel 48 kann beispielsweise mit einer • geeigneten körperverträglichen Flüssigkeit gefüllt sein

und hermetisch dicht ausgebildert sein, so daß es für den ~^: Aufbau a~r Eirize!ⁿürn**en nicht unbedingt erforderlich

ist, körperverträgliche und damit relativ teuere Materialien zu verwenden. Vielmehr können dann bei der Aus- ;: wahl geeigneter Materialien mechanische und ergono-

;; mische Gesichtspunkte in den Vordergrund gestellt

:.;■ werden.

: Die in der F i g. 3 dargestellte Parallelschaltung der

;.^; vier Pumpen stellt insbesondere dann einen besonderen

<: Vorteil dar, wenn ein hoher Durchsatz erwünscht ist.

'ψ. Liegt das Schwergewicht der Anforderungen auf einem

:| hohen Druck, kann von Fall zu Fall eine reine Serien-

fe schaltung oder eine Kombination von Serien- mit Paral-

fä ielschaltung geeigneter sein. Eine weitere Möglichkeit

% für eine wirkungsvolle Pumpenunterstützung für ein ge-

lij schwächtes Herz ergibt sich aus der Möglichkeit, die

fe Pumpen derart vorzusehen, daß eine Widerlagerung

über weitere Pumpen, die zwischen Leber und unverrückbaren Körperteilen, wie beispielsweise der Wirbelsäule, vorgesehen sind, derart ausgebildet ist, daß mechanisch eine Serienschaltung vorgesehen ist, der hydraulische Anschluß jedoch eine Parallelschaltungsanordnung aufweist

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pumpvorrichtung für die Implantation in einen menschlichen oder tierischen Körper, bestehend aus einem dafür geeigneten Material, mit einer Pumpenanordnung, die wenigstens einen durch die Relativbewegung zwischen mindestens einem muskelbewegten Teil und einem anderen Teil betätigbaren Pumpenbalg aufweist, mit einer für die Zuführung von Blut aus einem dieses Blut führenden ersten Körpergefäß zu der Pumpenanordnung vorgesehenen Pumpenzuleitungsanordnung, die mindestens eine Pumpenzuleitung besitzt, mit einer wenigstens eine Pumpenableitung aufweisenden Pumpenableitungsanordnung für die Weiterleitung des Blutes aus der Pumpenanordnung zu einem zweiten. Blut auf einem höheren Druckniveau führenden Körpergefäß, sowie mit wenigstens einem Druckübersetzer an die Pumpenanordnung, mit welchem der von dem muskelbewegten Teil ausgeübte Eingangsdruck auf einen höheren, auf den Pumpenbalg einwirkenden Ausgangsdruck übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung der Vorrichtung für die Unterstützung der Herzfunktion wenigstens ein an die Pumptnableitung (6) anschließbares Druckausgleichsgefäß (18) vorgesehen ist.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ventil (13, 14, 24) im Bereich dtr Pumpenzuleitung (2) und/oder im Bereich der Pumpenablcitung(C* vorgesehen ist.

3. Pumpvorrichtung narh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der D; xkübersetzer (26) einen mit einer Druckplatte (27) verbundenen Drucksiempei (28) aufweist, dessen wirksame Fläche kleiner als die wirksame Fläche der mit Druck beaufschlagbaren Druckplatte (27) ist.

4. Pumpvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftübertragungsvorrichtung für eine Kraftübertragung zwischen dem Pumpenbalg (8) und der Druckbeaufschlagungsseite der Druckplatte (27) vorgesehen ist.

5. Pumpvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsvorrichtung eine mechanische und/oder hydraulische Verbindung zum Pumpenbalg (8) aufweist, mit welcher der Pumpenbalg (8) kraftleitend mit der Druckbeaufschlagungsseite gekoppelt ist.

6. Pumpvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die hydraulische Verbindung verwendete Flüssigkeit eine im wesentlichen isotonische Kochsalzlösung ist.

7. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenbalg (8) eine die Entspannung unterstützende Rückholvorrichtung (15) aufweist.

8. Pumpvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholvorrichtung als ein elastischer Randbereich (15) des Pumpenbalgcs (8) ausgebildet ist.

9. Pumpvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholvorrichtung eine Druckfeder aufweist.

10. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche I —9, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Pumpenzuleitung (2) mit der Pumpenableitung (6) verbindende Kurzschlußleitung (20) vorgesehen ist, und

daß ein Ausgleichsventil (22) derart vorgesehen ist, daß bei einem vorgegebenen Oberdruck in der Pumpenableitung (6) und/oder einem vorgegebenen Unterdruck in der Pumpenzuleitung (2) Blut aus der Pumpenableitung (6) in die Pumpenzuleitung (2) einleitbar ist, und daß die Verbindung der Kurzschlußleitung (20) mit der Pumpenzuleitung (2) zwischen einem Ventil (24) und dem Pumpenbalg (8;i vo^rgeschen ist.

11. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsgefäß (18) zwei Anschlußvorrichtungen (16a, i6b)aufweist, und daß das Druckausgleichsgefäß (18) mit der einen Anschlußvorrichtung (16a^ an die Pumpcnableilung und mit der anderen Anschlußvorrichtung (16b) an das eine Ende der Kurzschlußleitung (20) angeschlossen ist.

12. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenanordnung (3) eine Vielzahl von miteinander verbundenen Pumpenbalgen (46a, 46£>, 46c, 46d) aufweist, die in Parallschaltung und/oder in Serienschaltung angeordnet sind.

13. Pumpvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenbalge (46a, 466,46c, 46d)in einer Beuteltasche (48) angeordnet sind.