DE10059714C1 - Intravasale Pumpe - Google Patents
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Abstract
Die Pumpe (10) weist einen Antriebsteil (11) und einen Pumpenteil (12) auf, die einen so geringen Druchmesser haben, dass sie durch ein Blutgefäß (31) geschoben werden können. An den Pumpenteil (12) schließt sich eine flexible Kanüle (18) an. Zur Verringerung des Strömungswiderstandes der Kanüle (18) kann die Kanüle (18) auf einen Druchmesser aufgeweitet werden, der größer ist als derjenige des Antriebsteils (11) bzw. des Pumpenteils (12). Um die Pumpe in Seldinger-Technik durch Punktion des Blutgefäßes (31) in den Körper einführen zu können, wird die Kanüle (18) in den eingeschnürten Zustand versetzt, in dem sie einen kleinen Durchmesser hat. Im Blutgefäß (31) wird sie aufgeweitet, so dass sie dort einen geringen Strömungswiderstand für das zu pumpende Blut bietet.
Description
Die Erfindung geht aus von einer intravasale Pumpe mit einer Pum
peneinheit, die einen Antriebsteil und einen Pumpenteil auf
weist, und einer von dem Pumpenteil abstehenden flexiblen Ka
nüle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine intravasale Pumpe ist eine Pumpe, die durch das Blutge
fäßsystem, eines Patienten hindurch vorgeschoben werden kann, um
beispielsweise in das Herz eingeführt zu werden. Eine solche
intravasale Pumpe ist beschrieben in DE 198 21 307 C1. Diese
Pumpe weist einen Antriebsteil mit einem Elektromotor und einen
von dem Elektromotor angetriebenen Pumpenteil auf. An den Pum
penteil schließt sich eine langgestreckte Kanüle an, die derart
platziert wird, dass sie durch mindestens eine Herzklappe hin
durchgeht. Am distalen Ende der Kanüle befinden sich Öffnungen,
durch die die Pumpe ansaugen oder ausstoßen kann. Die Pum
peneinheit ist mit einem Katheter verbunden, der unter anderem
die Antriebsleitungen für den Elektromotor enthält. Der Außendurchmesser
der Blutpumpe ist an keiner Stelle größer als 8 mm.
Dadurch besteht die Möglichkeit, die Pumpe mit der Kanüle in
dem Gefäßsystem eines Menschen vorzuschieben. Probleme bereitet
aber das Einbringen der Pumpe in den Körper. Hierzu ist üb
licherweise ein operativer Eingriff erforderlich. Es wäre er
wünscht, eine Blutpumpe durch Punktion in den Körper einzu
bringen, beispielsweise durch die bei Kathetern übliche
Seldinger-Technik. Hierzu haben die üblichen intravasalen Pum
pen einen zu großen Durchmesser. Eine Verkleinerung des Pumpen
querschnitts ist im Bereich der Kanüle nicht möglich, weil die
Kanüle dann für den erforderlichen Durchfluss von 2 bis 2,5
Liter pro Minute zu eng würde. Infolge des hohen Strömungs
widerstandes der Kanüle würde ein großer Teil der durch die
Pumpe aufgebrachten Pumpleistung verloren gehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intravasale
Pumpe mit flexibler Kanüle zu schaffen, die in der bei
Kathetern üblichen Technik in den Körper eingebracht werden
kann und dennoch das Pumpen mit hohen Fließraten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Hiernach besteht die
Kanüle aus einem expandierbaren Schlauch, der einen Zustand mit
einem relativ kleinen ersten Durchmesser und einen Zustand mit
einem relativ großen zweiten Durchmesser annehmen kann. Erfin
dungsgemäß kann die Kanüle so eingeschnürt werden, dass sie mit
dem kleinen ersten Durchmesser in den Körper und das Ge
fäßsystem eingeführt werden kann. Wenn sie sich im Gefäßsystem
befindet, wird sie expandiert, so dass sie dann den für den
Pumpenbetrieb erforderlichen größeren Durchmesser einnimmt. Die
Kanüle ist formstabil, aber elastisch. Sie wird im gestreckten
Zustand in den Körper eingebracht, nimmt aber dann, wenn die
Pumpe bis in das Herz vorgeschoben ist, vorzugsweise eine gekrümmte
Konfiguration an, die den Radien des Gefäßsystems ent
spricht. In Längsrichtung ist die Kanüle nicht wesentlich kom
primierbar, so dass sie in einem Blutgefäß vorgeschoben werden
kann, ohne wesentlich gestaucht zu werden.
Der Anmelderin ist es gelungen, die Abmessungen der rigiden
Pumpeneinheit so zu reduzieren, dass der Durchmesser nicht
größer ist als 4,0 mm. Die Pumpeneinheit kann daher nach Art
eines Katheters durch Punktion eines Blutgefäßes, z. B. einer
Vene, in den Körper eingeführt werden. Eine solche Blutpumpe
hat ein Flügelrad, das mit hohen Drehzahlen von mindestens
30000 Umdrehungen pro Minute rotiert, typischerweise von 60000
Umdrehungen pro Minute. Die damit verbundene hohe Förder
leistung erfordert eine Kanüle, deren Außendurchmesser größer
ist als 4 mm. Die erfindungsgemäße Pumpe wird mit einge
schnürter Kanüle in den Körper eingebracht, wobei die Kanüle
sich anschließend aufweitet, wenn sie sich in dem Blutgefäß be
findet. Auf diese Weise reicht eine kleine Punktionsstelle aus.
Ein Blutverlust und die mit Operationen stets verbundene Infek
tionsgefahr werden vermieden bzw. vermindert. Im expandierten
Zustand ist des Durchmesser der Kanüle größer als derjenige des
Antriebsteils.
Die Unteransprüche gehen Ausführungsarten der Erfindung an.
Die Kanüle kann ein Material mit Formgedächtnis aufweisen. Ein
solches Material, beispielsweise Nitinol, bildet das Gerüst
eines im übrigen aus Kunststoff bestehenden Mantels, der die
Kanüle bildet. Die Kanüle ist im eingeschnürten Zustand bei
Raumtemperatur "eingefroren", d. h. der Nitinoldraht befindet
sich im plastischen Bereich unterhalb der Glasübergangstempe
ratur. Wird sie infolge der Körperwärme auf Körpertemperatur
erwärmt, nimmt sie den expandierten Zutand mit vergrößertem
Durchmesser im superelastischen Zustand ein. Auf diese Weise
ist eine Expansion des Außendurchmessers der Kanüle von etwa 4 mm
auf etwa 5,5 mm oder mehr möglich.
Die Kanüle kann auch aus einem in den expandierten Zustand vor
gespannten elastischen Material bestehen, welches beim Ein
führen in den Körper mechanisch zusammengedrückt wird und im
Innern des Blutgefäßes auseinandergeht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Kanüle mit einem starren Kopfstück versehen. Das Kopfstück kann
als Dilatator verwendet werden. Es ist mit einer Öffnung für
den Durchtritt eines Führungsdrahtes versehen und erweitert
sich kontinuierlich in proximaler Richtung. Eine derartige Ka
nüle kann auf einen perkutan in ein Blutgefäß hineinführenden
Führungsdraht aufgeschoben werden und wirkt dann als Dilatator,
der den den Führungsdraht enthaltenden Kanal aus Körpergewebe
aufweitet und das Einschieben der gesamten Pumpe durch die auf
geweitete Öffnung ermöglicht.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Aus
führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der intravasalen Pumpe im einge
schnürten Zustand,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpe im expandierten Zustand,
Fig. 3 eine Darstellung der Drahtstruktur der deformierbaren
Kanüle,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3, wobei
die Drähte jedoch mit einem Mantel bzw. einer Haut um
schlossen sind,
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Gitters der Ka
nüle, wobei jedoch der äußere Mantel nicht dargestellt
ist,
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Tragstruktur der
Kanüle im eingeschnürten Zustand,
Fig. 7 die Tragstruktur nach Fig. 6 im expandierten Zustand,
Fig. 8 das perkutane Punktieren eines Blutgefäßes und Ein
bringen eines Führungsdrahtes,
Fig. 9 das Zurückziehen der für die Punktion benutzten Stahl
kanüle
Fig. 10 das Einbringen einer Schleuse in das Blutgefäß unter
Verwendung eines Dilatators,
Fig. 11 das Zurückziehen des Dilatators,
Fig. 12 das Einschieben der Pumpe durch die Schleuse in das Ge
fäß, wobei die Kanüle der Pumpe sich im Innern des
Blutgefäßes aufweitet;
Fig. 13 eine Ausführungsform, bei der die Kanüle mit einem auf
reißbaren Überzug versehen ist, der sie im einge
schnürten Zustand hält und abgezogen werden kann,
Fig. 14 das Zurückziehen des Überzuges von der Kanüle, und
Fig. 15 das Vorschieben der Pumpe in dem Blutgefäß.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Pumpe weist eine Pum
peneinheit 10 aus einem Antriebsteil 11 und einem Pumpenteil 12
auf. Der Antriebsteil 11 ist zylindrisch ausgebildet mit einem
Außendurchmesser von etwa 4 mm. Sein proximales Ende ist mit
einem Katheter 13 verbunden, der ein durchgehendes Katheter
lumen enthält und durch den auch die Drähte für die Versorgung
des im Antriebsteil 11 enthaltenen Elektromotors verlaufen. Der
Antriebsteil 11 treibt eine Welle, auf der ein im Pumpenteil 12
befindliches Flügelrad 14 sitzt. Das Flügelrad 14 rotiert im
Innern eines Ringes 15, welcher das Pumpengehäuse bildet. Der
Pumpenteil 12 ist in axialem Abstand von dem Antriebsteil 11
angeordnet und mit diesem durch längslaufende Stege 16 ver
bunden. Die Stege 16 überbrücken die Öffnung 17, die die Aus
lassöffnung oder die Einlassöffnung der Pumpe bildet, in Abhän
gigkeit von der Drehrichtung und Ausführungsform des Flügel
rades 14. Wenn die Öffnung 17 die Einlassöffnung bildet,
fördert das Flügelrad 14 das Blut in axialer Richtung in die
Kanüle 18, die, sich an die axiale Öffnung 19, welche die Aus
lassöffnung bildet, anschließt. Der Blutfluss kann auch umge
kehrt stattfinden.
Die Kanüle 18 bildet einen Pumpenschlauch mit einer Länge von
etwa 50 bis 60 mm. Sie ist formstabil, jedoch elastisch. Die
Kanüle 18 enthält eine Tragstruktur 20 und einen die Tragstruk
tur bedeckenden geschlossenen Mantel 21. Am distalen Ende der
Kanüle 18 befindet sich ein starres Kopfstück 22, das sich vom
distalen Ende nach proximal hin erweitert und eine Öffnung 23
für den Durchtritt eines Führungsdrahtes aufweist. An dem Kopfstück
22 befinden sich weitere Öffnungen 24 für den Durchtritt
des zu pumpenden Blutes.
In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand hat die Kanüle 18 einen
geringen Außendurchmesser, der ungefähr dem Außendurchmesser
der Pumpeneinheit 10 entspricht, im vorliegenden Fall 4 mm. In
diesem Zustand ist die Kanüle 18 flexibel, so dass sie zum Ein
führen in das Gefäßsystem gebogen werden kann.
In Fig. 2 ist die Pumpe 10 mit expandierter Kanüle 18 darge
stellt. Hierbei beträgt der Außendurchmesser der Kanüle 18 etwa
5,4 mm. Die Kanülenlänge ist gegenüber Fig. 1 unverändert.
Dieser Zustand ist der Betriebszustand der Kanüle, den diese
bei laufender Pumpeneinheit 10 einnimmt.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Tragstruk
tur 20a der Kanüle 18 dargestellt. Die Tragstruktur 20a besteht
aus sich kreuzenden elastischen Drähten 26 und 27, die eine
Parallelogrammstruktur bilden. Die Drähte 26, 27 sind schrauben
förmig gewickelt und durch den aus Kunststoff bestehenden Man
tel 21 miteinander verbunden. An den Kreuzungspunkten haben sie
eine solche Orientierung, dass die Kanüle 18 bestrebt ist, den
expandierten Zustand einzunehmen. Andererseits kann durch Zu
sammendrücken die Kanüle in den eingeschnürten Zustand gebracht
werden.
Fig. 5 zeigt eine ähnliche Tragstruktur 20b aus einem Gitter,
dessen Stäbe ebenfalls diagonal verlaufen und eine Parallelo
grammstruktur bilden. Die Gitterstäbe liegen in derselben
Ebene. Das Gitter kann beispielsweise durch Laserschneiden aus
einem Rohr hergestellt werden. Es besteht aus einer Metall
legierung mit Formgedächtnis, beispielsweise aus Nitinol. Bei
Raumtemperatur ist das Gitter im zusammengeschnürten Zustand
plastisch "eingefroren" und kann durch Erwärmen auf Körpertem
peratur superelastisch expandiert werden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform einer
Tragstruktur 20c mit Formgedächtnis. Diese Tragstruktur enthält
längslaufende gerade Stege 28, die durch querlaufende Schlei
fenstege 29 verbunden sind. Die Tragstruktur bildet ein Rohr.
Die Schleifenstege 29 haben ein Formgedächtnis. Sie sind in dem
in Fig. 6 dargestellten stark gebogenen Zustand eingefroren und
können durch Wärme auf den in Fig. 7 dargestellten gestreckten
Zustand aufgeweitet werden. Auch hier ist ein aus Kunststoff
bestehender Mantel vorgesehen, der mit der Tragstruktur 20c
vereinigt ist.
Alternativ zu einem Material mit Formgedächtnis kann auch ein
elastischer Federstahl verwendet werden, der bei entsprechender
Ausformung nur im elastischen Bereich deformiert wird und somit
nach erfolgter Zusammendrückung in den expandierten Zustand
übergeht.
Die Fig. 8 bis 12 zeigen eine erste Technik des Einführens der
Pumpe in das Blutgefäßsystem. Zunächst wird gemäß Fig. 8 durch
die Haut 30 hindurch ein Blutgefäß 31 mit einer Stahlkanüle 32
mit schneidender Spitze 33 punktiert. Durch die Stahlkanüle 32
hindurch wird ein Führungsdraht 34 eingeführt und dann gemäß
Fig. 9 in dem Blutgefäß 31 vorgeschoben. Danach wird die Stahl
kanüle zurückgezogen.
Gemäß Fig. 10 wird in den Punktionskanal 35, durch den der Füh
rungsdraht 34 hindurchgeht, eine Schleuse 36 eingeführt. Die
Schleuse 36 besteht aus einem relativ steifen Rohr 37, dessen
Innendurchmesser etwas größer ist als 4 mm, und einem am proxi
malen Ende des Rohres 37 angeordneten hämostatischen Ventil 38.
Das hämostatische Ventil 38 enthält ein elastomeres Ringteil
39, welches durch Verdrehen einer Schraubkappe 40 axial zusam
mengequetscht wird und gleichzeitig radial nach innen aus
weicht.
In der Schleuse 36 sitzt ein Dilatator 41, der einen das Rohr
37 ausfüllenden Schaft 42 und am rückwärtigen Ende einen in dem
Ventil 38 sitzenden Kopf 43 aufweist. Das Ringteil 39 des Ven
tils wird beim Spannen der Schraubkappe 40 gegen den Kopf 43
gedrückt, so dass aus der Schleuse kein Blut austreten kann.
Der Dilatator 41 weist eine aus dem Rohr 37 vorstehende
konische Spitze 44 auf. Durch die Länge des Dilatators hindurch
verläuft ein Kanal 45, durch den der Führungsdraht 34 geschoben
werden kann. Der Dilatator 41 dient zum Aufweiten des Punk
tionskanals 35 und zum Einbringen der Spitze der Schleuse 36 in
das Blutgefäß 31.
Fig. 11 zeigt das Zurückziehen des Dilatators 41 aus der
Schleuse 36, so dass diese nun für das Einführen der Pumpe 10
zur Verfügung steht.
Gemäß Fig. 12 wird die Pumpe 10 in der Weise in die Schleuse 36
eingeführt, dass zunächst der Kopf 22 in das proximale Ende der
Schleuse eingeschoben wird. Der Kopf 22 hat denselben maximalen
Außendurchmesser wie die Pumpeneinheit 10. Dann folgt der
übrige Teil der Kanüle 18, welcher durch den Verjüngungsbereich
46 am rückwärtigen Schleusenende radial zusammengedrückt und im
zusammengedrückten Zustand durch das Rohr 37 geschoben wird. In
dem Blutgefäß tritt die Kanüle 18 aus der Schleuse 36 aus und
erweitert sich dann infolge ihrer elastischen Vorspannung
wieder. Über dem Führungsdraht 34 wird auf diese Weise die ge
samte Pumpe mit Kanüle 18 und Pumpeneinheit 10 in das Blutgefäß
eingeschoben. Danach wird die Schleuse 36 und der Führungsdraht
34 entfernt.
Die Fig. 13 bis 15 zeigen eine andere Form des Einbringens der
Pumpe 10 in das Blutgefäß 31. Die Kanüle ist hierbei mit einem
schlauchförmigen Überzug 50 im eingeschnürten Zustand gehalten.
Der Überzug 50 besteht aus einem dünnwandigen Schlauch, der am
rückwärtigen Ende zwei längslaufende Anrisse 51 aufweist,
welche das Auftrennen des Schlauchs in zwei separate Bahnen
52, 53 ermöglichen. Der Überzug 50 besteht aus einer Folie,
deren Molekularstruktur in Längsrichtung des Schlauchs ge
richtet ist, so dass sich beim Auseinanderziehen der Bahnen
52, 53 der jeweilige Riss in Längsrichtung fortsetzt.
Beim Einführen der Pumpe über dem Führungsdraht 34 dient der
Kopf 22 als Dilatator, der den Punktionskanal beim Vorschieben
der Pumpe 10 aufweitet. Hierzu ist weder eine Schleuse, noch
ein separater Dilatator erforderlich. Der Überzug 50 wird, wenn
der in Fig. 13 dargestellte Zustand erreicht ist, in proximaler
Richtung abgezogen, während die Pumpe 10 weiter über dem Füh
rungsdraht 34 vorgeschoben wird. Beim Zurückziehen des Überzugs
50 wird dieser gesplittet. Auf diese Weise wird die gesamte
Pumpe unter gleichzeitigem Zurückziehen des Überzugs 50 in das
Blutgefäß eingebracht. Der Außendurchmesser des Überzugs 50 be
trägt im Bereich der Kanüle etwa 3,0 mm, so dass sich die An
risse 51 beim Zurückziehen des Schlauchs über den ca. 1 mm
größeren Pumpenteil automatisch fortpflanzen.
Das Fördervolumen der Pumpe in dem in Fig. 15 dargestellten Zu
stand beträgt typischerweise 2,0 bis 2,5 Liter pro Minute.
Wenn die Kanüle aus einem elastisch aufweitbaren Material be
steht, also nicht einem Material mit Formgedächtnis, enthält
sie vorzugsweise einen Federstahldraht, der schraubenförmig ge
wickelt sein kann. Durch Verschweißen einzelner Drähte oder
durch einen unterschiedlich dicken Kunststoffmantel kann die
Steifigkeit der Kanüle über die Kanülenlänge variieren. Vor
zugsweise ist das distale vordere Kanülenende weich und die
Härte der Kanüle nimmt in rückwärtiger Richtung zu. Die weiche
Kanülenspitze ermöglicht eine atraumatische Platzierung der Ka
nüle in der Aortanklappe.
Claims (11)
1. Intravasale Pumpe mit einem Antriebsteil (11), einem damit
verbundenen Pumpenteil (12) und einer von dem Pumpenteil
(12) abstehenden flexiblen Kanüle (18),
dadurch gekennnzeichnet,
dass die Kanüle (18) aus einem expandierbaren Schlauch be
steht, der einen Zustand mit einem relativ kleinen ersten
Durchmesser und einen Zustand mit einem relativ großen
zweiten Durchmesser annehmen kann.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ka
nüle (18) ein Material mit Formgedächtnis aufweist, welches
bei niedriger Temperatur den Zustand mit kleinem Durchmes
ser und bei höherer Temperatur den Zustand mit größerem
Durchmesser annimmt.
3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ka
nüle in einem schlauchförmigen Überzug (50) in einge
schnürtem Zustand enthalten ist und bei Entfernen des Über
zugs (50) unter elastischer Aufweitung einen expandierten
Zustand annimmt.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
dass eine rohrförmige Schleuse (36) vorgesehen ist, durch
die die Kanüle (18) im eingeschnürten Zustand hindurch
schiebbar ist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kanüle (18) ein starres Kopfstück (22) aufweist.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kopfstück (22) eine Öffnung (23) für den Durchtritt eines
Führungsdrahts (34) aufweist.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsteil (11) und der Pumpenteil (12) einen
längslaufenden Kanal für einen Führungsdraht (34) auf
weisen.
8. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schleuse (36) eine gegen die Kanüle (18) wirkende Dichtung
(38) aufweist.
9. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Überzug (50) längslaufende Anrisse (51) aufweist, die ein
Aufreißen in zwei separate Bahnen (52, 53) ermöglichen.
10. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kanüle radial federelastisch ist.
11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steifigkeit der Kanüle von der Kanülenspitze aus nach
hinten zunimmt.
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