-
Herzlungenmas chine Von Herzlungenmaschinen zur Durchführung des extrakorporalen
Kreislaufes bei Operationen am blutleeren Herzen sind seit einigen Jahren schon
verschiedenartige Ausführungsformen bekanntgeworden. Dabei bilden der Oxygenator
an Stelle der ausgeschalteten Lunge und das Pumpensystem für das stillgelegte Herz
das Kernstück jedes extrakorporalen Kreislaufes.
-
Durch ein entsprechendes Leitungssystem wird ein zweckmäßiges Zusammenspiel
dieses künstlichen Herzlungensystems und dessen Anschluß an den Patienten unter
Hinzufügung von Sauerstoff zur Anreicherung des entnommenen venösen Blutes verwirklicht.
Der Oxygenator stellt in der Regel bei allen Modellen ein kasten- oder wannenähnliches
Gefäß dar, in welches das vom Patienten kommendeBlut mittels derPumpenwirkung geleitet
wird. Im Innern dieses Gefäßes befinden sich meistens senkrechte, fest angebrachte,
flachgehaltene, feinmaschige Metall- oder Kunststoffnetze in quadratischer, rechteckiger,
scheitben- oder walzenartiger Form, wobei bei den letzteren etwa sechs derartige
Walzen in das auf dem Boden eines wannenartigen Gefäßes befindliche Blut rotierend
eintauchen.
-
Bei diesen rotierenden Oxygenatoren wird eine hochprozentige Sauerstoff-Anreicherung
nicht erreicht, und durch die Rotation werden Blutzellen zerstört, weshalb diese
Methode vielseitig abgelehnt wird.
-
Weiter gibt es Oxygenatoren, hei denen die Lungenbläschen durch einen
entsprechenden bekannten Schaumstoff oder porösen Körper nachgebildet werden. In
diese porösen Körper wird Blut und gleichzeitig auch Sauerstoff hinzugeführt. Dabei
bildet sich viel Schaum. Die Schaumblasen müssen nun wieder zum Zerplatzen gebracht
werden, wodurch die Blutzellen geschädigt werden. Dies ist ein außerordentlich großer
Nachteil.
-
Ferner gibt es Filter-Oxygenatoren, bei denen das Blut über senkrecht-
oder schrägstehende Netze aus Metall, Kunststoff oder Textilfaserstoff gerieselt
wird.
-
Diese haben sich noch am besten bewährt. Allerdings sind bei diesen
Oxygenatoren noch einige Nachteile vorhanden welche bei dem Erfindungsgegenstand
verbessert wurden.
-
Auch besteht bei den angegebenen Modellen ein Nachteil darin, daß
das Blut nicht nur einmal in einem glatten, möglichst kurzen Durchlauf zur Infusionsstelle
gelangt, sondern teilweise öfters durch das System, besonders durch den Oxygenator,
hindurchzulaufen hat.
-
Hierbei besteht die Gefahr einer Hämolyse, d. h. des Austritts des
Hämoglobins aus den roten Blutkörperchen, wodurch lebensbedrohende Zustände für
den Patienten auftreten können. Das trifft nicht nur auf den Oxygenator, sondern
auch auf die vorhandenen elektrischen Pumpen oder sonstigen Ansaugapparate zur Weiterbeförderung
des aus dem Blutkreislauf des
Patienten entnommenen venösen Blutes zu. Diese Gefahr
kommt außer hei den rotierenden Walzen auch bei denjenigen Modellen vor, bei denen
die Pumpen mittels beweglicher Kolben arbeiten. Dlie genannten Gefahrenquellen erstrecken
sich auch auf die in den Leitungswegen liegenden Vorsprünge der Verbindungsteile
und Ventile der genannten und sonst bekanntgewordenen Modelle.
-
Da das bei dem Patienten entnommene Blut in der Regel nicht ausreichend
ist, den Blutkreislauf bei blutleerem Herzen aufrechtzuerhalten oder nach vorgenommener
Operation diesen wieder in die natürlichen Bahnen durch das Herz zu lenken, so ist
auch die Beimischung von sogenanntem Spenderblut, das in besonderen Flaschen im
Blutbankverfahren bereitgehalten wird, notwendig. Daß bei diesem aus den Flaschen
entnommenen venösen Spenderblut eine besonders intensive Durchdringung bzw. Anreicherung
mit Sauerstoff und anderen angewendeten Gasen notwendig wird, liegt auf der Hand,
wenn man bedenkt, daß das Blut mit mindestens 65 0/o und mehr Sauerstoff angereichert
werden muß und sowohl im Oxygenatorgefäß als auch in den Leitungen Filter, Reinigungs-,
Anwärme-, Druckmeßgeräte usw. zu durchlaufen hat.
-
Bei dem Erfindungsgegenstand sind nun die den bekannten Maschinen
anhaftenden Unvollkommenheiten erfolgreich beseitigt worden. Andererseits ist eine
Verkürzung der Leitungswege und gleichzeitig eine weitgehende Vereinfachung der
Handhabung und auch wesentliche Konstruktionsverbesserungen durchgeführt worden,
wodurch im Ablauf des Operationsvorganges eine erhöhte Sicherheit für den Patienten
erreicht wurde.
-
Die Erfindung besteht darin, daß zur Steuerung der ersten Pumpe das
Auffanggefäß für das vom Patienten kommende Blut an einem mit einem Ausgleichsgewicht
und
einem Relais versehenen Waagebalken angeordnet ist und daß zur Steuerung der zweiten
Pumpe das Auffanggefäß für das aus dem Oxygenator kommende Blut mit einem Schwimmer
versehen ist, der bei zu niedrigem Niveau des Blutes in dem Gefäß mittels eines
elektrischen Kontaktes sowohl die zweite Pumpe abschaltet, als auch ein Magnetventil
in der Leitung zur Blutkonserve öffnet. Die Gefahr der Hämolyse wird erfindungsgemäß
auch dadurch verringert, daß der Oxygenator über den Metallnetzen eine Verteilerplatte
für das Blut mit reihenweise angeordneten, gleichmäßig verteilten, engen Röhrchen
hat.
-
In der Zeichnung (Abb. 1) ist der Erfindungsgegenstand in seiner
Gesamtheit schematisch dargestellt, wobei diejenigen Teile, die als Neuheit oder
Verbesserung zu betrachten sind, in Einzelzeichnungen (Abb. 2 und 3) aufgeführt
sind.
-
Bei dem Erfindungsgegenstand wird nun das entnommene venöse Blut
zur Sauerstoffanreicherung nicht direkt in das aus bekanntem durchsichtigem Material
gefertigte Oxygenatorgefäß, sondern über eine oben auf dem offenen Oxygenatorgefäß
18 befindliche Blutverteilerplatte 17 mit reihenweise angeordneten engen Röhrchen
geführt, welche reihenmäßig mit den im Oxygenatorgefäß 18 befindlichen feinmaschigen,
schräggestellten Metailnetzen übereinstimmen. Durch diese Eigentümlichkeit wird
die Oberfläche dieser feinmaschigen, schräggestellten Netze mit einem völlig gleichmäßig
verteilten dünnen, lückenlos zusammenhängenden Blutfilm versehen, was seither unmöglich
war.
-
Durch den weiteren Umstand, daß die unteren Enden der kapillarartigen
Auslaufröhrchen nicht im rechten Winkel oder abgerundet, sondern schräg abgeschnitten
sind, trifft das Blut an den vorgesehenen Stellen auf.
-
Noch besser bewährt hat es sich, an Stelle dieser schräg bintereinander
gestellten, einzelnen, feinmaschigen Netze ein raumsparendes, durchgehendes, aus
den gleichen feinmaschigen Netzen gebildetes langes Band 20 zu verwenden, das über
einen Gestellrahmen gleitet, wobei in dessen unterem. und oberem Verlauf auswechselbare
Querstäbe angeordnet sind, die wechselständig gegeneinander gelagert sind. Das Netzband
gleitet in auf- und absteigendem, also zickzackförmigem Verlauf (vgl. Abb. 1) abwechselnd
über die unteren und oberen Ouerstäbe derart, daß die auf-- und absteigenden Teilflächen
des Netzbandes schräg gegeneinander geneigt sind, so daß das Auftreffen des Blutes
durch die darüber angeordneten Röhrchenreihen in günstigsterWeise erfolgt und ein
dünner, lückenlos zusammenhängender Film-auf jedem der-vielen Bandteile entsteht.
-
Während der Berieselung der feinmaschigen Teilflächen des Netzbandes
20 wird ein angewärmtes Gasgemisch aus Sauerstoff, Lachgas und Kohlensäure durch
ein oder mehrere anion außen kommende, siebartig gelochte Rohre 21 in das Oxygenatorgefäß
18 eingeleitet, so daß dieses Gemisch den ausgebreiteten Blutfilm in günstigster
Weise zu beeinflussen vermag und auch die im Blut befindliche Kohlensäure durch
seitliche Öffnungen in -der Kastenwand entweichen kann.
-
Die bekannten Stahlflaschen, aus welchen das Gemisch der oben genannten
Gase entnommen wird, tragen an ihrem gemeinsamen Gestell eine bekannte Anwårme-
und Anfeuchtevorrichtung, und zwar deshalb, weil durch die Bildung des Blutfilms
und der Anreicherung mit Sauerstoff bzw. mit den Gasen eine gewisse Abkühlung des
Blutes erfolgt. Daher ist es notwendig, das Blut wieder auf eine Temperatur von
etwa 370 anznwärmen. Dieses geschieht durch im Boden des Oxygenatorgefäßes 18 angeordnete
Infrarotstrahler.
-
Ein an dem Gefäß befindlicher Thermostat hält die Temperatur des Blutes
dauernd konstant.
-
Für die Herz funktion bzw. für die Ansaugung und Beförderung des
Blutes ist das Gerät mit einer Saug-und Förderpumpe für venöses, 1, und einer solchen
für arterielles Blut, 2, ausgestattet. Diese Pumpen sind im Prinzip von den bei
den normalen Bluttransfusionsapparaten nach Beck benützten Rollenpumpen her bekannt,
aber mit einem bedeutend vergrößerten und verbesserten Pumpensystem für die Herzfunktion
bzw. für die Ansaugung und Weiterbeförderung des Blutes ausgestattet. Beim Erfindungsgegenstand
erfolgt der Netzanschluß an Wechselstrom, wobei die Motore für die Pumpen durch
Magnetverstärker mit Gleichstrom betrieben werden. Dies ist deshalb notwendig, weil
bei absinkender Tourenzahl die Leistungsfähigkeit nicht geringer wird und andererseits
beim Anschluß von Cardiographen usw. die bei Wechselstrom auftretenden Störungen
ausbleiben.
-
Um die Pumpenleistung der Menge des vom Patinten kommenden Blutstromes
anzupassen, ist ein;e automatische Reguliervorrichtung vorgesehen.
-
Diese besteht aus einem an einem Waagebalken9 aufgehängten Auffanggefäß
8, das durch das Ausgleichsgewicht 10 im Gleichgewicht gehalten wird. Bei einer
Vermehrung oder Verringerung der Blutzufuhr tritt eine Senkung oder eine Hebung
des Waagebalkens 9 ein, wobei durch einen an diesem befindlichen elektrischen Schalter
ein Relais ausgelöst wird, durch welches die Tourenzahl der Pumpe gesteigert oder
verringert wird.
-
Außerdem ist zur Sicherung und Verfeinerung der Reduzierfähigkeit
auf dem Abschlußdeckel des Blutsammelgefäßes (s. auch Abb. 2) ein in einem offenen
rohrartigen Hohlzylinder 12 befindlicher, an einer nachgiebigen Spiralfeder leicht
gleitender Kolben 13 aufgehängt, welcher bei Entstehung von Unterdruck nach abwärts
gezogen wird und eine seitliche Öffnung in der Zylinderwandung freigibt, durch welche
so lange Außenluft in das venöse Blutsammelgefäß 8 einströmt, bis der Druck ausgeglichen
und der Kolben 13 durch die Zugfeder 14 wieder nach oben gezogen wird.
-
Dieser Kolben bewegt sich im Rhythmus der ersten Pumpe auf und nieder.
-
Eine weitere Regulierung des Blutzuflusses ist dadurch möglich, daß
an den senkrecht stehenden Pumpenachsen ein nach beiden Seiten ausladender Querarm
3 angebracht ist, dessen beide Hälften an ihren vorderen Enden mit rotierenden Druckwalzen
4 versehen sind, wobei jede.der beiden Querarmhälften 3 mittels eines exzentrisch
wirkenden Par,allelogrammgestänges in der Länge verstellbar ist. Nach erfolgter
Einstellung der Walzen 4 mittels einer sentralen Verschraubung 7 kann die eingestellte
Länge fixiert wer den, wobei je nach dem Stand der rlurchgeführten Annäherung der
rotierenden Walzen 4 an die an der Innenwandung des Pumpengehäuses entlanggeführten
Schlauchleitungen 5 und 6 die Blutbeförderung gesteigert odervreduziert werden kann.
-
Das in dem Oxygenator 18 befindliche arterielle Blut sammelt sich
nun an der tiefsten Stelle 22 des Behälters 18 und wird von hier durch die Pumpenwirkung
durch eine Leitung22a in ein an der Stirnseite des Oxagenatorgefäßes 18 angebrachtes,
aus tdurchsichtigem Material bestehendes Auffanggefäß 23 geleitet.
-
In diesem Auffanggefäß 23 befindet sich ein Schwimmer 24. Auf einer
auf dem Schwimmer 24 befestigten senkrecht stehenden Achse 25 ist ein elektrischer
Kontaktnocken 26 angebracht, der bei zu niedrigem Blutspiegel durch die Steuerung
eines elektromagnetischen
Ventils 27 den Zufluß von der mit Fremdblut
gefüllten Konservenflasche 28 auf die Blutverteilerplatte 17 des Oxygenatorgefäßes
18 automatisch so lange freigibt, bis durch das Ansteigen des Blutspiegels der Schwimmer
24 wieder ansteigt und der Blutzufluß von der Konservenflasche wieder aufgehoben
wird.
-
Andererseits wird durch den Kontaktnocken 26 bewirkt, daß bei zu
niedrigem Blutspiegel im Sammelgefäß 23 die zweite am Gerät befindliche Pumpe 2
zum Ansaugen und zur Weiterbeförderung des arteriellen Blutes über ein Relais automatisch
abgeschaltet wird, wodurch das Eindringen von Luft in die Blutleitung 6 und damit
in den Blutkreislauf verhindert wird. und diese erst dann wieder automatisch in
Gang kommt, wenn der Schwimmer 24 durch den ansteigenden Blutspiegel die Tätigkeit
der Pumpe wieder veranlaßt.
-
Dieser maßgebende Vorgang der automatischen Pumpenregulierung ist
bei den an den seither bekannten Apparaten verwendeten Pumpen nicht vorhanden.
-
Andererseits ist diese Anpassung der Förder- oder Ansaugleistung der
Pumpe deshalb wichtig. weil bei zu geringem Blutzufluß ein Kollabieren der Venen
zustande kommen kann oder aber, umgekehrt, bei zu großem Blutzufluß ein zu hoher
Druck entsteht, der in den natürlichen arteriellen Blutgefäßen eine gefährliche
Stauung verursachen kann.
-
An Stelle der Steuerung der beiden obengenannten Vorgänge durch den
Schwimmer 24 kann derselbe Vorgang auch auf photoelektrische Weise erfolgen, wobei
eine photoelektrische Zelle durch eine Glühbirne usw. erhellt wird, sobald der Blutspiegel
so niedrig sinkt, daß der Lichtstrahl oberhalb des Blutspiegels auf die Selenzelle
auftrifft und die entsprechenden Schaltungen übernimmt.
-
Am Auslauf des Schwimmergefäßes 23 befindet sich eine Nebenschlußleitung
zur Aufnahme einer bekannte ten Küvette29 oder eines Sauerstoff-Meßgerätes zur Messung
der Sauerstoffsättigung des Blutes.
-
Vom Sammelgefäß 23 aus geht die Blutleitung 6 zur arteriellen Pumpe
2 und wird von dieser zu einem bekannten Durchflußmesser 31 befördert, der die zum
Patienten führende Blutmenge in Liter pro Minute anzeigt.
-
Anschließend ist noch ein Blutfilter32, bestehend aus einem bekannten
Metallgewebezylinder mit Luftabscheider, in die Blutleitung eingeschaltet. An diesem
Blutfilter 32 befindet sich noch eine bekannte Aufnahmevorrichtung für eine bekannte,
mit Schlauch armierte Kanüle für die pii-Messung. In diesem Gebiet ist auch noch
eine Aufnahmevorrichtung für ein bekanntes (aber nicht abgebildetes) Thermometer
vorgesehen.
-
Außerdem ist in der Gesamtzeichnung 1 vor der am Ende der Schlauchleitung
angebrachten Kanüle noch ein schräg gelagertes Blutdruckmeßgerät dargestellt, welches
mit einer Signalanlage ausgestattet ist, um ein gefährlich werdendes Absinken des
arteriellen Blutdruckes auch auf größere Entfernung optisch und akustisch anzuzeigen
bzw. zu erkennen. Dieses Blutdruckmeßgerät wird in der Regel nicht an die künstliche
Blutleitung angeschlossen, sondern direkt an die in der Patientenarterie liegende
Kanüle selbst.
-
Außerdem ist in die venöseBlutleitung5 der Pumpe und in die arterielle
Blutleitung 6-der Pumpe 2 je ein Spezial-Kapselmanometer 33 und 34 angebracht, welches
gestattet, daß das Blut unter sicherer Wahrung der Asepsis durch eine sterilisierbare
D,urchflußvorrichtung, die an den Manometern angebracht ist, hindurchfließen kann
und dabei den jeweils vorhandenen Blutdruck genau anzeigt.
-
Auf dem für die Bedienung vorgesehenen Armaturen- und Schaltbrett
sind alle Vorrichtungen zum Ein- und Ausschalten der verschiedenen Stromleitungen
wie auch die Kontrollampen einschl. Sicherungen Gleichrichter u. dgl. in bekannter
Weise angebracht, während es andererseits möglich dst, durch einen bekannten Spannungswählschalter
die Umdrehungszahl der beiden Pumpen und damit die Förderleistung manuell einzustellen,
während die Einstellung auf den jeweiligen Blutanfall, wie oben beschrieben, autoinatisch
durchgeführt wird.
-
Die Vorteile gegenüber den seither bekannten, dem gleichen Zweck
dienenden Geräten besteht darin, daß der Erfindungsgegenstand ventillose Pumpen
und Leitungswege besitzt. Dadurch und durch die ebenfalls als sehr wichtig anzusehende
automatische Steuerung zur Angleichung der Tourenzahl der Pumpen ist es möglich,
das Blut nur einmal durch das Gerät zu leiten, und der den bekannten Geräten anhaftende
große Nachteil einer Hämolyse des Blutes wird weitgehendst unterdrückt.
-
Ferner ist durch die neue Ausgestaltung der Blutverteilerplatte mit
den feinen, in Reihen verlaufenden, mit Auslaufröhrchen ausgestatteten Bohrungen
in Verbindung mit den im Oxygenator befindlichen Netzen die Erzielung eines dünnen,
lückenlos znsammenhängenden Blutfilmes und damit eine bisher nicht bekannte, günstige,
98- bis i00prozentige Sauerstoffanreicherung des Blutes möglich.
-
Der hervorragendste Vorteil ist wohl die bei dem Erfindungsgegenstand
vorhandene automatische Regulierungsmöglichkeit, welche erlaubt, die Pumpenleistung
genau dem beim Patienten vorhandenen Blutkreislauf automatisch anzupassen.
-
Für den Oxygenator wird an Stelle der seither verwendeten senkrecht
stehenden einzelnen Netze ein langes und breites, feinmaschiges Netzband verwendet,
das bequem aus seiner Lagerung herausgenommen werden kann.
-
Zwischen den einzelnen auf- und absteigenden Seiten entsteht ein
sehr geringer Totraum, wodurch die nutzbare Oberfläche vergrößert und die zur Benützung
kommende Fremdblutmenge bedeutend reduziert werden kann. Auch die Sauerstoffanreicherung
ist vollkommener.
-
Die angeführten Vorteile sind so beachtlich, daß das Gerät bezüglich
der Konstruktion und auch in der Zusammensetzung nicht nur als eine neuartige, sondern
auch als eine in jeder Hinsicht vollendete Herzlungenmaschine anzusprechen ist,
mit welcher die an den bis jetzt bekannten Modellen vorhandenen Mängel und Nachteile
ausgeschaltet sind.