DE2400732A1

DE2400732A1 - Vorrichtung zur mechanischen unterstuetzung des kreislaufs

Info

Publication number: DE2400732A1
Application number: DE2400732A
Authority: DE
Inventors: Herwig Dipl Ing Dr Thoma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1974-01-08
Publication date: 1974-08-01
Also published as: DE2400732C3; FR2215929A1; FR2215929B1; IT1005339B; DE2400732B2

Description

Dipl.-Ing.Dr.techn.Herwig TLoma

Vorrichtung zur mechanischen Unterstützung el·:-?· Kreislaufes.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur mechanischen Unterstützung des Kreislaufes, welche aus einer Pumpkammer in Verbindung mit einem variablen Widerstand, der sich direkt im Kreislauf befindet, besteht; die Anordnung wird erfindungngemäß im Kreislauf so positioniert, dafj unter Einbeziehung der körpereiügenen VentiIfunktion eine voll wirksame- Pumpe entsteht.

Vorrichtungen zur mechanischen Unterstützung c 0 Kreislaufes werden seit etwa 20 Jahren e; twicl It. Wesentliches Kriterium all dieser Systeme ist, daß · das kranke Hers im Körper verbleibt und seine unktion entweder total, meist jedoch nur teilweise übernommen wird (Wolner E.: Die mechanische Kreislaufunterstützung in Experiment und Klinik. Wiener klinische Wochenschrift, 84, Heft 26, 1972). Der prinzipiellen Funktion nach unterscheidet man Parallel- und Serienpumpen (Bypass und Serienpass). Erstere liegen parallel zu eineai Teil des Herzens (rechte bzw. linke Kammer), letztere in Serie. Überbrückt man das Herz total (totaler Bypass), so muß

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dae Blut auch mit Sauerstoff angerei»: aert werden, da der Lungenkreislauf ausfällt. Der totale Bypass wird bei Herzoperationen kurzzeitig seit vielen Jahren angewendet. All diese Pumpen haben zwei öffnungen für den Blutstrom: den Einlaß und den Auslaß. Sie fördern Blut teils über Ventile, teils durch direkte Verschiebung (Quetschpumpen, Rollerpumpen) in eine bevorzugte Richtung. Auch das Prinzip der sogenannten Gegenpulsation bewirkt eine mechanische Entlastung des Kreislaufes: da das Herz zwischen jedem Arbeitszyklus einen Ruhezyklus hat, kann man während des Arbeitszyklus', beim Auswurf des Blutes (Systole), den Druck im Kreislauf entlasten und im Ruhezyklus des Herzens (Diastole) dem Kreislauf Energie zuführen, d. h. den Druck erhöhen. Dadurch wird während der Systole, das Herz entlastet, während in der Diastole der notwendige Kreislaufdruck mechanisch erzeugt wird. Der besondere Vorteil der Gegenpulnation liegt weniger in der Entlastung des Herzens als vielmehr in der Möglichkeit einer sehr guten Füllung der Herzkranzgefäße während der Diastole. Sieht man vom kurzzeitigen Einsatz des totalen Bypass, der Herz- Lungenmaschine ab, so kann generell gesagt werden, daß heute Kreislaufpumpen klinisch nicht eingesetzt werden, während das Prinzip der Gegenpulsation immer häuf irrer angewendet wird.

Ein wesentlicher Grund dafür ist die Schwierigkeit der Applikation der Pumpe, da bei den Pumpen zwei Verbindungen (Anastcmosen) mit dem Kreislauf herge-

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stellt werden müssen, während bei der Gegenpulnation nur eine Verbindung notwendig ist. Der Nachteil der Gegenpulsation liegt in der schon beschriebenen geringen Entlastung des Herzens, da der Druck im Kreislauf während der Systole nicht beliebig reduziert werden darf. Erfindungsgeiaäß werden lurch Kombination des Pump- und Gegenpulsationsprin-• zips unter Verwendung eines im Kreislauf befindlichen variablen Widerstandes, sowie durch spezielle Positionierung der Teile, die beschriebenen Nachteile beseitigt.

Fig.1. zeigt das Prinzipschema einer beispielsweisen Ausführungsform: Es bedeuten A das Herz mit seinen verschiedenen Anschlüssen, B die aufsteigende Hauptschlagader, C die Verzweigung der oberen ICörpcrhälfte und D die absteigende Hauptschlagader. Die Pump-

kammer E besteht aus der festen Hülle F und dem beweglichen Pumpmembran G_? welches die Pumpkamner in zwei Räume teilt. Die Pumpkainmer besitzt zwei Anschlüsse, über den Pneumatikanschluß H wird - gesteuert von der Herzaktion - der obere Raum zyklisch mit Gasdruck bzw. Vakuum belegt, der untere Einlaß I steht über die Verbindung J direkt mit der aufsteigenden Hauptschlagader in Verbindung. Druck und Unterdruck teilen sich über die bewegliche Membran dem unteren«, blutgefüllten Teil der Pumpkammer mit, sodaß sich dieser* Teil während der Systole des Herzens ■ -lter dem Einfluß von Vakuum mit Blut füllt.

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Wählend der Diastole wird mittels Überdruck in oberen Teil der Pumpkammer das Blut aus dem unteren Teil herausgepresst (Arbeitsphase der Pumpkaminer). Diese Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Gegenpulsation, sie hat den speziellen Vorteil einer großen Effektivität, da sie extrem herznah angeordnet ist und darüber hinaus das Pumpvolumen zumindest theoretisch beliebig groß gemacht werden kann. Die Pumpwirkung entsteht erfindungsgemäß durch zyklisches Aufblasen und Aussaugen des Steuerballons K (Fig.1). Der zentrale Kreislauf wird während der Systole (!) durch den Steuerballon, welcher die Funktion eines variablen Widerstandes erfüllt, vom Ausgang des Herzens getrennt. Dadurch kann das Blut nahezu drucklos von der Pumpkammer aus dem Herden übernommen werden. Anstatt des Steuerballons ksnn auch ein Ventil, welches den Rückstrom verhindert, montiert werden. Während der Diastole kollabiert der Steuerballon, das Blut wird aus der Pumpkammer heraus in den Kreislauf befördert. Es ist evident, daß bei dieser Anordnung die Herzklappe L (Aortenklappe) in die Pumpfunktion einbezogen wird.

Fig.2. zeigt Modellkurven, die an einem elektrischen Kreislaufmodell nach Simulation der beschriebenen Vorrichtung gewonnen wurden. Es bedeuten die Parameter: A ... Sekundenimpulse der Eegistrierung, B ... das vom Modell nachgebildete EiIG, C „.. die

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Strömung am Ausgang des Herzens, D ... den Dri-.*'i:vtr- lauf im zentralen Kreislauf und E ... den Druckverlauf im Zwischenstück vom Ausgang des Herzens bis zum Beginn des variablen Widerstandes (Steuerballons). Die Druckkurve des zentralen Kreislaufes ist so wie bei der Gegenpulsation um 180 ° verschoben. Im Zwischenstück herrscht während der Systole des Herzens ein ganz geringer Druck, der hauptsächlich vom Sog in der Pumpkammer abhängt.

Die Applikation des Systems erfolgt vorteilhaft so, daß über dem Anschlußstutzen der Pumpkammer gleichzeitig der Steuerballon eingeführt wird. Zur Ruhestellung des Systems genügt es, den Steuerballon bis in den Anschlußstutzen zurückzuziehen und die Pumpkammer sowie den Ballon mit Druck zu beIefen. über die Führung des Ballons können vorteilhaft Parameter wie z. B. der Druck im Kreislauf gemessen werden. Zur Beseitigung der Vorrichtung genügt es, den Steuerballon ganz zurückzuziehen und den Verbindungsstutzen zu quetschen; eine Bruchoder Rissteile kann im Anschlußstutzen eingebaut werden, sodaß schließlich nur ein kleiner Teil des Anschlußstückes auf Dauer im Körper verbleibt.

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Claims

1. Vorrichtung fcur Unterstützung des Kreislaufes am Menschen, gekennzeichnet durch eine außerhalb der Gefäße befindliche Pumpkammer, reiche über nur einen Anschluß direkt mit dem Kreislauf in Verbindung steht und einem oder mehreren an geeigneter Stelle im Kreislauf eingefügten variablen Wiederständen bzw. ein oder mehreren Ventilen, welche herzsynchron gesteuert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpkaiamer an die aufsteigende Körperschlagader angeschlossen und der variable Widerstand bzw. das Ventil zwischen diesem Anschluß und den Abzweigungen zur oberen Körperhälfte positioniert und entsprechend der Herzaktion gesteuert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der variable Widerstand aus einem aufblasbaren Ballon besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß der variable Widerstand oder das Ventil über den Anschluß der Pumpkanmer eingeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4-, gekennzeichnet durch eine Bruchstelle der Anordnung wodurch ein leichtes Entfernen der Vorrichtung unter gleichzeitigem Verschluß der Verbindung zum Kreislauf gewährleistet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5i gekennzeichnet durch Druck und Strömungsabnehmer, die konstruktionsgemäS innsrhalb der Pisnpkammer bzw. des Steuerballcns angebracht sind.

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