Die Schraubenspindelpumpe - eine nonpulsatile Blutpumpe zur assistierten Zirkulation (tierexperimentelle Ergebnisse)

Abstract

Nach einem kardiochirurgischen Eingriff mit extrakorpornler Zirkulation kann ein vorgeschädig-tes Herz beim Abgehen von der Herz-Lungen-Maschine nicht mehr in der Lage sein, ein ausreichendes Herz-Zeit-Volumen aufzubauen, was zum "low cardiac Output syndrome" führt (6). Wenn in einem solchen Fall trotz spezieller medikamentöser Therapie eine Verbesserung der Herzleistung nicht zu erreichen ist, so kann das kardiale Energiedefizit nur noch durch mechanische Kreislaufunterstützung, d.h. durch Druckoder Volumenentlastung, kompensiert werden (1,5,6). Eine Volumenentlastung ist durch den Einsatz pulsatiler oder nonpulsatiler Blutpumpen mög-lich (1,6). Üblicherweise werden heute zur Unterstützung bzw. zum Ersatz des menschlichen Herzens Membranpumpen, also pulsatil arbeitende Pumpen, benutzt. Diese sind aufgrund ihrer aufwendigen Bauweise mit zahlreichen Problemen belastet, wehalb in letzter Zeit quasi als Alternative verschiedene nonpulsatile Pumpen entwickelt wurden (1,2,3,4,5,6). Allerdings sind auch diese Pumpen nicht ohne Probleme, zu nennen sind die Blutbeanspruchung und die Thrombenbildung sowie Dichtungsschwierigkeiten (1,3,5,6). Als Beitrag dazu, diesen Problemen zu begegnen, wurde unsererseits die Schraubenspindelpumpe konzipiert (3). Dabei wurde versucht, der Prämisse, durch eine entsprechende Bauweise und niedrige Umdrehungszahlen -bei ausreichender Blut'förderung -die Bluttraumatisierung so gering wie möglich zu halten, Rechnung zu tragen. Das Resultat dieser Überlegungen war eine Pumpe mit einer seh'r einfachen Bauweise: sie besteht aus einer Schraubenspindel mit 3 Windungen als Rotor, einem U-förmigen Gehäuse aus Plexiglas zur Beobachtung des Pumpvorganges mit 2 aufsteckbaren Konnektoren und einem Elektromotor als Antriebsaggregat (Abb.l). Die ersten effizienten Prototypen hatten eine Schraubenspindel mit einem äußeren Durchmesser von 4 cm, einem inneren Durchmesser von 1,7 cm und einer Ganghöhe von 1,4 cm. Mit diesen Modellen waren sowohl im KreislaufSimulator wie auch bei den Tierversuchen -die Pumpen wurden bzw. werden bislang ausschließlich zur linksventrikulären assistierten Zirkulation eingesetztdie Pumpleistung und die Hämodynamik .Erfolg versprechend, nicht aber die traumatische Hämolyse. Trotz relativ niedriger Umdrehungszahlen -sie betrugen, abhängig vom Blutdruck der Versuchstiere, zwischen 3300 und 4200 RPM -lag das freie Hämoglobin nach etwa 10-stündiger Pumpdauer jeweils um etwa 50 mg%. Thromboembolische Komplikationen wurden bei diesen Prototypen.durch das Fehlen von Totwasserzonen und die kontinuierliche Selbstspülung des Innenraumes der Pumpe bei exakter Heparinisierung nicht beobachtet. Um die Bluttraumatisierung reduzieren zu können, wurden in der Folge verschiedene konstruktive Veränderungen wie Vergrößerung der Ganghöhe von 1,4 auf 2 cm, Auflassen des "Ausstromknies" oder Verminderung der Ganghöhe von 1,4 auf 1,0 cm und des Kerndurchmessers von 1,7 auf 1,4 cm, vorgenommen; eine entscheidende Reduktion der Hämolyserate war damit aber nicht zu erzielen. Aus diesem Grund wurde die Schra...