DE10016422A1 - Parakardiale Blutpumpe - Google Patents
Parakardiale BlutpumpeInfo
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Abstract
Die parakardiale Blutpumpe ist dazu bestimmt, mit einem Teil ihres Gehäuses (10) durch die Herzwand hindurch in das Herz zu ragen und aus diesem Blut anzusaugen. Das Blut wird durch eine außerhalb des Herzens verlaufende Leitung in eines der mit dem Herzen verbundenen Blutgefäße gepumpt. Vor dem Einlaß (17) des Pumpenringes (16) ist eine Kanüle (30) angeordnet. Das Gehäuse (10) und die Kanüle (30) haben annähernd gleiche Außendurchmesser von maximal 13 mm. Damit ist es möglich, das Gehäuse mit der Kanüle (30) durch ein Punktionsloch, das ohne Materialentnahme in der Herzwand erzeugt wurde, in das Herz einzuführen.
Description
Die Erfindung betrifft eine parakardiale Blutpumpe mit einem
rohrförmigen Gehäuse, in dem in einem längslaufenden Strömungs
kanal eine Antriebseinheit für ein Pumpenrad untergebracht ist,
wobei der Strömungskanal mit einem seitlich abgehenden Auslaß
rohr in Verbindung steht.
Eine parakardiale Blutpumpe ist eine Blutpumpe, die Blut aus
einem Teil des Herzens ansaugt und in die Aorta oder ein
anderes Zielgebiet fördert, wobei das Gehäuse der Blutpumpe
außen an das Herz angelegt wird, während der Pumpeneinlaß eine
direkte Verbindung zu derjenigen Herzkammer hat, aus der ange
saugt wird. Aus WO 97/49439 ist eine thorakale Blutpumpe be
kannt. Diese Blutpumpe weist ein rohrförmiges Gehäuse auf, in
welchem sich eine elektromotorische Antriebseinheit befindet.
Die Antriebseinheit ist in einem Strömungskanal angeordnet, in
welchem sie von Blut umströmt wird. Das Blut wird von einem
eingangsseitig angeordneten Pumpenrad in einer Schrauben
bewegung angetrieben und zirkuliert in dem Strömungskanal, um
durch ein seitlich abgehendes Auslaßrohr das Gehäuse zu verlas
sen. Die Blutpumpe mit dem Gehäuse und dem Auslaßrohr ist ins
gesamt L-förmig ausgebildet, wodurch es möglich ist, sie an
einen an der Herzwand geschaffenen Zugang anzusetzen; während
das Auslaßrohr mit dem Zielgefäß verbunden wird. Derartige
Blutpumpen dienen der Herzunterstützung. Sie werden temporär an
das Herz angesetzt, jedoch nicht insgesamt in das Herz einge
führt, wie intrakardiale Blutpumpen, die aus WO 98/43688 be
kannt sind. Bei einer intrakardialen Blutpumpe ist kein zusätz
liches Gehäuse vorgesehen, in welchem die Antriebseinheit
untergebracht ist. Vielmehr fördert das Pumpenrad den Bluts
trom, ohne dass dieser zusammengefaßt und gezielt abgeleitet
würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine parakardiale
Blutpumpe zu schaffen, die zur Herzunterstützung von außen an
das Herz angesetzt werden kann, ohne dass die Herzwand durch
Entnahme von Wandmaterial beschädigt werden müßte.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im
Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach ist vor dem Einlaß
des Pumpenringes eine Kanüle angeordnet, deren Außendurchmesser
annähernd so groß ist wie derjenige des die Antriebseinheit und
den Strömungskanal enthaltenden Gehäuses. Die Außendurchmesser
von Kanüle und Gehäuse betragen maximal 13 mm, vorzugsweise
maximal 12 mm und insbesondere maximal 11 mm. Die Außendurch
messer von Gehäuse und Kanüle sind annähernd gleich, was be
deutet, dass ihre Abweichung maximal 15%, insbesondere maximal
10%, beträgt. Bei Förderraten von etwa 4 bis 6 Litern pro
Minute ergibt ein Innendurchmesser von 6 bis 8 mm im Ansaug
bereich eine Strömungsgeschwindigkeit von weniger als 1,0 m/s.
Diese Strömungsgeschwindigkeit erhöht sich im Bereich des Pum
penrads auf 1,5 bis 3,0 m/s und im Bereich des ringförmigen
Strömungskanals verringert sie sich dann wieder auf weniger als
1,0 m/s. Derartige Strömungsgeschwindigkeiten sind einerseits
bei günstiger Strömungsführung nicht so hoch, dass eine Blut
schädigung auftreten würde und andererseits sind sie groß ge
nug, um Totwassergebiete und Thrombosen bedingt durch das
starke Auswaschen sicher zu vermeiden.
Da die Blutpumpe herznah plaziert wird, kann sie eine Kanüle
relativ geringer Länge haben. Durch eine kurze Kanüle werden
die Strömungsverluste im Kanülenbereich vermindert, wobei die
Pumpe trotz geringer Abmaße eine hohe hydraulische Leistung
haben kann.
Die Pumpe hat hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des
Strömungskanals und im Kanülenbereich. Diese hohen Strömungsge
schwindigkeiten führen zu gutem Auswaschen aller blutführenden
Bereiche, mit der Folge einer reduzierten Gefahr der Thromben
bildung. Dies ist dann wichtig, wenn die Pumpe über längere
Zeit (bis zu einem Monat) eingesetzt wird, weil Antikoagulanz-
Medikamente in geringerem Maße eingesetzt werden müssen. Hier
durch kann die Neigung zur postoperativen Blutung und zu hohem
Blutverlust deutlich reduziert werden.
Die geringen Strömungsquerschnitte speziell im Bereich des Pum
penrades haben Fluiddioden-Charakter. Dies bedeutet; dass
selbst bei Pumpenstillstand der Rückfluß durch die Pumpe gering
ist, vorzugsweise kleiner als 1,0 l/min. Dieser geringe Rück
fluß sollte sogar bei Kanülierung vom Vorhof zur Aorta erreich
bar sein, bei welcher relativ hohe physiologische Drücke von 80
bis 100 mm Hg auftreten Bekannte vergleichbare Pumpen haben da
gegen retrograde Flüsse bis zu 3 l/min bei physiologischen
Druckverhältnissen.
Die erfindungsgemäße Blutpumpe ist so ausgelegt, dass sie das
nötige Fördervolumen liefert und andererseits derart durch die
Herzwand hindurchgeführt werden kann, dass das in der Herzwand
zu erzeugende Loch ohne Materialentnahme erzeugt werden kann.
Kanüle und Gehäuse können durch eine Punktionsstelle der Herz
zwand hindurchgeschoben werden, die dann das Gehäuse fest um
schließt, so dass die Pumpe Blut aus dem Herzen heraus fördert.
Wird die Pumpe wieder herausgezogen, dann schließt sich die
Herzwand an der Punktionsstelle wieder bzw. sie wird an dieser
Stelle geklammert oder genäht. Die erfindungsgemäße Blutpumpe
ist von der Kanülenspitze an bis zum abzweigenden Auslaßrohr
insgesamt zylindrisch und von kleinem Durchmesser, so dass sie
durch ein Punktionsloch in der Herzwand hindurchgeschoben wer
den kann.
Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des abzweigenden Auslaß
rohres etwa gleich groß wie derjenige der Kanüle. Auf diese
Weise stellt sich in dem Auslaßrohr etwa die gleiche Strömungs
geschwindigkeit ein wie in der Kanüle. Die Abweichung sollte
maximal etwa 10% betragen. Hohe Strömungsgeschwindigkeiten in
Rohr und Kanüle vermindern die Gefahr der Thrombenbildung
selbst bei niedriger Antikoagulenz.
Vorzugsweise ist der Pumpenring zylindrisch ausgebildet, der
art, dass das in ihm rotierende Pumpenrad eine. Axialströmung
erzeugt. Dies bedeutet, dass die Strömung im Bereich des Pum
penrades nicht oder nur sehr wenig in radialer Richtung abge
lenkt wird, so dass die Außenkanten der Flügel des Pumpenrades
eine zylindrische Umfangsfläche beschreiben. Dadurch werden un
zulässig hohe Umfangsgeschwindigkeiten in kleinen Spalten am
Pumpenrad vermieden, zumal der Durchmesser des Pumpenrings und
der des Pumpenrades genau gefertigt werden können und ein
axialer Vorsatz des Pumpenrads keine Veränderung des Spaltes
bewirkt.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist an dem
Gehäuse ein Drucksensor zur Druckmessung an dem zu pumpenden
Blut vorgesehen. Das Signal des Drucksensors wird zur Erkennung
unterschiedlicher Betriebszustände und/oder zur Ermittlung des
momentanen Volumenstromes ausgewertet. Es hat sich herausge
stellt, dass ein einziger Drucksensor ausreicht, um den momen
tanen Volumenstrom zu ermitteln. Der jeweilige Druck steht in
einer eindeutigen Beziehung zu dem Volumenstrom. Diese Be
ziehung kann durch Eichung ermittelt werden. Außerdem können
durch Druckmessung außergewöhnliche Betriebszustände, wie bei
spielsweise eine Versperrung des auslaßseitigen Blutstromes
oder des einlaßseitigen Blutstromes festgestellt werden.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Aus
führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße para
kardiale Blutpumpe,
Fig. 2 eine atriale Implantation der Blutpumpe zur Rechts
herzunterstützung,
Fig. 3 eine apekale Implantation der Blutpumpe zur Links
herzunterstützung, und
Fig. 4 eine atriale Implantation der Blutpumpe zur Links
herzunterstützung.
Die in Fig. 1 dargestellte Blutpumpe hat ein längliches im we
sentliches zylindrisches Gehäuse 10, in dem die Antriebseinheit
11 koaxial angeordnet ist. Die Antriebseinheit 11 enthält einen
(nicht dargestellten) Elektromotor. Sie ist über elektrische
Leitungen, die durch einen mit dem rückwärtigen. Gehäuseende
verbundenen Katheter 12 hindurchführen, mit einer elektrischen
Steuer- und Versorgungseinheit verbunden. Auf einer Welle der
Antriebseinheit 11 sitzt das Pumpenrad 13, das eine sich vom
vorderen Ende aus konisch erweiternde Nabe 14 und davon ab
stehende Flügel 15 aufweist, welche schraubenförmig um die Nabe
14 verlaufen. Die Kanten der Flügel 15 bewegen sich auf einer
Zylinderfläche, welche die Umhüllende des Pumpenrades 13 bil
det.
Das Pumpenrad 13 rotiert in einem zylindrischen Pumpenring 16,
dessen. Durchmesser ungefähr gleich demjenigen der Umhüllenden
des Pumpenrades ist. Hierbei beträgt der Laufspalt etwa 0,1 mm.
Dies stellt einen guten Kompromiß zwischen Blutschädigung und
hydraulischen Verlusten dar. Der Pumpenring 16 hat an seinem
vorderen Ende einen axialen Einlaß 17, der hier aus einer um
laufenden Einführschräge besteht. An das rückwärtige Ende des
Pumpenringes 16 schließt sich ein beschaufelungs- und rotor
freier Übergangsbereich 18 an, in welchem sich der Durchmesser
von demjenigen des Pumpenringes auf denjenigen des die An
triebseinheit 11 umgebenden Gehäuseteils 19 kontinuierlich er
weitert. Zwischen der Wand des Gehäuseteils 19 und der Außen
fläche der Pumpeneinheit 11 ist ein ringförmiger Strömungskanal
20 gebildet.
Am rückwärtigen Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein, aus er
härtetem Klebstoff bestehender Haltekörper 21, der eine Ausneh
mung 22 des Gehäuses ausfüllt und einen nach hinten vor
stehenden gerundeten Ansatz bildet und der das rückwärtige Ende
der Antriebseinheit 11 hält. Die Antriebseinheit 11 steht somit
nach Art eines frei kragenden Auslegers von dem Haltekörper 21
ab, ohne dass eine seitliche Abstützung vorhanden wäre.
In der Nähe des rückwärtigen Endes des Strömungskanals 20 geht
ein Auslaßrohr 23 seitlich von dem Pumpengehäuse ab. Dieses
Auslaßrohr 23 verläuft tangential zu dem Strömungskanal 20.
Seine Innenfläche 24 erweitert sich in Strömungsrichtung nach
Art eines Diffusors mit einem Konuswinkel von maximal 8 zur
Vermeidung von Ablösungen. An das Auslaßrohr 23 kann ein
Schlauch mit glattem und stroßfreiem Übergang angeschlossen
werden.
Im Bereich des Strömungskanals 20 ist an der Gehäusewand eine
Druckerfassungsöffnung 25 vorgesehen, die mit dem Strömungs
kanal 20 in Verbindung steht. Von der Druckerfassungsöffnung 25
führt ein Druckkanal 26 in das Lumen eines Schlauchs 27,
welcher durch den Katheter 12 hindurch verläuft. Am proximalen
Ende des. Katheters kann ein Drucksensor angeschlossen werden,
um den Druck an der Stelle der Druckerfassungsöffnung 25 zu er
fassen. Alternativ kann an der Druckerfassungsöffnung 25 ein
Drucksensor installiert werden.
Die Druckerfassungsöffnung kann alternativ mit axialer Aus
richtung an der hinteren Stirnwand in unmittelbarer Nähe des
Haltekörpers 21 angebracht sein oder mit radialer Ausrichtung
an dem Pumpenring 16 im Bereich des Pumpenrades 13.
Der im Strömungskanal 20 herrschende Druck gibt Aufschluß über
den momentanen Volumenstrom und auch über besondere Betriebs
verhältnisse, wie beispielsweise eine Okklusion am Pumpeneinlaß
oder am Auslaß. Die Überwachung dieser Parameter erfolgt mit
einer einzigen Absolutwertmessung des Druckes, also ohne Dif
ferenzdruckmessung.
Das Gehäuse 10 ist mit einer rohrförmigen Kanüle 30 verlängert,
welche auf den Pumpenring 16 befestigt ist. Die Kanüle 30 hat
umfangsmäßig verteilt angeordnete längslaufende Schlitze 31 und
am vorderen Ende eine axiale Öffnung 32 in einer abgerundeten
Kappe 33. Die Länge der Kanüle 30 ist maximal gleich der Länge
des Gehäuses 10, wobei der Pumpenring 16 dem Gehäuse zuzu
rechnen ist.
Der Außendurchmesser D1 des Gehäuseteils 19 ist bei dem be
schriebenen Ausführungsbeispiel 11 mm. Der Innendurchmesser D2
im Bereich des Strömungskanals 20 beträgt 10 mm. Die An
triebseinheit 11 hat einen Durchmesser D3 von < 7,0 mm. Der In
nendurchmesser D4 des Pumpenringes 16 beträgt 6 mm. Der Außen
durchmesser D5 der Kanüle 30 beträgt 10 mm und der Innendurch
messer der Kanüle beträgt 8 mm.
Aus den genannten Abmessungen ergeben sich Blut-Strömungsraten
im Bereich des Pumpenringes 16 von 1,5 bis 3 m/s, im Bereich
des Strömungskanals 20 von 1,0 bis 1, 5 m/s und im Bereich des
Auslaßrohres 23 von 0,5 m/s. Die Antriebseinheit 11 läuft mit
einer hohen Drehzahl von 25000 bis 30000 U/min. Hierbei fördert
das Pumpenrad 13 4 bis 6 l Blut pro Minute bei physiologischen
Druckverhältnissen.
Das gesamte Gehäuse 10, einschließlich des Pumpenringes 16 hat
eine Länge von etwa 50 mm und der über den Pumpenring hinaus
vorstehende Teil der Kanüle 30 hat eine Länge von etwa 35 mm.
Die parakardiale Blutpumpe wird durch eine Punktionsöffnung in
der Herzwand in das Herz derart eingeführt, dass das Gehäuse 10
die Punktionsöffnung abdichtend verschließt, während die Kanüle
30 sich im Innern des Herzens befindet und das Auslaßrohr 23
außerhalb des Herzens. Dabei ist die Punktionsöffnung in der
Herzwand ohne Entnahme von Herzwandgewebe entstanden. Dies hat
zur Folge, dass nach dem späteren Herausziehen der Pumpe die
Öffnung in der Herzwand besser verschlossen werden kann.
Zur besseren axialen Fixierung der Pumpe an einer Herzwand mit
einer sogenannten Tabakbeutelnaht kann sich auf dem Gehäuse 10
eine umlaufende 45 Verdickung befinden.
Fig. 2 zeigt den atrialen Einsatz der parakardialen Blutpumpe
bei der Rechtsherzunterstützung, wobei das Gehäuse 10 durch das
rechte Vorhofohr 40 der Herzwand hindurch in das rechte Atrium
RA ragt, während das Auslaßrohr 23 sich außerhalb des Herzens
befindet und mit einem Schlauch 41 mit der Pulmonalarterie PA
verbunden ist, welche das Blut vom rechten Ventrikel RV in die
Lunge L leitet. Das von der Lunge L zurückkehrende Blut gelangt
durch die Mitralklappe MK in. den. linken Ventrikel LV. Vom
linken Ventrikel führt die Aortenklappe AK in die Aorta A0.
Zwischen dem rechten Atrium RA und dem rechten Ventrikel RV be
findet sich die Tricuspidalklappe TK und zwischen dem rechten
Atrium RA und der Pulmonalarterie PA befindet sich die Pul
monalklappe PK. In das rechte Atrium führen die obere Hohlvene
OHV und die untere Hohlvene UHV.
Bei der beschriebenen Anordnung der Blutpumpe liegt ein wesent
licher Teil der Länge des Gehäuses 10 und die Kanüle 30 im In
nern des Herzens, während ein relativ kurzer Teil des Gehäuses
aus dem Herzen herausragt und das Auslaßrohr 23 zusammen mit
dem angeschlossenen Schlauch sich eng an die Außenseite des
Herzens anschmiegt. Daher nimmt die Blutpumpe keinen wesent
lichen Platz ein.
Die Blutpumpe wird am offenen Herzen implantiert, um für die
Zeit einer Operation oder eines anderen Eingriffs eine
Herzunterstützung zu bewirken. Ein wesentlicher Vorteil besteht
darin, dass im Brustbereich des Patienten keine schwerge
wichtigen und voluminösen Pumpen gelagert werden müssen.
Die Pumpe ist derart klein und leicht, dass selbst der fragile
rechte oder linke Vorhof durch das Anlegen und Einbringen der
Pumpe nicht wesentlich deformiert wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Anwendungsbeispiel wird die
Pulmonalklappe PK überbrückt. Das Herz schlägt im übrigen
weiter, so dass die anderen Herzfunktionen in der gewohnten
Weise ausgeführt werden.
Fig. 3 zeigt die Positionierung der Pumpe am Apex 42, also an
der Spitze des linken Ventrikels LV. Auch hier ist das Gehäuse
10 von außen her durch ein Punktionsloch der Herzwand hindurch
geschoben, während das Auslaßrohr 23 mit einem angeschlossenen
Schlauch 43 mit der Aorta Descendens AOD verbunden ist. Auch
hier ist die räumlich gedrängte Anordnung der Pumpe auf engstem
Raum unter geringstmöglicher Störung erkennbar. Die Pumpe för
dert von dem linken Ventrikel LV in die Aorta Descendens und
überbrückt dabei die Aortenklappe AK.
Bei dem Anwendungsbeispiel von Fig. 4 ragt das Gehäuse 10 von
außen her in das linke Atrium LA hinein, während das außerhalb
des Herzens liegende Auslaßrohr 23 über einen Schlauch 44 mit
dem Aortenbogen AOB oder der Aorta Descendens verbunden ist.
Man erkennt, dass in allen Fällen die Positionierung der Pumpe
raumsparend erfolgt, wobei die Störungen und Beeinträchtigungen
des Zugangs zum Herzen möglichst gering gehalten werden.
Claims (8)
1. Parakardiale Blutpumpe mit einem rohrförmigen Gehäuse (10),
das einen längslaufenden Strömungskanal (20) und eine
koaxial darin angeordnete Antriebseinheit (11) für ein Pum
penrad (13) enthält und an einem Ende einen das Pumpenrad
(13) umgebenden Pumpenring (16) mit axialem Einlaß (17) und
am anderen Ende ein seitlich abgehendes Auslaßrohr (23)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Einlaß (17) des Pumpenringe s (16) eine Kanüle
(30) angeordnet ist und dass das Gehäuse (10) und die Ka
nüle (30) annähernd gleiche Außendurchmesser (D1) von
maximal 13 mm haben.
2. Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Innendurchmesser des Auslaßrohres (23) etwa gleich groß ist
wie derjenige der Kanüle (30).
3. Blutpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Pumpenring (16) zylindrisch ist und in Strömungs
richtung hinter dem Pumpenring (16) ein Übergangsbereich
(18) vorgesehen ist, dessen Durchmesser sich von demjenigen
des Pumpenringes (16) auf denjenigen des Strömungskanals
(20) erweitert.
4. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass ein den Druck im Strömungskanal (20) erfas
sender Drucksensor vorgesehen ist und dass das Signal des
Drucksensors zur Erkennung unterschiedlicher Betriebs
zustände und/oder zur Ermittlung des momentanen Volumen
stromes ausgewertet wird.
5. Blutpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Drucksensor oder eine Druckerfassungsöffnung (25) an der
Außenwand oder der axialen Endwand oder im Pumpenring (16)
des Strömungskanals (20) angeordnet ist.
6. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Kanüle (30) über den Pumpenring (16)
hinaus um weniger vorsteht als die Gehäuselänge.
7. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Strömungsquerschnitt im Bereich des Pum
penrades (13) so klein ist, dass bei Pumpenstillstand der
Rückfluß durch die Pumpe kleiner ist als 1 l/min bei einem
Gegendruck von 80 mm Hg.
8. Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Auslaßrohr (23) einen sich in Strömungs
richtung erweiternden Querschnitt hat.
Priority Applications (8)
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