DE2345994B2

DE2345994B2 - Extrakorporaler blutkreis

Info

Publication number: DE2345994B2
Application number: DE19732345994
Authority: DE
Inventors: Andre Dr Sceaux Hauts de-Seine Sausse (Frankreich)
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Gambro Industries SAS
Priority date: 1972-09-12
Filing date: 1973-09-12
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS5330277B2; DK142803C; JPS52118605A; CA1028913A; SE7500214L; NO133574C; DE2345994A1; LU68403A1; IL43202A; IE40136L; DD107210A5; CH575764A5; ES418707A1; FR2198759B1; JPS6042724B2; IE40136B1; CH573051A5; IT1059535B; SE401091B; DE7333119U

Description

Die Erfindung betrifft einen extrakorporalen Blutkreis, der einen Oxygenator mit dem vasculären System eines Patienten verbindet und zumindest eine Anordnung mit zwei in Serie zu beiden Seiten des Oxygenators angeordneten peristaltischen Pumpen oder Pumpen mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und mit Klappen aufweist, wobei sich das Durchsatzvolumen jeder der Pumpen im wesentlichen proportional zum Blutdruck jeweils an ihrem Eingang zwischen zwei Grenzwerten ändert.

Es sind extrakorporale Blutkreise bei Herz-Lungenmaschinen bekannt (Zeitschrift »Der Chirurg«, 29. Jahrg., 1958, Heft 7, S. 294 bis 300), bei welchen zwei peristaltische Pumpen verwendet werden, die beidseits eines eine Membran enthaltenden Oxygenators angeordnet sind. Im Oxygenator muß ein vorbestimmter Druck im Blut aufrechterhalten werden, um das Blut in Form von dünnen Filmen konstanter Dicke an den Membranen zu halten. Bei den bekannten Kreisen sind zur Regelung dieses Druckes relativ komplizierte Steuer- und Regeleinrichtungen vorgesehen.

Der beiden Pumpen gemeinsame durchschnittliche Blutdurchsatz wird durch die Venen des Patienten geliefert. Dieser Durchsatz muß so variierbar sein, daß jede Erhöhung des venösen Drucks verhindert wird, die Störungen für den Patienten (insbesondere ein akutes Lungenödem) hervorrufen könnte. Um dies zu vermeiden, wird der Durchsatz der Pumpe erhöht bzw. vermindert, wenn der venöse Druck zu gering wird, was zu einem Kollaps der Venen oder venösen Hohlräume führen könnte.

Es sind ferner Pumpen bekannt (DT-OS 20 52 660), deren jede ein nach dem Blutdruck am Eingang variables Innenvolumen aufweist, was in der Regel bei Pumpen peristaltischer Bauart oder Pumpen mit rohr- oder schlauchförmiger Membran und Klappen nicht der Fall ist.

Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen extrakorporalen Blutkreis der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der mit einfachen Regelanordnungen eine absolut sichere Regelung sowohl der

venösen und arteriellen Drücke vor bzw. hinter den Pumpen als auch des Druckes im Oxygenator selbst ermöglicht.

üemäß der Erfindung wird dies bei einem extrakor· poralen Blutkreis der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß in einem Druckbereich zwischen 20 mm Hg unter atmosphärischem Druck und 20 mm Hg über atmosphärischem Druck am Eingang jeder Pumpe die am Eingang des Oxygenator angeordnete Pumpe ihr maximales Durchsatzvolumen und die am Ausgang des Oxygenator angeordnete Pumpe ihr minimales Durchsatzvolumen hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines extrakorporalen Blutkreises,

Fig.2 ein Diagramm der Fördermenge über dem Druck einer peristaltischen Pumpe, die in der Anordnung gemäß F ig. 1 verwendbar ist und

Fig.3 ein Diagramm der Fördermenge über dem Druck von zwei Pumpen, die in der Anordnung gemäß F i g. 1 vor bzw. hinter dem Oxygenator angeordnet sind.

Der Ausdruck »Oxygenator für Blut« oder »Oxygenator«, der ein üblicher Ausdruck ist, soll hier einen Austauscher für respiratorisches Gas bezeichnen, d. h. einen Austauscher von Sauerstoff, jedoch auch von Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickstoff und gegebenenfalls Gasen oder Dämpfen mit medikamentösen und/oder anästhetischen Wirkungen.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der extrakorporale Blutkreis einen Oxygenator 1 üblicher Bauart mit zumindest einer Membran 2 mit dem veno-arteriellen System 4—9 eines Patienten verbindet.

Eine Kanüle 3 wird beispielsweise in die Vena cava caudalis 4 eingeführt. Die Kanüle weist an ihrem Ende eine sich nicht verschließende Ausbauchung auf. Diese Ausbauchung besteht aus drei radialen elastischen Armen 5, die sich gegen die venöse Wandung abstützen, wodurch die öffnung der Kanüle freigehalten wird. Die Arme können einziehbar sein, um durch einen Seitenzweig kleineren Querschnitts (z. B. die Vena femoralis), der zu diesem Zweck durchtrennt ist, eingeführt werden zu können.

Die Kanüle 3 ist mit dem Eingang des Oxygenators 1 durch eine biegsame Leitung 7, beispielsweise aus Siliconelastomerem, verbunden, in der eine erste Pumpe 6 vom peristaltischen Typ oder mit Rohr- oder Schlauchmembran und Klappen (auch »Ventrikularpumpe« genannt) angeordnet ist.

Eine biegsame Leitung 11, ebenfalls aus Siliconelastomerem, verbindet den Ausgang des Oxygenator 1 mit einer in eine Arterie 9 eingeführten Kanüle mittels einer bauchigen Prothese 8, die an die Arterie, z. B. eine Artcria femoralis, angenäht ist. In dieser Leitung 11 ist eine zweite Pumpe 10, ebenfalls vom peristaltischen Typ oder mit Schlauch- oder Rohrmembran mit Klappen, angeordnet.

Die Arterie ist in Längsrichtung geschlitzt, und die Prothese 8 ist schräg an den Rändern des Schlitzes angenäht, wobei die Neigung in Strömungsrichtung liegt. Die beiden Seitenwände der Prothese werden unter der Wirkung des arteriellen Drucks voneinander im Abstand gehalten. Nach Herausnahme der Prothese «-hließt man die Arterie nach der üblichen Methode.

Eine peristaltische Hilfspumpe 13, die mit der Saugleitung 7 der Pumpe 6 verbunden ist, ermöglicht es, das periphere Ende der Vene 4 zu dränieren, zusätzliche Mengen Blut in den außerhalb des Körpers befindlichen Kreis aus einer Blutquelle, wie beispielsweise dem Behälter 16, einzuführen, um eventuelle Blutverluste zu kompensieren und gegebenenfalls medikamentöse Flüssigkeiten, wie beispielsweise Heparin, einzuführen.
Da der als Beispiel dargestellte extrakorporale

•o Blutkreis ein Kreis vom veno-arteriellen Typ ist, ist es erforderlich, drei verschiedene Drücke unter Kontrolle zu halten: den Blutdruck am Eingang der Pumpe 6, den Druck im Oxygenator und den arteriellen Druck des Patienten, um die gewünschten Werte aufrechtzuerhalten.

Ein Manometer 17 ist in der Leitung 7 unmittelbar am Eingang der Pumpe 6 angeordnet. Dieses Manometer mißt den Blutdruck durch die Wandungen der biegsamen Leitung 7, was die Gefahren einer Blutkoa-

»0 gulation vermindert Die Kenntnis des Blutdrucks am Eingang der Pumpe 6 vermittelt auch Kenntnis von deren Durchsatz.

Ein Manometer 14 zeigt den Blutdruck in dem Oxygenator an. Außerdem ermöglicht eine Vorrichtung 21 zur Feststellung des arteriellen Drucks, diesen auf der gewünschten Höhe zu halten, indem man erforderlichenfalls das Blutvolumen mit Hilfe des Behälters 16 und der Pumpe 13 oder die vasculäre Resistenz des Patienten beeinflußt.

Das Blut soll dem Patienten bei einer Temperatur von etwa 37° C wieder zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist an der Leitung U eine Heiz- und Temperaturkontrolleinrichtung für das Blut vorgesehen. Die Heizeinrichtung besteht aus einem Heizelement, das einen elektrischen Widerstand 18 aufweist, der die Leitung 11 umgibt oder in deren Wandung angeordnet ist.

Man verwendet zwei Wärmefühler 19 und 20 üblicher Art, die man stromab von dem Heizelement 18 und am Heizelement 18 selbst anordnet. Der Fühler 19 ermöglicht es, das Erwärmen des Bluts zu überwachen (und gegebenenfalls zu regulieren). Der Fühler 20 ermöglicht es, lokale Überhitzungen des Bluts zu vermeiden, die während einer Verminderung oder eines momentanen Stillstands des Blutdurchsatzes auftreten können.

Die mit Blut in Berührung gelangenden Innenwandungen der den Kreis bildenden Elemente (Pumpenkörper, Kanülen und insbesondere Verbindungsleitungen) weisen einen glatten Organosiliciumüberzug auf.

Der Kreis funktioniert schematisch in folgender Weise: das venöse Blut fließt aus der Vena cava caudalis, in der es einen Druck etwa gleich dem atmosphärischen Druck hat, durch die Kanüle 3 und die Leitung 7 bis zu der ersten peristaltischen Pumpe 6. Diese führt das Blut in den Oxygenator 1 mit Membran 2 bei einem Druck, der ausreicht, um den Strömungswiderstand der Vorrichtung zu überwinder.. Die für das Blut bestimmten Kammern des Oxygenators werden gefüllt gehalten, und die Blutfilme werden bei im wesentlichen

fro konstanter Dicke gehalten, wobei der Blutdruck in einem vorbestimmten, durch das Manometer 14 angezeigten Bereich gehalten wird. Das oxygenierte Blut wird am Ausgang des Oxygenators von der zweiter peristaltischen Pumpe 10 aufgenommen, die es auf einer

<>? Druck bringt, der die Einführung in das arterielle Systen des Patienten durch die Prothese 8, gegebenenfalls nacl Erwärmen in der Leitung 11, ermöglicht.
Die beiden in Reihe geschalteten peristaltischei

Pumpen 6 und 10 werden synchron oder mit verschiedenen Drehzahlen so angetrieben, daß sie etwa den gleichen durchschnittlichen Durchsatz liefern. Wenn sie gleiche Drehzahlen haben, können sie, wie im Ausführungsbeispiel, auf der gleichen Antriebswelle montiert sein. Die Drehzahlen können einstellbar sein, sind jedoch in der Regel konstant.

Man kann auch Pumpen mit rohr- oder schlauchförmiger Membran und Klappen verwenden, die eine entweder automatisch arbeitende oder gesteuerte Eintrittsklappe aufweisen. Die gesteuerte Austrittsklappe kann von der gleichen Art wie die Eintrittsklappe sein. Diese Pumpen können an verschiedene Pulsgeneratoren, die auf die gleiche Frequenz synchronisiert sind, oder an einen gemeinsamen Pulsgenerator angeschlossen sein.

Die in F i g. 1 dargestellten penstaltischen Pumpen bestehen aus einem biegsamen Schlauch aus Siliconelastomerem, der zwischen zwei festen Punkten und über umlaufenden Rollen gespannt gehalten wird. Der Schlauch weist im allgemeinen zwischen den Rollen einen elliptischen Querschnitt, der mehr oder weniger je nach dem Druck am Eingang der Pumpe abgeplattet ist, auf. Bei konstanter Drehzahl ist der Durchsatz eine Funktion des Drucks am Eingang der Pumpe, was klar aus der Durchsatz/Ansaugdruck-Kennlinie einer solchen Pumpe, wie in F i g. 2 dargestellt, ersichtlich ist.

Es ist aus F i g. 2 ersichtlich, daß die Pumpe bei einem Betriebsdruck P₄ am Eingang der Pumpe zwischen zwei Grenzwerten P_m und Pm einen Durchsatz Qa zwischen zwei Grenzwerten <?_mund Qm liefert. Der Durchsatz Q_A ist in diesem Bereich im wesentlichen proportional zu dem Eingangsdruck P_A.

Im folgenden wird mit P_n, und P_M der minimale bzw. der maximale Nutzdruck am Eingang der Pumpe bezeichnet. Ebenso werden mit Q_n, und Qm die entsprechenden minimalen und maximalen Nutzdurchsätze bezeichnet.

Der minimale Nutzdurchsatz Q_n, wird erhalten, wenn der Druck am Eingang so gering ist, daß der Schlauch zusammenfällt, wobei die einander gegenüberliegenden Wandungen aneinander anliegen. Der Schnitt des Schlauchs nimmt die Form einer Hantel an. Darunter plattet sich unter der Einwirkung von viel geringeren Saugdrücken am Eingang der Pumpe der Querschnitt des Schlauchs noch mehr ab, was einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve entspricht.

Der maximale Nutzdurchsatz Qm wird erhalten, wenn der Druck am Eingang der Pumpe ziemlich hoch ist, wobei der Schlauch einer kreisförmigen Querschnitt annimmt Darüber hinaus kann sich der Schlauch nicht ausweiten, was betrachtlich höhere Drücke erfordern würde. Dies entspricht einer rapiden Änderung der Neigung der Kurve.

In dem in F i g. 1 dargestellten extrakorporalen Blutkreis variiert der Durchsatz der Pumpe 6 für ein gegebenes Niveau je nach dem venösen Druck. Da der venöse Druck an der Stelle der Kanüle 3 im Bereich des atmosphärischen Druckes liegt und da der Blutdruck am Eingang der Pumpe 6 von diesem aufgrund der Strömungswiderstände der Zwischenleitung 5 abweicht, die teilweise durch den Höhenunterschied zwischen der Kanüle 3 und der Pumpe 6 kompensiert werden, ist der Druck an der Pumpe 6 im allgemeinen geringer als der Atmosphärendruck. Man wählt im allgemeinen auch eine Pumpe 6, deren Durchsatz/Druck-Kennlinie in einem Bereich von Drücken unter atmosphärischem Druck liegt. In Fig.3 ist die Kennlinie der Pumpe 6 gezeigt. Der Nutzbereich der Kurve liegt zwischen den Punkten B_m und Bm, wobei die Nutzdruckgrenzen, die Pm₆ und Ρ*» entsprechen, beispielsweise in diesem Falle beide kleiner als atmosphärischer Druck (Punkt 0 der s Abszisse) sind. Der Druck Pm ist wie der maximale Durchsatz proportional zu der Drehzahl der Pumpe 6.

Der maximale Nutzdruck Pmb ist etwas geringer als der atmosphärische Druck und beträgt im allgemeinen weniger als 20 mm Hg, ζ. B. weniger als 10 mm Hg

ίο unterhalb des atmosphärischen Drucks. Man realisiert diese Bedingung mit einer Pumpe, deren Schlauch mit dünner Wandung im Ruhezustand einen kreisförmigen Querschnitt (zwischen den Rollen, wenn es sich um eine Rotationspumpe mit Rollen, wie in F i g. 1 dargestellt, handelt) hat. Dieser Nutzquerschni't ist maximal und ermöglicht einen maximalen Nutzdurchsatz Qm6- Für einen Blutdruck Pe am Eingang der Pumpe 6 zwischen P_n* und Ρλλ und unterhalb dem atmosphärischen Druck hat der Schlauch einen elliptischen Querschnitt, dessen Oberfläche kleiner als die des kreisförmigen Querschnitts von gleichem Umfang ist, was einem Durchsatz Qt, entspricht. Wenn der Druck P₆ dem minimalen Nutzdruck P_n* gleich wird, plattet sich der Schlauch noch weiter ab und sein Querschnitt wird fast Null: Der Durchsatz vermindert sich auf den minimalen Nutzdurchsatz <?„*>·

Die Pumpe 10, die in Serie mit der Pumpe 6 geschaltet ist, liefert genau den gleichen durchschnittlichen Durchsatz. Der Durchsatz der Pumpe 10 wird daher von demjenigen der Pumpe 6 bestimmt, der seinerseits von dem venösen Druck abhängt.

Die Pumpen 6 und 10 werden im allgemeinen in der gleichen Höhe wie der Oxygenator angeordnet. Die Baugruppe, die aus den Pumpen 6 und 10 und dem

.?5 Oxygenator besteht, wird im allgemeinen unterhalb des

Patienten in einstellbarer Höhe angeordnet, um zum Teil die Ansaugströmungswiderstände der Pumpe 6 zu

kompensieren.

Es ist erforderlich, den Blutdruck in dem Oxygenator

in einem vorbestimmten Druckbereich zu halten, um den Blutfilm auf den Membranen auf etwa konstanter Dicke zu halten und einen eingestellten Druckgradienten durch die Membranen beizubehalten.
So kann man in einem Oxygenator, der aus einem

Stapel von abwechselnd Membranen und Zwischenstükken besteht, den am Manometer 14 gemessenen

relativen Blutdruck in einem vorbestimmten Intervall, beispielsweise zwischen 0 und 200 mm Hg, halten.

Wenn man den Sauerstoffdruck im Oxygenator

so unterhalb des atmosphärischen Drucks hält, so bleibt die Druckdifferenz zwischen Blut und dem Sauerstoff stets positiv, was die Verwendung von mikroporösen Membranen mit erhöhtem Gasdurchsatz und außerdem eine gute Entfernung von Blasen aus dem Blut selbst

ermöglicht Hierdurch wird ein Sicherheitsblasenentfer· ner gebildet Außerdem vermindert diese positive Druckdifferenz ein Verkleben der Membranen miteinander. Der Blutdruck in dem Oxygenator kann in einem

gewählten Bereich mittels der Pumpe 10 gehalten werden, deren Durchsatz/Druck-Kennlinie sich in einem Bereich von Drücken im wesentlichen Ober Atmosphärendruck erstreckt In Fig.3 rechts ist die Kennlinie einer Pumpe 10 gezeigt Der Nutzbereich der Kennlinie liegt zwischen den Punkten C_n, und Cm. wobei die extremen Nutzdrücke, die P_m\o und Pmo entsprechen, beispielsweise in diesem Falle alle beide über dem atmosphärischen Druck liegen.

Der minimale Nutzdruck P_m\o ist etwa gleich dem atmosphärischen Druck oder etwas darüber, im allgemeinen weniger als 20 mm Hg, z. B. weniger als 10 mm Hg über dem atmosphärischen Druck. Man realisiert diese Bedingung mit einer Pumpe, deren Schlauch im Ruhezustand einen abgeplatteten Querschnitt hat, wobei dieser Querschnitt minimal ist und einen minimalen Nutzdurchsatz Q_mio ermöglicht. Der Schlauch der Pumpe 10 weist relativ dünne Wandungen auf, damit der maximale Nutzdurchsatz Qw₀ für einen maximalen Nutzdruck fVio, im allgemeinen unter 200 mm Hg über dem atmosphärischen Druck, z. B. etwa 50 mm Hg über dem atmosphärischen Druck, beträgt. Für jeden durch die Pumpe 6 bestimmten Durchsatz hat somit der Schlauch der Pumpe 10 einen mehr oder weniger abgeplatteten Querschnitt, entsprechend den Drücken am Ausgang des Oxygenators zwischen 0 und beispielsweise 50 mm Hg über dem atmosphärischen Druck. Der maximale Druck am Eingang des Oxygenators hängt von den Strömungswiderständen in diesem letzteren ab, die im allgemeinen unter 100 mm Hg für Blutdurchsätze in der Größenordnung von 600 ml/min in einem Oxygenator mit einer Oberfläche von 0,5 m² liegen.

Um sicher zu sein, daß der durchschnittliche Blutdruck in dem Oxygenator zu jedem Augenblick in dem gewünschten Bereich bleibt, sind zwei Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen.

Die erste Bedingung ist, daß der maximale Nutzdurchsatz der Pumpe 10, die am Ausgang des Oxygenators angeordnet ist, über demjenigen der am Eingang des Oxygenators angeordneten Pumpe 6 liegt.

Man kann die Pumpe 10 mit einer Drehzahl mit einem festen Prozentsatz über derjenigen der Pumpe 6 antreiben. Im Falle einer peristaltischen Pumpe mit Rotor kann man die Pumpe 10 mit einem Rotor mit einem größeren Durchmesser als die Pumpe 6 ausrüsten. Die beiden Pumpen können auch mit identischen Rotoren ausgestattet sein, die sich mit gleicher Drehzahl auf einer gemeinsamen Welle drehen, wobei diese Rotoren auf Schläuche einwirken, bei denen der Innendurchmesser des Schlauchs der Pumpe 10 größer als der des Schlauchs der Pumpe 6 ist. Natürlich kann man mehrere dieser Maßnahmen miteinander kombinieren.

Die zweite Bedingung ist, daß der minimale Nutzdurchsatz der Pumpe 10 am Ausgang des Oxygenators geringer als der minimale Nutzdurchsatz der Pumpe 6 am Eingang des Oxygenators ist Hierfür kann man für die Pumpe 10 einen Schlauch mit biegsamerer Wandung als derjenigen des Schlauchs der Pumpe 6 wählen. So bildet der durch einen Druck im Bereich des Atmosphärendrucks abgeplattete Querschnitt des Schlauchs der Pumpe 10 die Form einer Hantel mit einem geringeren Querschnitt als demjenigen des Schlauchs der Pumpe 6 für den minimalen Ansaugdruck. Man wählt für die Pumpe 10 einen im Ruhezustand im wesentlichen abgeplatteten Schlauch und erforderlichenfalls, um die Grenzform einer Hantel zu erreichen, einen Schlauch geringerer Steifheit uls die des im Ruhezustand kreisförmigen Schlauchs der Pumpe 6.

Man kann für die Pumpe 10 einen Schlauch mit dünneren Wandungen als für die Pumpe β verwenden und dünne Wandungen und eine abgeflachte Form kombinieren.

In der Praxis ist es, wenn man einen stabilen Zustand und einen zufriedenstellenden extrakorporalen Zirkulationsdurchsatz erreicht hat, zur Herabsetzung von Bluttraumen vorteilhaft, die Drehzahl der Pumpe 6 so herabzusetzen, daß ihr tatsächlicher Durchsatz auf etwa ⁴Zs des maximalen Durchsatzes eingestellt ist. Das

S Manometer 17 ermöglicht dabei die Feststellung des tatsächlichen Durchsatzes.

Die peristaltischen Pumpen werden im aligemeinen beim cardialen oder cardiopulmonalen Ersatz bevorzugt. Bei der unterstützenden Anwendung ist jedoch ein

ίο konkurrierender Einfluß zwischen dem mehr oder weniger gepulsten Durchsatz solcher Pumpen und demjenigen, der aus den Pulsationen des Herzens des

Patienten stammt, zu befürchten. Wenn man die diastolische Pause ausnutzen will, um

das aus dem außerhalb des Körpers liegenden Kreis stammende Blut einzuführen und eine konkurrierende Störung zwischen diesem letzteren und dem Herzen des Patienten zu vermeiden, werden daher Pumpen verwendet, deren Abgabe mit dem Cardialzyklus synchronisiert werden kann. Diese Pumpen werden im allgemeinen unter den der Blutzirkulation angepaßten Membranpumpen gewählt. Sie sind unter der Bezeichnung Ventricularpumpen oder auch Pumpen mit Schlauch- oder Rohrmembran und Klappen bekannt.

Diese Pumpen weisen stromauf und stromab gesteuerte Klappen auf. Das maximale Volumen der arteriellen Kammer, die die Pumpe 10 bildet, liegt höchstens 50% über dem maximalen Volumen der venösen Kammer, die die Pumpe 6 bildet. Die im allgemeinen starren Gehäuse dieser Pumpen sind in entgegengesetzter Phase an ein und demselben Pulsationsgenerator angeschlossen.

Der Beginn der Systole kann z. B. durch ein elektrocardiographisches Signal oder durch Absinken des arteriellen Drucks des Patienten unter eine besiimmte Schwelle angezeigt werden. Die Regulierung der Ansaug· und Ausstoßdrücke der einen oder der anderen Pumpe kann durch Einstellung der Drücke des gasförmigen Treibfluids erfolgen. Man hat so eine Betriebsweise, die mit derjenigen von peristaltischen Pumpen mit einem Durchsatz, der von dem Druck stromauf abhängt, vergleichbar ist.

Eine Einführung von Luft kann durch eine vertikale Anordnung verhütet werden, wobei das Blut von oben nach unten strömt und die Luft so an der Zuführungsklappe aufgefangen wird, die so ausgebildet sein kann, daß sie nicht vollständig schließt.

Die Verwendung von zwei Pumpen mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und Klappen und eines

so Fluidpulsationsgenerators ist für die Wiederbelebungen In der Ambulanz oder im Hubschrauber besonders vorteilhaft, da diese Anordnung keine elektrische Energie erfordert und die Pumpen nur mit Hilfe der Entspannung des für das Spülen des Oxygenators

SS verwendeten Sauerstoffs betrieben werden können. In diesem Foil kann der Oasmonitor entfallen und es kann, nachdem das Gas für den Antrieb der Pumpen entspannt ist, eine einfache Spülung des Oxygenators Im offenen Kreislauf vorgesehen werden. Mit einer

Sauerstoffflasche von 0,3 m¹ wird eine ausreichende Unabhängigkeit bei minimalem Gewicht und minima* lern Platzbedarf erreicht

Das Ausführungsbeispiel gemäS Flg. 1 zeigt eine Baugruppe, die mit dem veno-arteriellen System eines

Patienten verbunden wird, doch 1st die gleiche Baugruppe für eine extrakorporale veno-venöse oder arterio-vonöse Zirkulation verwendbar. In diesem letzteren Falle 1st nur die Pumpe β unbedingt

m tarnt

erforderlich, die mit ihrem maximalen Durchsatz arbeitet (sie wirkt als Durchsatzbegrenzer), und man stellt diesen Durchsatz durch Einstellung der Drehzahl der Pumpe ein.

Zur leichteren Anpassung an stark unterschiedliche Druckschwankungen kann der extrakorporale Kreis mehrere parallelgeschaltete Baugruppen aufweisen, deren jede aus einem Oxygenator zwischen zwei Pumpen 6 und 10 besteht. Solche Hilfsbaugruppen sind durch Ventile 22 und 23 mit dem in F i g. 1 dargestellten Hauptkreis verbunden. Sie können in Betrieb gesetzt oder kurzgeschlossen werden, um rasch variablen Erfordernissen des Patienten zu genügen.

Da Pumpen verwendet werden, die zu einem sehr geringen Grad an Hämolyse führen, und da jede direkte Rückführung von Blut vermieden wird, kann der Kreis ohne Gefahr auch über eine lange Zeitspanne angewendet werden. Da die Pumpen selbstregelnd sind, ist der Kreis einfach, zuverlässig und von beträchtlicher Sicherheit, insbesondere in bezug auf Einführung von Luft, da die Pumpen als Blasenfallen wirken.

Wenn der Oxygenator mit mikroporösen Membranen ausgestattet ist und von einem Gasstrom unter einem niedrigeren Druck als dem atmosphärischen Druck durchströmt wird, können die zufällig in das Blut eingeführten Blasen vor dem Eingang des Oxygenators resorbiert werden, und zwar um so besser, je feiner die Blasen sind. Der Oxygenator wird diesbezüglich besser als die üblicherweise verwendeten Blasenfallen (Schwerkraft- oder Auftriebsblasenfallen). Unter diesen Bedingungen kann man auch davon Abstand nehmen, eine solche Blasenfalle in den Kreis einzubauen.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Der verwendete extrakorporale Blutkreis entspricht dem in Fig. 1 dargestellten mit Ausnahme der Antriebseinrichtungen der Pumpen 6 und 10. Diese werden jede durch einen Gleichstrommotor, die beide von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist werden, mit zwischen 0 und 40 U/min einstellbaren Drehzahlen angetrieben. Die Schläuche bestehen aus Siliconelastomerem. Der Schlauch der Pumpe 6 hat einen Innendurchmesser von 10 mm und einen Außendurchmesser von 12,6 mm. Der Umfang des Rotors mit drei Rollen beschreibt einen Kreis mit einem Durchmesser von 140 mm. Der Schlauch der Pumpe 10 hat einen Innendurchmesser von 11,25 mm und einen Außendurchmesser von 14,1 mm. Der Umfang des Rotors beschreibt einen Kreis mit einem Durchmesser von 140 mm. Die Pumpe 10 ist in einer Höhe von 50 cm übei dem Oxygenator angeordnet. Dieser besteht aus zwe identischen Baugruppen, die jeweils 16 mikroporöse Membranen und 7 Zwischenstücke, aufeinandergesta

S pelt und zwischen zwei Endplatten eingespannt

aufweisen. Seine Austauschoberfläche beträgt 1 m². Irr

Dauerbetrieb beträgt dessen Strömungswiderstand

gegenüber dem Blut 50 mm Hg.

Der Kreis wurde zur cardiopulmonalen Unterstüt-

zung während einer Zeitspanne von 12 Stunden verwendet. Am Ende der Behandlung wurde festgestellt, daß der Hämolysegrad des Bluts unter 0,5% betrug. Der Blutdruck im Inneren des Oxygenators wurde im Bereich von 50 bis 150 mm Hg gehalten. Für einen

is Blutdurchsatz von 800 ml/min im Durchschnitt betrug der Austausch 40 ml Sauerstoff/min und 60 ml Kohlendioxid/min.

Beispiel 2

Der verwendete extrakorporale Blutkreis und die Pumpen 6 und 10 sind denjenigen von Beispiel 1 analog und entsprechen der F i g. 1. Die Rotoren der Pumpen 6 und 10 sind auf einer gemeinsamen Welle montiert, die durch einen Motor 12, dessen Drehzahl zwischen 0 und 40 U/min einstellbar ist, angetrieben wird. Jeder Rotor weist 3 Rollen im Winkelabstand von 120° auf, wobei die beiden Rotoren gegeneinander um 60° versetzt sind.

Der Schlauch der Pumpe 6 hat im Ruhezustand einen

kreisförmigen Querschnitt. Der Innendurchmesser des Schläuche beträgt 15,8 mm und der Außendurchmesser 20 mm. Der Schlauch der Pumpe 10 ist im Ruhezustand elliptisch. Die große und die kleine Innenachse der Ellipse betragen 24 bzw. 4 mm. Durch den Druck deformiert, nimmt dieser Schlauch einen kreisförmigen

Querschnitt mit einem Innendurchmesser von 16,8 mm und einem Außendurchmesser von 20 mm an. Der Nutzdurchmesser der Rotoren der Pumpen 6 und 10 beträgt 190 mm. Der Oxygenator hat eine Membranoberfläche von 3 m².

Mit dieser Baugruppe führte man bei einem erwachsenen Patienten einen subtotalen cardiopulmonalen Ersatz während 52 Stunden durch. Man stellt den Blutdurchsatz auf einen durchschnittlichen Wert von 2 l/min ein und beobachtet einen durchschnittlichen Austausch von 130 ml Sauerstoff/min und 150 ml Kohlendioxid/min. Die Druck- und Hämolysebedingungen sind die gleichen wie in Beispiel I. Eine zweite gleiche Baugruppe ist betriebsfertig vorgesehen, um verwendet zu werden, wenn sich der Austausch

Jo momentan als unzureichend erweist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Extrakorporaler Blutkreis, der einen Oxygenator mit dem vasculären System eines Patienten '· verbindet und zumindest eine Anordnung mit zwei in Serie zu beiden Seiten des Oxygenators angeordneten peristaltischen Pumpen oder Pumpen mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und mit Klappen aufweist, wobei sich das Durchsatzvolumen ι υ jeder der Pumpen im wesentlichen proportional zum Blutdruck jeweils an ihrem Eingang zwischen zwei Grenzwerten ändert, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Druckbereich zwischen 20 mm Hg unter atmosphärischem Druck und 20 mm Hg über atmosphärischem Druck am Eingang jeder Pumpe die am Eingang des Oxygenators (1) angeordnete Pumpe (6) ihr maximales Durchsatzvolumen und die am Ausgang des Oxygenators (1) angeordnete Pumpe (10) ihr minimales Durchsatzvolumen hat.

2. Blutkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen (6, 10) einen synchronen Antrieb (12) aufweisen.

3. Blutkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 2s gekennzeichnet, daß das Durchsatzvolumen der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (6) bei einem Blutdruck am Eingang der Pumpe unterhalb des atmosphärischen Drucks maximal ist.

4. Blutkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchsatzvolumen der am Ausgang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (10) bei einem Blutdruck am Eingang der Pumpe über atmosphärischem Druck minimal ist.

5. Blutkreis nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchsatz der am Ausgang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (10) größer als der inaximale Durchsatz der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (6) ist.

6. Blutkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das minimale Durchsatzvolumen der am Ausgang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (10) kleiner als das minimale Durchsatzvolumen der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (6) ist.

7. Blutkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Serie zu beiden Seiten des Oxygenators (1) angeordneten Pumpen (6, 10) eine peristaltische Pumpe mit vom Druck der angesaugten Flüssigkeit abhängigem Durchsatz ist.

8. Blutkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die am Ausgang des Oxygenators (1) angeordnete Pumpe (10) eine Pumpe mit schlauch- oder rohrförmiger Membran und mit Klappen ist.

9. ßlutkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Serie zu beiden Seiten des Oxygenators (1) angeordneten <'° Pumpen (6, 10) peristaltische Pumpen sind und identische Rotoren aufweisen, die auf der gleichen, mit regulierbarer Drehzahl durch einen Motor (12) angetriebenen Welle angeordnet sind.

10. Blutkreis nach einem der vorhergehenden '·< Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten ersten Pumpe (6) im Ruhezustand einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, daß der Schlauch der am Ausgang des Oxygenators (J) angeordneten zweiten Pumpe, die von derselben Bauart ist wie die erste Pumpe (6), im Ruhezustand einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt aufweist und daß der Innenumfang des Schlauches der zweiten Pumpe (10) größer ist, als derjenige des Schlauches der ersten Pumpe (6).

11. Blutkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Hilfspumpe (13) aufweist, die zumindest eine weitere Quelle (15 bzw. 16) für Blut und/oder medikamentöse Flüssigkeiten mit der Ansaugöffnung der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (6) verbindet.

12. Blutkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Manometer (17) stromauf von der am Eingang des Oxygenators (1) angeordneten Pumpe (6) vorgesehen ist

13. Blutkreis nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Manometer (17) den Druck durch die Wandung des flexiblen Schlauchs mißt.