Mini-Antrieb mit Maxi-Leistung:

Intrakorporales Pumpsystem für minimalinvasive Herz-Kreislaufunterstützung

Lage des Pumpsystems im Herzen. Bild: Abiomed

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland und vielen anderen Ländern. Dazu gehören vor allem chronisch ischämische Herzerkrankungen sowie der akute Myokard-Infarkt. Prinzipiell sind diese Erkrankungen behandelbar, allerdings besteht bei der Öffnung verschlossener Herzkranzgefäße die Gefahr der sogenannten hämodynamischen Instabilität als gefürchtete Komplikation. Um das Leben des Patienten nicht zu gefährden, gilt es also während und nach der Operation für einen stabilen Blutfluss zu sorgen. Diese Aufgabe können heute kleine, minimalinvasive Pumpen übernehmen, sowohl in der Herzchirurgie als auch bei Eingriffen im Herzkatheterlabor.

Die Mini-Blutpumpen der Baureihe Impella, die von der ABIOMED Europe GmbH produziert werden, haben sich mittlerweile in mehr als 20.000 Anwendungen bewährt. Je nach Modell können sie bis zu fünf oder sogar zehn Tage im Körper bleiben und das Herz während seiner Regeneration unterstützen. Die Pumpe ahmt dabei das natürliche Herz-Kreislauf-System nach, bei dem sauerstoffreiches Blut aus der linken Herzkammer (Ventrikel) über die Aortenklappe in die aufsteigende Aorta transportiert wird, um von dort in die Koronargefäße und in den systemischen Kreislauf zu gelangen. Die Förderleistung beträgt bis zu fünf Liter Blut pro Minute. Da die Herzkammer dadurch entlastet wird, kann sich das Herz erholen.

Die Pumpe fördert bis zu 5 l Blut pro Minute. Treibende Kraft ist ein kleiner bürstenloser DC-Motor von Faulhaber, der perfekt auf diese Anwendung ausgelegt wurde. Bild: Abiomed

Die Pumpe fördert bis zu 5 l Blut pro Minute. Treibende Kraft ist ein kleiner bürstenloser DC-Motor von Faulhaber, der perfekt auf diese Anwendung ausgelegt wurde.
Bild: Abiomed

Die Pumpe richtig zu platzieren geht vergleichsweise schnell. Die Vorbereitungszeit liegt heute bei weniger als drei Minuten. Die Pumpe wird unter Durchleuchtungskontrolle mithilfe eines Führungsdrahtes über einen Standard-Zugang zur Femoralarterie im linken Ventrikel und in der aufsteigenden Aorta platziert. Dort wird das Blut durch den Einlassbereich über die Kanüle in Richtung Auslass transportiert, der natürlichen Flussrichtung des Blutes entsprechend. Die Aortenklappensegel können sich vollständig um die Kanüle schließen, da die Pumpe je nach Modell mit 4 bis 6,4 mm einen sehr kleinen Durchmesser hat.

Die Pumpleistung ist unabhängig von der Eigenleistung des Herzens: Weder ein Herzrhythmus als Trigger noch eine eventuell medikamentös aufrechtzuerhaltende minimale Kontraktionskraft sind erforderlich, um die von der Pumpe angebotene Förderleistung von 2,5 l/min bis zu 5,0 l/min zu nutzen. Gesteuert wird die Pumpe über eine externe Konsole, mit der auch Einstellungen optimiert und die Wirkung überwacht werden.

Treibende Kraft der Pumpen sind bürstenlose, elektronisch kommutierte DC-Motoren von FAULHABER, die perfekt auf die Anforderungen des Impella-Projekts abgestimmt wurden und vor allem durch ihre hohe Leistungsdichte überzeugen. Bei einem Außendurchmesser von nur 4 mm bei der kleinsten Pumpe und 6,4 mm bei der größeren Variante liegt die Statorlänge bei 12 bzw. 18 Millimetern. Mit einer Drehzahl von bis zu 51.000 Umdrehungen pro Minute unterstützen die Kleinstantriebe dann die Pumpleistung des Herzens. Die Motoren überzeugen aber nicht nur durch ihre Kompaktheit, den hohen Wirkungsgrad und ihre Zuverlässigkeit, sondern auch vom günstigen Preis-/Leitungsverhältnis. Letzteres ist wichtig, da die Pumpen als Einwegsysteme ausgelegt sind und deshalb in großen Stückzahlen produziert werden.

Über Abiomed
Abiomed, Inc., in Deutschland vertreten durch die Abiomed Europe GmbH in Aachen, ist ein weltweit führendes Hightech-Unternehmen, das sich auf Technologien zur Wiederherstellung der Herzfunktion und zur Lebenserhaltung konzentriert. Das Unternehmen bietet dem Gesundheitsexperten ein breites, klinisches Produkt- und Dienstleistungsspektrum zur Herzerholung (Recovery) und Herzunterstützung, von der kleinsten Herzpumpe der Welt (Impella® 2.5) bis zum komplett implantierbaren Kunstherz (Abiocor®) an. Vom Herzkatheterlabor bis zur Herzchirurgie ist Abiomed engagiert, dem Herzpatienten die am weitesten entwickelten Technologien zur Verfügung zu stellen, mit dem Ziel seine Herzfunktion wieder herzustellen und ihm ein Höchstmaß an Lebensqualität zu ermöglichen.

Über Faulhaber
Die FAULHABER-Gruppe mit ihren 1.700 Mitarbeitern ist spezialisiert auf Entwicklung, Produktion und Einsatz von hochpräzisen Klein- und Kleinstantriebssystemen, Servokomponenten und Steuerungen bis zu 200 Watt Abgabeleistung. Dazu zählt die Realisierung von kundenspezifischen Komplettlösungen ebenso wie ein umfangreiches Programm an Standardprodukten wie bürstenlose Motoren, DC Kleinstmotoren, Encoder und Motion Controller. Die Marken der FAULHABER-Gruppe gelten weltweit als Zeichen für hohe Qualität und Zuverlässigkeit in komplexen und anspruchsvollen Anwendungsgebieten wie Medizintechnik, Bestückungsautomaten, Präzisionsoptik, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik. Vom leistungsstarken DC-Motor mit 200 mNm Dauerdrehmoment bis zum filigranen Mikroantrieb mit 1,9 mm Außendurchmesser umfasst das FAULHABER Standardportfolio mehr als 25 Millionen Möglichkeiten, ein optimales Antriebssystem für eine Anwendung zusammenzustellen. Dieser Technologiebaukasten ist zugleich die Basis für Modifikationen, um auf besondere Kundenwünsche hinsichtlich Sonderausführungen eingehen zu können.
Marco Antoni

Marco Antoni

Der Diplom-Physiker arbeitet seit Juni 2015 beim Redaktionsbüro Stutensee. Kontakt können Sie via Xing, Twitter und Facebook aufnehmen.

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