Herz-Lungen-Maschine beim Kind

Sektion Kinderherzchirurgie Klinik für Kinderkardiologie und Angeborene Herzfehler

Erklärung

Bei chirurgischen Eingriffen von angeborenen und erworbenen Herzfehlern, die am eröffneten Herzen und an den herznahen Gefäßen durchgeführt werden, muss das Herz vorübergehend aus dem Körperkreislauf ausgeschaltet, das heißt zum Stillstand, gebracht werden. Da der Lungenkreislauf unmittelbare anatomische Verbindungen mit verschiedenen Herzabschnitten hat, wird bei einem Herzstillstand automatisch auch der kleine Kreislauf über die Lunge unterbrochen. Das heißt, dass kein Blut zum Gasaustausch mehr aus dem rechten Herzen durch Pulmonalarterie, Lunge und Pulmonalvenen zum linken Vorhof fließt. Während Eingriffen am offenen Herzen und zum Teil auch an den großen herznahen Gefäßen muss das Herz-Kreislaufsystem daher adäquat ersetzt werden.

Die Herz-Lungen-Maschine

Die Herz-Lungen-Maschine (HLM) ist ein medizinisch-technisches Gerät, das einen Kreislaufstillstand ermöglicht, indem es für einen beschränkten Zeitraum folgende Funktionen für den Körper übernimmt:

  • die Pumparbeit des Herzens,
  • die Gasaustauschfunktion der Lunge (Kohlendioxidaufnahme aus dem Blut und Sauerstoffabgabe ins Blut),
  • die Temperaturregulation,
  • die Nierenfunktion, bei Bedarf auch Wasserausscheidung.

Um den Patienten an die HLM anschließen zu können, wird sein Kreislaufsystem über mehrere Kanülen mit der HLM verbunden. So kann Blut aus dem Körper zur HLM und von der HLM zum Körper gepumpt werden.

Im Folgenden möchten wir Ihnen eine Herz-Lungen-Maschine in ihren Grundfunktionen näher vorstellen:

Die Hauptpumpe

Die Hauptpumpe, die arterielle Pumpe, übernimmt bei Bedarf voll oder teilweise die Pumpfunktion des Herzens. Ihr sind alle anderen Pumpen und Komponenten der HLM untergeordnet. Sämtliche hinterlegten Alarme regeln oder stoppen bei Bedarf die Hauptpumpe und die ihr zugeordneten Komponenten.

Elektronische Gasmischer und Oxygenator

Der Elektronische Gasmischer ermöglicht das bedarfsgerechte Regeln des Luft-Gas-Gemisches. Da die Lunge während der Phase, in der die HLM aktiv ist, teilweise oder ganz aus dem Kreislaufsystem des Patienten ausgeklinkt ist, übernimmt ein Oxygenator – eine künstliche Lunge – die Gasaustauschfunktion. Das individuelle Mischungsverhältnis von Sauerstoff und Raumluft ist von Temperatur, Größe, Gewicht und Narkosetiefe des Patienten abhängig. Jede HLM hat zusätzlich für den Notfall einen manuellen Gasblender, der den Elektronischen Gasmischer bei einem Ausfall ersetzen kann.

Sensoren überprüfen Druck im Schlauchsystem

Während der Patient mit der HLM verbunden ist, wird über zahlreiche Drucksensoren kontinuierlich der Druck innerhalb des Schlauchsystems gemessen und dokumentiert. Werden während des Einsatzes der HLM bestimmte Druckgrenzen erreicht, wird dies dem OP-Team durch einen Alarm signalisiert. So wird sichergestellt, dass die HLM das Blut nicht mit zu hohem Druck in das Gefäßsystem des Patienten zurückpumpt.

Ein Niveausensor verhindert, dass durch einen Volumenmangel im Schlauchsystem Luft in das Gefäßsystem des Patienten gelangen kann. Durch den Niveausensor wird bei Aktivierung der Fluss reduziert oder ganz gestoppt, bis der Grund behoben wurde.

Der Bubblesensor (Luftblasenalarm) ist am arteriellen Schenkel des Schlauchsystems angeschlossen, über den das sauerstoffreiche Blut zurück in den Patientenkreislauf befördert wird. Bei Aktivierung wird sofort die Arterielle Pumpe (Hauptpumpe) gestoppt, damit keine Luftblasen in das arterielle Gefäßsystem gelangen können. Die Luftblasen können dann über Shunts (d. h. Querverbindungen) im Schlauchsystem eliminiert werden.

 

Elektronisch Venöse Klemme (EVO)

Die Elektronisch Venöse Klemme (EVO) kann auf verschiedene Schlauchdurchmesser eingestellt werden und verschließt bei einem Stopp der Arteriellen Pumpe (Hauptpumpe) den venösen Schlauchschenkel, der das sauerstoffarme Blut aus dem Patienten zur HLM leitet. Dadurch wird vermieden, dass ungewollt Blut aus dem Gefäßsystem des Patienten in die HLM fließt und so zu einem Blutdruckabfall führt.

Data Management System speichert alle wichtigen OP-Daten

Das Data Management System (DMS) speichert kontinuierlich während des Einsatzes Strömungsdaten der HLM, Vitalparameter des Patienten und zeichnet alle an der HLM aufgetretenen Alarme auf. Man kann manuelle Einträge vornehmen und externe Geräte zur Blutgas-Analyse, ACT-Messung (Messung von Gerinnungsparametern), Messung der Sauerstoffsättigung im Gehirn u. v. m. anschließen. Am Ende der Operation wird aus den Daten ein Protokoll für die Patientenakte erstellt. Da die Daten elektronisch gespeichert sind, kann jederzeit die Durchblutung der Organe und der Verlauf der gesamten Perfusion analysiert werden. Die Perfusionsdaten, die erhoben werden, geben auch Aufschluss über den Kühlungs- und Wärmungsverlauf des Blutes, sowie die Veränderung der Einstellung an der HLM zu den verschieden Zeitpunkten der Perfusion, Medikamenten-, Volumengaben und die Reaktion auf sich während der Perfusion ergebenden Ereignisse. Außerdem sind wichtige Informationen für eventuelle weitere Operationen gesichert.
Im Panel sind alle Einschübe integriert, über die die verschiedenen Komponenten einer HLM wie Pumpen, Sensoren, Alarme, Parameter und Patientendaten individuell festgelegt werden. Die Einschübe können auch bei laufendem Betrieb getauscht werden. Alle HLM in Heidelberg sind identisch aufgebaut und haben die gleiche Anordnung der Einschübe, um so eine einheitliche Bedienung zu gewährleisten und Verwechslung vorzubeugen.

Schlauchsets richten sich nach individuellen Anforderungen

Das Schlauchset ist ein steriles Einmalprodukt, das individuell für die jeweiligen Kliniken konfiguriert und produziert wird und alle wichtigen Einmalkomponenten enthält, die für die Anwendung der HLM notwendig sind. Es wird steril in einer Wanne mit Barcode geliefert. Da es vom Säugling bis zum Erwachsenen eine große Breite von individuellen Anforderungen erfüllen muss, stehen verschiedene Schlauchsets zur Verfügung. Die Auswahl des Schlauchsets richtet sich nach Größe und Gewicht des Patienten, nach Art der Operation und der individuellen Heparinverträglichkeit. Es wird immer das Schlauchset gewählt, das für die Versorgung des Patienten die ausreichende Kapazität bietet, dabei aber so klein wie möglich ist.

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Das OP-Team der Kinderherzchirurgie im Einsatz. Die Herz-Lungen-Maschine, die HLM (re.), kann während der Operation für einen beschränkten Zeitraum die Pumparbeit des Herzens, die Gasaustauschfunktion der Lunge, die Temperaturregulation und Teilfunktionen der Niere (Wasserentzug, Elektrolythaushalt) übernehmen.

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Eine Herz-Lungen-Maschine des Universitätsklinikums Heidelberg.

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Nach der manuellen Berechnung und der Dokumentation der Durchblutungswerte des Patienten wird die Auswahl des HLM-Sets getroffen und der Einsatz der HLM vorbereitet. Die manuellen Berechnungen werden auch ins Data-Management-System aufgenommen.

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Die verschiedenen HLM-Sets werden steril verpackt in Regalen aufgebewahrt. Die Auswahl des jeweiligen Systems hängt von der Größe und dem Gewicht des Patienten und seiner berechneten Durchblutungswerte ab.

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Alle HLM-Schlauchsets, die in der Herzchirurgie Heidelberg verwendet werden, sind beschichtet. So werden dem durchfließenden Blut Oberflächeneigenschaften tatsächlicher Blutgefäße simuliert.

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Vorbereitung des Schlauchsets vor Einsatz der HLM.

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Der Kardiotechniker verbindet das Schlauchsystem mit der Hauptpumpe.

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Die Hauptpumpe der HLM übernimmt bei Bedarf voll oder teilweise die Pumpfunktion des Herzens.

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st die HLM im Einsatz wird venöses Blut über die exkorporale Zirkulation vom Patienten zur HLM geleitet. Im Venösen Reservoir wird es gesammelt, gefiltert und entschäumt, bevor es weiter durch das HLM-Set fließt und dann als arterielles Blut zum Patienten zurückgepumpt wird.

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Im Oxygenator findet der Gasaustausch an der HLM statt. Hier wird CO2 aus dem venösen Blut entfernt. Nach Sauerstoffzugabe wird das Blut dann wieder zurück zum Patienten geleitet. Zum Oxygenator gehört auch der Wärmetauscher, der das Blut des Patienten, je nach Bedarf, kühlen oder wärmen kann.

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Über verschiedene Monitore überwacht und steuert der Kardiotechniker während der Operation die Funktionen der HLM.

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Der Oxygenator wird über diesen Monitor gesteuert. So kann das Luft-Gas-Gemisch nach Bedarf angepasst werden.

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Der arterielle Druck wird über diesen Monitor überwacht.

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Mit dem ACT-Gerät (Active Clotting Time) werden die individuellen Blutgerinnungswerte während der OP gemessen: Bei Berührung mit Fremdoberflächen wie dem HLM-Set gerinnt Blut eigentlich sofort. So würde das HLM-Set jedoch verstopfen. Daher erhält der Patienten vor der Operation gerinnungshemmende Medikamente, die ein Verstopfen verhindern.

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Der Niveausensor schlägt Alarm, wenn durch Volumenmangel im Schlauchsystem Luft in das Gefäßsystem des Patienten gelangen könnte.

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Die Venöse Klemme verschließt bei einem Stop der Hauptpumpe den venösen Schlauchschenkel und verhindert so, dass ungewollt Blut aus dem Gefäßsystem des Patienten in die HLM fließt.

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Das Data-Management-System speichert kontinuierlich Strömungsdaten der HLM, die Vitalparameter des Patienten und zeichnet alle an der HLM aufgetretenen Alarme auf. Am Ende der OP werden die Werte in Papierform ausgedruckt und der Patientenakte beigelegt.

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Im Panel sind alle Einschübe integriert, über die die verschiedenen Komponeten einer HLM wie Pumpen, Sensoren, Alarme, Parameter und Patientendaten individuell festgelegt werden. Hier werden auch alle Alarmgrenzwerte definiert.

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Der Anästhesist überwacht während der gesamten OP die elementaren Körperfunktionen des Patienten und reagiert auf Operationsänderungen. Auch unvorhergesehene Blutverluste und Flüssigkeitsdefizite des Patienten gleicht der Anästhesist über Infusionen aus.

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Im neuen OP der Kinderherzchirurgie gibt es fünf große OP-Monitore. Sie alle übertragen während der Operation die wichtigsten Patientenwerte und duch eine in der OP-Leuchte integrierte Kamera auch Live-Bilder der Operation.

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Eine Herz-OP erfordert ein absolut eingespieltes Team. Das Instrumentierpersonal (vorne) arbeitet den Chirurgen zu, der Kardiotechniker überwacht die HLM (re.), die Anästhesie (hinten) ihren Bereich.

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Erkrankungen

Spezialisten

Berthold Klein

EBCP (Eurpean Board of Cardiovascular Perfusion)

Schwerpunkt

Transplantationskoordination Herz, Kunstherzsyteme, ECMO, Kinderperfusion, Aus- und Weiterbildung von Studenten der FH Furtwangen und Akademie für KT in Berlin


06221 56-6157
06221 56-1944