DE19613564C1 - Intravasale Blutpumpe - Google Patents
Intravasale BlutpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine intravasale Blutpumpe mit
einem Antriebsteil und einem Pumpenteil, der durch das
Gefäßsystem des menschlichen Körpers hindurchgeführt
werden kann, um beispielsweise im Herzen Pumparbeit
auszuführen.
Eine intravasale Blutpumpe wird durch Punktion eines
Blutgefäßes in das Gefäßsystem des Körpers eingeführt
und zum Herzen oder an eine andere Stelle, an der Blut
gepumpt werden soll, vorgeschoben. Diejenigen Teile,
die in den Körper eingeführt werden, müssen im Durch
messer so klein sein, daß sie durch die extern zugäng
lichen, großen Gefäße hindurchpassen. Der größte zuläs
sige Durchmesser liegt bei etwa 7 mm.
Aus EP 0 157 871 B1 und EP 0 397 668 B1 sind intravasa
le Blutpumpen bekannt, bei denen der Pumpenteil ein
rohrförmiges Gehäuse enthält, in dem ein Flügelrad
drehbar angeordnet ist. Das Flügelrad ist über eine
flexible Welle, die durch einen Katheter hindurch ver
läuft, mit einem extrakorporalen Antriebsteil verbun
den. Der Antriebsteil treibt die flexible Welle an, die
ihrerseits den Pumpenteil antreibt. Dabei kann der An
triebsteil wegen seines extrakorporalen Betriebs belie
big groß ausgebildet sein. Zur Herabsetzung der Reibung
zwischen Welle und Katheter ist eine kontinuierliche
Schmierung mit Flüssigkeit erforderlich. Ein Teil die
ser Flüssigkeit gelangt durch die Gleitlager und Dich
tung der Pumpeneinheit samt Abrieb in den Blutstrom.
Der andere Teil wird nach der Passage durch den Kathe
ter entlang der Welle extrakorporal gesammelt. Ferner
schränkt die flexible Welle die Einsatzmöglichkeiten
der Blutpumpe ein, weil diese nur zu solchen Stellen im
Körper gebracht werden kann, bei denen keine allzu
starken Biegungen des Katheters und der darin enthalte
nen Welle erforderlich sind.
Aus WO94/09835 ist eine Blutpumpe für die vorüberge
hende Herzunterstützung bekannt. Diese Blutpumpe, die
am operativ geöffneten Herzen eingesetzt wird, weist
ein stabförmiges Gehäuse auf, das den Motor und die
Pumpe enthält und mit seinem Pumpenteil in die Aorta
eingesetzt werden kann, während der Motorteil außerhalb
der Aorta verbleibt.
Ferner ist durch EP 0 157 859 B1 eine Blutpumpe be
kannt, bei der der Motorteil und der Pumpenteil baulich
vereinigt sind. Diese Pumpe ist implantierbar, jedoch
handelt es sich nicht um eine intravasale Blutpumpe,
die minimalinvasiv in den Körper eingeführt werden
kann.
Das Konzept einer intravasalen Blutpumpe, von der der
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist be
schrieben in T. Sieß u. a., "Hydraulic refinement of an
intraarterial microaxial blood pump" in "The Interna
tional Journal of Artificial Organs" / Vol. 18 / Nr. 5,
1995, S. 273-285. Die dort beschriebene Blutpumpe weist
ein einen Elektromotor enthaltendes Motorgehäuse auf,
das am rückwärtigen Ende mit einem Katheter verbunden
ist. In dem Motorgehäuse ist die Motorwelle an zwei
Enden gelagert. Von dem vorderen Ende des Motorgehäuses
steht ein Rohr ab, durch das die Motorwelle hindurch
ragt. An diesem Rohr ist ein rohrförmiges Pumpengehäuse
befestigt, in welchem das mit der Motorwelle verbundene
Flügelrad rotiert. Das Pumpengehäuse und das Motorge
häuse haben etwa gleichen Durchmesser, der 5,4 bis 6,4
mm betragen kann. Bei dieser intravasalen Blutpumpe
kann eine genaue Zentrierung des Flügelrades in dem
Pumpengehäuse nur sehr schwer erreicht werden. Geringe
Zentrierungsfehler führen bei den geringen Abmessungen
bereits zu einer Verschlechterung des Rundlaufes und
können schwerwiegende Blutschädigungen zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intrava
sale Blutpumpe zu schaffen, also eine Blutpumpe, die
durch Blutgefäße hindurch vorgeschoben werden kann,
welche bei der erforderlichen großen Pumpenleistung
kleinformatig ausgebildet ist, und bei der die Blut
schädigung gering ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der beanspruchten Blutpumpe sind Antriebsteil
und Pumpenteil unmittelbar miteinander verbunden und
die Blutpumpe ist als stabförmiges dünnes Teil ausge
führt, wobei Motorgehäuse und Pumpengehäuse im wesent
lichen gleiche Außendurchmesser haben. Das Flügelrad
ist durch einen Schaft abgestützt, der sich durch das
gesamte Motorgehäuse erstreckt.
Der Durchmesser einer minimalinvasiv plazierbaren Blut
pumpe ist auf etwa 5 bis 7 mm beschränkt, da die Gefäß
weite in den Körperrandbereichen maximal etwas mehr als
7 mm beträgt. Mit einer derartigen Blutpumpe kann eine
Pumpenleistung von ca. 4 l/min. bei etwa 100 mmHg Ge
gendruck erzeugt werden. Der das Flügelrad abstützende
Schaft erstreckt sich durch das Motorgehäuse hindurch,
so daß er eine gute Führung und Konstanz seiner axialen
Ausrichtung hat. Dies ist Voraussetzung für eine
schlagfreie zentrisch genaue Führung des Flügelrades.
Eine derartig genaue Führung ist erforderlich, da zur
Minimierung der Blutschädigung und zur Vermeidung hy
draulischer Leistungsverluste der Spalt zwischen den
Flügeln des Flügelrades und dem Pumpengehäuse 1/10 mm
nicht übersteigen sollte. Unrundheiten der Flügelrad
drehung würden ebenfalls die Gefahr der Hämolyse ver
größern. Durch die Lagerung des Schafts bzw. der Motor
welle an beiden voneinander entfernt liegenden Enden
und in unmittelbarer Nähe des Flügelrades wird die La
gergenauigkeit erhöht, so daß Blutschädigungen durch
exzentrische Anordnung des Flügelrades und durch
schlechten Rundlauf vermieden werden.
Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.
Das flügelradseitige Lager ist vorzugsweise zugleich
als Wellendichtung ausgebildet, wodurch verhindert
wird, daß Blut in das Rohr oder das Pumpengehäuse ein
tritt.
Die beanspruchte intravasale Blutpumpe ist wegen
ihrer guten Beweglichkeit im Gefäßsystem vielseitig
einsetzbar, beispielsweise
- a) als Linksherzunterstützungspumpe mit der Option (siehe b)) zur Erzeugung einer pulsierenden Strömung,
- b) als Rechtsherzunterstützungspumpe mit der Op tion des pulsatilen Betriebs durch Modulation der Pumpendrehzahl,
- c) als uni- oder biventrikuläres Unterstützungs system während thorakaler/transthorakaler Ope rationen am schlagenden oder nicht schlagenden Herzen ohne den Einsatz einer Herz-Lungen-Ma schine,
- d) als Blutpumpe zur lokalen Organperfusion mit entsprechender Dichteinrichtung.
Da der Pumpenteil nach einem Einsatz der Blutpumpe nur
schwer zu reinigen und zu sterilisieren ist, ist gemäß
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgese
hen, daß das Pumpengehäuse, das Flügelrad und der
Schaft eine Wegwerfeinheit bilden, die als Ganzes von
dem Motorgehäuse entfernbar ist. Zu dieser Wegwerfein
heit kann auch noch der Rotor der Antriebseinheit gehö
ren, wenn dieser fest mit dem Schaft verbunden ist. Auf
diese Weise ist es möglich, diejenigen Teile, die ohne
größeren Aufwand hergestellt werden können, in der Weg
werfeinheit zu vereinigen, während der Stator des Mo
tors, der teure Wicklungen erfordert und ein leicht zu
sterilisierendes Gehäuse aufweist, mehrfach benutzt
werden kann.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun
gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einführung
der Blutpumpe vor den linken Ventrikel, mit
Positionierung der Ansaugkanüle im linken Ven
trikel,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt eines ersten
Ausführungsbeispiels der Blutpumpe,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit III
aus Fig. 2 und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem ein
Teil der Blutpumpe als Wegwerfeinheit ausgebil
det ist.
In Fig. 1 ist eine Verwendung der Blutpumpe 10 zur
Linksherzunterstützung dargestellt. Die Blutpumpe 10
weist einen Motorteil 11 und einen Pumpenteil 12 auf,
die koaxial hintereinander angeordnet sind und eine
stabförmige Bauform ergeben. Der Pumpenteil ist durch
einen Ansaugschlauch 13 verlängert, der an seinem Ende
und/oder in seiner Seitenwand Öffnungen für den Blutzu
tritt zur Pumpe aufweist. Das dem Saugschlauch 13 abge
wandte rückwärtige Ende der Blutpumpe 10 ist mit einem
Katheter 14 verbunden, der durch den Aortenbogen 15 und
die Aorta 16 eingeführt wurde. Die Blutpumpe 10 wird so
plaziert, daß sie hauptsächlich in der aufsteigenden
Aorta 15 liegt, der gerade und kurze Saugschlauch 13
aber in die Herzkammer 17 hineinragt. Die Aortenklappe
18 legt sich im Schließzustand an die Außenseite des
Pumpengehäuses oder des Saugschlauchs. Die Blutpumpe 10
mit vorgelagertem Saugschlauch 13 wird durch Vorschie
ben des Katheters 14, ggf. mit einem darin enthaltenen
Mandrin oder unter Verwendung eines Führungsdrahtes, in
die dargestellte Position vorgeschoben. Der Saug
schlauch 13 passiert dabei die Aortenklappe 18 retro
grad, so daß durch den Saugschlauch 13 Blut angesaugt
und in die Aorta 16 gepumpt wird.
Der Einsatz der beanspruchten Blutpumpe ist nicht
auf die in Fig. 1 dargestellte Anwendung, bei der es
sich lediglich um ein typisches Beispiel handelt, be
schränkt.
Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Blutpumpe mit dem Motorteil 11 und dem damit fest ver
bundenen Pumpenteil 12. Der Motorteil 11 weist ein
langgestrecktes zylindrisches Gehäuse 20 auf, in dem
der Elektromotor 21 untergebracht ist. An dem rückwär
tigen Ende ist das Gehäuse 20 mit einer Stirnwand 22
verschlossen, an die sich der flexible Katheter 14 ab
dichtend anschließt. Durch den Katheter 14 verlaufen
die elektrischen Kabel 23 zur Stromversorgung und
Steuerung des Elektromotors 21.
Der Stator 24 des Motors weist in üblicher Weise zahl
reiche umfangsmäßig verteilt angeordnete Wicklungen,
sowie einen magnetischen Rückschluß in Längsrichtung
auf. Er ist mit dem Motorgehäuse 20 fest verbunden. Der
Stator 24 umgibt den an einem Schaft 25 befestigten
Rotor 26, der aus in Wirkrichtung magnetisierten Perma
nentmagneten besteht. Der Schaft 25, der die rotierend
angetriebene Motorwelle bildet, ist am rückwärtigen
Ende mit einem Lager 27 im Motorgehäuse bzw. in der
Stirnwand 22 gelagert. Er erstreckt sich durch die ge
samte Länge des Motorgehäuses 20 und ragt nach vorne
aus diesem heraus.
Den vorderen Abschluß des Motorgehäuses 20 bildet ein
rohrförmiges stationäres Nabenteil 30, das am rückwär
tigen Ende 30a den gleichen Durchmesser hat wie das
Motorgehäuse 20 und abdichtend mit dem Motorgehäuse
verbunden ist. An das rückwärtige Ende 30a schließt
sich ein Verjüngungsabschnitt 30b an, in welchem sich
der Außendurchmesser des Nabenteils 30 stetig verrin
gert bis zum zylindrischen vorderen Endabschnitt 30c.
Von dem Endabschnitt 30c des Nabenteils 30 stehen radiale
Rippen 31 ab, deren äußere Enden mit dem zylindrischen
rohrförmigen Pumpengehäuse 32 verbunden sind. Am vor
deren Ende des Endabschnitts 30c befindet sich im Nabenteil
30 ein Lager 33 zur Lagerung des Schafts 25. Dieses
Lager ist zugleich als Wellendichtung ausgebildet und
wird später noch erläutert.
Der Schaft 25 steht aus dem Rohr 30 nach vorne vor und
trägt dort ein Flügelrad 34 mit einer auf dem Schaften
de sitzenden Nabe 35 und davon abstehenden Flügeln 36
oder Pumpenschaufeln.
Bei einer Rotation des Flügelrades 34 wird Blut durch
die stirnseitige Ansaugöffnung 37 des Pumpengehäuses 32
angesaugt und in axialer Richtung im Pumpengehäuse 32
nach hinten getrieben. Durch dem ringförmigen Spalt
zwischen dem Pumpengehäuse 32 und dem Motorgehäuse 20
strömt das Blut entlang des Abschnitts 30b des Rohres
30 nach außen, um weiter an dem Motorgehäuse 20 ent
langzuströmen. Hierdurch wird der Abtransport der im
Antrieb erzeugten Wärme sichergestellt, ohne daß es zu
Blutschädigung durch zu hohe Oberflächentemperaturen
(über 41°C) auf dem Motorgehäuse 20 kommt. Motorgehäu
se 20 und Pumpengehäuse 32 haben etwa den gleichen
Durchmesser, jedoch kann der Außendurchmesser des Pum
pengehäuses 32 etwas größer sein als derjenige des Mo
torgehäuses, weil das Pumpengehäuse außen nicht um
strömt werden muß.
Das Lager 33 sitzt in einer nach innen und zum Ende hin
offenen Ausnehmung 38 am äußersten vorderen Ende des
Nabenteils 30. Es weist einen Lagerkörper 39 aus Poly
tetrafluorethylen auf, das eine große Härte und einen
niedrigen Reibungskoeffizienten mit Stahl hat. Dieser
Lagerkörper weist an seiner Innenseite einen Dichtwulst
40 auf, der den rotierenden Schaft 25 nahezu linienför
mig umgibt. Im Innern des Lagerteils 39 befindet sich
eine Spreizfeder 41, die den Wulstbereich 40 mit Kraft
gegen den Schaft 25 drückt.
Durch die Lager 27 und 33 an den äußersten Enden des
Schafts 25 wird eine exakte Führung und ein guter Rund
lauf des Schafts erreicht. Vorteilhaft ist insbesonde
re, daß das vordere Lager 33 sich sehr nahe an dem Flü
gelrad 34 befindet.
Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 gleicht weitgehend
demjenigen von Fig. 2, so daß die nachfolgende Be
schreibung sich auf die Erläuterung der Unterschiede
beschränkt. Das Flügelrad 34 bildet zusammen mit dem
Schaft 25 und dem Rotor 26 sowie dem Rohr 30 und dem
Pumpengehäuse 32 eine Wegwerfeinheit, deren Grenzen
durch die gestrichelte Linie 61 bezeichnet sind. Zu der
Wegwerfeinheit gehört auch das Lager 33 und ggf. das
Lager 27. Nach Gebrauch der Blutpumpe können die ge
nannten Teile kontaminiert sein, wobei sich auch Blut
partikel in Spalten festsetzen können. Daher ist eine
vollständige Entkeimung praktisch nicht möglich. Die
Wegwerfeinheit 60 besteht aus Teilen, die relativ ein
fach und kostengünstig hergestellt werden können. Sie
wird als Ganzes von dem Motorgehäuse 20 abgezogen und
nach der Benutzung entsorgt und durch eine andere Ein
heit ersetzt.
Claims (5)
1. Intravasale Blutpumpe mit einem Antriebsteil (11),
der in einem Motorgehäuse (20) einen Elektromotor
(21) enthält und mit einem Katheter (14) verbunden
ist, und einem Pumpenteil (12), der ein in einem
rohrförmigen Pumpengehäuse (32) drehbares Flügel
rad (34) enthält,
wobei das Motorgehäuse (20) und das Pumpengehäuse (32) im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und koaxial in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und das Flügelrad (34) auf einem die Rotor welle des Motors (21) bildenden Schaft (25) sitzt, der sich durch ein von dem Motorgehäuse (20) ab stehendes stationäres Nabenteil (30) erstreckt, welches das Pumpengehäuse (32) trägt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaft (25) an einem Ende des Motorgehäu ses (20) sowie am flügelradseitigen Ende des sta tionären Nabenteils (30) jeweils mit einem Lager (27, 33) gelagert ist.
wobei das Motorgehäuse (20) und das Pumpengehäuse (32) im wesentlichen gleiche Durchmesser haben und koaxial in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und das Flügelrad (34) auf einem die Rotor welle des Motors (21) bildenden Schaft (25) sitzt, der sich durch ein von dem Motorgehäuse (20) ab stehendes stationäres Nabenteil (30) erstreckt, welches das Pumpengehäuse (32) trägt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaft (25) an einem Ende des Motorgehäu ses (20) sowie am flügelradseitigen Ende des sta tionären Nabenteils (30) jeweils mit einem Lager (27, 33) gelagert ist.
2. Intravasale Blutpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das stationäre Nabenteil (30)
abstehende Rippen (31) zum Halten des Pumpengehäu
ses (32) aufweist.
3. Intravasale Blutpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß das flügelradseitige
Lager (33) zugleich als Wellendichtung ausgebildet
ist.
4. Intravasale Blutpumpe nach einem der Ansprüche 1-
3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse
(32), das Flügelrad (34) und der Schaft (25) eine
Wegwerfeinheit (60) bilden, die als Ganzes von dem
Motorgehäuse (20) abziehbar ist.
5. Intravasale Blutpumpe nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zu der Wegwerfeinheit auch der
Rotor (26) des Motors (21) gehört.
Priority Applications (20)
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---|---|---|---|
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