Künstliches Herz Maria Gensel & Antonia Wittmers
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Künstliches Herz Maria Gensel & Antonia Wittmers
Gliederung
● Menschliches Herz
– Funktion, Krankheiten
● Motivation – Künstliches Herz
● Geschichte
● Überblick künstlicher Herzsysteme
– TAH, VAD
– LVAD, RVAD, BVAD
– Intern, Extern
● Pumpen
– Verdrängungspumpen
● Membran
– Strömungspumpen
● Axial
● Probleme
● Zusammenfassung
Menschliches Herz
(*4)
Menschliches Herz - Funktion
(*11)
Menschliches Herz - Funktion
(*11)
Menschliches Herz - Krankheiten
● Kardiomyopathien
– Entzündung d. Herzmuskelgewebes (Myokarditis)
– Vergrößerung Herzkammer u. Vorhöfe, Pumpfähigkeit (DCM)
– Genetische Verdickung der Herzkammerwand (HCM)
● Herzinsuffizienz
– Schwaches Herz, verminderte Pumpleistung
● Sauerstoffunterversorgung: Müdigkeit, Verwirrung
● Blutstau vor Herzkammern
– Linksherzinsuffizienz
● Stau vor li. Kammer, Rückstau in Lunge Atemnot
– Rechtsherzinsuffizienz
● Stau vor re. Kammer, Rückstau in venöses System
Vergrößerung Venen, Flüssigkeitsansammlung Funkt.
aller Organe gestört
Motivation – Künstliches Herz ● 11,5 Millionen leiden an Herzinsuffizienz ● > 20.000 auf Warteliste ● 3.500 Herztransplantationen jährlich weltweit zu wenig Spenderherzen andere Lösungen müssen gefunden werden
Geschichte – Künstliches Herz
● 1812 Le Gallois über Möglichkeit künstl. Organpumpe
● 1937 J. Gibbon Experimente
Herz-Lungen-Maschine an Katzen
● 1953. Gründel/Kohler, D,
Katzen + Hunde
● 1957 Kolff, Tetsuzo
Herzimplantation in Hund
(*9)
Geschichte – Künstliches Herz
● 1969 1. Mensch vorübergehend künstliches Herz, lebt
2,5 Tage damit bevor natürliches Spenderorgan
implantiert wird, stirbt jedoch nach 2 d
● 1982 W. DeVries implantierte Jarvik-7 112 d tot
● 2001 Gray, Dowling – AbioCor, total implantierbares
TAH 17 Monate tot
● 2002 Mini-Turbine "Incor 1", klein und stromsparend
● 2005 1000 Tage, Weltrekord für Berliner Kunstherz: die
Unterstützungspumpe «Incor»Überblick künstlicher Herzsysteme
Künstliche Herzen
TAH VAD
RVAD LVAD BVADÜberblick- TAH (Total artifical heart)
● Totaler Herzersatz
● Nachteil: bei
Aussetzen kann
eigenes Herz Arbeit
nicht übernehmen
● Bsp:
– AbiCor
– CardiWest
(* 14)Überblick- VAD (ventricular assist device)
● Blutpumpen zur Unterstützung des
Herzens
● Pumpen für linke/rechte/beide
Herzkammern (LVAD, RVAD, BVAD)
● Überbrückung bis:
– zur Transplantation
– sich Herz wieder erholt hat
● Dauerhafter EinsatzÜberblick - VAD
LVAD apikal
(*7)Überblick - VAD
BVAD apikal
(*7)Überblick - Extrakorporal
● Pumpen,
Steuereinheit,
Antrieb außerhalb
des Körpers
● Verbindung Herz mit
Kanülen durch
Bauchdecke
hindurch
● Bsp: Excor
(*7)Überblick
(*5)Überblick - Intrakorporal
● Pumpe innerhalb
Körper
● Steuereinheit, Antrieb
– implantiert
– außerhalb,
Energieübertragung
mittels Induktion
(*7)Pumpen – Verdrängungspumpen
● Membranpumpe
– Trennung von zu fördernden Medium vom Antrieb
durch Membran
– mechanische Teil des Antriebes vor schädlichen
Einflüssen des Fördermediums abgeschirmt
– Beförderung des Mediums durch Hin/Her-Bewegung
Membran
● Beispiel: Fishtail-Pumpe
(*3)Verdrängungspumpen Fishtail-Pumpe
(*3)Verdrängungspumpen Fishtail-Pumpe
● Motor und Pumpkopf
● Kopf: d=120 mm
– Enthält zwei Disks mit Membran aus
Polyurethan
– Membran
● Dicke nimmt zur Mitte ab
● teilt Kopf in 2 Kammern
– obere Disk
● schräger Eingang
● zentraler gerader Austritt
– Blut tritt in obere Kammer
● Weiterleitung durch Seitenlöcher in M. auch in
untere
● Austritt durch zentrales großes LochVerdrängungspumpen Fishtail-Pumpe
● Motor unten
– zentraler fixierter Magnet, bewegliche Magnetspule
– Magnetspule an Membranenden befestigt
– Wechelstrom durchfließt die Magnetspule
– Magnetisches Feld mit rasch wechselnder Polung
● bewegt Magnetspule
● Vibrationsbewegung der Membran (+/- 1,5mm; 40-70 Hz)
● bewegt Blut zur AusflussöffnungPumpen – Strömungspumpen ● Axialpumpe ● Beispiel: INCOR
Strömungspumpen INCOR
(*7)Probleme
Probleme Lösungsansätze
Blutgerinnung Blutgerinnungshemmende
Medikamente
Beschichtung (Heparin)
Reibung, Wärmeentwicklung, Frei schwebende Rotoren
Verschleiß durch magnetische Lagerung
Infektionsrisiko durch Akkus implantieren,
Leitungen nach außen Aufladung durch Induktion
Blutschädigung durch Blutfluss vorher simulieren,
Turbulenzen Pumpendesign ändernZusammenfassung
Bedeutete die Operation nicht einen
erheblichen Eingriff in Ihr Leben?
Klaus Müller: (*10)
Lion Heart, 2000
Auf jeden Fall, aber immerhin nur zur Verbesserung meines Lebens.
Man ist natürlich sehr wachsam, ob die Pumpe noch tickt.
Andere wundern sich manchmal, dass ich damit leben kann, aber ich bin einfach
froh, wenn es tickt,
denn das bedeutet L E B E N.Quellen (Bildernachweis mit (*Zahl)) 1) The present and future state of nonpulsatile aritficial heart technology, Takashi Yamane, Journal of artificial organs, ISSN : 1434-7229, 2002 Vol. 5 , pp - 149-155 2) The total aritficial heart an implantable biventricular assist device, Byoung Goo Min, Kyung Sun, Journal of artificial organs, ISSN : 1434-7229, 2002 Vol. 5 , pp – 147-148 3) A Novel, Valveless Ventricular Assist Device: The FishTail Pump. First Experimental In Vivo Studies, Horea Feier, Choukri Mekkaoui, Jean-Baptiste Drevet, Artificial Organs, December 2002, Vol. 26 Issue 12, pp. 1026 4) Sobotta, Atlas der Anatomie des Menschen, 21. Auflage 5) Extrakorporale Unterstützungssysteme –LVAD/BVAD, H. Antretter, Journal für Kardiologie 2004; 11 (Supplementum B), pp. 28-30 6) http://www.chron.com/disp/story.mpl/health/3238931.html 7) http://www.berlinheart.de 8) http://www.wikipedia.de 9) http://www.dgfkt.de/artikel/203/guendel.htm 10)http://www.bvmed.de/publikationen/Patientengeschichten/article/Klaus_Mueller.html 11) http://www.herz.hexal.de/grundwissen/herz/blutfluss.php 12) http://www.aerztezeitung.de/medizin/transplantation/kunstherz/ 13)http://rettungsdienst.wisotoday.de/Herzimplantat 14)http://images.chron.com/content/news/photos/05/06/24/abicor.jpg
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