Entwicklung, Optimierung und Anwendungsversuche einer neuartigen doppellumigen Kanüle zur extrakorporalen Kreislaufunterstützung

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neuartige doppellumige Kanüle für ein ECLS-System weiterentwickelt, optimiert und die Funktionalität in künstlichen Kreislaufsimulationen untersucht. Diese Kanüle bietet im Unterschied zu bestehenden ECLS-Systemen zum einen den Vorteil, dass das Herz-Kreislauf-System in physiologischer Flussrichtung perfundiert wird, wodurch eine adäquate Sauerstoffversorgung des gesamten Körpers gewährleistet werden soll. Zum anderen wird im linken Ventrikel verbleibendes Blut drainiert, wodurch die Regeneration des linken Ventrikels verbessert werden soll. Zur Optimierung und Anpassung einer in Vorarbeiten entwickelten Kanülenskizze erfolgten Ausmessungen in Herz-CT-Daten. Das optimierte Kanülendesign wurde in silico getestet. Kritische Stellen bezüglich des Strömungsprofils konnten verbessert werden. Im Rahmen der Computersimulation zeigte das finalen Kanülendesign hervorragende Flussraten über das Perfusions- und das Drainagelumen. Die finale Kanülenversion wurde als Prototyp 3D-gedruckt. An einer HLM wurde die Kanüle in vitro getestet und es zeigte sich auch hier eine gute Funktionalität. Für die praktische Anwendung konnte eine geeignete Einteilung der Kanülengrößen erfolgen. Aus Gründen der Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit wurde sich auf drei verschiedene Kanülengrößen beschränkt. Es kann dennoch davon ausgegangen werden, dass es für einen Großteil der Bevölkerung eine passende Kanülengröße gibt. Die individuelle Kanülengröße soll mittels einer bildgebenden Diagnostik ausgewählt werden. Mit Hilfe von äußerlich sicht- bzw. messbaren Parametern (z. B. Geschlecht, Alter und Körperoberfläche) kann nicht auf die Herz- bzw. Kanülengröße geschlossen werden. Um in Zukunft die Kanüle im klinischen Alltag verwenden zu können, muss diese noch im Großtierversuch an Schweinen getestet werden. Um hierfür eine passende Kanüle produzieren zu können, wurden Schweineherzen vermessen. In der Zusammenschau der Ergebnisse ist die neuartige doppellumige Kanüle für ein ECLS-System funktionsfähig. Der Zugangsweg der Kanüle ist zu optimieren. Es wird eine perkutane apikale Punktion des linken Ventrikels angestrebt. Der klinische Einsatz der neuartigen Kanüle bietet großes Potenzial, da die Mortalität beim Einsatz von ECLS-Systemen trotz zunehmender Implantationsrate bisher hoch ist.