Herz-Lungen-Maschinen (HLM), die bisher bei Kindern zum Einsatz kommen, sind konzeptionell überwiegend Geräte für Erwachsene, deren Einzelkomponenten lediglich verkleinert wurden. Dieser Verkleinerung sind aber Grenzen gesetzt, z. B. durch die benötigte Gasaustauschfläche, die benötigten Schlauchverbindungen der Kom­ponenten untereinander etc. Um eine HLM speziell für den Einsatz an früh- und neugebore­nen Kindern zu konzipieren, müssen daher gänzlich neue Konstruktionsansätze verfolgt werden.

Am Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik, Helmholtz-Institut, RWTH Aachen, wird daher in Zusammenarbeit mit der Kinderherzchirurgie des Universitätsklinikums Aachen eine neuartige hoch integrierte Herz-Lungen-Maschine (MiniHLM) entwickelt. Das primäre Ziel der MiniHLM ist, durch eine Reduktion von Füllvolumen und Fremdkörperoberfläche eine Verminderung der häufig beobachteten Komplikationen zu erreichen. Erste Tierversuche zur Validierung des Konzeptes konnten bereits erfolgreich durchgeführt werden.

Einleitung

Angeborene Herzfehler treten mit einer Häufigkeit von 0,8 % bei Neugeborenen auf. Die Korrektur dieser Herz- und Gefäßmissbildungen wird durch den Einsatz einer Herz-Lungen-Maschine (HLM), die eine Auf­rechterhaltung der Körperperfusion und der Körper­oxygenierung gewährleistet, ermöglicht. Dieser ex­tra­­korporale Kreislauf kann jedoch, insbesondere bei kleinen Neugeborenen, zu einer akuten systemischen entzündlichen Reaktion sowie zur Schädigung der Gerinnungssysteme führen [1]. Diese Patienten leiden post­operativ an Fieber und Fehlfunktionen verschiedener Organ­systeme in  unterschiedlichem Ausmaß.

Bei Patienten, die mit einer herkömmlichen HLM ope­riert wurden, konnte der Zu­sammen­hang zwischen schwerwiegenden Komplika­tionen, wie das Multiorganversagen und das Capil­lary-Leak-Syndrom, und den durch den extrakorpora­len Kreislauf bedingten entzündlichen Reaktion her­gestellt werden [2]. Bisher barg der Einsatz der HLM bei Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht von 1000 g (Blutvolumen ca. 85 ml) wegen dieser gefürchteten Schädigung aller Organsysteme hohe Risiken. Das statische Füllvolumen einer für Säuglinge gebräuchlichen HLM beträgt allein 400 ml. Das Blutvolumen eines neugeborenen Kindes mit einem Gewicht von 3500 g beträgt jedoch nur 300 ml. Daher bedeutet selbst für Neugeborene der Anschluss an eine HLM mit einem Füllvolumen von 400 ml trotz des Ein­satzes von Fremdblut eine erhebliche Verdünnung des Blutvolumens sowie einen hohen prozentualen Fremd­körperkontakt mit erheblichen möglichen Kom­plika­tionen beim Kind.

Um die beschriebenen Reaktionen und Komplikatio­nen erheblich zu vermindern, ist eine grundsätzliche Veränderung des Aufbaues der herkömmlichen HLM für Kinder notwendig, da bei der bisherigen Ent­wick­lung dieser Systeme im wesentli­chen die Einzelkomponenten der ursprünglichen HLM für Erwachsene lediglich verkleinert wurden. Diesem Konzept der Skalierung sind aber technische und physikalische Grenzen gesetzt, wie z. B. durch die notwendige Gasaustausch­fläche. Um eine HLM speziell für den Einsatz an früh- und neugeborenen Kindern zu konzipieren, müssen daher gänzlich neue Konstruktionsansätze verfolgt werden.

Am Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik, Helmholtz-Institut, RWTH Aachen, wird daher in Zu­sam­menarbeit mit der Kinderherzchirurgie des Universitätsklinikums Aachen eine neuartige hoch integrierte Herz-Lungen-Maschine (MiniHLM) entwickelt.