Der Gasaustausch bei Frühgeborenen ist häufig durch die strukturelle und funktionelle Unreife der Lunge beeinträchtigt. Fast immer ist eine künstliche Beatmung zur ausreichenden Oxygenierung und CO₂-Elimination erforderlich. Sie bewirkt aber gleichzeitig eine mechanische und entzündliche Zerstörung des Lungengewebes. Die extrakorporale Oxygenierung ist bisher keine Alternative zur mechanischen Beatmung, da unter anderem die Größe der verfügbaren Oxygenatoren und Kanülen nicht auf den Bedarf dieser kleinsten Patienten angepasst ist.

Wir überprüfen die Hypothese, ob durch Verwendung eines ausreichend kleinen, passiv (arteriovenös) in den fetalen Plazentakreislauf eingebundenen Membranoxygenators eine wesentliche Verbesserung des Gasaustauschs erzielt werden kann. In enger Zusammenarbeit zwischen unseren Ingenieuren und den Neonatologen der Sektion Neonatologie (Klinik für Kinder- und Jugendmedizin des Universitätsklinikums Aachen) entwickelten wir einen miniaturisierten Oxygenator und angepasste Kanülen als pumpenloses extrakorporales Lungenunterstützungssystem, welches über eine Kanülierung der Nabelschnur-Gefäße mit dem Kreislauf des Patienten verbunden wird (im Sinne einer „künstlichen Plazenta“).

Dieser Oxygenator (NeonatOx, Abb. 1) mit einer Gasaustauschflächen von 0,09 m² und 12 ml Füllvolumen (19 ml inkl. inkl. arterieller und venöser Schläuche) wurde entwickelt, als Labormuster hergestellt und bereits in vitro und in vivo getestet. Die In-vitro-Tests ergaben einen typischen Gasaustausch 47 ml_CO2/_Blut und 53 ml_O2/l_Blut bei 80 ml/min Blutflussrate und 160 ml Sauerstoffdurchfluss.

Weitere Entwicklungsschritte, die im Rahmen des NeonatOx-Projektes durchgeführt werden sollen, sind die Optimierung sowohl des Oxygenators bzw. des gesamten extrakorporalen Kreislaufs als auch der Kanülen.

Wir bedanken uns herzlich bei Matthias Seehase, MD, Reint K. Jellema, MD, Jennifer J. Collins und Prof. Boris W. Kramer, MD, PhD des Lehrstuhls für Experimentelle Perinatologie (Department of Pediatrics, Maastricht University Medical Center, Maastricht, The Netherlands) für Ihre fachliche Unterstützung.