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Patent Searching and Data


Title:
INTRACARDIAC PUMP DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/043689
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pump device comprising a first pump (10a) and a second pump (10b). The suction end of the first pump (10a) can be introduced into the left ventricle (42) of the heart, whilst the delivery end is positioned in the aorta (40), and the suction end of the second pump (10b) is arranged in the right atrium (43) whilst the delivery end is positioned in the pulmonary artery (47). Both pumps (10a, 10b) are driven interdependently by a single control unit, the first pump (10a) assumes a lead function while the second pump (10b) only pumps around 90 % of the volume flow of said first (10a) pump. Pressure sensors on the pumps serve to detect the pressure difference between the suction end and the delivery end of a pump and to determine the volume flow. Both pumps are introduced into the heart without the ventricle having to be opened.

Inventors:
SIESS THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/001868
Publication Date:
October 08, 1998
Filing Date:
March 31, 1998
Export Citation:
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Assignee:
IMPELLA CARDIOTECH GMBH (DE)
SIESS THORSTEN (DE)
International Classes:
A61M1/12; A61M1/10; F04B49/06; H02K5/08; H02K5/124; H02K5/128; H02K5/132; H02K11/00; H02K15/12; H02K15/14; H02K49/10; H02K7/14; H02K15/02; H02K21/14; H02K29/00; (IPC1-7): A61M1/10
Domestic Patent References:
WO1994009835A11994-05-11
WO1994009835A11994-05-11
WO1997037696A11997-10-16
Foreign References:
US4662355A1987-05-05
DE2113986A11972-09-28
Other References:
YAMAZAKI K ET AL: "DEVELOPMENT OF A MINIATURE INTRAVENTRICULAR AXIAL FLOW BLOOD PUMP", ASAIO JOURNAL, vol. 39, no. 3, 1 July 1993 (1993-07-01), pages M224 - M230, XP000412587
Attorney, Agent or Firm:
Selting, G�nther (Bahnhofsvorplatz 1, K�ln, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Intrakardiale Pumpvorrichtung mit zwei im Herzen zu plazierenden Pumpen (10a, 10b), von denen jede eine Antriebseinheit (11) und eine starr damit verbundene Pumpeneinheit (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pumpen (10a, 10b) von einer gemeinsamen Steuereinheit (66) in gegenseitiger Abhängigkeit betrieben sind.
2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Pumpe (lOa) eine für den rech ten Ventrikel (43) bestimmte RechtsherzPumpe und die andere Pumpe (lOb) eine für den linken Ventri kel (42) bestimmte LinksherzPumpe ist, und daß die Volumenströme beider Pumpen von der gemeinsa men Steuereinheit derart gesteuert sind, daß der Volumenstrom der LinksherzPumpe (lOb) größer ist als derjenige der RechtsherzPumpe (lOa).
3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Volumenstrom der LinksherzPumpe (lOb) um einen bestimmten Prozentsatz, vorzugswei se etwa 10, größer ist als derjenige der RechtsherzPumpe (lOa).
4. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 13, da durch gekennzeichnet, daß für jede Pumpe (10a, lOb) eine VolumenstromMeßeinrichtung zur Ermittlung des Volumenstromes (V) dieser Pumpe vorgesehen ist, die mit der Steuereinheit (66) kommuniziert.
5. Pumpvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die VolumenstromMeßeinrichtung min destens eine DifferenzdruckMeßeinrichtung auf weist, die die Druckdifferenz (AP1, AP2) zwischen der Saugseite der Pumpe und der Druckseite ermit telt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die aus der Druckdifferenz (AP1, AP2) und der Drehzahl der Pumpe den Volumenstrom (V) bestimmt.
6. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 15, da durch gekennzeichnet, daß die Pumpen (10a, 10b) jeweils einen mit Wechselstrom von steuerbarer Frequenz betriebenen Elektromotor enthalten.
7. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 16, da durch gekennzeichnet, daß an jeder Pumpe (10a, lOb) mindestens ein Absolutdrucksensor (60,61 ; 62,63) vorgesehen ist, der im Falle eines zu großen oder zu niedrigen Druckes eine Verminderung bzw. Erhö hung des Volumenstromes veranlaßt.
8. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 17, da durch gekennzeichnet, daß die Pumpen (lOa, 10b) in MasterSlaveSteuerung betrieben sind, wobei die LinksherzPumpe (10a) die Funktion des Masters hat und die RechtsherzPumpe (lOb) nachgeführt ist.
9. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 17, da durch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorge sehen ist, die von beiden Pumpen (10a, 10b) dieje nige ermittelt, die bei dem jeweiligen Betrieb die förderschwächere ist, und dieser die MasterFunk tion zuweist.
10. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 19, da durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Parameter mindestens einer Pumpe (10a, 10b) gemessen und auf einen Sollwert geregelt wird.
11. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der Parameter die Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite der Pum pe ist.
Description:
Intrakardiale Pumpvorrichtunq Die Erfindung betrifft eine intrakardiale Pumpvorrich- tung mit zwei Pumpen, die in das Herz eingeführt werden können, um die natürliche Pumpfunktion des Herzens zu unterstützen oder durch kontinuierlichen Pumpbetrieb zu ersetzen.

Eine Pumpvorrichtung für die Herzunterstützung ist be- schrieben in W094/09835 (Jarvik). Diese Pumpvorrichtung weist zwei voneinandner unabhängige Pumpen auf, die jeweils aus einem Pumpenteil und einem damit starr ver- bundenen Antriebsteil bestehen. Der Pumpenteil der ei- nen Pumpe wird durch eine apekale Operationsöffnung hindurch derart in den linken Ventrikel eingeführt, daS er aus dem linken Ventrikel heraus in die Aorta för- dert. Der andere Pumpenteil wird durch eine weitere Operationsöffnung hindurch in den rechten Ventrikel so eingeführt, daß er aus dem rechten Ventrikel in die Pulmonalarterie hineinfördert. Das System enthält wei- terhin einen Kontroll-und Anzeigemodul, der klein ge- nug ist, um sterilisiert und im sterilen Operationsbe- reich benutzt zu werden. Dieser kann einen Mikroprozes- sor mit Kontroll-und Überwachungsalgorithmen enthal- ten, um den Volumenstrom und Druck zu regulieren, oder um den Volumenstrom und Druck, die durch Sensoren ge- messen oder durch Vergleich der Messungen von Geschwin- digkeit und Energieaufnahme berechnet wurden, einer Datenbasis zuzuführen. Die als Kanülenpumpen bezeichne- ten Pumpen können mit eingebauten Drucksensoren oder Volumenstrommeßvorrichtungen ausgestattet sein, um ört- liche Messungen dieser Parameter im Rahmen des Patien- tenmanagement durchzuführen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine intrakardiale Pumpvorrichtung mit mindestens zwei Pumpen zu schaffen, bei der eine wirksame Herzunter- stützung unter geeigneter Bemessung der Betriebsbedin- gungen beider Pumpen erzielbar ist.

Die erfindungsgemäße intrakardiale Pumpvorrichtung ent- hält zwei im Herzen zu plazierende Pumpen, von denen jede eine Antriebseinheit und eine damit starr verbun- dene Pumpeneinheit aufweist. Beide Pumpen sind von ei- ner gemeinsamen Steuereinheit in gegenseitiger Abhän- gigkeit betrieben. Erfindungsgemäß werden die beiden Pumpen nicht unabhängig voneinander betrieben, sondern in der Weise, daß bei beiden Pumpen die für den Pumpen- betrieb wichtigen Parameter aufeinander abgestimmt sind. Dadurch wird ein interferierender Betrieb beider Pumpen vermieden und es wird auch verhindert, daß unna- türliche Druck-oder Saugverhältnisse im Herzen und den peripheren Organen auftreten können.

Intrakardial im Sinne der vorliegenden Erfindung umfaßt die Herzkammern (Ventrikel), die Vorhöfe und die an- grenzenden Gefäßstümpfe.

Ein wesentlicher Parameter einer intrakardialen Blut- pumpe ist der pro Zeiteinheit geförderte Volumenstrom.

Die Steuerungen beider Pumpen sind so aufeinander abge- stimmt, daß die Volumenströme in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen. Wenn die eine Pumpe als Rechtsherzpumpe und die andere als Linksherz-Pumpe ein- gesetzt wird, fördern beide Pumpen in Fluidsysteme, die in Strömungsrichtung in Reihe hintereinander angeordnet sind, wobei zuerst das mit dem rechten Ventrikel in direkter Fluidkommunikation stehende System zur Versor- gung der Lunge durchströmt wird. Nach Oxigenierung des Blutes in der Lunge kehrt das Blut zum Herzen zurück, und zwar in den linken Ventrikel. Vom linken Ventrikel wird das Blut in die Aorta gepumpt. Im peripheren Ge- fäßsystem reduziert sich die Blutmenge jedoch durch Verzweigungen und"Leckverluste"um etwa 10 %. Der Vo- lumenstrom der Rechtsherzpumpe ist um einen bestimmten Prozentsatz, vorzugsweise etwa 10 %, kleiner als derje- nige der Linksherz-Pumpe. Dieser festgelegte Prozent- satz bleibt bei einer Änderung des Volumenstromes er- halten, d. h. die Volumenströme beider Pumpen ändern sich in gleichen prozentualen Ausmaßen.

Die gemeinsame Steuereinheit zur Steuerung beider Pum- pen kann auch aus unterschiedlichen Steuereinrichtungen bestehen, die miteinander kommunizieren, so daß eine Änderung des Volumenstroms einer Pumpe automatisch zu einer entsprechenden Änderung des Volumenstromes der anderen Pumpe führt.

Vorzugsweise sind beide Pumpen in Master-Slave-Steue- rung betrieben, wobei normalerweise die Linksherz-Pumpe die Funktion des Masters hat. Die Linksherz-Pumpe ist diejenige, die die größte Fördermenge gegen den höch- sten Gegendruck zu bewältigen hat und die daher am höchsten beansprucht wird.

Beide Pumpen können einander gleich ausgebildet sein und somit gleiche Bauformen und Leistungscharakteristi- ken haben.

Die Pumpen sind vorzugsweise als intravasale Pumpen ausgebildet, wie sie in der (nicht vorveröffentlichten) W097/37696 beschrieben sind. Eine solche intravasale Blutpumpe ist mit einem Katheter verbunden. Sie hat so geringe Abmessungen, daß sie durch ein Blutgefäß hin- durch an den Einsatzort geschoben werden kann, oder auch im Blutgefäß betrieben werden kann. Bei einer sol- chen intravasalen Blutpumpe haben der Pumpenteil und der Antriebsteil im wesentlichen gleichen Durchmesser, der nicht größer ist als etwa 5-7 mm, da die Gefäß- weite in den Körperrandbereichen maximal etwas mehr als 7 mm beträgt. Die rigide Länge einer solchen Pumpe darf nicht mehr als etwa 35 mm betragen, damit die Pumpe durch die Krümmungen von Blutgefäßen hindurchgeht. Al- lerdings kann die Pumpe zusätzlich mit einem flexiblen Schlauch verlängert sein, der die effektive Länge der Pumpe vergrößert.

Andererseits besteht die Möglichkeit, die Pumpe opera- tiv über das herznahe Gefäßsystem in das Herz einzu- führen. In jedem Fall sind die Pumpen so klein, daß sie in das Herz, einschließlich der Vorhöfe und der angren- zenden Gefäßstümpfe, hineinpassen und im Herzen betrie- ben werden können, ohne daß Teile der Pumpe aus dem Herzen herausragen. Aus dem Herzen oder den Blutgefäßen herausgeführt sind allenfalls die Katheter, die mit den Pumpen verbunden sind. Diese Katheter enthalten nicht nur die Leitungen zum Zuführen elektrischer Energie zu den Pumpen, sondern auch die Signalleitungen, die von den an den Pumpen vorgesehenen Sensoren zu der extra- korporalen Steuereinheit führen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer intrakardialen Blutpumpe, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der intrakardialen An- wendung zweier intravasaler Pumpen, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Anwendung zweier durch die Blutgefäßwandungen hindurch operativ in das Herz eingeführter Pumpen, Fig. 4 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des Betriebes der beiden Pumpen, Fig. 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Abhängig- keit des Volumenstromes von der Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite einer Pumpe, Fig. 6 ein Blockschaltbild der Steuerung der beiden Pumpen und Fig. 7 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs verschie- dener Drücke im Herzen.

In Fig. 1 ist eine intravasale Blutpumpe 10 darge- stellt, also eine Blutpumpe, die durch das Blutgefäßsy- stem eines Patienten geschoben werden kann, um bis in das Herz hinein vorzudringen. Der Außendurchmesser ei- ner solchen Blutpumpe ist an keiner Stelle größer als 7 mm.

Die Pumpe 10 weist einen Antriebsteil 11 und einen da- mit starr verbundenen Pumpenteil 12 auf. Der Antriebs- teil 11 weist ein langgestrecktes zylindrisches Gehäuse 20 auf, in dem ein Elektromotor 21 untergebracht ist.

An dem rückwärtigen Ende ist das Gehäuse 20 mit einer Stirnwand 22 verschlossen, an die sich ein flexibler Katheter 14 abdichtend anschließt. Durch den Katheter 14 verlaufen die elektrischen Kabel 23 zur Stromversor- gung und zur Steuerung des Elektromotors 21, und außer- dem weitere Kabel 23a, die mit Sensoren der Pumpe 10 verbunden sind.

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 mit der Motorwelle 25 verbundenen Rotor 26, der aus in Wirkrichtung magnetisierten Perma- nentmagneten besteht. Die Motorwelle ist am rückwärti- gen Ende mit einem Lager 27 im Motorgehäuse bzw. in der Stirnwand 22 gelagert. Die Motorwelle erstreckt sich durch die gesamte Länge des Motorgehäuses 20 und ragt nach vorne aus diesem heraus.

Den vorderen Abschluß des Motorgehäuses bildet ein rohrförmiges stationäres Nabenteil 30, das mit seinem rückwärtigen Ende in einem Ansatz 20a von verringertem Durchmesser des Gehäuses 20 sitzt. Der Außendurchmesser des Nabenteils verjüngt sich zum vorderen Ende hin, wo sich ein Lager 33 zur Lagerung der Motorwelle 25 befin- det. Dieses Lager ist zugleich als Wellendichtung aus- gebildet.

Die Motorwelle 25 steht aus dem Nabenteil 30 nach vorne vor und trägt dort ein Flügelrad 34 mit einer auf dem Wellenende sitzenden Nabe 35 und davon abstehenden Flü- geln 36 oder Pumpenschaufeln, die in bezug auf die Ach- se des Flügelrades 34 schräggestellt sind. Das Flügel- rad 34 ist in einem zylindrischen Pumpengehäuse 32 ent- halten, das durch drei umfangsmäßig verteilte Stege 38 mit dem Motorgehäuse 20 verbunden ist. Das Motorgehäuse 20 und das Pumpengehäuse 32 sind durch einen Ring 39 starr miteinander verbunden und haben gleiche Außen- durchmesser. Der Durchmesser der Pumpe 10 ist an keiner Stelle größer ist als dieser Außendurchmesser.

Bei einer Rotation des Flügelrades 34 wird Blut durch die Ansaugöffnung 37 des Pumpengehäuses 32 angesaugt und in axialer Richtung im Pumpengehäuse 32 nach hinten getrieben. Durch den ringförmigen Spalt zwischen dem Pumpengehäuse 32 und dem Motorgehäuse 20 strömt das Blut am Nabenteil 30 entlang nach außen, um weiter an dem Motorgehäuse 20 entlangzuströmen. Hierdurch wird der Abtransport der im Antrieb erzeugten Wärme sicher- gestellt, ohne daß es zur Blutschädigung durch zu hohe Oberflächentemperaturen (über 41 °C) auf dem Motorge- häuse 20 kommt. Es ist auch möglich, den Pumpenteil 12 für die umge- kehrte Förderrichtung auszulegen, wobei das Blut an dem Motorgehäuse entlang angesaugt wird und aus der stirn- seitigen Öffnung 37 axial austritt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verwendung zweier generell einander gleicher Pumpen 10a, 10b, die gemäß Fig. 1 ausgebildet sind, in einem Herzen, zur Herzunterstützung oder als Ersatz für die Herzpumpfunk- tion bei stillgesetztem Herzen. Beide Pumpen 10a, 10b sind jeweils mit einem Katheter 14a, 14b verbunden. Sie sind percutan verlegt worden, wobei der Katheter 14a der Linksherz-Pumpe l0a durch die Aorta 40 verläuft und ein die Pumpe 10a verlängernder Schlauch 13 durch die Aortenklappe 41 in den linken Ventrikel 42 hinein vor- geschoben ist. Dabei ist der Pumpenteil 12 mit dem mit dem Pumpengehäuse 32 verbundenen flexiblen Schlauch 13 verlängert, der an seinem Ende und/oder in seiner Sei- tenwand Öffnungen für den Blutzutritt zur Pumpe 10a aufweist. Die Pumpe l0a saugt durch den Schlauch 13 an und fördert das Blut in die Aorta 40, während die Aor- tenklappe 41 sich von außen gegen das Pumpengehäuse 32 bzw. den Schlauch 13 legt. Im linken Ventrikel 42 wird somit die Pumpe 10a als Linksherz-Pumpe mit axialer An- saugung betrieben.

Die andere Pumpe 10b wird als Rechtsherzpumpe in Fluid- kommunikation mit dem rechten Ventrikel 43 betrieben.

Der Katheter 14b führt durch die obere oder die untere Hohlvene 44 hindurch in das rechte Atrium 45. Der Schlauch 13 der Pumpe 10b ragt durch die Tricuspidal- klappe 43a und die Pulmonalklappe 46 in die Pulmonalar- terie 47, von der das Blut zur Oxigenierung zur Lunge 48 fließt. Das oxigenierte Blut fließt dann in den lin- ken Vorhof 49 und von dort in den linken Ventrikel 42.

Die Pumpe 10b saugt durch den radialen Einlaß 50 an und fördert das Blut durch den Schlauch 13 axial in die Pulmonalarterie 47 hinein. Die Pumpe lOb wird also in- vers zu der Pumpe 10a betrieben.

Beide Pumpen 10a, 10b werden in das Herz eingeführt, ohne daß einer der Ventrikel operativ geöffnet werden müßte.

Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Plazierung zweier Pumpen im Herzen, mit der Fähigkeit einer Herz- unterstützung oder auch eines Ersatzes der gesamten Pumpfunktion des Herzens. Beide Pumpen 10a, 10b sind im Gegensatz zu Fig. 2 operativ durch Incisionen des Ge- fäßsystems in das Herz implantiert worden, wobei der Katheter 14a der Linksherz-Pumpe 10a durch die Aorten- wand 52 hindurchgeht, während der Katheter 14b der Rechtsherz-Pumpe 10b bei 53 durch die Wand der Pulmona- larterie 47 hindurchgeht. Der Schlauch 13 der Links- herz-Pumpe 10a ist in dem linken Ventrikel 42 angeord- net und distal von der Auslaßöffnung 51 von der Aorten- klappe 41 umschlossen. Der Schlauch 13 der Rechtsherz- Pumpe 10b ist im rechten Ventrikel 43 angeordnet und von der Pulmonalklappe 46 umschlossen. Beide Pumpen 10a, 10b werden so betrieben, daß sie durch ihre Schläu- che 13 ansaugen und durch die Auslaßöffnungen 50 und 51 ausstoßen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der beiden Pumpen 10a, lOb der vorherigen Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Sensoren. Im einzelnen ist an der Außen- fläche der Antriebseinheit 11 ein erster Drucksensor 60 vorgesehen, der nahe der radialen Öffnung 51 angeordnet ist, während ein zweiter Drucksensor 61 in der Nähe des Einlasses des Pumpengehäuses angeordnet ist. Die Lei- tungen 23a der Sensoren sind in die Komponenten der Pumpe integriert und verlaufen gemeinsam mit den Ver- sorgungsleitungen 23 durch den Katheter 14. Der Druck- sensor 60 hat seine Sensorfläche an der Außenseite des Motorgehäuses. Dagegen befindet sich die Sensorfläche des Drucksensors 61 an der Innenseite des Schlauchs 13.

Ferner kann an dem Antriebsteil ein Temperatursensor angebracht sein, der die Motortemperatur überwacht.

Bei der Pumpe 10b ist ebenfalls ein erster Drucksensor 62 an der Außenseite des Motorgehäuses und ein weiterer Drucksensor 63 an der Innenseite des Schlauchs 13 an- geordnet. Die Leitungen dieser Sensoren führen eben- falls durch den Katheter 14 hindurch. Am Katheter 14 ist ein Sauerstoffsensor 64 angebracht, der Informatio- nen über die Sauerstoffsättigung des Blutes liefert.

Die Versorgungsleitungen 23 und die Leitungen 23a ste- hen mit einem extrakorporalen Interface 65 in Verbin- dung. Dieses liefert die Signale der Sensoren an eine Steuereinheit 66, die diese Signale auswertet und in Abhängigkeit davon die Pumpen 10a, 10b steuert. Eine Tastatur-und Anzeigevorrichtung 67 ist an die Steuer- einheit 66 angeschlossen, um Informationen einzugeben und anzeigen zu können.

Mit den von den Sensoren gelieferten Informationen ist es möglich, die Position einer Pumpe in bezug auf ein externes Umschließungsteil, z. B. eine Herzklappe, fest- zustellen. Wenn sich Pumpeneinlaß und Pumpenauslaß auf unterschiedlichen Seiten des Umschließungsteils befin- den, tritt an den Drucksensoren wegen der unterschied- lichen Druckzustände eine Druckdifferenz auf. Wenn das Herz schlägt, variiert diese Druckdifferenz auch zeit- lich. Andererseits sind gleiche Druckmeßwerte ein An- zeichen für eine falsche Pumpenplazierung, da dann bei- de Drucksensoren denselben Druck messen. Die Auswertung der durch die beiden Drucksensoren gelieferten Daten unter Berücksichtigung des Motorstromes liefert wichti- ge Informationen über die Anordnung und Operation einer Pumpe. Durch Vergleichen der Druckdifferenz mit dem aktuellen Motorstrom ist es auch möglich, Blockadezu- stände oder Kavitation festzustellen.

Die Information über den Einlaß-und Auslaßdruck der Pumpe zusammen mit dem Energieverbrauch des Elektromo- tors liefert wichtige Aussagen über die Funktion der Pumpvorrichtung. Sie liefert auch eine Realzeitangabe über den Volumenstrom und ermöglicht eine Plazierung der Pumpe ohne Röntgenkontrolle oder Ultraschallkon- trolle. Ferner kann eine Realzeitüberwachung behinder- ter Einlaßströmung erfolgen, wie sie z. B. durch Kolla- bieren des Ventrikels, Thrombenbildung, Okklusion des Schlauchs oder Ansaugen von Herzgewebe hervorgerufen wird. Die Sensoren bieten auch die Möglichkeit, Lager- verschleiß oder Versagen des Motors zu überwachen oder solche Ereignisse vorauszusagen. Ferner kann der Be- trieb der Pumpe mit akzeptablen Gesamthämolyseraten über den erforderlichen Benutzungszeitraum und mit dem erforderlichen Volumenstrom von 3,5 bis 5 1/min. auf- rechterhalten werden. Die Leistungstrends verschiedener Parameter können über mehrere Betriebsstunden hinweg angezeigt und analysiert werden, wobei Alarmzustände, die ein unverzügliches Eingreifen erfordern, erkannt werden, ohne daß eine permanente Überwachung durch Per- sonen erforderlich ist. Ferner kann das Herz eines Pa- tienten überwacht werden, ohne daß die Pumpe entfernt wird. Mit der Plazierung zweier instrumentierter Pumpen ist es möglich, der Steuereinheit die von einer Pumpe gelieferten örtlichen Informationen zu liefern, um den Betrieb der anderen Pumpe zu steuern und dabei die Lei- stungsfähigkeit des Systems als Ganzes zu optimieren.

Die Steuereinheit 66 steuert die beiden Pumpen 10a, 10b in der Weise, daß jede der beiden Pumpen einen bestimm- ten Volumenstrom (Blutvolumen pro Zeiteinheit) liefert.

Dabei pumpt die Rechtsherz-Pumpe 10b einen bestimmten prozentualen Anteil des Volumenstroms der Linksherz- Pumpe 10a, beispielsweise 90 0. Der Volumenstrom der Rechtsherz-Pumpe ist immer kleiner als derjenige der Linksherz-Pumpe. Primär wird die Pumpenleistung der Linksherz-Pumpe 10a derart geregelt, daß ein bestimmter gewünschter Volumenstrom aufrechterhalten wird. In Ab- hängigkeit hiervon wird anschließend die Pumpenleistung der Rechtsherz-Pumpe 10b bestimmt. Hierbei handelt es sich um einen Master-Slave-Betrieb, bei dem in der Re- gel die Linksherz-Pumpe 10a der Master und die Rechts- herz-Pumpe 10b der Slave ist.

Die Pumpen werden von Synchronmotoren angetrieben, wo- bei die Steuereinheit 66 die erforderliche Antriebsfre- quenz oder Drehzahl n liefert. Der Volumenstrom jeder Pumpe hängt von der Drehzahl n ab. Fig. 5 zeigt den Volumenstrom V einer Pumpe in Abhän- gigkeit von der Druckdifferenz AP zwischen der Saugsei- te und der Druckseite der Pumpe jeweils für unter- schiedliche Drehzahlen n. Jede der parallelen Geraden bezieht sich auf eine bestimmte Drehzahl n. Man er- kennt, daß aus der Druckdifferenz AP der Volumenstrom V ermittelt werden kann, wenn die Drehzahl n bekannt ist.

Der Motor 21 ist ein elektronisch kommutierter Syn- chronmotor. Da die Drehzahl von der Steuereinheit vor- gegeben wird, ist die Drehzahl bekannt. Die Druckdiffe- renz AP wird mit den Sensoren 60 und 61 bzw. 62 und 63 ermittelt. Außerdem werden natürlich auch die Absolut- werte der Drücke gemessen und ausgewertet.

Wenn eine Pumpe durch die radiale Ansaugöffnung 50 bzw.

51 ansaugt und in den Schlauch 13 hinein fördert, ist der Druck an dem schlauchseitigen Drucksensor 61 bzw.

63 größer als an dem saugseitigen Drucksensor 60 bzw.

62. Fördert die Pumpe dagegen in umgekehrter Richtung, d. h. saugt sie durch den Schlauch 13 an, so ist der Druck an dem Drucksensor 60 bzw. 62 höher als derjenige an dem Drucksensor 61 bzw. 63.

Das in Fig. 6 dargestellte Diagramm verdeutlicht die Ermittlung der Volumenströme V1 und V2. Es wird die Druckdifferenz AP1 an der ersten Pumpe und die Druck- differenz AP2 an der zweiten Pumpe gemessen. Einer er- sten Auswerteeinrichtung 70 wird die Drehzahl nl der Pumpe 10a und außerdem die Druckdifferenz AP1 zuge- führt. Einer zweiten Auswerteeinrichtung 71 wird die Drehzahl n2 der zweiten Pumpe 10b und die Druckdiffe- renz AP2 an dieser zweiten Pumpe zugeführt. Die Aus- werteeinrichtungen 70,71 liefern daraufhin anhand des Diagramms von Fig. 5 die Volumenströme VI und V2 der ersten und der zweiten Pumpe an die Steuereinrichtung 72, die daraufhin die Drehzahlen nl und n2 derart fest- setzt, daß die Volumenströme V1 und V2 vorbestimmte Werte annehmen. Bei dem beschriebenen Beispiel werden die Volumenströme für die beiden Pumpen in gegenseiti- ger Abhängigkeit so festgelegt, daß der Volumenstrom V2 90 % des Volumenstroms von V1 beträgt. Die Einhaltung bzw. Regelung der Volumenströme erfolgt für beide Pum- pen jeweils unabhängig.

Es kann vorkommen, daß eine der Pumpen durch Ansaugen am Herzgewebe oder am Klappenapparat ganz oder teilwei- se okkludiert wird. In diesem Fall liefern die Druck- sensoren abnormale Werte. Dann wird die betreffende Pumpe für eine Zeit in der Drehzahl reduziert, so daß sich das Herzgewebe lösen kann, und anschließend wieder auf die gewünschte Drehzahl erhöht. Wenn der gemessene Absolutdruck zu groß wird, führt die Steuereinheit 66 eine Begrenzung-und ggf. eine Herabsetzung-des Vo- lumenstromes durch, um nachfolgende Organe (Lunge) nicht zu schädigen.

Durch die Druckmessung erfolgt auch eine Wächterfunk- tion. Der Druck im rechten Ventrikel bzw. in der Pulmo- nalarterie darf einen bestimmten Wert nicht überschrei- ten und der Druck im linken Ventrikel bzw. in der Aorta darf einen bestimmten Druck nicht unterschreiten. Wer- den entsprechende Druckabweichungen festgestellt, wird Alarm gegeben oder nachgeregelt.

In Fig. 7 ist der Druckverlauf pl im linken Ventrikel des schlagenden Herzens mit den Systolen S und den Dia- stolen D dargestellt. Man erkennt einen stark pulsie- renden Druck, der zwischen den Systolen S stark ab- fällt. Außerdem ist der Druckverlauf p2 in der Aorta dargestellt. Der Aortendruck pulsiert zwar auch, jedoch in einem viel engeren Druckbereich. Die Druckdifferenz AP bestimmt sich zu p2-pl. Diese Druckdifferenz kann mit den an den Pumpen vorgesehenen Drucksensoren be- stimmt werden.

Die bisher beschriebenen Sensoren 61-63 sind Absolut- drucksensoren. Es besteht auch die Möglichkeit, an dem Pumpengehäuse 32 einen Differenzdrucksensor in Form einer Membran vorzusehen, die an ihrer Innenseite mit einem anderen Druck beaufschlagt wird als an ihrer Au- ßenseite. Auf diese Art kann die Druckdifferenz jeweils mit einem einzigen Sensor ermittelt werden.

Die Messung der Drücke und Druckdifferenzen ist insbe- sondere auch für das Einführen der Pumpe in die richti- ge Position im Herzen wichtig. Das Einführen kann in der Weise geschehen, daß die Pumpe stillgesetzt ist oder mit einer geringen Drehzahl läuft, während das Herz schlägt. Wenn der eine Drucksensor den stark pul- sierenden Druckverlauf pi und der andere den weniger stark pulsierenden Druckverlauf p2 feststellt, ist die Pumpe korrekt plaziert.

Zur Plazierung ist eine Druckmessung jedoch nicht er- forderlich. Vielmehr kann die Plazierung auch anhand des Stromverlaufs der Pumpe überwacht werden. Solange sich Einlaß und Auslaß einer Pumpe in demselben Raum befinden, sind beide demselben Druck ausgesetzt. Wird die Pumpe mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben, so ist der zeitliche Verlauf des Pumpenstromes konstant.

Befinden sich dagegen Auslaß und Einlaß der Pumpe in unterschiedlichen Räumen mit variierenden zeitlichen Druckverläufen, ergibt sich ein nicht glatter pulsie- render Pumpenstrom. Anhand des Pumpenstroms kann somit festgestellt werden, ob die Herzklappe das Pumpengehäu- se bzw. den Schlauch ordnungsgemäß umschließt, so daß der Einlaß der Pumpe sich in dem Ventrikel bzw. Vorhof und der Auslaß in der Aorta bzw. der Pulmonalarterie befindet.