Oxygenator

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Ein Oxygenator ist eine medizintechnisches Produkt, das Blut mit Sauerstoff anreichert und Kohlendioxid aus dem Blut entfernt. Er wird in der Herzchirurgie als Teil der Herz-Lungen-Maschine verwendet und ersetzt kurzzeitig die Funktion der Lunge. Es gibt Film-, Blasen- und Membranoxygenator, wobei in Deutschald fast ausschließlich letzterer verwendet wird.

[Bearbeiten] Filmoxygenator

Der erste Oxygenator war der Mayo-Gibbon-Sieboxygenator aus dem Jahr 1953 (benannt nach der Mayo Clinic und dem Chirurg John Heysham Gibbon). Das von einer Rollenpumpe geförderte Blut fließt über großflächige Siebe in fast reiner Sauerstoffumgebung. An der so vergrößerten Blutoberfläche findet der Gasaustausch statt.

Das gleiche Prinzip verfolgten Scheibenoxygenatoren: In einem horizontalen Zylinder rotieren Scheiben, die zu ca. einem Drittel in Blut eintauchen und so von einem Blutfilm bedeckt werden, an dessen vergrößerter Oberfläche der Gasaustausch stattfindet.

Beide Verfahren sind kaum zu steuern. Die Materialien müssen nach jedem Gebrauch aufwändig gereinigt und sterilisiert werden. Außerdem ist der direkte großflächige Kontakt mit Sauerstoff wenig blutschonend. Plasmaproteine werden denaturiert, Thrombozyten sowie Erythrozyten werden angegriffen und können Schaden nehmen.

[Bearbeiten] Blasenoxygenator

Bereits 1955 konnte Blut durch Gasblasen mit Sauerstoff angereichert werden. Dazu lässt man Gasbläschen in einer Blutsäule aufsteigen. Der Gasaustausch findet direkt an der Oberfläche der Gasbläschen statt.

Wenn der Gasfluss erhöht wird, erzeugt man mehr und kleinere Bläschen, wodurch die Sättigungsleistung steigt.

Wie beim Filmoxygenator lässt sich dabei aber der Partialdruck des Sauerstoffs nicht unabhängig vom Partialdruck des Kohlendioxids steuern. Unter Umständen muss dem Gasgemisch sogar wieder Kohlendioxid zugesetzt werden. Um die Gefahr von Mikroembolien durch Gasbläschen zu minimieren, muss ein Entschäumer verwendet werden.

Trotz der Nachteile war dieser Oxygenatortyp für entscheidende Fortschritte und eine große Verbreitung der Herzchirurgie verantwortlich.

[Bearbeiten] Membranoxygenator

Der Membranoxygenators wurde zum ersten Mal 1956 eingesetzt, in größerem Umfang seit etwa 1980. Heute wird in Deutschland praktisch nur dieser Oxygenatortyp verwendet.

Bei diesem Verfahren ist die Gas- von der Blutseite durch eine Membran getrennt – ähnlich der menschlichen Lunge. Der Gasaustausch findet entlang der gasdurchlässigen Membran durch Partialdruckdifferenzen der beteiligten Gase statt.

Es ist strömungstechnisch schwierig, einen Kompromiss zwischen Blutschädigung, Thromboseneigung und gutem Gasaustausch zu finden. Deshalb gibt es viele unterschiedliche Formen und Materialien der Produkte.

Durch die strikte Trennung von Blut- und Gasseite lässt sich die Sauerstoffsättigung steuern, indem die angebotene Sauerstoffkonzentration und der Abtransport von Kohlendioxid durch den Gasfluss geändert werden.

Membranoxygenatoren sind Einmalprodukte und müssen daher nicht gereinigt oder aufbereitet werden.

[Bearbeiten] Wärme- und Kälteübertragung

Alle heute verwendeten Oxygenatoren besitzen zusätzlich einen Wärmeübertrager, der das durchströmende Blut mit Hilfe von Wasser erwärmen oder abkühlen kann. Dafür werden Systeme aus Edelstahl als auch Kapillarsysteme aus Kunststoff verwendet. Um die Effizienz zu erhöhen, fließt das Blut immer entgegen oder quer zur Flussrichtung des Wassers.