An der TU Wien hat man eine neue technische Lösung für die Herzkatheterpumpe gefunden. Diese ermöglicht eine höhere Leistung bei kleinerem Format. Die Technologie könnte auch noch für andere medizinische Einsatzbereiche interessant sein.
Herzinsuffizienz ist eine Herzmuskelschwäche, bei der das Herz nicht mehr in der Lage ist, den Körper ausreichend mit Blut und Sauerstoff zu versorgen. Die Ursachen sind vielfältig und die Erkrankung zählt zu den häufigsten Todesursachen in Deutschland. Eine mögliche Therapie ist das Einsetzen einer Herzkatheterpumpe. Diese saugt das Blut direkt aus dem Ventrikel des Herzens an und pumpt es weiter.
Hohe technische Anforderungen
Die technischen Anforderungen an Herzkatheterpumpen sind widersprüchlich:
- eine Seite der Pumpe muss in direkten Kontakt mit dem Blut kommen;
- aber das Blut darf nicht in den Motor gelangen;
Eine gängige Lösung für dieses Problem ist zum Beispiel das permanente Ausströmen einer Zuckerlösung, um das Blut am Einströmen in den Motor zu hindern, erklärt Christoph Janeczek vom Institut für Konstruktionswissenschaften und Produktentwicklung an der TU Wien. Er hat an der Entwicklung der Innovation mitgearbeitet.
Eine laut Janeczek elegantere Lösung ist es, die Pumpe in zwei völlig getrennte Bereiche zu teilen. Dabei muss die Drehbewegung des Motors mit Hilfe von Magnetfeldern durch die Trennwand hindurch magnetisch auf den anderen Teil der Pumpe übertragen werden. Gängige Lösungen sind entweder axial oder radial angeordnet.
Schwächen herkömmlicher Lösungen
Die axiale Anordnung ist wie zwei axial auseinandergeschnittene Hälften eines Stabes vorzustellen. An der Schnittstelle werden mehrere magnetische Pole passend angeordnet. Bei Aktivierung der Pumpe bewirkt die Drehung des einen Teils berührungslos die Drehung des anderen Teils. Nachteil der axialen Anordnung ist, dass es entlang der Achse zu einer magnetischen Anziehung der beiden Teile kommt. Dadurch wird der Motor der Herzkatheterpumpe zusätzlich belastet. Weiters problematisch: Es kann nur ein relativ kleines Drehmoment übertragen werden.
Bei radialer Anordnung der Magnetpole umfasst der eine Teil der Kupplung den anderen von außen. Dadurch entsteht ein deutlich höherer Platzbedarf. Die Übertragung der Drehmomente ist allerdings größer.
Miniaturisierung durch einfache Geometrie
Das Forschungsteam der TU Wien konnte die Vorteile dieser beiden Pumpenvarianten vereinen – und zusätzlich sowohl Leistungssteigerung als auch Miniaturisierung erreichen. Die magnetische Wirkung wird von einer sehr effektiven Ummantelung aus Bimetall geleistet. Diese umfasst zwei Permanentmagnete. Deren Vorteil liegt in einem gleichbleibenden Magnetfeld. Vergleichsweise erfordern Elektromagneten einen elektrischen Leistungsaufwand.
Die Geometrie wurde so gestaltet, dass die Kupplung sowohl axiale als auch radiale Anteile hat. Dieser Ansatz ermöglicht die Miniaturisierung der Herzkatheterpumpe. Der Durchmesser beträgt nur fünf bis sechs Millimeter. Gleichzeitig konnte das Drehmoment um dreißig Prozent gesteigert werden – im Vergleich zu herkömmlichen Pumpen gleicher Größe.
Wie Janeczek anmerkt, könnte die neue Technologie auch genutzt werden, um bestehende Herzkatheterpumpen zu miniaturisieren. Außerdem untersuche man derzeit, ob die Pumpe auch in anderen medizinischen Bereichen – wie etwa zur Unterstützung der Lunge – genutzt werden könnte.
Die miniaturisierte Magnetkupplung wurde bereits patentiert. Jetzt sucht man nach Industriepartnern, um diese zur klinischen Anwendung zu bringen.
Nähere Details zur miniaturisierten Magnetkupplung finden Sie hier
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