Einfacher und sicherer Austausch von Komponenten in extrakorporalen Blutkreisläufen

• Simple and safe exchange of components of extracorporeal blood circuits

Wagner, Georg; Steinseifer, Ulrich (Thesis advisor); Jacobs, Georg (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2021)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge zur Medizintechnik 64
Seite(n)/Artikel-Nr.: XII, 139 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Extrakorporale System zählen zu den anspruchsvollsten Therapieoptionen, da sie das Blut des Patienten außerhalb des Körpers führen. Die besonderen Eigenschaften von Blut, wie das Gerinnungssystem, stellen hohe Anforderungen an die Systeme. Bei etwa 80 % der Langzeitanwendungen fällt eine Komponente aus und muss ausgetauscht werden. Die aktuellen Verfahren zum Austausch sind für Patienten und Anwender optimierungsbedürftig. Daher soll geklärt werden, ob ein Verfahren geschaffen werden kann, um einen einfachen, schnellen und sicheren Austausch zu ermöglichen. Die Analyse der aktuell beschriebenen Verfahren und der Nutzeranforderungen zeigt, dass eine neue technische Lösung benötigt wird. Als zentrale Forderung wird die Einfachheit des Austauschs angesehen, die auf mehreren Ebenen zu einer erhöhten Sicherheit führt. Mit Hilfe der Konstruktionsmethodik werden mehrere Konzepte erstellt und bewertet, das am besten bewertete wird zur Validierung in einem Labormuster umgesetzt. Die Bedienkräfte stellen einen kritischen Aspekt dar, sie entstehen vor allem durch die Reibung der Dichtungen. Bei Elastomeren spielen nichtlineare Aspekte und komplexe Abhängigkeiten eine entscheidende Rolle, die eine einsatznahe Vorhersage aus bestehenden Daten unmöglich machen. Eigene Untersuchungen an verschiedenen Materialpaarungen zu den benötigten Kontaktspannungen und den daraus resultierenden Reibkräften zeigen, dass die hier benötigten Anpressdrücke und Kräfte nur etwa 10 % der üblicherweise verwendeten betragen. Mit dem so ausgelegten Labormuster werden das Dichtungskonzept sowie die Hämokompatibilität geprüft. Gebiete mit erhöhter Thrombengefahr werden durch CFD identifiziert und mittels PIV validiert. Durch Blutversuche wird gezeigt, dass die Hämolyse sehr gering ist. Die Dauer für einen Austausch kann stark reduziert werden, zudem sind die auftretenden Leckage sowie die eingebrachte Luftmenge sehr gering. In der optimierten Konstruktion werden die gewonnenen Erkenntnisse zur Gestaltung des Strömungsweges umgesetzt und die Wirksamkeit mittels CFD gezeigt, abschließend wird die Erfüllung der Anforderungen geprüft.