Oxygenator

Ein Oxygenator ist eine medizintechnisches Produkt und wird benötigt um Blut mit Sauerstoff anzureichern und Kohlendioxid aus dem Blut zu entfernen. Man verwendet Oxygenatoren in der Herzchirurgie als Teil der Herz-Lungen-Maschine.

Es können drei Formen unterschieden werden:

• Filmoxygenator
• Blasenoxygenator
• Membranoxygenator

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Filmoxygenator

Als erster Oxygenator überhaupt, wird der Mayo-Gibbon-Sieboxygenator aus dem Jahr 1953 beschrieben. 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 waren kaum zu steuern und die Materialien mussten nach jedem Gebrauch aufwändig gereinigt und sterilisiert werden.

Es hat sich außerdem gezeigt, dass der direkte großflächige Kontakt mit Sauerstoff wenig schonend für das Blut ist. Plasmaproteine werden denaturiert, Thrombozyten sowie Erythrozyten werden angegriffen und können Schaden nehmen.

Blasenoxygenator

Bereits 1955 gelang es, Blut durch Gasblasen mit Sauerstoff anzureichern. Hierzu lässt man Gasbläschen in einer Blutsäule aufsteigen. Durch eine Erhöhung des Gasflusses erzeugt man mehr und kleinere Bläschen, wodurch die Sättigungsleistung steigt. Der Gasaustausch findet direkt an der Oberfläche der Gasbläschen statt.

Wie beim Filmoxygenator lässt sich dabei aber der Partialdruck des Sauerstoffs nicht unabhängig vom Partialdruck des Kohlendioxids steuern. Daher ist es unter Umständen sogar nötig, dem Gasgemisch wieder Kohlendioxid zuzusetzen. Um die Gefahr von Mikroembolien durch Gasbläschen zu minimieren, ist die Verwendung eines Entschäumers nötig.

Trotz der genannten Probleme war es dieser Oxygenatortyp, der für entscheidende Fortschritte und eine große Verbreitung der Herzchirurgie verantwortlich war.

Membranoxygenator

Kurz nach der Entwicklung des Blasenoxygenators, erfolgte bereits 1956 der erste Einsatz des ersten Membranoxygenators. 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 recht schwierig, einen Kompromiss zwischen Blutschädigung, Thromboseneigung und gutem Gasaustausch zu finden. Daraus ergeben sich dann auch die vielen unterschiedlichen Formen und Materialien der einzelnen Produkte. In größerem Maßstab werden Membranoxygenatoren seit etwa 1980 eingesetzt. Zum heutigen Zeitpunkt wird praktisch kein anderer Oxygenatortyp mehr verwendet.

Durch die strikte Trennung von Blut- und Gasseite lässt sich die Sauerstoffsättigung hervorragend durch Änderung der angebotenen Sauerstoffkonzentration und der Abtransport von Kohlendioxid durch Veränderung des Gasflusses steuern.

Eine Aufbereitung erfolgt nicht. Membranoxygenatoren sind Einmalprodukte.

Wärmeübertrager

Alle heute verwendeten Oxygenatoren besitzen zusätzlich einen Wärmeübertrager, mit dessen Hilfe sich das durchströmende Blut erwärmen oder abkühlen lässt. Dabei kommen sowohl Systeme aus Edelstahl, als auch feinste Kapillarsysteme aus Kunststoff zum Einsatz. Um die Effizienz zu erhöhen, fließt das Blut immer in Gegen- oder Querstrom zur Flussrichtung des Wassers.

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