Thread by @sl_andreas

Nach dem Bilderrätsel und um dem guten @Lam3th nicht den 🧵zuzuspammen.
Besteht Interesse an der Kardiotechnik?
Was die Herz-Lungen Maschine so macht, kann und wo?

Wenn ja, liked, teilt und postet Fragen hier drunter.

@Lam3th Sodele, mit Verspätung* der nächste 🧵#Kardiotechnik erklärt:

Heute aufgrund wiederholter Nachfragen und und Unklarheiten: das Lungenstück der extrakorporalen Zirkulation - der Oxygenator)

*(hab' mich mit dem Thema etwas schwer getan und auch offline war einiges umzustellen)

@Lam3th Man möge die didaktisch fragwürdige Reihung im 🧵entschuldigen, so erschien es mir noch am Sinnigsten.

@Lam3th Was passiert im Oxy?
Am offensichtlichsten: das Blut wird mit Sauerstoff (O2) angereichert (oxygeniert). Dabei kommt es auch zu einer Abnahme des CO2 Gehalts (Decarboxylierung) im Blut.

Das sorgt auch für den Farbumschlag von dunklem zu hellerem Rot.

@Lam3th Und über den integrierten Wärmetauscher kann die Bluttemperatur geregelt werden. Sowohl nach Oben, als auch nach Unten.

In der Regel jedoch um zu verhindern, dass die Patienten spontan Raumtemperatur annehmen, also das Ziel: Wärmeerhalt.

@Lam3th Auf dem Markt gibt es die unterschiedlichsten Designs, neben dem ikonischen Quadrox (quadratisch, praktisch, gut) natürlich auch andere, mehrheitlich zylindrische Formen, wie oben zu sehen.

@Lam3th Diese Unterschiede bedingen mehrere kleine oder größere Unterschiede*
*{Ein- Ausgang oben oder unten, hoher oder niedriger Widerstand, etc.}
aber grundlegend ist der Aufbau immer identisch.
Das Blut fließt zuerst über den Wärmetauscher und danach über die Oxygenierungsmembran.

@Lam3th Ein Interludium zum Wärmetauscher (WT):
auch hier gibt es technische & Designunterschiede, grundlegend in 2 Ausführungen.

1. Metall-WT, mit besserer Wärmeaustauschleistung und daher kleinerer Fremdoberfläche, aber mehr Interaktion mit dem Blut)

&

@Lam3th 2. Plastik-WT, mit niedrigerem Wärmetransfer, daher größerer Fremdoberfläche für gleiche Leistung, lässt sich aber aus blutverträglicheren Materialien herstellen.

Schlussendlich hängt es meist an den Designphilosophien der Hersteller.

@Lam3th Der Wärmetauscher kommt übrigens deswegen als Erstes in der Reihenschaltung, weil die Bluttemperatur die physikalische Löslichkeit von Gasen verändert.
Bei kalten Flüssigkeiten nimmt die Löslichkeit zu und bei Erwärmung entsprechend ab.

@Lam3th Heißt also es kommt beim Erwärmen zum Ausgasen & der Bildung von Mikroluftblasen. Diese sollen durch die nachfolgenden Membran- & Filterschichten dann abgefangen werden.
Damit zurück zur Hauptaufgabe: dem Ding mit der Luft 😇

@Lam3th Die Oxygenatormembran selbst besteht aus Hohlfasern, nach physiologischem Vorbild ist die Blut- von der Gasphase getrennt. Innerhalb der Hohlfaser fließt das Frischgas und von außen von Blut umspült.

Die Oberfläche der Hohlfasern ist so genannt mikroporös und bei Oxygenatoren für die Herz-Lungen-Maschine mehrheitlich, bei ECMO Oxys immer beschichtet.
Idee der Beschichtung: eine glattere, geschlossene Oberfläche ist physiologischer (gefäß-ähnlicher) für das Blut.

An der Membran kommt es dann zum Gasaustausch durch Diffusion.
(Die Wand hat etwa 10µm Dicke, also so ca. das 5-8-fache der Alveolarwände)
Auf der Blutseite ist mehr CO2 als auf der Gasseite & umgekehrt beim Sauerstoff.

Wie in der Lunge nimmt das Hämoglobin den O2 auf und schon ist das Blut arterialisiert. Folgt eine letzte Hürde: die arterielle Filtermembran.

Der arterielle Filter soll “größere“ Luftblasen und feste „Mitschwimmerl“ zurückhalten. Die Porengröße schwankt dabei je nach Modell zwischen 35 und 40 µm +- ein paar µ. So passen alle festen Blutbestandteile erstmal gut durch.

Kurz aber noch was zur Hohlfaser: Das Gas kommt aus der Mitteldruckleitung und wird über den Gasblender dosiert.
Bei der Ausdehnung wird es dann kälter und trifft auf die blutwarme Membran.
Jetzt kommt die Physik und grätscht rein: es bildet sich Kondenswasser auf der Gasseite.

Damit wird natürlich auch die Diffusionsstrecke länger, der Gasaustausch, speziell der des CO2 verschlechtert sich.
Denn: das Wasser kann O2 aufnehmen und an das Blut abgeben, beim CO2 funktioniert es nicht so gut.

Lösung: der Oxy muss "husten". Man nimmt kurz den Gasfluss rauf und "flusht" die Membran, dann tropft es kurz unten raus.
Zack ist wieder alles „gut“.
Besser O2 und CO2 Austausch heißt aber auch: insbesondere bei kleinen Patienten muss man jetzt den Gasfluss nach unten anpassen.

Ans Eingemachte:
Jeder Oxy ist baulich für einen gewissen Blutfluss ausgelegt.
Dieser „rated flow“ sagt erstmal nur aus, wieviel Blut/min, mit einem Hb von 12g/dl von 70% Eingangssättigung auf 95% aufgesättigt werden kann.

Es gibt einen Mindestfluss – der nötig ist um möglichst weite Bereiche zu durchspülen - als auch nominell einen Maximalfluss – bei einigen Herstellern auch deckungsgleich mit dem „rated flow“.

Das wichtige Zauberwort lautet hier: O2 Transferrate. Diese ergibt sich aus der Gasaustauschoberfläche (bei Oxys für Erwachsene i.d.R. zwischen 1,3 und 1,7m²), dem Blutfluss, Shuntvolumen und auf Gasseite dem Frischgasfluss sowie dem O2 Anteil darin.

Getestet wird das herstellerseitig im Flussverhältnis 1:1 mit 100% Sauerstoff.
Im Alltag brauchen wir es aber nicht soo statisch hoch.
I.d.R. reicht es aus den Gasfluss bei ca. 50% des errechneten Blutflusses mit einem O2 Anteil von 50-60% einzustellen.

Von da an muss man regelmäßig kontrollieren und bei Abweichungen des CO2 den Gasfluss, bei Änderungen der Sättigung den FiO2 anpassen.
Ist der pO2 im Blut zu hoch (Je nachdem über 90-150mmHg), sollte man reduzieren, weil zu viel O2 auch Schäden mit sich bringt.

Und jetzt zum Spannenden:
Im OP, wenn das Herz stillgelegt ist, ist der Oxy der einzige Ort zum Gasaustausch.
Am Anfang & Ende der Herz-OP, sowie allen ECMO Fällen gibt es aber eine andere Stelle: die Lunge .
Und ab da wird’s komplexer! 😎

Denn jetzt muss man abschätzen (selten wird gemessen) wie viel Blut durch die Lunge fließt, wie gut sie funktioniert und wie die Beatmung konfiguriert ist.
Und da müssen wir Perfusionist:innen mal die grauen Zellen anstrengen und schauen wo fließt wieviel Blut und wo kommt was an

Gesteigerte Schwierigkeitslevel sind natürlich bei Patienten mit angeborenen Herz- & Gefäßanomalien verfügbar.
Man muss sich also mit den für die Herz- und Lungenfüllung verantwortlichen Heilkundigen absprechen.
(Ja, ich weiß, Kommunikation kommt von Kommunismus und ist böse😈)

Ein Bleistift ✏️:
Bei einem V-A ECMO Patienten wird das Herz nunmal nicht die volle Leistung bringen. Dann macht eine „volle Beatmung“ für den „Idealpatienten“ nicht viel Sinn.

Macht man es trotzdem muss an der ECMO der Gasfluss runter und gleichzeitig der O2 Anteil rauf, damit sich das aus der Lunge kommende O2-reiche und CO2 arme Blut in der Aorta mit CO2 reicherem und trotzdem oxygenierten Blut aus der ECMO mischt.

Beispiel: ein Patient mit ‘nem HZV von ca. 3L/min (bei Ihm ein Cardiac Index von 1,4L/min/m²) wird regulär beatmet und hat daran einen etCO2 von 25mmHg. Die venöse BGA zeigte ein pCO2 von 56mmHg. Über die V-A ECMO fließen auch 3L/min.

Allerdings wird hier nicht mit regulär 1,5 bis 2L/min und 60% beatmet, sondern der Gasfluss reduziert auf 0,5 bis 1L und 100% FiO2. Wirklich genau war es nicht, aber insgesamt kamen dann art. In der BGA gemessen ein paCO2 von 40 und ein PO2 von 112 zusammen.

Bei runter geregeltem Gasfluss steht mit dem höheren O2-Anteil immer noch genug Sauerstoff auf der Gasseite zur Verfügung um vom Blut aufgenommen zu werden.
Schön war’s nicht, aber so wurde er eben von der abgebenden Station vorbehandelt.

Wenn der Patient jetzt noch nen erniedrigten Metabolismus hat, dann würden die Einstellungen nochmal schwieriger.
Oder wenn die Kanülierung des arteriellen Gefäßes diese Art zu Mischen nicht unterstützt, dazu aber wann anders mehr.

Wie immer sind es diese Zwischenstadien, die am meisten Verstehen der Materie und Absprache erfordern. Und eine gewisse Flexibilität.

Hoffentlich war es trotzdem spannend und wie immer bei Fragen: Nur zu!

@threadreaderapp unroll.

Weil gewünscht um nicht die Einzeltweets durchscrollen zu müssen.