Summary
In this paper we present a therapeutic concept for the treatment of heart failure
due to muscular inability to pump properly. The basic principle of this concept triggered
numerous studies, then with the aim of cardiopulmonary resuscitation, back in the
1970s. In general, it dealt with mechanical systems which led to an increase in stroke
volume, systolic blood pressure, and cardiac output through the application of pressure
directly to the left ventricle. After a critical appraisal of the relevant literature
from technical, physical, and medical viewpoints, and our own preliminary studies
on animal hearts within the framework of mock circulation experiments, we have conceived
a new functional principle for direct mechanical ventricular assistance based on squeezing
the left ventricle only. We have begun development of the system which has the advantages
of ease of use, high biocompatibility due to lack of contact between blood and system
components, the prevention of infection through complete intrathoracic implantation
(long-range goal), and the fact that the patient's own heart can be supported by the
system without being removed from the circulatory system (support of the residual
myocardial function). Technical as well as medical prerequisites are indicated, and
the materials selection and construction principles of the control, pressure generation,
pressure transduction, and ventricular compression unit are described. It has proved
possible to construct a prototype system to be used in animal experiments, which,
through pneumatic inflation of a chamber system partially surrounding the left ventricle,
should be able to augment or take over the pumping function of the left ventricle.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Therapiekonzept zur Behandlung des muskulär bedingten
Pumpversagens des Herzens vorgestellt, dessen Grundprinzip bereits in den 70er Jahren
- damals im Rahmen der kardiopulmonalen Reanimation - zu zahlreichen Untersuchungen
Anlaß gab. Es handelt sich dabei allgemein um mechanische Systeme, die durch direkte
Druckausübung auf den linken Ventrikel zu einer Erhöhung des Schlagvolumens, des systolischen
Blutdrucks und des Herzminutenvolumens führen. Nach Aufarbeitung der diesbezüglichen
Literatur unter technischen, physikalischen und medizinischen Gesichtspunkten und
eigenen Voruntersuchungen an Tierherzen im Rahmen von “Mock”-Zirkulationsversuchen
erarbeiteten wir ein neues Funktionsprinzip für eine “direct mechanical ventricular
assistance”. Die Vorteile des von uns entwickelten Systems liegen in seiner einfachen
Handhabung, der hohen Biokompatibilität durch den fehlenden Kontakt von Blut mit Systemteilen,
der Vermeidung von Infektionen durch komplette intrathorakale Implantation (Fernziel)
und in der Tatsache, daß das körpereigene Herz durch das System unterstützt werden
kann, ohne aus dem Kreislauf entfernt werden zu müssen (Unterstützung der myokardialen
Restfunktion). Sowohl technische, als auch medizinische Voraussetzungen werden aufgezeigt,
und die Auswahl, Konstruktion und Herstellung der Bausteine Steuerung, Druckerzeugung,
Druckübertragung und Kompression beschrieben. Am Ende der Entwicklung steht ein im
Tierexperiment einsetzbarer Prototyp, der durch pneumatisches Aufblasen eines um den
linken Ventrikel gelegenen Kammersystems in der Lage sein soll, teilweise oder komplett
die Pumpfunktion des linken Ventrikels zu übernehmen.
Key words
Left heart failure - Direct mechanical ventricular assistance - Implantable ventricular
assist device - Cardiopulmonary resuscitation - Mock circulation - Circulatory support
systems
