Die Herz-Lungen-Maschine übernimmt für die Dauer der extrakorporalen Zirkulation drei Aufgaben des Körpers: den venösen Rückstrom, den Gasaustausch und den systemischen Blutfluss. Dafür wird das venöse Blut über eine Kanüle im rechten Vorhof oder in beiden Hohlvenen abgeleitet, meist allein durch die Schwerkraft, die das Blut in ein tiefer stehendes Reservoir fließen lässt. Aus dem Reservoir fördert eine Pumpe das Blut durch den Oxygenator, in den der Wärmetauscher integriert ist, weiter durch einen arteriellen Filter und über die Aortenkanüle zurück in den Patienten. Sauger und Vent führen Blut aus dem Operationsfeld und aus den Herzhöhlen in das Reservoir zurück; eine eigene Pumpe fördert die Kardioplegielösung. Die ECMO ist technisch verwandt, unterscheidet sich aber im Grundsatz: Sie arbeitet als geschlossenes System ohne offenes Reservoir über Tage und Wochen, die Herz-Lungen-Maschine als offenes System mit Reservoir über Stunden.
Die europäische Leitlinie zur extrakorporalen Zirkulation von 2024 behandelt Konsole, Sicherheitseinrichtungen, Gasversorgung, Kohlendioxidspülung des Operationsfelds, Heiz- und Kühlgeräte und die Dokumentation in eigenen Abschnitten; zu den Sicherheitseinrichtungen zählen Druckmessung, Blasendetektoren und arterielle Filter.1 Für die Anästhesie ist das Verständnis der Bauteile keine Technikkunde, sondern Grundlage der Kommunikation mit der Perfusion: Ein Füllstandsalarm im Reservoir bedeutet Volumenbedarf oder behinderte Drainage, ein fallender Sauerstoffpartialdruck in der arteriellen Linie ein Problem des Oxygenators, nicht der Lunge.
| Bauteil | Funktion | Typische Störung | Was die Anästhesie sieht |
|---|---|---|---|
| Venöse Kanüle und Linie | Drainage des venösen Blutes, meist durch Schwerkraft, bei Bedarf vakuumunterstützt | Fehllage, Luft in der Linie, Abknicken | gestaute Halsvenen, hoher ZVD, geschwollenes Gesicht bei oberer Hohlvene |
| Venöses Reservoir | Puffer für Volumen, Sammelbecken für Sauger und Vent | zu niedriger Füllstand mit Gefahr der Luftförderung | Alarm der Perfusion, Volumenbedarf |
| Pumpe (Rollen- oder Zentrifugalpumpe) | erzeugt den systemischen Fluss | Ausfall, Fehlokklusion, Hämolyse | Druckabfall arteriell, freies Hämoglobin |
| Oxygenator | Gasaustausch über Hohlfasermembran; O2 über die Frischgasfraktion, CO2 über den Gasfluss | Versagen, Plasmaleckage, Thrombose | fallender PaO2 in der Blutgasanalyse der Linie |
| Wärmetauscher | Kühlen und Wiedererwärmen | zu schnelle Erwärmung, Gradienten | Temperaturdifferenz Blase, Nasopharynx, arteriell |
| Arterieller Filter und Blasendetektor | Rückhalt von Partikeln und Luft | Verlegung, Luftalarm | Pumpenstopp durch Sicherheitsabschaltung |
| Kardioplegiesystem | Herzstillstand und Myokardschutz | unzureichende Verteilung | elektrische Aktivität während der Klemmung |
Priming und Hämodilution
Bevor die Maschine an den Patienten angeschlossen wird, muss das System luftfrei gefüllt sein. Dieses Priming besteht meist aus einer balancierten kristalloiden Lösung, deren Volumen je nach System bei etwa einem bis anderthalb Litern liegt; miniaturisierte Systeme kommen mit deutlich weniger aus (Lehrbuchwissen). Beim Start der extrakorporalen Zirkulation mischt sich das Priming mit dem Blutvolumen des Patienten. Hämoglobin und Hämatokrit fallen dabei abrupt, und zwar umso stärker, je kleiner das Blutvolumen und je größer das Primingvolumen ist. Eine kleine, anämische Patientin kann auf diese Weise ohne einen Tropfen Blutverlust unter eine Transfusionsschwelle fallen. Die Leitlinie zum Blutmanagement von 2024 zählt deshalb Maßnahmen gegen die Hämodilution zu den Grundpfeilern: möglichst kleine Systeme, ein retrogrades autologes Priming, bei dem ein Teil des Primings vor dem Start durch das eigene Blut des Patienten verdrängt wird, und eine zurückhaltende Volumengabe vor dem Anschluss.2
Die Rechnung dahinter ist eine einfache Mischungsgleichung. Der Hämatokrit nach dem Start ergibt sich aus dem Hämatokrit vorher mal dem Blutvolumen, geteilt durch die Summe aus Blutvolumen und Primingvolumen. Die Gleichung vernachlässigt Blutverlust, Kardiotomieblut und Flüssigkeitsverschiebung ins Gewebe; sie reicht aber, um vor dem Start abzuschätzen, ob eine Patientin eine Transfusion an der Maschine brauchen wird.
Übung 1.2, Rechenaufgabe
Rechenaufgabe: Ein 75 kg schwerer Patient hat einen Hämatokrit von 38 %. Nehmen Sie ein Blutvolumen von 70 ml/kg und ein Primingvolumen von 1,4 l an. Wie hoch ist der Hämatokrit unmittelbar nach dem Start (in %, eine Nachkommastelle)?