Strömungsoptimierung in der Medizintechnik

Mit Hilfe moderner experimenteller Strömungsmeßverfahren wird am Lehrstuhl für Strömungslehre der RWTH Aachen die Strömung in einer originalgetreuen Miniatur-Pumpe untersucht und anhand dieser Daten die Rotorgeometrie sowie das Pumpengehäuse im Hinblick auf die Pumpleistung und die Blutschädigung optimiert.

Die Therapie von Herzerkrankungen stützt sich zunehmend auf den Einsatz von Herzunterstützungssystemen, die im Herzen bzw. in dessen Peripherie eingesetzt werden und so eine Entlastung oder einen temporären Ersatz der Herzfunktion gewährleisten können. Die Anforderungen an solche Systeme umfassen vornehmlich die Erfüllung hydraulischer Leistungsvorgaben und die biologische Verträglichkeit.

Wie in vielen ingenieurwissenschaftlichen Bereichen zeichnet sich auch in diesem Anwendungsgebiet ein deutlicher Trend zur Miniaturisierung der Systeme ab. Hierbei wird das Ziel verfolgt, die Unterstützungssysteme intrakorporal zu platzieren. Die Belastung des Patienten kann weiter reduziert werden, wenn die Förderleitung in unmittelbarer Umgebung des Herzens erbracht wird. Auf diese Weise wird das Füllvolumen verringert und damit der Blutkontakt mit Fremdmaterial vermindert sowie die Effizienz der Pumpen durch die Minderung des Druckverlustes erhöht.

Bei der Firma Impella Cardiotechnik AG in Aachen wurde eine Miniatur-Pumpe entwickelt, die über die Leistenarterie in den linken Ventrikel eingeführt werden kann. Die Miniaturisierung geht jedoch mit erheblich gestiegenen Anforderungen an die Entwicklungs-, Erprobungs- und Fertigungsverfahren einher. Insbesondere in Hinblick auf die strömungsmechanische Auslegung und Analyse, die messtechnische Bewertung und die Beurteilung der hämatologischen Eigenschaften ist die Übertragbarkeit bewährter empirischer Bewertungsverfahren in der Strömungstechnik nicht gewährleistet.

RWTH Aachen
Lehrstuhl für Strömungslehre & Aerodynamisches Institut
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