Optimierung der Entlüftung bei Operationen am offenen Herzen durch kontrollierte CO₂-Zufuhr
CarbonAid® und CarbonMini® sind diffusorbasierte CO₂-Systeme, die darauf ausgelegt sind, eine stabile Schutzatmosphäre im Operationsfeld zu schaffen – und so zur Verringerung von Luftembolien und zu einer effizienten Entlüftung während herzchirurgischer Eingriffe beizutragen.
Diese Seite bietet einen strukturierten, evidenzbasierten Überblick für Herzchirurgen, Kardiotechniker, klinische Partner und Vertriebspartner zur Vorbereitung auf klinische Gespräche.
Wichtige Belege für den Einsatz der CO₂-Diffusoren von Cardia in der Herzchirurgie
Die folgenden Abschnitte enthalten klinische, technische und wissenschaftliche Informationen, die für medizinisches Fachpersonal und qualifizierte Vertriebspartner bestimmt sind.
Warum CO₂ wichtig ist
Ohne CO₂ entstehen bei Operationen am offenen Herzen regelmäßig Luftblasen.
Midösophageale Längsschnittansicht — linker Vorhof / linker Ventrikel / Aorta ascendens
- · dem linken Vorhof
- · dem linken Ventrikel
- · der Aorta ascendens
Werden diese Blasen nicht effektiv entfernt, können sie in den arteriellen Kreislauf gelangen und zu Mikroembolien führen.
- · Erfordert 15–20 Minuten nach dem Eingriff
- · Kann Restluft zurücklassen
CO₂-Insufflation reduziert Mikroembolien signifikant und beschleunigt die Entlüftung.¹
Mittels transösophagealer Echokardiographie (TEE) nachgewiesene Mikroembolien, midösophageale Längsachsenansicht: ohne CO₂ im Vergleich zur CO₂-Zufuhr mit CarbonAid®. Svenarud P, Persson M, van der Linden J. Circulation. 2004;109:1127–1132.
Warum CO₂ wirkt
→ Diese Eigenschaften begünstigen eine schnellere Auflösung verbleibender Gasblasen und eine effektivere Verdrängung von Luft aus der Operationshöhle.
Warum die Art der CO₂-Zufuhr entscheidend ist
Obwohl die CO₂-Insufflation bereits seit Jahrzehnten angewendet wird, zeigen klinische und experimentelle Studien, dass ihre Wirksamkeit entscheidend davon abhängt, wie das CO₂ in die Operationshöhle eingebracht wird. Turbulente Zufuhrmethoden können zu einer erheblichen Vermischung von CO₂ und Umgebungsluft führen, wodurch die Sättigung der Operationshöhle begrenzt und die Schutzwirkung verringert wird.
Offene Schläuche und mit Gaze bedeckte Schläuche
- → Turbulente Strömung
- → Vermischung mit Umgebungsluft
- → Instabile Sättigung der Operationshöhle
Persson M et al. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2003;17:329–335.
CarbonAid® / CarbonMini®
- → Laminarer Niedriggeschwindigkeitsstrom
- → Stabiles CO₂-Feld
- → Kontinuierliche Befüllung
Persson M et al. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2003;17:329–335.Svenarud P et al. J Thorac Cardiovasc Surg. 2003;125:1043–1049.
Warum das Design des Diffusors entscheidend ist
Experimentelle und klinische Studien zeigen, dass die Geometrie des Diffusors und die Strömungseigenschaften des Gases einen wesentlichen Einfluss auf die Fähigkeit haben, eine stabile CO₂-Atmosphäre in der Operationshöhle aufrechtzuerhalten.
Leistungsunterschiede werden besonders unter realen Operationsbedingungen relevant, bei denen Absaugung, Handbewegungen, Flüssigkeitskontakt und Störungen der Operationshöhle eine Rolle spielen.
Infrarotdarstellung des CO₂-Feldverhaltens bei 10 l/min unter kontrollierten Versuchsbedingungen.
Stabile CO₂-Feldbildung
CarbonAid® erzeugt ein ruhiges und homogenes CO₂-Feld mit stabilem Füllverhalten in der Operationshöhle. Alternative Diffusordesigns können deutlich turbulentere Strömungsmuster erzeugen, wodurch die Vermischung mit der Umgebungsluft zunimmt und die Stabilität in der Operationshöhle abnimmt.
Die Fähigkeit, eine stabile CO₂-Atmosphäre aufrechtzuerhalten, ist besonders unter realen Operationsbedingungen wichtig, bei denen Bewegung, Absaugung und Störungen der Operationshöhle auftreten.
Alternatives Diffusordesign
Sichtbare Blasenbildung durch lokal höhere Gasgeschwindigkeit
CarbonAid®
Keine Blasenbildung bei Flüssigkeitskontakt; die breite Oberfläche unterstützt eine niedrige lokale CO₂-Geschwindigkeit
Dieses kontrollierte Experiment unter Flüssigkeitskontakt zeigt, wie die Diffusorgeometrie die lokale Gasgeschwindigkeit beeinflusst. Blasenbildung weist auf Gasaustritt durch eingetauchte Bereiche hin, während das Ausbleiben von Blasen für eine niedrige lokale Strömungsgeschwindigkeit über die Diffusoroberfläche spricht.
Stabiles Strömungsverhalten bei Flüssigkeitskontakt
Die experimentelle Visualisierung zeigt, wie die Diffusorgeometrie das Gasströmungsverhalten unter Bedingungen mit Flüssigkeitskontakt beeinflusst. CarbonAid® sorgt für eine stabile CO₂-Zufuhr mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit ohne sichtbare Blasenbildung, selbst bei direktem Flüssigkeitskontakt.
Im Gegensatz dazu können alternative Diffusordesigns unter identischen Bedingungen erhebliche Turbulenzen und Gasblasenbildung verursachen. Die Aufrechterhaltung stabiler Strömungseigenschaften während der Operation ist wichtig, um eine effektive Sättigung der Operationshöhle zu erhalten und Störungen des schützenden CO₂-Feldes zu minimieren.
Zum Vergrößern auf das Bild klicken
Peer-reviewte Vergleichsuntersuchung unter klinisch relevanten Bedingungen
Vergleichstests in einer simulierten Thoraxhöhle zeigten deutliche Leistungsunterschiede zwischen verschiedenen Methoden der CO₂-Zufuhr. Unter den getesteten Bedingungen erzeugte CarbonAid® in den meisten Fällen eine Atmosphäre aus 100 % CO₂, während andere Geräte leichter durch Störungen beeinflusst wurden und eine stärkere Vermischung mit der Umgebungsluft zuließen.
Die Studie zeigte, dass die CO₂-Sättigung im Operationsfeld durch Flussrate, Gerätegeometrie, Positionierung und Störungen der Atmosphäre in der Höhle beeinflusst wird. Niedrigere Flussraten waren im Allgemeinen unzureichend; für eine effektive Sättigung waren klinisch relevante Flussraten von 7–10 SLPM erforderlich.
Die Autoren stellen ferner fest, dass eine Atmosphäre aus 100 % CO₂ der sicherste Weg ist, um Luftembolien zu verhindern. In diesem Zusammenhang ist die Fähigkeit, unter praktischen Bedingungen eine nahezu vollständige CO₂-Sättigung aufrechtzuerhalten, von hoher Relevanz.
CarbonAid® wurde über den relevanten Flussratenbereich hinweg als robusteste Option identifiziert, während CarbonMini® bei 7 und 10 SLPM akzeptabel blieb. Dies unterstützt seinen Einsatz, wenn ein kleineres Diffusorformat erforderlich ist.
Basierend auf der praktischen Interpretation der Autoren der vergleichenden Ergebnisse zu Anstiegszeit und maximaler Konzentration in einem rechteckigen Thoraxmodell. Siehe Vandenberghe et al., J Thorac Cardiovasc Surg. 2020;159(3):958–968, insbesondere Abbildung 7, Tabelle 3 und Diskussion.
Nachgewiesene klinische Bedeutung bei herzchirurgischen Eingriffen
Klinische und experimentelle Studien zeigen, dass eine effektive CO₂-Insufflation gasförmige Mikroembolien deutlich reduzieren und die Entlüftung bei Operationen am offenen Herzen beschleunigen kann. Die Fähigkeit, während der gesamten Operation eine stabile CO₂-Atmosphäre aufrechtzuerhalten, ist für das Erreichen dieser Effekte von zentraler Bedeutung.
Randomisierte klinische Studien zeigen eine signifikante Verringerung sowohl der Anzahl als auch der Größe gasförmiger Mikroembolien während Operationen am offenen Herzen unter Verwendung einer diffusorbasierten CO₂-Insufflation. (Svenarud et al.)
Eine effektive CO₂-Insufflation unterstützt eine schnellere und vollständigere Entfernung intrakardialer Restluft nach Operationen am offenen Herzen. (Chaudhuri et al.)
CarbonAid® und CarbonMini® gewährleisten eine effektive Sättigung der Operationshöhle unter klinisch relevanten Bedingungen wie Absaugung, Bewegung und Flüssigkeitskontakt. Im Gegensatz dazu kann es bei Diffusorsystemen, die eine turbulentere Gasströmung erzeugen, unter denselben Bedingungen zu einer erheblichen Verringerung der CO₂-Konzentration kommen. (Svenarud et al.; Vandenberghe et al.)
Über die Entlüftung hinaus
Neben der Unterstützung der Entlüftung kann die Bildung eines stabilen CO₂-Feldes dazu beitragen, das Eindringen luftgetragener Partikel zu verringern und das Verhalten von Mikroorganismen in der Operationsumgebung zu beeinflussen.
Experimentelle Visualisierung der Ablenkung von Zigarettenrauchpartikeln über einer mit CO₂ gefüllten simulierten Operationshöhle.
Die experimentelle Visualisierung zeigt, dass ein stabiles CO₂-Feld luftgetragene Partikel von der Operationshöhle ablenken kann. In dem hier gezeigten Modell wurde die simulierte Höhle mit CO₂ unter Verwendung von CarbonAid® geflutet. Dadurch entstand ein ruhiges CO₂-Feld, das den oberhalb der Höhle eingebrachten Rauch sichtbar umlenkt und verhindert, dass er in den geschützten Raum eindringt.
Dieser Effekt ist relevant, da luftgetragene Partikel als Träger mikrobieller Kontamination wirken können. Veröffentlichte experimentelle Studien zeigen eine erhebliche Verringerung des Eindringens luftgetragener Partikel während einer stabilen CO₂-Insufflation und unterstützen damit die Rolle der kontrollierten CO₂-Feldflutung als zusätzlichen Schutzmechanismus über die Entlüftung hinaus. (Kokhanenko et al.)
Erhöhte CO₂-Konzentrationen haben eine gut dokumentierte bakteriostatische Wirkung und können das Bakterienwachstum unter physiologischen Bedingungen hemmen. Ein stabiles CO₂-Feld kann daher über die Entlüftung hinaus einen zusätzlichen Schutzeffekt bieten, indem es eine für bakterielle Aktivität im Operationsfeld weniger günstige Umgebung schafft.
Ein Prinzip. Zwei chirurgische Anwendungsbereiche.
Entwickelt für herzchirurgische Eingriffe mit vollständig offenem Zugang.
Optimiert für eingeschränkte Operationsfelder.
| Merkmal | CarbonAid® | CarbonMini® |
|---|---|---|
| Primäre Indikation | Vollständige Sternotomie | Minimalinvasive Eingriffe |
| Empfohlene Flussrate | 10 l/min | 3–8 l/min |
| Konstruktionsschwerpunkt | Umfassende Abdeckung der Operationshöhle | Angepasst an kleinere Operationsfelder |
Artivion stellt auf seiner Schulungsressourcen-Seite für Nordamerika das „CarbonAid® and CarbonMini® In-Service Video“ zur Verfügung. Diese praxisorientierte Ressource wird häufig von klinischem Fachpersonal genutzt und von Artivion bereitgestellt.
Erfahrungsbericht einer Kardiotechnikerin
Ein Einblick aus der Perspektive einer Kardiotechnikerin in die langfristige klinische Erfahrung mit CarbonAid® in der Herzchirurgie.
Verwendung mit freundlicher Genehmigung von Artivion, Inc.
Leiterin der Perfusionsabteilung
The Heart Hospital Baylor Plano
Plano, Texas
Individuelle klinische Erfahrung. Die Verwendung des Produkts muss stets gemäß der jeweils geltenden Gebrauchsanweisung und den lokalen regulatorischen Anforderungen erfolgen.