Der Gedanke an einen Herzstillstand kommt einem Albtraum gleich. Schlägt das Herz nicht mehr, stellen die Lungen ihre Arbeit ein, und die Atmung setzt aus. Das Blut wird nicht mehr ins Gehirn gepumpt, und auch die anderen Organe werden nicht mehr versorgt. Schon nach wenigen Minuten treten irreparable Schäden ein, kurze Zeit später stirbt der Mensch. So wäre es auch bei Operationen am offenen Herzen, bei denen es notwendig ist, den „Lebensmotor anzuhalten“. Undenkbar – wenn es nicht die Herz-Lungen-Maschine gäbe.

Dieses medizinische Gerät macht möglich, was für Laien nur schwer vorstellbar ist: Sie lagert die Herz- und Lungenfunktion aus dem Körper aus. Während der Chirurg durch die absichtlich hergestellte Lähmung des Herzens die nötige Ruhe hat, um den Eingriff durchzuführen, wird der Kreislauf des Patienten weiterversorgt. „Die Entwicklung der Herzchirurgie ist eng mit der Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine, kurz HLM, verknüpft“, erklärt Hagen Weise, Leiter der Kardiotechnik im Sana-Herzzentrum Cottbus. „Dank dieser Maschine ist es seit 1953 möglich, Eingriffe durchzuführen, bei denen sich das Herz für eine gewisse Zeit nicht bewegen darf, beispielsweise bei der Korrektur angeborener Herzfehler, bei einer koronaren Bypass-Operation oder dem Ersatz der Herzklappen.“

Sicherer Lebensretter

Während die ersten HLM noch die Größe eines Kleiderschrankes hatten, ist ihr Umfang heutzutage um mehr als das Vierfache geschrumpft. In der Herzklinik sind mehrere der technischen Lebensretter täglich im Einsatz – insgesamt gut 1200-mal im Jahr. Kommt die HLM ins Spiel, sind nicht nur Ärzte, Anästhesisten und Pflegekräfte im OP, sondern auch Kardiotechniker. Sie kontrollieren die Arbeit des technischen Meisterwerks, das in direkter Nähe zum OP-Tisch steht.

Eine Herz-Lungen-Maschine besteht aus mehreren Einzelteilen, wobei die Pumpen und der Oxygenator, die künstliche Lunge, die Hauptrollen einnehmen. „Alle Module können flexibel ausgetauscht werden, falls es erforderlich wäre. Die Maschine kann also nicht ausfallen“, beruhigt Hagen Weise. „Der Gedanke, dass ein technisches Gerät die Aufgabe von Herz und Lungen übernimmt, beunruhigt einige Patienten. Die Sorge ist aus Sicht der Betroffenen zwar nachvollziehbar, aber trotzdem unbegründet.“

Wie der Name verspricht, übernimmt die Herz-Lungen-Maschine sowohl die Pumpfunktion des Herzens, als auch die Lungenfunktion, also den Gasaustausch und die Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff. Während eines Eingriffs mit Einsatz der HLM befinden sich die Patienten in Vollnarkose. Weil der Brustkorb wie ein Schutzschild um die Organe liegt, muss das Brustbein geöffnet werden, um das Herz freizulegen. Dann werden die Verbindungen zwischen Blutkreislauf und HLM hergestellt. Dazu wird eine Kanüle im rechten Vorhof und eine weitere in der Hauptschlagader (Aorta) platziert. Ein Medikament hebt die Blutgerinnung vorübergehend auf.

Ab da übernimmt der Kardiotechniker die Verantwortung für den Blutkreislauf. Schrittweise öffnet er eine Klemme, damit das venöse Blut, das eigentlich zurück zum Herzen fließen würde, in die HML strömen kann. Eine elektrisch betriebene Pumpe befördert das Blut über Schläuche in den Oxygenator. In dieser künstlichen Lunge wird es vom CO2, dem Kohlendioxid, befreit, gefiltert und mit Sauerstoff gesättigt. Der Oxygenator ist kleiner als sein natürliches Vorbild. So wird die Kontaktfläche zwischen Blut und künstlichem Material gering gehalten, was die Gefahr möglicher Abwehrreaktionen des Immunsystems minimiert.
Um den Größenunterschied zu kompensieren, ist die Sauerstoffkonzentration anderthalb Mal höher als in der normalen Umgebungsluft. Vom Oxygenator aus wird das aufbereitete Blut zurück in die Hauptschlagader gepumpt. Die HLM erhält also den Blutkreislauf, während das Herz für die Dauer des Eingriffs durch eine Klemme vom Körperkreislauf getrennt ist.

Kein Fremdblut nötig

Dank der technischen Entwicklung reicht heutzutage in der Regel das eigene Blut des Patienten für den Einsatz der HLM aus. In den 1950er-Jahren wurden die Maschinen noch mit gut sechs Litern Fremdblut gefüllt, was immerhin der Gesamtmenge des Lebenssaftes im menschlichen Körper entspricht.

Die HLM verfügt über „Bordcomputer“ mit Monitoren und Steuersystemen. In diese gibt der Kardiotechniker alle wichtigen Parameter wie Größe, Gewicht und Laborwerte des Patienten ein. „Mithilfe der Angaben berechnen wir im Vorfeld die individuelle Pump­leistung und können jederzeit ins Geschehen eingreifen, um die Versorgung zu optimieren“, erklärt Hagen Weise. Anders als noch vor einigen Jahren wird im Herzzentrum beim routinemäßigen Einsatz der HLM nur noch selten die Körpertemperatur reduziert. Falls es aber doch nötig ist, um beispielsweise das Gehirn zu schützen, geschieht das ebenfalls über die HLM. Sie ist mit einem Wärmetauscher ausgerüstet, der das Blut und damit die Körpertemperatur des Patienten bis auf 18 Grad Celsius senken und im Anschluss auf Normaltemperatur erwärmen kann.

Um nach dem Eingriff das Herz wieder zum Schlagen zu bringen, wird die Klemme, die es zuvor vom Kreislauf getrennt hat, entfernt. In der Regel nimmt es nach wenigen Augenblicken von allein die Arbeit auf. Falls eine kleine Unterstützung nötig ist, wird mit einem „sanften Elektroschock“ nachgeholfen. Dann reduziert der Kardiotechniker langsam die Leistung der Herz-Lungen-Maschine, damit sich das Herz wieder an die normale Belastung gewöhnen kann.

Geschichte der HLM


Mit der Erfindung und Entwicklung der Herz-Lungen-Maschine konnte die Zeit für Operationen am offenen Herzen von nur wenigen Minuten auf mehrere Stunden ausgeweitet werden. 1937 führte der amerikanische Herzchirurg John Gibbon eine Operation mit einem Oxygenator durch, wobei er das abgeleitete Blut mit Sauerstoff anreicherte und in den Körper zurückführte. 1953 gelang ihm eine Herzoperation, bei der die HLM eine dreiviertel Stunde die Arbeit von Herz und Kreislauf übernommen hat. In Deutschland wurde die erste Operation am offenen Herzen und unter Einsatz der Herz-Lungen-Maschine im Jahr 1958 durch Prof. Rudolf Zenker in Marburg durchgeführt.