CN103402356B - 关节器官支撑 - Google Patents

Abstract

一种器官支撑设备，其包括：外壳，其具有底部、相对着的侧壁、相对着的底壁、以及盖；第一支撑垫，其布置在外壳的底部上，第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；以及充气设备，其联接至腔并且可操作以对每个腔分别进行充气或放气。

Description

关节器官支撑

技术领域

本申请通常涉及一种器官支撑和旁路过程，以及更特别地涉及一种用于在该过程期间在生理上/物理地支撑一种器官的方法和设备。

背景技术

很多医疗程序需要流体循环通过内脏器官，可任选地通过诸如过滤、氧合等过程进行流体的处理。例如，当从捐赠者获得器官用于移植时，中性盐溶液用于从器官的血管中冲洗掉捐赠者的血液。

还公知的是，一些装置利用类似的过程来使诸如Belzer溶液这样的含水器官保存流体循环通过已被获取用于移植的器官。这一作用通过试图维持其功能而使器官位于体外时得到支撑，并使移植器官的有限的保质期相比常规的冷藏而增加。

更为先进的观念通过提供精确地受控制的流体压力和化学属性而密切地/高度地模仿生物过程的方式而提供了用于支撑一种器官(体内或体外)的方法和设备。一种这样的观念被描述于已发表/公开的发明名称为“MethodsAndApparatusForOrganSupport”的美国专利申请2010/0028979中。

所有的这些过程和装置需要内脏器官在体外、通常在刚性或弹性静态容器中物理地受支撑。因而，不论是否在器官下面进行支撑，器官上的支撑重力倾向于向它挤压，从而产生它的下表面和侧表面上的局部压力。这能够产生局部压力缺血、细胞损伤和/或器官功能和活性缺失。

发明内容

现有技术的这些和其它缺陷通过本发明来解决，其提供了一种关节器官支撑。

根据本发明的一个方面，一种器官支撑设备包括：外壳，其具有底部、相对着的侧壁、相对着的端壁、和盖；第一支撑垫，其安置在外壳的底部上，第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；以及充气设备，其联接至腔并且可操作以分别地为每个腔充气或放气。

根据本发明的另一方面，一种用于支撑一种器官的方法，其包括：提供适于包含着器官的外壳；将器官置于布置在外壳底部上的第一支撑垫上，第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；以及选择性地对腔进行充气和放气，以提供与器官之间时变的接触压力属性。

而根据本发明的又一方面，一种用于支撑一种器官的方法，其包括：提供适于包含着器官的外壳，该外壳具有与盖相对的底部；将第一支撑垫抵靠着底部而放置，第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；将第二支撑垫抵靠着盖而放置，第二支撑垫包括多个可充气的腔；将器官放置在第一与第二支撑垫之间；对腔进行充气以使器官夹紧在支撑垫之间就位；以及选择性地倾斜或旋转所述外壳以在第一和第二支撑垫与器官之间提供时变的接触压力属性。

附图简述

本发明可通过参考如下说明书，并结合附图而得到最好的理解，附图中：

图1是根据本发明的一个方面构造的、联接至灌注系统的器官支撑设备的示意图；

图2是图1的器官支撑设备的俯视图；

图3是图2的器官支撑的局部剖面侧视图；

图4是图2的器官支撑的局部剖面端视图；

图5是器官支撑设备的支撑垫的俯视图；

图6是图5的支撑垫的侧视图；

图7是图5的支撑垫的前端视图；

图8是图5的支撑垫的后端视图；

图9是联接至充气设备的支撑垫的示意图；

图10是包括旋转设备的器官支撑设备的侧视图；

图11是图10的器官支撑设备在反转位置的侧视图；

图12是支撑垫处于第一构造的示意端视图；

图13是支撑垫处于第二构造的示意端视图。

具体实施方式

参照附图，其中相同附图标记在不同视图中表示相同的元件，图1以图解的方式描绘了适于使流体循环通过器官的一种灌注系统10，其结合根据本发明而构造的器官支撑设备12。如本文中所使用的，术语“灌注系统”广义上指的是任何具有使流体循环通过器官的功能的设备，并且其范围能够从简单的盐水冲洗装置到高度复杂的器官支撑设备，诸如发明名称为“MethodsAndApparatusForOrganSupport”的美国公开专利申请2010/0028979中所描述的设备。灌注系统10包括由塑料管或另一适合类型的导管所限定的流体回路，其由入口管线14和出口管线16而连接至器官，通常描述为“K”。

灌注系统10包括用于使流体循环的一些设备，诸如泵，其连同合适的流体处理装备诸如一个或多个过滤器、热交换器、氧合器、除气器或化学药品注射器。所有这些装备以数字18示意性地描述。一种电子控制器20可用来控制灌注系统10的操作。所图示的实例在为肾脏K提供支撑的情景下进行解释，其中肾脏K包含在器官支撑设备12中，并且连接至接收来自肾脏K的流体流的流体收集容器22。然而，将会理解的是，本发明的原理可广泛地适用于许多类型器官的支撑。对于其它器官而言，流体收集容器22可以不是必需的。

器官支撑设备12的基本部件为外壳24、下支撑垫26、可任选的上支撑垫28、和充气设备30。

可任选地，一种成像装置31(诸如以可见光、UV或IR频率范围运行的摄像机)可用来穿过外壳24而观察器官K的状况。合适的成像装置的一个实例是一种共焦显微镜，诸如可从美国纽约14623、罗彻斯特的Lucid有限公司获得的VIVASCOPE装置。可提供能够多轴线定位的定位设备(未示出)，以将成像装置31对准在器官K的特定目标区处。

图2-4更详细地图示了器官支撑设备12。器官外壳24为器官K提供了物理防护，并使它与外部环境隔离。优选地，外壳24的材料对于可见光和/或射频(“RF”)光谱的其它选定部分是透明的，以便利于器官K的成像。例如，它可由诸如可灭菌的透明医用规格聚合物这样的材料而构造。如所图示的那样，它呈长方形盒子的形式，且具有底部32、侧壁34、前壁36和后壁38、以及可移动的盖40。盖40可利用插销42牢固固定。前壁36具备通透的开口，用于在肾脏K(例如)的动脉“A”和静脉“V”与灌注系统10的入口管线14和出口管线16之间分别接通。还有一种通透的开口用于连接至尿管U，以允许尿排至流体收集容器22(参见图1)。

下支撑垫26搁置于底部32上，并且器官K搁置于下支撑垫26的顶部上。下支撑垫26在图5-8中更详细地示出。它由顶片44和底片46构成，它们沿着它们共同的周缘48并沿着分隔缝50选择性地结合在一起。剩余的未结合部分限定了各个可充气且柔性的腔52A至52E。片44和46可由任意柔性、流体密封材料制成，诸如聚合物、治疗用织物、或橡胶。优选地，该材料对于可见光和/或射频(“RF”)光谱的其它选定部分是透明的，以便利于器官K的成像。片44和46可通过提供了水密/防漏连接的任意方法而结合在一起，诸如通过热或超声焊接、粘合剂、或压接。

在所图示的实例中，有5个并排、细长、通常为长方形的腔52A至52E。正如将在下面进一步解释的那样，腔52A至52E的形状、数量和构造不是关键的，并且可以用很多方式变化以适于特定应用。例如，不同类型的细长形状、网格图形、和/或弧线或圆形可用来限定这些腔。为每一个腔52A-52E提供流体连接。如所示的，运用了各个管配件54。

若使用，则上支撑垫28将会与下支撑垫26的构造相同。上支撑垫28将会置于器官K和盖40之间。

提供一种充气设备(图1中以30示意性地示出)用于选择性地对每个腔52A-52E充气和放气。图9以基本形式示出了充气设备30的一个实例，所述充气设备30的基本形式包括联接至气泵58的控制器56，气泵58继而通过管60联接至下支撑垫26的各个腔52A-52E。水或者另一种流体可用于替代空气。泵56可仅为压力泵，或者它可为组合式压力/真空泵，以提供有所改进的放气。控制器56可以是公知类型的通用微机，诸如基于PC的计算机，或者它可以是定制处理器，或者可包含一个或多个可编程逻辑控制器(PLC)。基于灌注系统10的类型，泵58可通过集成到灌注系统控制器20(参见图1)中的软件编程来加以控制。如图9中所示，泵58通过多端口远程控制阀62连接至腔52A-52E，多端口远程控制阀62的位置由控制器56指令/控制。可替代地，可为每个腔52A-52E提供一种独立泵。如果使用一种上支撑垫28，则可为其提供一种单独的充气设备30(参见图1)，或者可修改阀62以适应上支撑垫28的额外腔。

可选择地，支撑设备12的性能可通过提供用于使外壳24枢转或旋转的设备而进一步延伸。图10图示了一种外壳24，其具有分别从前壁36和后部38延伸的轴杆64和66，并安装在枢轴承68中，枢轴承68继而由机架70所保持。一种电动马达72(例如，步进马达)或其它合适类型的旋转装置被联接至轴杆64或66中的一个。马达72的轴杆的旋转使外壳24绕轴杆64和66枢转。这一功能可用来在一种灌注过程期间使器官K倾斜(在图10和11中未示出)至特定角度或周期性地使其反转(反转位置被示于图11中)。若需要，则可以运用已知类型的多轴线平衡环来安装所述外壳24，从而使它可绕多于一个轴线旋转。

器官支撑设备12的操作将参照图12和13来描述。器官K被置于外壳24内的下支撑垫26上。器官K被连接至灌注系统10，灌注系统10置于运行中使流体循环通过器官K。当器官K搁置于下支撑垫26上时，腔52A-52E被选择性地充气和放气，以便提供与器官K之间可变的接触压力属性。例如，图12示出了当完全充气时的腔52A、52C和52E，而腔52B和52D被放气。在此构造中，器官K沿三条间隔开的线而被支撑，并且相对较高压力的点存在于以箭头“P1”标记的位置处。在随后的时间，腔52B和52D可被完全地充气，而腔52A、52C和52E被放气。此构造示于图13中。因而，器官K将会沿着两条间隔开的线而被支撑，并且相对较高接触压力的点存在于以箭头“P2”标记的位置处。位置P1释放/减轻了压力，允许自由的循环流动以及无机械应力。交替充气和放气的此循环可以根据需要尽可能经常地进行重复，从而使器官K的每一部分不会太长时间地受到损伤压力，这将会产生局部压力缺血。例如，任意一个位置的压力可以在每分钟约2或3次进行释放。

如果使用上述的旋转设备，则外壳24与器官K可周期性地倾斜和/或反转，从而使器官K上的接触压力在其相对的表面之间分摊。例如，器官K可以大约每分钟一次至大约每30分钟一次的频率倾斜和/或反转。该频率受血管阻力和器官K或组织的状况的影响。倾斜和/或反转可以是针对腔52A-52E选择性充气和放气的补充或作为替代。成像装置31，诸如一种扫描高分辨率红外摄像机，可用来获得一系列图像，由此构造器官K的一种镶嵌图像以用于局部和全局对比。例如，器官K可以小块成像，例如20mm×20mm(0.8英寸×0.8英寸)。在图像中，缺血区域与周围组织相比将表现出相对较高或较低的温度。

响应于这些区域的检测，控制器56可被编程以使器官外壳24倾斜和/或反转，和/或选择性地对腔52A-52E充气或放气。为了便利于成像和控制过程，循环通过器官K的流体的温度可从针对器官特性和保存而言生理上合适的温度轻微地增大和减小地改变(例如，使用灌注系统10)。例如，流体温度变化可为正负约2摄氏度(正负约3.6华氏温度)。任意缺血区域与周围组织相比将会以大幅降低的速率响应于流体温度变化，从而产生能够由成像装置31检测到的热点或冷点。

上支撑垫28可用来作为对下支撑垫26的补充。例如，如果外壳24反转，那么器官K将会搁置于上支撑垫28上，并且上述的交替腔充气循环将会使用上支撑垫28来执行。上支撑垫28还可与下支撑垫26同时使用，以向器官K提供缓和的夹紧作用，以便在倾斜和/或反转期间、或者在外壳24移动或运输期间支撑器官K。

前面已经描述了一种器官支撑设备及其操作方法。虽然已经描述了本发明的具体实施方式，但是本领域技术人员将会清楚的是，能够在不背离本发明的精神和范围的前提下做出各种修改。因此，提供本发明的优选实施方式的前述描述和用于实践本发明的最佳模式仅出于示意的目的，而并不是限制的目的。

Claims (21)

1.一种器官支撑设备，其包括：

外壳，其适于在其内部空间中包容着器官，

第一支撑垫，其布置在外壳的底部上，所述第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；以及

充气设备，其联接至腔并且可操作以个别地对每个腔充气或放气。

2.根据权利要求1所述的器官支撑设备，其中所述第一支撑垫包括柔性、流体密封的顶片和底片，它们沿共同的周缘和接缝而结合在一起，从而使顶片和底片的未结合部分限定着腔。

3.根据权利要求2所述的器官支撑设备，其中所述第一支撑垫的腔细长且并排。

4.根据权利要求1所述的器官支撑设备，还包括第二支撑垫，其布置在外壳内与所述第一支撑垫相对着，所述第二支撑垫包括多个可充气的腔。

5.根据权利要求4所述的器官支撑设备，其中所述第二支撑垫包括柔性、流体密封的顶片和底片，它们沿共同的周缘和接缝而结合在一起，从而使顶片和底片的未结合部分限定着腔。

6.根据权利要求5所述的器官支撑设备，其中所述第二支撑垫的腔细长且并排。

7.根据权利要求1所述的器官支撑设备，其中所述充气设备包括：

泵；

多端口阀，其联接至泵和每个腔，所述阀适于选择性地将泵联接至选定的腔之一；以及

电子控制器，其可操作地联接至所述泵和阀。

8.根据权利要求1所述的器官支撑设备，还包括旋转设备，其可操作以使外壳绕一条轴线旋转。

9.根据权利要求8所述的器官支撑设备，还包括成像装置，其定位以使得外壳位于其视野内，所述成像装置可操作地连接至所述旋转设备。

10.根据权利要求8所述的器官支撑设备，其中所述外壳能够绕一对轴杆旋转，并且其中电动马达机械地联接至至少一个轴杆。

11.根据权利要求1所述的器官支撑设备，还包括成像装置，其定位以使得外壳位于其视野内，所述成像装置可操作地连接至所述充气设备。

12.一种用于非治疗目的的用于支撑离体器官的方法，其包括：

提供适于在其内部空间中包容着器官的外壳；

将器官置于第一支撑垫上，所述第一支撑垫布置在外壳的底部上，所述第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；以及

选择性地对所述腔进行充气和放气，以提供与器官之间时变的接触压力属性。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一支撑垫的腔细长且并排，该方法还包括对其中一些腔周期地交替充气和放气。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括周期性地使外壳绕一条轴线旋转以便使器官反转。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括将第二支撑垫置于器官与外壳的盖之间，外壳的盖布置为与底部相对，所述第二支撑垫包括多个可充气的腔；以及选择性地对第二支撑垫的腔进行充气和放气，以提供与器官之间可变的接触压力属性。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二支撑垫的腔细长且并排，该方法还包括对所述第二支撑垫的其中一些腔周期地交替充气和放气。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括：

使用一种成像装置观察外壳内的器官，并且识别所述器官中具有不同于周围组织的温度的至少一个部分；以及

选择性地对腔进行充气和放气以便释放施加至已识别部分的压力。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述成像装置用来生成器官的不同位置的多幅图像，其随后组合以便形成镶嵌图像。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在观察所述器官之前，维持器官处于第一温度；以及

以所选择的数量来改变器官的温度。

20.一种用于非治疗目的的用于支撑离体器官的方法，其包括：

提供适于在其内部空间中包容着器官的外壳，所述外壳具有与盖相对的底部；

将第一支撑垫放置为抵靠着底部，所述第一支撑垫包括多个可充气且柔性的腔；

将第二支撑垫放置为抵靠着盖，所述第二支撑垫包括多个可充气的腔；

将所述器官放置在所述第一和第二支撑垫之间；

对各个腔进行充气以将器官夹紧在支撑垫之间就位；以及

选择性地使外壳倾斜或旋转以在所述第一和第二支撑垫与器官之间提供时变的接触压力属性。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

使用一种成像装置，观察外壳内的器官，并且识别所述器官中具有不同于周围组织的温度的至少一个部分；以及

选择性地使外壳倾斜或旋转以便释放施加至已识别部分的压力。