CS237493B1

CS237493B1 - Apparatus for perfusion and cooling of transplanted organs

Info

Publication number: CS237493B1
Application number: CS842370A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Rehak
Original assignee: Jaroslav Rehak
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1985-08-15
Also published as: CS237084A1

Abstract

Řešení se týká zařízení pro perfuzi a chlazení transplantovaných orgánů, a to jednak v tělě dárce, a jednak po jeho odebrání . U zařízení je mezi zásobník (2) perfuzního roztoku a zásobník (1) chladicí kapaliny zařazen chladič (3) perfuzního roztoku s nesterilním okruhem chladicí kapaliny a sterilním okruhem perfuzního roztoku, tvořeným průtokovou spirálou (4}. Na vstup (41) spirály (4) je připojen přes čerpadlo (5) výstup zásobníku (2) perfuzního roztoku a její výstup (42) je spojen přes trojcestný ventil (7) bud se vstupem zásobníku (2) perfuzního roztoku nebo s orgánem (20) určeným pro transplantaci. Orgán (20) určený pro transplantaci je spojen jednak přes měřič (8) tlaku a řídicí obvody (6) s čerpadlem (5) a jednak přes teplotní čidlo (10) a teplotní regulátor (11) se zásobníkem (1) chladicí kapaliny, který je svým výstupem a vstupem chladicí kapaliny propojen s nesterilním okruhem průtokového chladiče (3).The present invention relates to an apparatus for perfusion a cooling organ transplants, namely in the donor's body, and on the other . The device is between the perfusion container (2) and a coolant reservoir (1) a perfusion solution cooler (3) is included with non-sterile coolant circuit a the sterile circuit of the perfusion solution formed flow coil (4) (41) the coil (4) is connected via a pump (5) the outlet of the perfusion solution container (2) and its output (42) is connected via a three-way valve (7) either with tank inlet (2) perfusion solution or with an organ (20) designated for transplantation. Body (20) designated for transplantation is linked both through a pressure meter (8) and a control circuit (6) with a pump (5) and through a temperature sensor (10) and Temperature Controller (11) with Magazine (1) a coolant that is its outlet a coolant inlet with non-sterile flow cooler circuit (3).

Description

Vynález se týká zařízení pro perfuzi a chlazení transplantovaných orgánů, např. srdce, ledvin, slinivky břišní, jater, a to jednak v těle dárce a jednak po odebrání až do doby tr»n«ni»ntace nebo uloženi do transportního boxu.The invention relates to a device for perfusion and cooling of transplanted organs, e.g., heart, kidney, pancreas, liver, both in the body of the donor and after removal up to the time of nipening or placing in a transport box.

Odběry výše uvedených orgánů se provádějí po prokázání mozkové smrti tak, aby se snížila doba teplé ischemie odebíraného orgánu na minimum. Délka teplé ischemie se počítá od okamžiku, kdy je přerušen krevní oběh v příslušném orgánu, do doby, kdy je tento orgán perundován ochranným roztokem a ochlazen na tepldtu mezi 5 až 10 °C. Smyslem perfuze je jednak odstranění krve z tepenného a cévního řečiště a její nahrazení ochranným roztokem a jednak rychlé vnitřní ochlazení již v době, kdy je orgán chlazen z vnějšku. Kromě optimálního chemického složení ochranného roztoku, které se liší pro jednotlivé orgány, mají zásadní význam fyzikální parametry, a to teplota, rychlost perfuze, th. průtok a tlak, kterému je vystaven cévní systém příslušného orgánu.The above-mentioned organs are harvested after the demonstration of cerebral death to minimize the period of warm ischemia of the organ harvested. The duration of warm ischemia is calculated from the moment the blood circulation in the competent organ is interrupted until the organ is washed with a protective solution and cooled to a temperature between 5 and 10 ° C. The purpose of perfusion is to remove blood from the arterial and vascular bed and replace it with a protective solution, and secondly to cool internally as soon as the organ is cooled from the outside. In addition to the optimal chemical composition of the protective solution, which varies from one organ to another, physical parameters such as temperature, perfusion rate, th. flow and pressure to which the vascular system of the competent authority is exposed.

Doposud známá a používaná zařízení pro tuto metodu jsou řešena na principu přetlakového proplaohu příslušným ochranným roztokem a obkládáni odebíraného nebo již odebraného orgánu ledovou tříští. Perfuzní tlak u těphto zařízení byl dán převýšením zásobníku ochranného roztoku vzhledem k proplaohovanému orgánu. V současné době neexistuje komerční zařízení, které by bylo schopné vyplnit výše uvedené požadavky, kladené na tuto metodu. Prakticky se tento problém řeší po částech tak, Že se nejprve provede proplach orgánu, potom perfuze předepsaným roztokem a nakonec vnější ochlazení v nádobě s ledovou tříští.The hitherto known and used devices for this method are solved on the principle of pressurized rinsing with the appropriate protective solution and covering of the collected or already removed organ by ice shredding. The perfusion pressure of these devices was given by the elevation of the buffer solution relative to the organ being purged. At present, there is no commercial device capable of fulfilling the above requirements of this method. In practice, this problem is solved in parts by first flushing the organ, then perfusing it with the prescribed solution, and finally external cooling in a crushed ice container.

Tato zařízeni mají celou řadu nevýhod, které komplikuji a ztěžují tuto metodu a neumožňují dokonale ošetřit odebraný orgán, snížit teplou ischemii na minimum a v některých případech způsobují dokonce i poškození orgánu. Například při používáni ledové tříště v případě, že přijde do styku s živou tkáni, dochází k lokálnímu chladovému poškození. V řadě případů jsou nutné vyšší průtoky, cca 1 1/min, pro orgánovou perfuzi. Těchto průtoků již nelze dosáhnout pomocí infuzních setů a je nutné roztoky přelévat do jiných nádob, což přináší problémy s udržením sterility roztoku.These devices have a number of disadvantages that complicate and complicate this method and do not allow the organ to be perfectly treated, minimize warm ischemia and in some cases even cause organ damage. For example, local ice damage occurs when ice spray is used when it comes into contact with living tissue. In many cases higher flow rates, about 1 l / min, are required for organ perfusion. These flows can no longer be achieved with infusion sets and the solutions need to be transferred to other containers, which presents problems with maintaining the sterility of the solution.

Dále dosud používaná zařízení neumožňují spojitou regulaci perfuzního tlaku a odvozeně i průtoku, čímž je prakticky vyloučeno v řadě případů zajistit rychlé ochlazení a proplach v definovaném čase. Všechny výše uvedené nevýhody zvyšuji riziko transplantace, nebot její, úspěch kromě jiných faktorů závisí na kvalitě perfuze, ošetření a konzervace odebraného orgánu.Furthermore, the devices used so far do not allow continuous regulation of the perfusion pressure and, consequently, the flow rate, which makes it practically impossible to ensure rapid cooling and flushing in a defined time in many cases. All of the above disadvantages increase the risk of transplantation, since its success, among other factors, depends on the quality of the perfusion, treatment and preservation of the organ harvested.

Popsané nevýhody jsou odstraněny zařízením pro perfuzi a chlazení transplantovaných orgánů podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje zásobník perfuzního roztoku, pro připojení na perfundovaný orgán a zásobník chladicí kapaliny. Jeho podstatou je, že mezi zásobník pefuzniho roztoku a zásobník chladicí kapaliny je zařazen průtokový chladič perfuzního roztoku.The described disadvantages are overcome by the device for perfusion and cooling of transplanted organs according to the invention. This device comprises a perfusion solution reservoir for connection to a perfused organ and a coolant reservoir. Its essence is that a perfusion solution flow cooler is provided between the buffer solution reservoir and the coolant reservoir.

Tento chladič je tvořen nesterilním okruhem chladicí kapaliny a sterilním okruhem perfuzního roztoku, který je tvořen chladicí průtokovou spirálou. Na její vstup je připojen přes čerpadlo výstup zásobníku perfuzního roztoku a její výstup je spojen přes trojces'tný ventil bud se vstupem zásobníku perfuzního roztoku, nebo přes perfuzní kanylu s orgánem, určeným pro transplantaci. Tento orgán je spojen jednak přes měřič tlaku, opatřený snímačem tlaku a přes řídicí obvody čerpadla s tímto čerpadlem a jednak přes teplotní čidlo a teplotní regulátor se zásobníkem chladicí kapaliny. Výstup zásobníku chladicí kapaliny je spojen s nesterilním vstupem průtokového chladiče a odtud přes nesterilní výstup průtokového chladiče se vstupem zásobníku chladicí kapaliny.This cooler consists of a non-sterile coolant circuit and a sterile perfusion solution circuit consisting of a cooling flow spiral. A perfusion solution tank outlet is connected to its inlet and its outlet is connected via a three-way valve either to the perfusion solution tank inlet or via a perfusion cannula to the organ to be transplanted. This body is connected to the coolant reservoir via a pressure sensor equipped with a pressure sensor and through the pump control circuits to the pump, and via a temperature sensor and a temperature controller. The coolant reservoir outlet is connected to the non-sterile flow cooler inlet and from there through the non-sterile flow cooler outlet to the coolant reservoir inlet.

Zařízení může být opatřeno zásobníkem pro již izolovaný orgán, určený pro transplantaci. Tento zásobník je tvořen termostatem pro vnější chlazení s dvojitými stěnami pro oddělení vnitřního sterilního prostoru pro uloženi izolovaného orgánu určeného pro transplantaci a vnějšího prostoru pro chladicí kapalinu, vytvořeného mezi stěnami. Tento meziprostor je opatřen vstupem chladicí kapaliny, spojeným s dalším výstupem zásobníku chladicí kapaliny a výstupem chladicí kapaliny, který je spojen přes teplotní čidlo jednak s dalším vstupem zásob3 niku chladicí kapaliny a jednak přes teplotní regulátor se vstupem zásobníku chladicí kapaliny .The device may be provided with a reservoir for an already isolated organ for transplantation. The reservoir comprises a double-wall external cooling thermostat for separating an internal sterile space for receiving an isolated organ to be transplanted and an external space for coolant formed between the walls. This interspace is provided with a coolant inlet connected to another coolant reservoir outlet and coolant outlet which is connected via a temperature sensor to a coolant reservoir inlet and a temperature regulator to a coolant reservoir inlet.

Vstup měřiče tlaku může být připojen na výstup perfuzní kanyly.The pressure gauge inlet can be connected to the perfusion cannula outlet.

Dále může být zařízení uspořádáno pro současné ošetření transplantovaného orgánu v těle dárce a již izolovaného, dalšího orgánu, a to tak, že nesterilní chladicí okruhy průtokového chladiče a termostatu jsou spojeny za sebou.Further, the device may be arranged to simultaneously treat a transplanted organ in a donor body and an already isolated, other organ, such that the non-sterile flow cooler and thermostat cooling circuits are connected in series.

Příklady uspořádání zařízení podle vynálezu jsou uvedeny na přiložených výkresech.Examples of arrangements of the device according to the invention are given in the attached drawings.

Obr. 1 ukazuje případ, kdy se jedná o ochranu orgánu, který je ještě uložen v těle dárce. Na obr. 2 je případ, kdy se jedná o ochranu již izolovaného orgánu, určeného k transplantaci.Giant. 1 shows the case of protection of an organ which is still stored in the body of the donor. Fig. 2 shows the case of protection of an already isolated organ to be transplanted.

Zařízení na obr. 1 se skládá z okruhu chladicí kapaliny se zásobníkem 2 chladicí kapaliny a z okruhu perfuzního roztoku se zásobníkem 2_ perfuzního roztoku. Mezi zásobník 2 chladicí kapaliny a zásobník 2 perfuzního roztoku je zařazen průtokový chladič 2 perfuzního roztoku, který je tvořen nesterilním okruhem chladicí kapaliny a sterilním okruhem perfuzního roztoku, tvořeným chladicí průtokovou spirálou Na vstup 41 průtokové spirály 2 je připojen přes čerpadlo 5 výstup zásobníku 2_ perfuzního roztoku. Výstup 42 průtokové spirály i je spojen přes trojcestný ventil ]_ bud se vstupem zásobníku 2 perfuzního roztoku nebo přes perfuzní kauylu 9 s transplantovaným orgánem 20 Tento orgán 20 určený pro transplantaci je spojen jednak přes měřič tlaku jí, opatřený snímačem tlaku a přes řídicí obvody 6_ s čerpadlem j> a jednak přes teplotní čidlo 10 a teplotní regulátor 11 se vstupem 101 zásobníku 2 chladicí kapaliny. Výstup 102 chladicí kapaliny zásobníku 1_ chladicí kapaliny je spojen s nesterilním vstupem 3_1 průtokového chladiče 2 ^a odtud přes nesterilní výstup 32 průtokového chladiče 2 se vstupem 103 chladicí kapaliny zásobníku 2 chladicí kapaliny.The apparatus of Fig. 1 consists of a coolant circuit with a coolant reservoir 2 and a perfusion solution circuit with a perfusion solution reservoir 2. A perfusion solution flow cooler 2 comprising a non-sterile coolant circuit and a sterile perfusion solution circuit formed by a cooling flow coil 2 is connected between the coolant reservoir 2 and the perfusion solution reservoir 2. solution. The flow spiral outlet 42 is connected via a three-way valve 11 to either the inlet of the perfusion solution container 2 or through the perfusion caulk 9 to the transplanted organ 20. with a pump 11 and on the other hand through a temperature sensor 10 and a temperature controller 11 with an inlet 101 of the coolant reservoir 2. The coolant outlet 102 of the coolant reservoir 7 is connected to the non-sterile inlet 31 of the flow cooler 2 ^and from there through the non-sterile outlet 32 of the flow cooler 2 to the coolant inlet 103 of the coolant reservoir 2.

V zásobníku 2 chladicí kapaliny, která proudí v nesterilním chladicím okruhu mezi tímto zásobníkem 2 chladicí kapaliny a průtokovým chladičem 2 je nastavena požadovaná teplota ochlazení v rozmezí 5 až 10 °C. Ve sterilním okruhu průtokového chladiče 2 protéká chladicí průtokovpu spirálou 2 ochranný roztok ze zásobníku 2 perfuzního roztoku. Průtokový cnladič 2 je navržen tak, aby roztok byl při jednom průtoku ochlazen na požadovanou teplotu z teploty 15 až 20 °C pro případy, kdy je nutné provádět perfuzi orgánu po delší dobu větším množstvím roztoku.In the coolant reservoir 2, which flows in a non-sterile cooling circuit between this coolant reservoir 2 and the flow cooler 2, the desired cooling temperature is set in the range of 5 to 10 ° C. In the sterile flow cooler circuit 2, a protective solution flows from the perfusion solution reservoir 2 through the coil 2 through the coil 2. The flow-through cooler 2 is designed so that the solution is cooled to the desired temperature from 15 to 20 ° C in a single flow for cases where it is necessary to perfuse the organ for a longer period of time with a larger amount of solution.

Cirkulaci ochranného roztoku mezi zásobníkem 2 perfuzního roztoku a průtokovým chladičem 2 zajištuje čerpadlo 2· Perfuzní roztok v tomto okruhu protéká ze zásobníku 2 perfuzního roztoku přes čerpadlo 2, průtokový chladič 3, resp. jeho průtokovou spirálou 4 a přes trojcestný ventil 7 do zásobníku 2 perfuzního roztoku v době, kdy se temperuje na požadovanou teplotu. Tato cirkulace je důležitá i proto, aby se ochranný roztok zbavil všech vzduchových bublin, které by mohly později způsobit vzduchovou embolii. V okamžiku zahájení perfuze a chlazení orgánu se trojcestný ventil T. přepne do polohy, kdy výstup 42 sterilního okruhu průtokového chladiče 2 je připojen k perfuzní kanyle 9, připojené na orgán 20 určený pro transplantaci a perfuze je zahájena. Tlak ochranného roztoku v cévním systému orgánu 20 určeného pro transplantaci a jeho teplota jsou snímány pomocí měřiče tlaku 2 resp. jeho snímacím čidlem. Tlak může být měřen bu3 na výstupu perfuzní kanyly 2 nebo přímo v některé z tepen orgánu 20 určeného pro transplantaci. Po jeho vyhodnocení je přiveden jako zpětnovazební korekční signál do řídicích obvodů í čerpadla 2 ^a otáčky čerpadla 5 jsou korigovány tak, aby byl udržován během perfuze zvolený tlak v cévním systému orgánu 20 určeného pro transplantaci. Teplotní čidlo 10 koriguje podobným způsobem teplotu ochlazení.The circulation of the protective solution between the perfusion solution reservoir 2 and the flow cooler 2 is provided by pump 2. The perfusion solution in this circuit flows from the perfusion solution reservoir 2 through the pump 2, the flow cooler 3, respectively. its flow spiral 4 and via the three-way valve 7 to the perfusion solution container 2 while it is being tempered to the desired temperature. This circulation is also important in order to get rid of any air bubbles that could later cause air embolism. At the moment of initiation of the perfusion and cooling of the organ, the crossover valve T. switches to the position where the outlet 42 of the sterile flow cooler circuit 2 is connected to the perfusion cannula 9 connected to the organ 20 for transplantation and perfusion is initiated. The pressure of the protective solution in the vascular system of the organ 20 to be transplanted and its temperature are sensed by means of a pressure gauge 2, respectively. by its sensor. The pressure can be measured either at the outlet of the perfusion cannula 2 or directly in one of the arteries of the organ 20 to be transplanted. After its evaluation, it is supplied as a feedback correction signal to the control circuits 1 of the pump 2 ^{and the} pump speed 5 is corrected to maintain the selected pressure in the vascular system of the organ 20 to be transplanted during perfusion. The temperature sensor 10 similarly corrects the cooling temperature.

Na obr. 2 je uveden příklad zařízení, které umožňuje ochranu již izolovaného orgánu.Fig. 2 shows an example of a device that allows protection of an already isolated organ.

Po vynětí orgánu 20 určeného pro transplantaci z těla dárce je tento orgán 20 určený pro transplantaci umístěn do chladicího termostatu 22' ^v jehož sterilním vnitřním prostoru je prováděno vnější chlazení. Chladicí termostat 12 je tvořen dvoupláštovou nádobou, která je v prostoru mezi plášti ochlazována nesterilní chladicí tekutinou v zásobníku 2 chladicí kapaliny, který je svým výstupem 105 spojen se vstupem 121 termostatu 12.After removal of the organ 20 to be transplanted from the donor body, the organ 20 to be transplanted is placed in a cooling thermostat 22 ' ⁱⁿ which sterile internal space is provided for external cooling. The cooling thermostat 12 consists of a double-shell vessel, which is cooled by a non-sterile cooling fluid in the coolant reservoir 2, which is connected to the inlet 121 of the thermostat 12 via its outlet 105.

Sterilní vnitřní prostor termostatu 12 je naplněn ochranným roztokem, jehož teplota je udržována pomocí teplotní zpětné vazby na zvolené teplotě 5 až 10 °C. Tato teplotní zpětná vazba je tvořena teplotním čidlem 10, umístěným mezi výstup 122 nesterilního chladicího okruhu termostatu 12 a vstup 104 zásobníku 1. chladicí kapaliny a regulátorem 11 teploty, který je spojen se vstupe^p 101 zásobníku 2 chladicí kapaliny a ovládá chlazení této kapaliny.The sterile interior of the thermostat 12 is filled with a protective solution, the temperature of which is maintained by means of temperature feedback at a selected temperature of 5 to 10 ° C. This temperature feedback is formed by a temperature sensor 10 located between the non-sterile thermostat 12 cooling circuit outlet 122 and the coolant reservoir inlet 104 and the temperature controller 11, which is coupled to the coolant reservoir inlet 101 and controls the cooling of the coolant.

Měřič tlaku 2 může být připojen bud přímo do cévního systému orgánu, nebo přes výstup perfuzní kanyly 9.The pressure gauge 2 may be connected either directly to the vascular system of the organ or via the outlet of the perfusion cannula 9.

Kombinací popsaných případů, kdy se nesterilní chladicí okruhy průtokového chladiče 2 a termostatu 12 spojí za sebou, tj. do série, lze zařízeni použít současně při perfuzi orgánu 20 určeného k transplantaci v těle dárce a chlazení dalšího, již izolovaného, orgánu 20 určeného k transplantaci.By combining the cases described above, in which the non-sterile cooling circuits of the flow cooler 2 and the thermostat 12 are connected in series, i.e. in series, the device can be used simultaneously to perfuse an organ 20 to be transplanted in the donor body and to cool another already isolated organ 20 to be transplanted .

Claims

I will invent the object

A device for perfusion and cooling of transplanted organs having a perfusion solution reservoir for connection to a perfused organ and a coolant reservoir, characterized in that a perfusion flow cooler (3) is provided between the perfusion solution reservoir (2) and the coolant reservoir (1). solution consisting of a non-sterile coolant circuit with an inlet (31) and an outlet (32) thereof and a sterile perfusion solution circuit consisting of a cooling flow coil (4) to which an inlet (41) is connected via a pump (5) to a reservoir outlet (2) a perfusion solution and whose outlet (42) is connected via a three-way valve (7) to either the inlet of the perfusion solution container (2) or through the perfusion cannula (9) to a transplant organ (20) connected pressure gauge (8), equipped with a pressure sensor and via control circuits (6) with a pump (5) and a temperature sensor (10) and a temperature regulator a coolant reservoir (1) inlet (101), the coolant outlet (102) of which is connected to a non-sterile inlet (31) of the flow cooler (3) and thence via a non-sterile outlet (32) of the flow cooler (3). a coolant inlet (103) of the coolant reservoir (1).

Device according to claim 1, characterized in that it has a reservoir for the organ (20) to be transplanted, comprising a double-wall external-cooling cooling thermostat (12) for separating the internal sterile space for receiving the organ (20) to be transplanted. a donor body and a coolant outer space formed between the walls having a coolant inlet (121) connected to an outlet (105) of the coolant reservoir (1) and a coolant outlet (122) connected via a temperature sensor (10) with a coolant reservoir (1) inlet (104) and a temperature controller (11) with a coolant reservoir (1) inlet (101).

3. A device for perfusion and cooling of transplanted organs according to claims 1 and 2, characterized in that the inlet of the pressure gauge (8) is connected to the outlet of the perfusion cannula (9).

Device for perfusion and cooling of transplanted organs according to Claims 1 to 3, characterized in that the non-sterile cooling circuits of the flow cooler (3) and the thermostat (12) are connected in series.