CS240221B1

CS240221B1 - Cardiosplegical solution automatical feeding system

Info

Publication number: CS240221B1
Application number: CS842372A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Rehak
Original assignee: Jaroslav Rehak
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS237284A1

Abstract

Řešení se týká systému pro automatické podávání kardioplegického roztoku během operace srdce podle potřeb operatéra. Zásobník kardioplegického roztoku s libovolnou teplotou je spojen přes čerpadlo s chladičem, ■ který je připojen na čtyřcestný ventil. Ten je připojen jednak přes dvoucestný ventil pro uzavření chladicího okruhu cirkulace se zásobníkem, jednak přes dvoucestný výstupní ventil pro spouštění a zastavení kardioplegické perfúze, umístěný ve sterilním poli a přes speciální kanylu se srdcem pacienta a jednak přes zpětnovazební tlakový člen s čerpadlem. Zásobník s chladičem mohou být konstrukčně sdruženy. Zpětnovazební tlakový člen může být tvořen buď spojitým regulátorem tlaku nebo úrovňovým tlakovým spínačem. Výstup číyřeestného ventilu, spojený se vstupem dvoucestného výstupního ventilu, lze dále spojit se vstupem teplotního monitoru, jehož- výstup je spojen přes regulátor teploty s chladičem. Zásobník kardioplegického roztoku může být spojen přes snímač objemu hladiny s čerpadlemThe solution relates to an automatic system administration of cardioplegic solution during heart surgery as needed by surgeon. Cardioplegic solution reservoir with any temperature is connected via the pump to a heat sink, which is connected to a four-way valve. It is connected both through two-way valve to close the cooling circuit circulation with reservoir, over two-way outlet valve for starting a stopping cardioplegic perfusion, placed in a sterile field and through a special cannula with the patient's heart and through the feedback pressure member with pump. Tray with a heat sink may be structurally associated. The feedback pressure member may be either a continuous pressure regulator or level pressure switch. Exit valve, connected to the inlet two-way outlet valve, can be further with the input of a temperature monitor whose the output is connected via a temperature controller with cooler. Cardioplegic Tray The solution can be connected via a volume sensor level with pump

Description

Řešení se týká systému pro automatické podávání kardioplegického roztoku během operace srdce podle potřeb operatéra.The invention relates to a system for automatically administering a cardioplegic solution during heart surgery according to the surgeon's needs.

Zásobník kardioplegického roztoku s libovolnou teplotou je spojen přes čerpadlo s chladičem, který je připojen na čtyřcestný ventil. Ten je připojen jednak přes dvoucestný ventil pro uzavření chladicího okruhu cirkulace se zásobníkem, jednak přes dvoucestný výstupní ventil pro spouštění a zastavení kardioplegické perfúze, umístěný ve sterilním poli a přes speciální kanylu se srdcem pacienta a jednak přes zpětnovazební tlakový člen s čerpadlem. Zásobník s chladičem mohou být konstrukčně sdruženy. Zpětnovazební tlakový člen může být tvořen buď spojitým regulátorem tlaku nebo úrovňovým tlakovým spínačem. Výstup číyřeestného ventilu, spojený se vstupem dvoucestného výstupního ventilu, lze dále spojit se vstupem teplotního monitoru, jehož- výstup je spojen přes regulátor teploty s chladičem. Zásobník kardioplegického roztoku může být spojen přes snímač objemu hladiny s čerpadlem.The tank of cardioplegic solution of any temperature is connected via a pump to a radiator connected to a four-way valve. It is connected both via a two-way valve to close the circulation circuit with the reservoir, and through a two-way outlet valve for starting and stopping cardioplegic perfusion, placed in a sterile field and through a special cannula with the patient's heart. The reservoir with the cooler can be structurally combined. The feedback pressure member may be either a continuous pressure regulator or a level pressure switch. The four-way valve output, connected to the two-way outlet valve inlet, can be further coupled to the inlet of the temperature monitor, the outlet of which is connected to the heatsink via the temperature controller. The cardioplegic solution reservoir can be connected to a pump via a level sensor.

Vynález se týká systému pro automatické podávání kardioplegického roztoku během operace srdce s automatickým dodržováním požadovaných parametrů důležitých pro tuto metodu, tj. teploty, tlaku a průtoku kardioplegického roztoku.The present invention relates to a system for automatically administering a cardioplegic solution during a heart operation with automatic compliance with the desired parameters relevant to the method, i.e. the temperature, pressure and flow rate of the cardioplegic solution.

Hlavní požadavky kladené na správnou a účinnou kardioplegii jsou dodržení požadované teploty kardioplegického roztoku po celou dobu aplikace, případně při opakovaných aplikacích, zajištění dostatečného průtoku kardioplegického roztoku koronárním řečištěm a dodržení zvolených hodnot tlaků při aplikaci, které se nejčastěji nastavují na hodnoty diastoického tlaku, na který jsou koronární tepny fyziologicky adaptovány.The main requirements for correct and effective cardioplegia are to maintain the desired cardioplegic solution temperature throughout the application, or in repeated applications, to ensure sufficient flow of the cardioplegic solution through the coronary bed and to maintain selected pressure values during application, most often set to diastoic pressure values. coronary arteries are physiologically adapted.

Dosud známé systémy vycházejí z principů přetlakové infúze, kdy se kardioplegický roztok vychladí v lednici na požadovanou teplotu cca +7 °C v infúzní láhvi nebo v polyethylenovém vaku a odtud je přetlakem vypuzován do kořene aorty nebo přímo do koronárních tepen. Některé modernější systémy používají různých druhů čerpadel, nejčastěji rotačních.Previously known systems are based on the principles of pressurized infusion, where the cardioplegic solution is cooled in the refrigerator to the desired temperature of about +7 ° C in an infusion bottle or polyethylene bag and from there it is pushed into the aortic root or directly into the coronary arteries. Some more modern systems use different types of pumps, mostly rotary.

Všechny tyto systémy mají řadu nevýhod, které komplikují a ztěžují tuto základní a nezastupitelnou metodu ochrany srdce během operace při jeho krátkodobé ischemíi. Měření tlaku přímo v zásobníku kardioplegického roztoku nezajišťuje správné plnění koronárních tepen tímto roztokem při konstantním tlaku a teplotě, protože každé koronární řečiště má jinou rezistenci.All of these systems have a number of drawbacks that complicate and hinder this basic and irreplaceable method of protecting the heart during surgery for its short-term ischemia. Measuring the pressure directly in the cardioplegic reservoir does not ensure proper coronary artery filling with this solution at constant pressure and temperature, because each coronary bed has a different resistance.

Při větších rezistencích koronárního řečiště dochází k neúměrnému zvyšování tlaku v kořeni aorty nebo v ústí koronárních tepen. Tato situace představuje vážné nebezpečí ruptury některé z tepen, zejména té, která byla postižena vyšším stupněm sklerotických změn. Případně může dojít k odtržení plátu a jeho zanesení do periferie, což má za následek vznik peroperačního infarktu. Pokud se k vyloučení těchto rizik použije systém s malým tlakem, je kardioplegie málo účinná, neboť nedochází k rychlému ochlazení celého srdce a k důkladnému proplachu celého koronárního řečiště. Další nevýhodou stávajících systémů je, že nevylučují možnost vzduchové embolie, ke které může dojít nepozorností obsluhy při vyprázdnění infúzní láhve. Další nevýhodou je ohřívání aplikovaného roztoku v přívodních hadicích a kanylách. To má za následek v podstatě snížení účinnosti této metody.Larger coronary resistances result in a disproportionate increase in pressure in the aortic root or in the orifice of the coronary arteries. This situation poses a serious risk of rupture of some of the arteries, especially one that has been affected by a higher degree of sclerotic changes. Alternatively, the plaque may break off and be inserted into the periphery, resulting in a peroperative heart attack. If a low-pressure system is used to eliminate these risks, cardioplegia is less effective as it does not rapidly cool the whole heart and thoroughly flush the entire coronary bed. A further disadvantage of existing systems is that they do not preclude the possibility of air embolism, which may occur by inattention by the operator when the infusion bottle is emptied. Another disadvantage is the heating of the applied solution in the inlet hoses and cannulae. This essentially results in a decrease in the efficiency of the method.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje systém pro automatické podávání kardioplegickébo roztoku podle vynálezu. Jeho podstatou je, že zásobník kardioplegického roztoku s teplotou okolí je spojen přes čerpadlo s chladičem, který je připojen na čtyřcestný ventil. Tento ventil je jednak spojen přes dvoucestný ventil pro uzavření chladicího okruhu cirkulace se zásobníkem, jednak je připojen na vstup dvoucestného výstupního ventilu pro spouštění a nastavení kardioplegické perfúze, umístěného ve sterilním poli, jehož výstup je přiveden speciální kanylou do srdce pacienta a jednak je spojen přes zpětnovazební tlakový člen s čerpadlem. Zásobník kardioplegického roztoku je možné s výhodou konstrukčně sdružit s chladičem v jeden modul se dvěma vstupy a dvěma výstupy.The above disadvantages are overcome by the automatic cardioplegic solution delivery system of the present invention. Its essence is that the cardioplegic solution reservoir with ambient temperature is connected via a pump to a radiator, which is connected to a four-way valve. This valve is connected via a two-way valve to close the circulation cooling circuit with the reservoir, and is connected to the inlet of a two-way outlet valve for triggering and adjusting cardioplegic perfusion placed in a sterile field. feedback pressure member with pump. The cardioplegic solution reservoir can advantageously be associated with the cooler in a single module with two inputs and two outputs.

Tento modul je rozdělen na uzavřený sterilní okruh pro kardioplégický roztok a na uzavřený nesterilní okruh pro chladicí médium. Zpětnovazební tlakový člen je tvořen bud spojitým regulátorem tlaku nebo úrovňovým tlakovým spínačem. Výstup čtyřcestného ventilu, který je spojen se vstupem dvoucestného výstupního ventilu, lze dále též spojit se vstupem teplotního monitoru, který je přes regulátor teploty připojen na chladič. Zásobník kardioplegického roztoku může být též spojen přes snímač objemu hladiny s čerpadlem.This module is divided into a closed sterile circuit for cardioplegic solution and a closed non-sterile coolant circuit. The feedback pressure member is either a continuous pressure regulator or a level pressure switch. The output of the four-way valve, which is connected to the input of the two-way outlet valve, can also be connected to the input of the temperature monitor, which is connected to the heat sink via the temperature controller. The cardioplegic solution reservoir can also be connected to a pump via a level sensor.

Výhodou tohoto systému, kromě zabezpečení požadovaných hodnot teploty, tlaku a průtoku kardioplegického roztoku během jeho aplikace, je okamžitá možnost použití roztoku, neboť ten neustále cirkuluje v základním okruhu chladič — zásobník — čerpadlo s již předem zvolenými parametry. U stávajících systémů je nutné nejprve vychlazený roztok vyjmout z lednice a po odvzduš,nění připojit do systému.The advantage of this system, besides ensuring the required values of temperature, pressure and flow rate of the cardioplegic solution during its application, is the immediate possibility of using the solution, because it continuously circulates in the basic circuit cooler - tank - pump with pre-selected parameters. For existing systems, the cooled solution must first be removed from the refrigerator and connected to the system after venting.

Příklady provedení systému podle vynálezu jsou uvedeny na přiložených výkresech. Obr. 1 ukazuje základní variantu systému, zabezpečující automatické podávání kardioplegického roztoku s konstantní zvolenou teplotou, zvoleným průtokem, a omezením maximálního tlaku při aplikaci. Na obr. 2 je uvedena varianta systému, která kromě zajištění požadovaného tlaku zabezpečuje i požadovanou hodnotu teploty kardioplegického roztoku. Na obr. 3 je příklad systému, vycházející z předešlých dvou, kde je navíc zabezpečena aplikace kardioplegického roztoku v požadovaných objemech.Examples of embodiments of the system according to the invention are given in the accompanying drawings. Giant. 1 shows a basic variant of the system, providing automatic delivery of a cardioplegic solution with a constant selected temperature, a selected flow rate, and a limitation of the maximum application pressure. Figure 2 shows a variant of the system which, in addition to providing the desired pressure, also provides the desired temperature of the cardioplegic solution. Fig. 3 is an example of a system based on the previous two, wherein the application of the cardioplegic solution in the required volumes is additionally ensured.

Zásobník 1 kardioplegického roztoku na. obr. 1 je spojen přes čerpadlo 2, například přes rotační pumpu s chladičem 3, jehož výstup je veden na vstup čtyřcestného ventilu 4. Čtyřcestný ventil 4 je spojen jednak přes dvoucestný ventil 5 se zásobníkem 1 kardioplegického roztoku, jednak svým výstupem 10 přes výstupní dvoucestný ventil 6 a přes speciální kanylu, která není na výkrese znázorněna, se srdcem pacienta a jednak přes zpětnovazební tlakový člen 7 s čerpadlem 2. Jako zpětnovazební tlakový člen 7 lze použít například úrovňový tlakový spínač nebo spojitý regulátor tlaku.Cardioplegic Solution Tray 1. FIG. 1 is connected via a pump 2, for example a rotary pump with a cooler 3, the outlet of which is routed to the inlet of a four-way valve 4. The four-way valve 4 is connected via a two-way valve 5 to a cardioplegic solution reservoir 1; valve 6 and through a special cannula (not shown in the drawing) with the patient's heart and, secondly, via a feedback pressure member 7 with a pump 2. For example, a level pressure switch or a continuous pressure regulator can be used as the feedback pressure member 7.

Příklad systému na obr. 2 kromě požadovaného tlaku zabezpečuje i požadovanou hodnotu teploty kardioplegického roztoku. Za tímto účelem je v systému zavedena zpětná vazba, tvořená sériovým spojením tep240221 lotního monitoru 9 a regulátoru 8 teploty. Vstup teplotního regulátoru 9 je připojen na výstup 10 čtyřcestného ventilu 4. Výstup regulátoru 8 teploty, jehož vstup je spojen s výstupem teplotního monitoru 9, je spojen s chladičem' 3.The system example in Fig. 2 provides the desired temperature of the cardioplegic solution in addition to the desired pressure. For this purpose, a feedback is provided in the system, consisting of a serial connection of the temperature monitor 240221 of the lottery monitor 9 and the temperature controller 8. The input of the temperature controller 9 is connected to the output 10 of the four-way valve 4. The output of the temperature controller 8, the input of which is connected to the output of the temperature monitor 9, is connected to the cooler 3.

Varianta na obr. 3 vychází z předešlých dvou a navíc zabezpečuje aplikaci kardioplegického roztoku v požadovaných objemech. Do.systému je zařazen k tomuto účelu mezi zásobník 1 kardioplegického roztoku a čerpadlo 2 snímač 11 objemu hladiny.The variant in Fig. 3 is based on the previous two and, moreover, ensures the application of the cardioplegic solution in the required volumes. For this purpose, a level sensor 11 is inserted between the cardioplegic solution container 1 and the pump 2.

Systém pracuje tímto způsobem. V zásobníku Γ je umístěn kardioplegický roztok předepsaného chemického složení v množství, potřebném pro příslušný operační výkon. Do zásobníku 1 je kardioplegický roztok naplněn za normální teploty místnosti. Pomocí čerpadla 2 je neustále přečerpáván ze zásobníku 1 do chladiče 3, kde je ochlazován na zvolenou teplotu. Odtud se pak přes čtyřcestný ventil 4 vrací buď přes dvoucestný ventil 5 zpět do zásobníku 1, nebo je přiváděn výstupem 10 přes výstupní dvoucestný ventil 6 speciální kanylou do srdce pacienta. Připojení speciální kanyly je modifikováno podle druhu kardiochirurgického výkonu. Tak například při aortokoronárních bypassech je kardioplegie aplikována přímo do kořene aorty pomocí speciální jehly. Obdobně se postupuje i při náhradě mitrální chlopně. Při náhrada aortální chlopně je kardioplegie aplikována speciálním nástavcem přímo ďo koronárních tepen v místě otevření aorty.The system works in this way. In the reservoir Γ is placed a cardioplegic solution of the prescribed chemical composition in the amount necessary for the operation. In container 1, the cardioplegic solution is filled at normal room temperature. The pump 2 is continuously pumped from the reservoir 1 to the cooler 3, where it is cooled to the selected temperature. From there it is then returned via the four-way valve 4 to the reservoir 1 via the two-way valve 5, or is fed through the outlet 10 via the two-way valve 6 through a special cannula to the patient's heart. The connection of the special cannula is modified according to the type of cardiac surgery. For example, in aortocoronary bypasses, cardioplegia is applied directly to the aortic root using a special needle. The procedure is similar for mitral valve replacement. To replace the aortic valve, cardioplegia is applied by a special extension directly to the coronary arteries at the aortic opening.

Dvoucestný ventil 5 umožňuje operatérovi uzavření chladicího okruhu cirkulace kardioplegického roztoku a výstupní dvoucestný ventil S umístěný ve sterilním poli, umožňuje operatérovi spouštění a zastavování kardioplegické perfúze.The two-way valve 5 allows the surgeon to close the refrigerant circuit of the cardioplegic solution circulation, and the outlet two-way valve S located in the sterile field allows the surgeon to start and stop the cardioplegic perfusion.

Jako zpětnovazební tlakový člen 7 lze použít například úrovňový tlakový spínač nebo spojitý regulátor tlaku. Je-li řídicím parametrem maximální hodnota tlaku na výstupu systému, tj. vlastně v kořeni aorty, postačí použít jednodušší variantu, tedy úrovňový tlakový spínač. Tím je zajištěno automatické spouštění nebo zastavení perfúze, neboť při překročení nastavené velikosti tlaku v cirkulačních kanylách nebo ve speciální kardioplegické kanyle je spínačem zastavena činnost čerpadla 2 a jakmile tlak poklesne pod zvolenou hodnotu — při uvolnění dvoucestného ventilu S nebo. výstupního dvoucestného ventilu G začne čerpadlo 2 pracovat.For example, a level pressure switch or a continuous pressure regulator can be used as a feedback pressure member 7. If the control parameter is the maximum value of the pressure at the system outlet, ie at the root of the aorta, it is sufficient to use a simpler variant, ie the level pressure switch. This ensures automatic starting or stopping of perfusion, since when the preset pressure level in the circulation cannula or in the special cardioplegic cannula is exceeded, the switch 2 stops the pump 2 operation and as soon as the pressure drops below the selected value - by releasing the two-way valve S or. Outlet two-way valve G starts pump 2.

V případě, kdy je regulačním parametrem zvolená hodnota tlaku, kterou je nutné dodržovat během celého podávání kardioplegického roztoku, použije se jako- zpětnovazební tlakový člen 7 spojitý regulátor tlaku, který změnou otáček, tj. změnou průtoku; udržuje na výstupu systému zvolenou hodnotu tlaku.In the case where the control parameter is a selected pressure value to be maintained throughout the administration of the cardioplegic solution, a continuous pressure regulator 7 is used as a feedback pressure member, which by varying the speed, i.e. the flow rate; maintains the selected pressure at the system outlet.

Další možností je kombinace těchto dvou způsobů, tzn. požadavek konstantní perfúze a omezení maximálním přípustným tlakem na výstupu.Another possibility is a combination of these two ways, ie. constant perfusion requirement and limitation of maximum permissible outlet pressure.

Udržení konstantního tlaku ve výstupní kanyle při proměnné perfúzi lze též zabezpečit pomocí tlakové zpětné vazby, kterou zabezpečuje spojitý regulátor tlaku. Velikost tlaku se obvykle nastavuje na hodnotu diastolického tlaku, který představuje fyziologickou hodnotu plnicího tlaku koronárních tepen při vlastní činnosti srdce a, vylučuje jakékoli poškození srdce vlivem , vyššího tlaku při neřízené kardioplegii.Maintaining constant pressure in the outlet cannula with variable perfusion can also be ensured by a pressure feedback provided by a continuous pressure regulator. The amount of pressure is usually adjusted to a diastolic pressure value, which represents the physiological value of coronary artery filling pressure in the heart's own operation, and avoids any damage to the heart due to higher pressure in uncontrolled cardioplegia.

S výhodou lze uspořádat konstrukčně zásobník 1 s chladičem 3 v jeden modul, který má dva vstupy, vstup kardioplegického roztoku a vstup chladicího média a dva výstupy, výstup kardioplegického roztoku a výstup chladicího média. Modul je rozdělen na uzavřený sterilní okruh pro kardioplegický roztok a uzavřený nesterilní okruh pro chladicí médium.Advantageously, the reservoir 1 with the cooler 3 can be arranged in one module having two inlets, a cardioplegic solution inlet and a cooling medium inlet, and two outlets, a cardioplegic solution outlet and a cooling medium outlet. The module is divided into a closed sterile circuit for cardioplegic solution and a closed non-sterile circuit for coolant.

Stejným způsobem pracují i systémy znázorněné na dalších dvou obrázcích.The systems shown in the next two figures work in the same way.

V případech, kdy je třeba změnit teplotu kardioplegického roztoku, se použije varianta podle obr. 2. Požadovaná teplota se nastaví příslušným ovládacím prvkem regulátoru 8 teploty, který na základě údaje teplotního čidla, umístěného ve výstupní kanyle, zajistí změnu tohoto: parametru.In cases where it is necessary to change the temperature of the cardioplegic solution, the variant according to Fig. 2 is used. The desired temperature is set by the respective control element of the temperature controller 8, which changes the parameter according to the temperature sensor placed in the outlet cannula.

Varianta na obr. 3 navíc zabezpečuje aplikaci kardioplegického roztoku v požadovaných objemech. Snímač 11, zapojený mezi zásobník 1 a čerpadlo 2 může být konstruován různým způsobem, například jako optoelektronický snímač, ultrazvukový snímač, popřípadě může být založen na jiných elektromechanických principech.In addition, the variant in Fig. 3 provides for the application of the cardioplegic solution in the desired volumes. The sensor 11 connected between the reservoir 1 and the pump 2 can be constructed in various ways, for example as an optoelectronic sensor, an ultrasonic sensor, or it can be based on other electromechanical principles.

Po dodání zvoleného množství kardioplegického roztoku do srdce, snímač 11 objemu hladiny zastaví čerpadlo 2 a tím ukončí perfúzi.Upon delivery of the selected amount of cardioplegic solution to the heart, the level sensor 11 stops the pump 2 and thus stops perfusion.

Automatický systém pro podávání kardioplegického roztoku podle vynálezu zabezpečuje dodržení klíčových parametrů důležitých pro ochranu srdce během operace při jeho krátkodobé ischemii.The automatic cardioplegic solution delivery system of the invention ensures compliance with key parameters important for protecting the heart during surgery in its short-term ischemia.

Claims

SUBJECT

An automatic cardioplegic solution delivery system characterized in that the cardioplegic solution container (1) is connected via a pump (2) to a radiator (3) connected to a four-way valve (4) connected via a two-way valve (5) to close a circulation circuit with a reservoir (1) via a feedback pressure member (7) with a pump (2) and an outlet (10) to an inlet of a two-way outlet valve (6) for starting and stopping cardioplegic perfusion located in a sterile field; (4) is connected through the cannula to the patient's heart.

System according to claim 1, characterized in that the cardioplegic solution container (1) and the condenser (3) are structurally associated in a

SUMMARY OF THE INVENTION One module with two inlets and two outlets comprising a closed sterile circuit for cardioplegic solution and a closed non-sterile circuit for coolant.

System according to Claims 1 and 2, characterized in that the feedback pressure element (7) is formed by a continuous pressure regulator or a level pressure switch.

System according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the outlet (10) of the four-way valve (4) is connected to the inlet of the temperature monitor (9J), the output of which is connected to the cooler (3) via the temperature controller (8J).

System according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the cardioplegic solution reservoir (1) is connected to a pump (2) via a level sensor (11),