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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen
Organen und Organteilen, die sich durch eine schwebende Lagerung
der Organe bzw. Organteile auszeichnet, sodass diese nur einem sehr
geringen, aus jeder Richtung vergleichbar hohen Druck ausgesetzt
sind. Die Vorrichtung kann überdies
auch zur Lagerung von anderen druckempfindlichen Gegenständen, beispielsweise Scaffolds
(Bereich Tissue Engineering) oder Früchte (Bereich Botanik), verwendet
werden.
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Im
Bereich der Organtransplantation ist es oft notwendig, Spenderorgane über einen
längeren Zeitraum
zu konservieren, wobei die volle Funktionsfähigkeit des Organs erhalten
werden muss. Üblicherweise
liegt zwischen der Entnahme eines Organs aus dem Körper des
Organspenders und dem Einsetzen in den Körper des Organempfängers ein Zeitraum
von bis zu mehreren Stunden.
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Üblicherweise
werden explantierte Organe statisch kalt konserviert oder seltener
in verschiedenen Temperaturbereichen perfundiert. Dabei werden die
Organe nicht schwebend, im Extremfall sogar auf einer starren Unterlage,
gelagert. Für
parenchymatöse
Organe mit geringem Bindegewebsanteil, die dadurch druckempfindlich
sind, bedeutet eine derartige mehrstündige Lagerung eine Schädigung/Zerstörung der
unteren Organabschnitte.
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Solche
Verfahren und Vorrichtungen zur Konservierung von Spenderorganen
werden u. a. in
DE
43 42 728 A1 und
DE
4407 863 C2 beschrieben. Gemäß beider Schriften werden die
Organe auf den Boden von Lagergefäßen gelegt. Aufgrund ihrer
Eigenmasse werden die unteren Organpartien schlecht durchblutet
und großen
Druckbelastungen ausgesetzt, wodurch die Organe irreversible Schäden erleiden.
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Eine
Alternative hierzu besteht darin, die Organe hängend zu lagern. Das Organ
wird üblicherweise
mittels der stärksten
Gefäße des Organs
aufgehängt.
Dadurch werden zwar die Druckbelastungen vermieden, die Organe sind
jedoch Zugkräften ausgesetzt.
Hinzukommt, dass für
eine solche Lagerung nur Organe geeignet sind, deren Gefäße stark genug
für die
damit verbundenen mechanischen Belastungen sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind zahlreiche Lösungsvorschläge bekannt,
die das Ziel haben, die Druckbelastungen bei der Lagerung von Organen, die
perfundiert werden und steril gelagert sind, zu verringern.
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So
wird in
WO 02/089571
A1 ein System zur Lagerung und zum Transport von Organen
beschrieben, das über
ein System zur Versorgung des Organs mit Blut und einer weiteren
Flüssigkeit
verfügt. Zur
Lagerung wird das Organ in ein anatomisch geformtes, wannenartiges
Gefäß gelegt.
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Durch
die Verwendung eines solchen anatomisch geformten Gefäßes wird
die verstärkte
Druckbelastung der unteren Organpartien zwar verringert, jedoch
nicht vollständig
vermieden.
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In
US 2004/0 116 770
A1 wird eine Vorrichtung zum Isolieren eines Operationsfeldes,
das die Gestalt einer Handschuhbox hat, offenbart. Diese Vorrichtung
ist auch für
den Transport explantierter Organe vorgesehen und dafür mit einem
Schutzgas oder Luft unter vermindertem Druck gefüllt. Für den Transport sehr druckempfindlicher
Organe ist diese Vorrichtung jedoch ungeeignet.
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Aus
US 2004/0 171 138
A1 ist eine Konservierungskammer für Herzen bekannt, die eine
schräge
Wanne zur Aufnahme des Herzens aufweist. Die Konservierungskammer
selbst ist nicht mit Flüssigkeit
gefüllt.
Das in der Konservierungskammer befindliche Organ ist jedoch insgesamt
gegen Erschütterungen
und Stöße unzureichend
geschützt.
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In
DE 199 28 485 C1 wird
ein Perfusionssystem für
menschliche oder tierische Organe oder Körperteile, insbesondere für eine Leber
mit Einrichtungen zur Blutversorgung offenbart, das aus einem inneren
Beutel zur Aufnahme des Organs besteht, der sich in einem mit Flüssigkeit
befüllten äußerem Beutel
befindet. Die beiden Beutel sind an einem tischartigen Trägergestell
befestigt.
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Durch
die Lagerung des inneren Beutels in einem flüssigkeitsgefüllten äußeren Beutel
wird die verstärkte
Druckbelastung der unteren Organpartien zwar nachhaltig vermindert,
da die Flüssigkeitsschicht
zwischen den Beuteln jedoch sehr dünn und zudem der äußere Beutel
flexibel ist, ist das Organ gegen Erschütterungen und Stöße, wie
sie z. B. beim Transport auftreten, sehr schlecht geschützt. Hinzu kommt
eine ungünstige
Handhabung, da beim Entnehmen des inneren Beutels die Lagerflüssigkeit zwangsläufig unkontrolliert
ausläuft.
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In
US 4 951 482 wird eine Vorrichtung
zum Transport von Spenderorganen bei hypothermen Temperaturen, d.
h. bei Temperaturen unterhalb der regulären Körpertemperatur, offenbart,
die aus einem inneren mit Konservierungslösung gefüllten Behälter zur Aufnahme des Organs
und einem äußeren mit Kühlflüssigkeit
gefüllten
Behälter,
welcher der Aufnahme des inneren Behälters dient, aufgebaut ist.
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Der
innere Behälter,
dessen Seiten mit einer entsprechenden Tasche aus flexiblem Material
umgeben sind, ist starr. Die Befüllung
des starren inneren Behälters
mit einer Konservierungsflüssigkeit
bewirkt lediglich eine Verringerung des auf die Organe wirkenden
Drucks. Für
den Transport von sehr druckempfindlichen Organen wie Nieren o. ä. ist diese
Vorrichtung daher nicht geeignet.
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Des
Weiteren wird in
DE
103 40 488 B4 eine Anordnung zur extrakorporalen Organaufbewahrung mit
mindestens einer temperaturgeregelten Organperfusionskammer vorgestellt,
bei dem das Organ in einer impermeablen Schutzhülle eingelagert ist. Die Schutzhülle ist
vollständig
von einer gleichzeitig als Perfusat genutzten Lagerflüssigkeit
umgeben, die sich in einem kastenartigen Behälter befindet.
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Durch
die schwebende Lagerung, den starren Kasten und die vergleichsweise
große
Dicke der Flüssigkeitsschicht
um die Schutzhülle
ist das Organ zwar vor punktuellen Druckbelastungen und vor Stößen während eines
Transports geschützt,
das Ein- und Ausbringen der Organe ist jedoch kompliziert. Das Entnehmen
des Organs aus der Schutzhülle führt dazu,
dass das Organ anschließend
nicht mehr steril ist. Soll das Organ steril gelagert bleiben, muss die
komplette Schutzhülle
entnommen werden. Hierzu ist es jedoch notwendig, entweder die Lagerflüssigkeit
abzulassen; anderenfalls muss das unkontrollierte Austreten der
Lagerflüssigkeit
aus dem Behälter
in Kauf genommen werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.
Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die mittels
einer schwebenden Lagerung bewirkt, dass die Organe bzw. Organteile
nur einem sehr geringen, aus jeder Richtung praktisch gleich hohen
Druck ausgesetzt sind. Das Ein- und Ausbringen der Organe soll unkompliziert
und unter Beibehaltung der sterilen Lagerbedingungen möglich sein.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen
und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis
9.
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Die
Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen
besteht aus einem Behälter,
der mit einem flüssigen,
gelartigen oder pulverförmigen
Medium gefüllt
ist, in dem sich ein der schwebenden Lagerung der Organe bzw. Organteile
dienendes beutel- oder schlauchartiges Behältnis aus luft- und flüssigkeitsdichter
Folie befindet. Nach Maßgabe
der Erfindung ist mindestens eine Öffnung des Behältnisses
durch eine Wand des Behälters
geführt
und der Rand des Behältnisses
mit der Wand des Behälters
luft- und flüssigkeitsdicht verbunden.
Der als geschlossenes System ausgebildete Behälter ist partiell mit dem Lagermedium
so gefüllt,
dass das ungefüllte
Restvolumen im Behälter größer ist,
als das maximale Volumen der zu lagernden Organe/Organteile. Dabei
entspricht die spezifische Dichte des Lagermediums etwa der Dichte
der Organe.
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In
einer ersten Variante ist der Behälter kastenförmig ausgeformt,
wobei zumindest eine Kante zwischen dem Boden und einer Seitenwand
des Behälters
in eine Rundung oder Schräge überführt ist, sodass
der Behälter,
ohne ihn vom Boden abzuheben, kippbar ist; dadurch ist eine Senkung
des Flüssigkeitsspiegels
im Bereich des Behältnisses
erreichbar.
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In
einer zweiten Variante, die allerdings ein flüssiges Lagermedium voraussetzt,
wird zur Füllstandsregelung
ein höhenverstellbarer
Ausgleichsbehälter
verwendet. Der Ausgleichsbehälter
und der Behälter
sind sowohl über
einen luftführenden Schlauch,
der jeweils im oberen Teil des Behälters und des Ausgleichsbehälters angeschlossen
ist, als auch über
einen das Lagermedium führenden Schlauch,
dessen Enden im unteren Bereich des Behälters und des Ausgleichsbehälters angeschlossen sind,
miteinander verbunden.
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Die
Wahl eines Lagermediums mit ungefähr derselben Dichte, wie sie
die Organe/Organteile haben, stellt sicher, dass die Organe schwebend,
also völlig
von dem Lagermedium umschlossen, gelagert werden. Es wird verhindert,
dass die Organe/Organteile schwimmen, und folglich nicht vollständig von dem
Lagermedium umschlossen sind, oder gar absinken, und möglicherweise
auf dem Gefäßboden aufliegen.
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Beim
Einbringen der Organe/Organteile wird eine ihrem Volumen entsprechende
Menge an Lagermedium verdrängt
und infolgedessen das ungefüllte Restvolumen
um dieses Volumen verringert. Da der Behälter bezüglich des Lagermediums ein
geschlossenes System darstellt, wird das sich im Restvolumen befindende
Gas komprimiert und infolgedessen der Gasdruck erhöht. Das
ungefüllte
Restvolumen muss deshalb einerseits um so viel größer als
das maximale Volumen der Organe/Organteile eingestellt werden, dass
der Gasdruck nach dem Einbringen der Objekte nicht zu groß wird.
Andererseits darf das ungefüllte
Restvolumen nicht zu groß gewählt werden, da
sonst die Menge des Lagermediums nicht mehr für die schwebende Lagerung der
Organe/Organteile ausreicht.
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Das
Behältnis
zur Aufnahme der Organe/Organteile ist zunächst vollständig vom Lagermedium bedeckt.
Um Organe/Organteile ohne schädliche Kraftaufwendungen
in das Behältnis
einbringen zu können,
ist es notwendig, den Spiegel des Lagermediums im Bereich des Behältnisses
auf eine unterhalb des Behältnisses
liegende Höhe
abzusenken. Dies kann entweder durch ein Kippen des die Lagerflüssigkeit
enthaltenden Behälters
oder mit Hilfe eines höhenverstellbaren
Ausgleichsgefäßes, das
jeweils mit einem luftführenden
und einem die Lagerflüssigkeit
führenden
Schlauch mit dem Behälter
verbunden ist, erfolgen.
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Vorteilhafterweise
werden die Organe/Organteile zuerst steril in Beutel gepackt, die über entsprechende
Zu- und Ableitungen für
eine Perfusion des Organs mit Blut und/oder Perfusat verfügen. Die Beutel
können
bequem in das beutel- bzw. schlauchartige Behältnis der Lagervorrichtungen
ein- oder aus diesen ausgebracht werden. Die Organe verbleiben hierbei
immer in einer sterilen Umgebung.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich im Behälter eine
Heiz-/Kühlvorrichtung
oder der Behälter
ist in bekannter Weise mittels die Lagerflüssigkeit führenden Leitungen mit einer
externen Heiz-/Kühlvorrichtung
verbunden, wodurch wahlweise eine normotherme, eine subnormotherme
oder eine hypotherme Konservierung ermöglicht wird.
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Um
eine Lagerung von Organen zur ermöglichen, die gezielten Druckschwankungen
ausgesetzt werden müssen,
wie zum z. B. für
die Simulation von intrabdominalen Atemexkursionen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
an den Behälter
Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckschwankungen, wie z. B. steuerbare
Druckluftquellen oder Druckzylinder, anzuschließen.
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Bevorzugt
besteht der Behälter
aus einem durchsichtigen Material, wie z. B. Glas oder Kunststoff,
und das Behältnis
aus einer Klarsichtfolie. Hierdurch wird eine visuelle Kontrolle
ermöglicht,
ohne dass die Organe/Organteile dazu aus dem Behältnis entnommen werden müssen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert; hierzu zeigen
in schematischer Darstellung in
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1:
Die Vorrichtung mit einem beutelartigen Behältnis,
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2:
Die Vorrichtung mit einem schlauchartigen Behältnis und in
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3:
Die Vorrichtung mit einem zusätzlichen
Ausgleichsbehälter.
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In 1 ist
ein bis zum Flüssigkeitsspiegel 10 mit
dem Lagermedium 2 befüllter
kastenförmiger Behälter 1 aus
durchsichtigem Kunststoff dargestellt. Durch die Behälterwand 4.1 ist
ein beutelartiges Behältnis 3 aus
Klarsichtfolie geführt,
dessen Rand 5 luft- und flüssigkeitsdicht mit der Wand 4.1 des
Behälters 1 verbunden
ist. Die ursprüngliche
Kante 6.1 zwischen dem Boden 7 und der Seitenwand 8.1,
die der Wand 4.1 gegenüberliegt,
ist in eine Rundung überführt.
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Um
die Organe/Organteile, die sich üblicherweise
unter sterilen Bedingungen in einem Beutel, der eine Perfusion mit
Blut und/oder Perfusat ermöglicht,
befinden, ohne schädliche
Kraftanwendung in das Behältnis 3 einbringen
zu können,
wird zuerst der Füllstand 10 des
Lagermediums 2 im Bereich des Behältnisses 3 auf eine
unterhalb des Behältnisses 3 liegende
Höhe abgesenkt.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Behälter 1 mittels einer
Abrollbewegung über
die Behälterrundung
derart gekippt wird, dass dieser am Ende der Bewegung auf der Seitenwand 8.1 steht
und infolgedessen die Öffnung 9.1 des
Behältnisses 3 nach
oben weist.
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Der
Füllstand 10 des
Lagermediums 2 befindet sich nun weit unterhalb der Öffnung 9.1 des
Behältnisses 3,
sodass die in einem Folienbeutel befindlichen Organe/Organteile
bequem und ohne schädliche
Krafteinwirkung in das Behältnis 3 eingebracht werden
können.
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In 2 ist
ein Behälter 1 dargestellt,
bei welchem ein schlauchartiges Behältnis 3 mit seinen Öffnungen 9.1; 9.2 durch
zwei gegenüberliegende Behälterwände 4.1; 4.2 geführt ist.
Die Ränder
des Schlauches 3 sind wiederum luft- und flüssigkeitsdicht
mit den Behälterwänden 4.1; 4.2 verbunden. Die
ursprünglichen
Kanten 6.2 zwischen dem Boden 7 und den beiden
Seitenwänden 8.2,
durch die keine Öffnungen
des Behältnisses 3 geführt sind,
sind gleichfalls in Rundungen überführt. Die
zum Einbringen der druckempfindlichen Objekte notwendige Absenkung
des Füllstandes 10 des
Lagermediums 2 wird ähnlich
wie im Ausführungsbeispiel
1 durch ein Abrollen über
die Rundungen bewerkstelligt.
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3 zeigt
einen Behälter 1,
der mit einem höhenverstellbaren
Ausgleichsbehälter 11 mittels
eines luftführenden
Schlauches 12 und eines das flüssige Lagermedium 2 führenden
Schlauches 13 verbunden ist. Die Enden des Schlauches 12 sind
im oberen Teil des Behälters 1 und
des Ausgleichsbehälters 11 angeschlossen,
der Schlauch 13 analog im unteren Teil des Behälters 1 und
des Ausgleichsbehälters 11.
Der Ausgleichsbehälter 11 ist
mit einem Linearlager 14, das zu dessen Höhenverstellung dient,
verbunden. Das Linearlager 14 ist vertikal am Behälter 1 befestigt.
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Zum
Einbringen der Organe/Organteile, wird der durch das Linearlager 14 geführte Ausgleichsbehälter 11 bis
zum Endanschlag des Linearlagers 14 nach unten bewegt.
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Dadurch
strömt
Lagerflüssigkeit 2 über den Schlauch 13 in
den Ausgleichsbehälter 11 und
Luft strömt
durch den Schlauch 12 aus diesem ab, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 10 im
Behälter 1 abgesenkt
wird.
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Nach
erfolgtem Einbringen der Organe/Organteile wird der Ausgleichsbehälter 11 wieder
nach oben geschoben, Lagerflüssigkeit 2 strömt zurück in den
Behälter 1 und
der Flüssigkeitsspiegel 10 wird angehoben,
wodurch sichergestellt ist, dass sich wieder eine für die schwebende
Lagerung ausreichende Flüssigkeitsmenge
im Behälter 1 befindet.
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- 1
- Behälter
- 2
- Lagermedium
- 3
- Behältnis
- 4
- Behälterwand
- 4.1
- Behälterwand
- 4.2
- Behälterwand
- 5
- Rand
- 6.1
- ursprüngliche
Kante
- 6.2
- ursprüngliche
Kante
- 7
- Boden
- 8.1
- Seitenwand
- 8.2
- Seitenwand
- 9
- Öffnung
- 9.1
- Öffnung
- 9.2
- Öffnung
- 10
- Flüssigkeitsspiegel/Füllstand
des Lagermediums
- 11
- Ausgleichsbehälter
- 12
- Luftführender
Schlauch
- 13
- Lagermedium
führender
Schlauch
- 14
- Linearlager