DE102007034130B4

DE102007034130B4 - Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen

Info

Publication number: DE102007034130B4
Application number: DE102007034130A
Authority: DE
Inventors: Grzegorz Sliwinski; Christine Dr. Thiele
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2007-07-21
Filing date: 2007-07-21
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2027-07-22
Also published as: DE102007034130A1; ES2365683T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen. Durch eine schwebende Lagerung der Organe bzw. Organteile wird bewirkt, dass diese nur einem sehr geringen, aus jeder Richtung praktisch gleich hohen Druck ausgesetzt sind. Die Vorrichtung besteht aus einem Behälter (1), der mit einem flüssigen, gelartigen oder pulverförmigen Medium (2) befüllt ist, in dem sich ein der schwebenden Lagerung der Organe bzw. Organteile dienendes beutel- oder schlauchartiges Behältnis (3) aus luft- und flüssigkeitsdichter Folie befindet. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Öffnung des Behältnisses (3) durch eine Wand (4) des Behälters (1) geführt und der Rand (5) des Behältnisses (3) mit der Wand (4) des Behälters (1) luft- und flüssigkeitsdicht verbunden, wobei der als geschlossenes System ausgebildete Behälter (1) partiell mit dem Lagermedium (2) so befüllt ist, dass das ungefüllte Restvolumen im Behälter (1) größer ist, als das maximale Volumen der zu lagernden Organe/Organteile. Die spezifische Dichten des Lagermediums (2) und Organe/Organteile sind etwa gleich groß. Durch Abrundung oder Abschrägung zumindest einer Kante zwischen dem Boden (7) und einer Seitenwand des Behälters (1) ist der Behälter, ohne ihn vom Boden abzuheben, kippbar; dadurch ist eine Senkung des Flüssigkeitsspiegels (10) im Bereich des Behältnisses (3) erreichbar.

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Durch die Verwendung eines solchen anatomisch geformten Gefäßes wird die verstärkte Druckbelastung der unteren Organpartien zwar verringert, jedoch nicht vollständig vermieden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert; hierzu zeigen in schematischer Darstellung in
1: Die Vorrichtung mit einem beutelartigen Behältnis,
2: Die Vorrichtung mit einem schlauchartigen Behältnis und in
3: Die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Ausgleichsbehälter.
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.
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.
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.
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.
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.
Zum Einbringen der Organe/Organteile, wird der durch das Linearlager 14 geführte Ausgleichsbehälter 11 bis zum Endanschlag des Linearlagers 14 nach unten bewegt.
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.
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.

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

Claims

Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen einschließlich eines Behälters (1), der mit einem flüssigen, gelartigen oder pulverförmigen Lagermedium (2) befüllt ist, in dem sich ein der schwebenden Lagerung der Organe bzw. Organteile dienendes beutel- oder schlauchartiges Behältnis (3) aus luft- und flüssigkeitsdichter Folie befindet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine Öffnung (9) des Behältnisses durch eine Wand (4) des Behälters (1) geführt und der Rand (5) des Behältnisses (3) mit der Wand (4) des Behälters (1) luft- und flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei der als geschlossenes System ausgebildete Behälter (1) partiell mit dem Lagermedium (2), dessen spezifische Dichte etwa der Dichte der Organe/Organteile entspricht, so befüllt ist, dass das ungefüllte Restvolumen im Behälter (1) größer ist, als das maximale Volumen der zu lagernden Organe/Organteile, wobei entweder der Behälter (1) kastenförmig ausgeformt ist und zumindest eine ursprüngliche Kante (6.1, 6.2) zwischen dem Boden (7) und einer Seitenwand des Behälters (1) in eine Rundung oder Schräge überführt ist, sodass der Behälter, ohne ihn vom Boden abzuheben, kippbar ist, wodurch eine Senkung des Flüssigkeitsspiegels (10) im Bereich des Behältnisses (3) erreichbar ist, oder bei Verwendung eines flüssigen Lagermediums (2) zur Füllstandsregelung ein höhenverstellbarer Ausgleichsbehälter (11) vorhanden ist, und dieser mittels eines luftführenden Schlauches (12), der jeweils im oberen Teil des Behälters (1) und des Ausgleichsbehälters (11) angeschlossen ist, und mittels eines das Lagermedium (2) führenden Schlauches (13), dessen Enden im unteren Bereich des Behälters (1) und des Ausgleichsbehälters (11) angeschlossen sind, mit dem Behälter (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (3) beutelartig ausgeformt ist und die ursprüngliche Kante (6.1) zwischen dem Boden (7) und der Seitenwand (8.1), die der Behälterwand (4.1), durch welche die Öffnung (9.1) des Behältnisses (3) durchgeführt ist, gegenüberliegt, in eine Rundung oder Schräge überführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum einen das Behältnis (3) schlauchartig ausgeformt ist, und seine Öffnungen (9.1; 9.2) jeweils durch zwei gegenüberliegende Behälterwände (4.1; 4.2) geführt sind und zum andern mindestens eine der ursprünglichen Kanten (6.2) zwischen dem Boden (7) und mindestens einer der Seitenwände (8.2), in denen sich keine Öffnung (9.1; 9.2) befindet, in eine Rundung oder Schräge überführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (11) mit einem vertikal am Behälter (1) angebrachten Linearlager (14), das der Höhenverstellung des Ausgleichsbehälters (11) dient, verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Behälter (1) eine Heiz-/Kühlvorrichtung befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) und der Ausgleichsbehälter (11) durchsichtig sind und das Behältnis (3) aus Klarsichtfolie besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) zusammen mit einem Gerät zur Einstellung von Über- und Unterdruck verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (3) druckdicht verschließbar ist.
Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 zusammen mit einem Beutel, in dem Organe steril gelagert und mit Blut oder mit einem anderen Perfusat perfundiert werden.