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Die Erfindung betrifft einen medizinischen Wärmeübertrager zum endovaskulären Temperieren von Blut mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung mit einem solchen Wärmeübertrager. Ein Wärmeübertrager dieser Art ist beispielsweise aus
US 6,702,783 B1 bekannt.
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Eine häufige Komplikation bei der Rekanalisation eines Blutgefäßes nach einem ischämischen Schlaganfall ist die Blutung. Dies hängt damit zusammen, dass die nekrotischen Bereiche distal vom Gefäßverschluss Gefäße mit degenerierter Gefäßwand aufweisen. Wenn es bei der Rekanalisation zu einem plötzlichen Blutdurchfluss kommt, der mit der Wiederherstellung des arteriellen Blutdruckes einhergeht, kann es zur Beschädigung distaler Gefäße und Blutungen kommen. Dieses Problem tritt besonders bei mechanischen Rekanalisationssystemen auf, die meist zu einer schnellen Rekanalisation des betroffenen Gefäßes führen. Demgegenüber weist die medikamentöse Behandlung einer Thrombose sowohl venös als auch arteriell das Problem der verstärkten Neigung zur Blutung auf. Ferner bekannt sind die positiven Effekte der Hypothermie, die sich beispielsweise in einer Reduzierung des Stoffwechsels (langsames Absterben von Zellen), in der Hemmung von Entzündungsprozessen sowie in der Reduzierung von Hämatomen bei Blutungen äußern. Gerade bei der Behandlung von Schlaganfällen hat die Hypothermie entscheidende Vorteile und kann zur Verlängerung des Zeitfensters bei der Behandlung sowie zur Reduzierung von Nebenwirkungen beitragen. Im Gegensatz zur Lyse ist die Hypothermie auch zur Behandlung von hämorrhagischen Schlaganfällen geeignet. Die Hypothermie kann deshalb als eine der ersten Behandlungsmaßnahmen unabhängig von der Art des Schlaganfalls (ischämisch oder hämorrhagisch) eingesetzt werden. Dazu werden Patienten mit Schlaganfall von außen abgekühlt bspw. durch Kühlwesten oder Kühlhauben, wodurch große Blutvolumina betroffen sind. Die extrakorporale Abkühlung des Blutes hat den Nachteil, dass diese zu einer Kühlung des Herzens führt. Dadurch ist die Abkühltemperatur begrenzt, was wiederum nicht ausreichen könnte, um eine wirksame Hypothermie-Behandlung durchzuführen. Überdies kommt es zu unerwünschten Nebenwirkungen bei anderen Organen.
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Die lokale Abkühlung, beispielsweise des Gehirns, kann dadurch erreicht werden, dass das Blut aus der Carotis entnommen, extrakorporal abgekühlt und in die Carotis durch eine Blutpumpe wieder zurückgeführt wird. Die extrakorporale Blutzirkulation hat verschiedene Nachteile. Es kann zur Hämolyse, also zum Zerfall roter Blutkörperchen kommen, weil das Blut in dünnen und langen Lumen gefördert wird. Es besteht ein beträchtliches Infektionsrisiko sowie das erhöhte Risiko der Bildung von Thromben aufgrund der großen Kontaktfläche. Außerdem sind extrakorporale Kreislaufunterstützungssysteme sehr aufwändig und in der Praxis nur in der Kardiochirurgie und auf Intensivstationen einsetzbar.
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Eine entscheidende Verbesserung wird durch die endovaskuläre Hypothermie erzielt, bei der der Wärmeübergang vom Blut auf ein anderes Medium zum Abkühlen des Blutes direkt im Gefäß erfolgt. Die endovaskuläre Hypothermie bringt den Vorteil, dass einerseits eine sehr lokale Kühlwirkung erzeugt wird. Andererseits entfallen alle mit der extrakorporalen Blutabkühlung verbundenen Probleme. Für die endovaskuläre Hypothermie werden Ballonkatheter verwendet, wie sie beispielsweise in der
US 6,702,783 B1 beschrieben sind, die mittels eines Katheters in das zu behandelnde Blutgefäß eingeführt werden. Der Ballon dient dabei als Wärmetauscher, der mit einem Kühlmittel versorgt wird. Das Kühlmittel dient gleichzeitig dazu, den Ballon im Gefäß zu expandieren. Zum Entfernen des Ballons wird dieser in an sich bekannter Weise deflatiert und kann in das Zufuhrsystem wieder eingezogen werden.
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Der bekannte Ballonkatheter weist im Bereich des Wärmetauschers verdrillte Schläuche auf, die sich im Gebrauch im Lumen des Blutgefäßes erstrecken. Daraus ergibt sich ein erheblicher Strömungswiderstand, der zumindest bei einer längerfristigen Behandlung die Blutversorgung distal gelegener Gefäße behindert. Der Ballonkatheter ist außerdem nur zur Behandlung großer Gefäße geeignet. Gerade im zerebralen Bereich ist der Ballonkatheter nicht einsetzbar, da die Gefäße in diesem Bereich für den Ballonkatheter zu klein sind und die Gefahr der Gefäßverletzung besteht.
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Weitere Wärmeübertrager dieser Art sind beispielsweise aus
US 2004/0267338 A1 ,
US 2006/0111765 A1 und
US 2002/0193738 A1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen medizinischen Wärmeübertrager zum endovaskulären Temperieren von Blut der eingangs genannten Art anzugeben, der im Gebrauch einen verbesserten Blutfluss ermöglicht und miniaturisierbar ist derart, dass sich der Wärmeübertrager insbesondere zur Behandlung kleiner Gefäße, wie beispielsweise zerebraler Gefäße, eignet.
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Diese Aufgabe wird durch einen medizinischen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch einen medizinischen Wärmeübertrager zum endovaskulären Temperieren von Blut gelöst, der in ein Blutgefäß einführbar ist, wobei der Wärmeübertrager mit wenigstens einer Zuleitung zur Zufuhr eines Temperiermediums verbunden ist und Kontaktflächen für die Wärmeübertragung zwischen dem Temperiermedium und dem Blut aufweist. Der Wärmeübertrager weist wenigstens eine komprimierbare und selbstexpandierbare Aufnahmeeinrichtung für das Temperiermedium mit wenigstens einer freien Kante und wenigstens zwei flexiblen, folienartigen Wänden auf. Die Wände sind an ihren Rändern zur Bildung eines Aufnahmeraumes für das Temperiermedium fluiddicht verbunden und bilden die Kontaktflächen für die Wärmeübertragung. Die Wände sind im komprimierten Zustand derart aufeinander angeordnet, dass die Aufnahmeeinrichtung eine flache, folienartige Form aufweist. Die Wände sind aus Nitinol gebildet.
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Mit der Erfindung werden die folgenden Vorteile erreicht:
De Erfindung lässt sich gut in Zufuhrsystemen, insbesondere Kathetern mit sehr kleinem Lumen komprimieren, so dass mit der Erfindung kleine Blutgefäße, beispielsweise im zerebralen Bereich behandelbar sind. Außerdem ermöglicht die Erfindung große Kontaktflächen des Wärmeübertragers für eine effektive Temperierung des Blutes.
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Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung für das Temperiermedium selbstexpandierbar ist. Dies bedeutet, dass für die Expansion der Aufnahmeeinrichtung keine äußeren Kräfte erforderlich sind, im Gegensatz zu einem Ballonkatheter. Die Rückstellung erfolgt aufgrund innerer Kräfte, die beispielsweise durch die Verwendung von Formgedächtniswerkstoffen für die Aufnahmeeinrichtung, wie beispielsweise Nitinol oder anderen SMA-Materialien, erzielt werden. Formelastische Materialien, die bei einer Formänderung einer Federkraft erzeugen, sind ebenfalls für die Aufnahmeeinrichtung möglich. Die Verwendung metallischer Werkstoffe, insbesondere Formgedächtniswerkstoffe, schließt nicht aus, dass sich diese unter dem Druck des Temperiermediums leicht verformen.
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Die Selbstexpandierbarkeit der Aufnahmeeinrichtung hat den Vorteil, dass sowohl im expandierten als auch im komprimierten Zustand definierte geometrische Formen der Aufnahmeeinrichtung möglich sind. Im expandierten Zustand hat dies den Vorteil, dass die Form der Aufnahmeeinrichtung an die Form des jeweiligen Blutgefäßes bzw. die jeweilige operative Situation angepasst werden kann, um einen optimalen Wärmeübergang zwischen dem Temperiermedium und dem Blut zu erzielen. Die Selbstexpandierbarkeit hat für die Komprimierbarkeit bzw. Crimpbarkeit der Aufnahmeeinrichtung den Vorteil, dass definierte geometrische Formen der Aufnahmeeinrichtung für eine raumsparende Komprimierung der Aufnahmeeinrichtung möglich sind. Außerdem erfolgt der Übergang vom komprimierten in den expandierten Zustand allein oder zumindest überwiegend durch die inneren Rückstellkräfte, d. h. unabhängig oder im Wesentlichen unabhängig vom Druck des Temperiermediums. Bei Ballonkathetern ist der Druck des Temperiermediums für die Entfaltung des Wärmeübertragers entscheidend.
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Für die verbesserte Crimpbarkeit bzw. Expandierbarkeit der Aufnahmeeinrichtung trägt ferner dazu bei, dass die Aufnahmeeinrichtung wenigstens eine freie Kante und wenigstens zwei flexible folienartige Wände aufweist, die an den Rändern zur Bildung eines Aufnahmeraums für das Temperiermedium fluiddicht verbunden sind, wobei die Wände im komprimierten Zustand aufeinander angeordnet sind derart, dass die Aufnahmeeinrichtung eine flache, folienartige Form aufweist. Damit wird erreicht, dass sich die Aufnahmeeinrichtung zumindest beim Komprimieren in etwa wie eine flache Folie verhält. Die Aufnahmeeinrichtung bietet damit die Voraussetzung dafür, dass diese in eine günstige, platzsparende Form gecrimpt werden kann, die in einen Katheter mit sehr kleinem Lumen passt. Die freie Kante der Aufnahmeeinrichtung unterstützt in diesem Zusammenhang die gute Komprimierbarkeit, da die Aufnahmeeinrichtung sich ausgehend von einer einlagigen expandierten Konfiguration im expandierten Zustand durch eine Relativbewegung der freien Kante bezogen auf die folienartigen Wände in eine günstige, beispielsweise mehrlagige Konfiguration im komprimierten Zustand überführen lässt.
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Allgemein verhält sich also die Aufnahmeeinrichtung zumindest beim Komprimieren wie eine flache zweilagige Folie. Die Wände bilden die beiden Lagen oder Schichten der Folie und sind zumindest im komprimierten Zustand aufeinander angeordnet. Die Wände können sich dabei zumindest bereichsweise flächig, insbesondere vollflächig berühren. Wenn zwischen den Wänden Einbauten vorgesehen sind, wie ein Trennsteg oder ein als Abstandshalter wirkender Steg, berühren sich die Wände zumindest im Stegbereich nicht, sind aber auch aufeinander angeordnet. Die Wände können beide mit dem Steg verbunden sein. Alternativ kann eine der beiden Wände lose auf dem Steg aufliegen.
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Allgemein sind die Wände so nah aufeinander angeordnet, dass sich beide Wände zusammen bzw. gemeinsam bewegen bspw. beim Komprimieren und/oder Expandieren, so dass sich die Aufnahmeeinrichtung wie eine Folie verhält. Dabei können sich die Wände berühren, insbesondere bereichsweise flächig oder vollflächig, und/oder durch einen Spalt getrennt sein.
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Im expandierten Zustand öffnen sich die Wände und bilden einen Spalt bzw. den Aufnahmeraum, sofern der Spalt nicht ohnehin durch mögliche Einbauten bewirkt wird. Das Öffnen der Wände kann bspw. durch den Druck des Temperiermediums und/oder durch eine geeignet Konditionierung des Wandmaterials bspw. bei Formgedächtniswerkstoffen erreicht werden. Der Aufnahmeraum zwischen den folienartigen Wänden und die damit verbundenen großen Kontaktflächen des Wärmeübertragers ermöglichen einen hervorragenden Wärmeübergang im expandierten Zustand.
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Der folienartige Aufbau der Aufnahmeeinrichtung zusammen mit der Selbstexpandierbarkeit vereinfachen die Herstellung und Handhabung des Wärmeübertragers.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmeeinrichtung im komprimierten Zustand um eine Längsachse L der Aufnahmeeinrichtung gerollt, insbesondere mehrfach gerollt oder gefaltet, insbesondere mehrfach gefaltet. Dadurch wird auf einfache Weise das Raumvolumen der Aufnahmeeinrichtung zum Komprimieren verringert.
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Die Aufnahmeeinrichtung kann im expandierten Zustand flach gestreckt oder gekrümmt ausgebildet sein. Im gekrümmten Zustand weist die Aufnahmeeinrichtung eine durch die freie Kante gebildete offene Seite auf. Die unterschiedlichen Geometrien der Aufnahmeeinrichtung bieten verschiedene Möglichkeiten, die Aufnahmeeinrichtung optimal an die jeweilige Form oder Größe des zu behandelnden Blutgefäßes anzupassen. Die flach gestreckte Aufnahmeeinrichtung eignet sich beispielsweise für größere Gefäße und lässt sich mit einem Anstellwinkel bezogen auf die Strömungsrichtung implantieren, um den Wärmeübergang zu verbessern. Die gekrümmte Form der Aufnahmeeinrichtung ist für kleinere Gefäße besser geeignet ohne hierauf eingeschränkt zu sein, da diese bei relativ kleinem Durchmesser eine vergleichsweise große Kontaktfläche bietet.
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Die durch die freie Kante gebildete offene Seite der Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise wenn die Aufnahmeeinrichtung eine zylindrische oder teilzylindrische Form einnimmt, hat den Vorteil, dass der Überlappungsgrad der Aufnahmeeinrichtung im gekrümmten Zustand variabel ist, so dass die Aufnahmeeinrichtung gut an unterschiedlich große Blutgefäße oder auch an eine Änderung des Durchmessers des Blutgefäßes entlang der Längsachse der Aufnahmeeinrichtung anpassbar ist. Die Aufnahmeeinrichtung kann um 360° gekrümmt sein oder um mehr als 360°, so dass sich eine Überlappung der Mantelfläche ergibt. Die gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte Form ist gefäßschonend und verhindert Verletzungen.
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Zur Vergrößerung der Kontaktfläche und damit zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs kann wenigstens eine Wand, insbesondere beide Wände im expandierten Zustand profiliert sein. Die Profilierung der Wand bzw. der Wände trägt überdies dazu bei, dass sich bei der Anströmung der Aufnahmeeinrichtung mit Blut Turbulenzen bilden, die den Wärmeübergang weiter verbessern.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform mündet die Zuleitung in axialer Richtung am Rand der Wände in den Aufnahmeraum. Dadurch wird erreicht, dass die Zuleitung nicht in den Aufnahmeraum eindringt, wodurch die Crimpbarkeit verbessert wird, da die Eigenschaft der Aufnahmeeinrichtung, sich wie eine Folie zu verhalten, nicht beeinträchtigt wird. Es ist unschädlich, wenn die Zuleitung, gerade bei etwas größeren Wärmeübertragern, etwas in den Aufnahmeraum hineinragt.
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Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsform besteht darin, dass für den pulsatilen Betrieb die Zuleitung zugleich den Auslass des Temperiermediums bildet. Das bedeutet, dass das Temperiermedium durch die Zuleitung in den Aufnahmeraum geleitet und nach einer vorgegebenen Verweildauer durch dieselbe Leitung aus dem Aufnahmeraum abgesaugt bzw. ausgelassen wird.
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Für den kontinuierlichen Betrieb kann wenigstens eine Ableitung vorgesehen sein, die den Auslass des Temperiermediums bildet und zwar derart, dass der Aufnahmeraum vom Temperiermedium durchströmbar ist. Der Wärmeübertrager wird also kontinuierlich mit kühlem bzw. warmem Temperiermedium versorgt, so dass das gewünschte Temperaturgefälle aufrechterhalten wird.
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Zweckmäßigerweise ist ein Steg, insbesondere in der Form einer Verdickung wenigstens einer Wand, im Bereich der Ränder ausgebildet, um das Volumen des Aufnahmeraumes zu erhöhen. Die Aufnahmeeinrichtung bildet damit eine Art Wulst, der im Betrieb das Füllen des Aufnahmeraums mit dem Temperiermedium erleichtert. Dieser Wulst beeinträchtigt nicht oder zumindest nicht signifikant das folienartige Verhalten der Aufnahmeeinrichtung beim Crimpen.
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Weiterhin kann wenigstens ein Steg im Aufnahmeraum als Abstandshalter für die Wände angeordnet sein. Dadurch wird verhindert, zumindest bereichsweise verhindert, dass sich die Wände, beispielsweise beim Absaugen des Temperiermediums, aus dem Aufnahmeraum im pulsatilen Betrieb berühren und den Auslass des Temperiermediums behindern.
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Vorzugsweise ist wenigstens ein Steg im Aufnahmeraum als Trennsteg angeordnet, der den Aufnahmeraum in einen Einlassbereich und einen Auslassbereich unterteilt. Diese Ausführungsform ist besonders für den kontinuierlichen Betrieb mit wenigstens einer Zuleitung und wenigstens einer Ableitung vorgesehen.
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Dadurch wird vermieden, dass sich das Temperiermedium im Eingangsbereich und im Ausgangsbereich miteinander vermischen. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn die Zuleitung und die Ableitung nahe beieinander angeordnet, beispielsweise nebeneinander angeordnet sind. Wenn wenigstens eine Wand, insbesondere beide Wände derart flexibel ist/sind, dass sich diese durch den Druck des Mediums im Aufnahmeraum nach außen wölbt/wölben, wird die Kontaktfläche der Aufnahmeeinrichtung im Betrieb vergrößert. Außerdem wird durch die Wölbung eine turbulente Strömung erzeugt, die wiederum den Wärmeübergang verbessert.
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Die Herstellung des Wärmeübertragers wird vereinfacht, wenn der Aufnahmeraum einbautenfrei ist.
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Die Erfindung umfasst eine Anordnung mit einem solchen Wärmeübertrager und einen Katheter, wobei der Wärmeübertrager in einer Leitung des Katheters verschieblich, insbesondere relativ verschieblich angeordnet ist. Das bedeutet, dass der Katheter und/oder der Wärmeübertrager zur Änderung der Ortslage verschoben werden. Konkret wird der Katheter platziert, der Führungsdraht entfernt, so dass das Lumen offen bleibt und dann wird der Wärmetauscher von einer Schleuse in den Katheter eingeführt. Der Wärmetauscher wird im Katheter an die Behandlungsstelle transportiert und dort durch Zurückziehen des Katheters freigesetzt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben, die in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt sind. Dabei zeigen
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1 eine Draufsicht auf einen Wärmeübertrager zum endovaskulären Temperieren von Blut nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
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2 einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager gemäß 1 im Bereich der Zuleitung am Rand des Wärmeübertragers;
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3 eine Seitenansicht eines Wärmeübertragers mit zwei Aufnahmeeinrichtungen;
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4 die Seitenansicht eines Wärmeübertragers mit zwei Aufnahmeeinrichtungen und einer gemeinsamen Ableitung;
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5 einen Querschnitt durch einen Wärmeübertrager nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel im komprimierten Zustand in einer Katheterleitung;
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6 einen Querschnitt durch den Wärmeübertrager gemäß 5 im expandierten Zustand;
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7 eine Variante des Wärmeübertragers gemäß 6, bei dem zwei Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen sind, die jeweils im expandierten Zustand gekrümmt sind; und
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8 einen Wärmeübertrager nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem eine Trennwand im Aufnahmeraum angeordnet ist.
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Der in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläuterte erfindungsgemäße Wärmeübertrager zum endovaskulären Temperieren von Blut eignet sich besonders für die endovaskuläre Hypothermie, also das Kühlen von Blut. Der Wärmeübertrager ist auch zum endovaskulären Erwärmen von Blut (endovaskuläre Hyperthermie) einsetzbar, indem statt eines Kühlmediums ein Heizmedium durch den Wärmeübertrager geleitet wird. Dazu wird der Wärmeübertrager in an sich bekannter Weise an ein nicht näher erläutertes Versorgungssystem angeschlossen. Dies gilt für alle Ausführungsbeispiele in dieser Anmeldung.
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In 1 ist ein Wärmeübertrager 10 dargestellt, der in ein Blutgefäß einführbar ist. Dazu weist der Wärmeübertrager 10 eine komprimierbare und selbstexpandierbare Aufnahmeeinrichtung 12 für das Temperiermedium, insbesondere die Temperierflüssigkeit bzw. das Kühlmedium, insbesondere die Kühlflüssigkeit auf. Die Aufnahmeeinrichtung 12 ist flach, also deren Länge und Breite ist sehr viel größer als die Höhe der Aufnahmeeinrichtung 12, wie beispielsweise auch in 3 im Vergleich zu 1 zu sehen. Die Aufnahmeeinrichtung 12 bildet ein folienartiges Kühlorgan oder allgemein ein folienartiges Temperiermodul, das mit dem Kühlmedium füllbar ist. Das Kühlorgan kann auch als Tasche oder Fahne, bzw. allgemein als Temperiermodul bezeichnet werden. Dies gilt für alle Ausführungsbeispiele in dieser Anmeldung.
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Wie in 1 weiter zu erkennen, weist die Aufnahmeeinrichtung 12 eine umlaufende, freie Kante 13 auf. Die freie Kante 13 bildet die Umfangskontur der Aufnahmeeinrichtung 12. Die freie Kante 13 ist relativ zur Aufnahmeeinrichtung 12 bzw. relativ zur Längsachse L der Aufnahmeeinrichtung 12 beweglich, so dass die Aufnahmeeinrichtung 12 beispielsweise eingerollt werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine Längskante vorgesehen, die sich in Strömungsrichtung des Blutes, die durch zwei Pfeile in 1 gezeigt ist, erstreckt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Aufnahmeeinrichtung eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur auf, wobei die Ecken der Aufnahmeeinrichtung abgerundet und somit atraumatisch sind. Die Ecken bzw. allgemein die freien Kanten sind so angeschrägt oder abgerundet, dass sich die Aufnahmeeinrichtung 12 in den Katheter zurückziehen lässt, wobei sich die folienartige Aufnahmeeinrichtung 12 gegen ihre Rückstellkraft verformen lässt, bspw. biegen oder rollen oder falten lässt.
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Andere Formen der Aufnahmeeinrichtung 12 sind möglich.
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Die Aufnahmeeinrichtung 12 umfasst zwei flexible folienartige Wände 14a, 14b, wobei im Beispiel gemäß 1 nur die obere Wand 14a zu sehen. Die beiden Wände 14a, 14b sind übereinander angeordnet, wie in den 2 bis 4 zu sehen. Zur Bildung des Aufnahmeraums 15 sind die beiden Wände 14a, 14b an deren Rändern fluiddicht, beispielsweise durch Verschweißen verbunden. Die Ränder der Wände 14a, 14b bilden die freie Kante 13 bzw. die freien Kanten 13.
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Zumindest im komprimierten Zustand sind die Wände 14a, 14b aufeinander angeordnet derart, dass die Aufnahmeeinrichtung eine flache, folienartige Form aufweist. Das bedeutet, dass sich die Aufnahmeeinrichtung 12 im komprimierten Zustand wie eine zweidimensionale Folie verhält. Die Aufnahmeeinrichtung 12 ist zweilagig, wobei die beiden Lagen durch die folienartigen Wände 14a, 14b gebildet sind. Im expandierten Zustand behält die Aufnahmeeinrichtung 12 ihre flache folienartige Form bei, wobei zwischen den Wänden 14a, 14b ein Spalt als Aufnahmeraum 15 für das Temperiermedium gebildet ist. Der Spalt wird durch den Druck des Temperiermediums und/oder durch mechanische Rückstellkräfte beim Expandieren gebildet. Die Wände 14a, 14b behalten ihre im wesentliche parallele Anordnung aus dem komprimierten Zustand bei, so dass sich eine flache Form der Aufnahmeeinrichtung 12 ergibt. Die Formänderung der Wände 14a, 14b ist in diesem Fall überwiegend geometrisch, d. h. ohne Dehnung des Materials. Es ist auch möglich eine leichte Dehnung des Materials zuzulassen, so dass sich die Wände 14a, 14b durch den Druck des Temperiermediums nach außen wölben und eine im Querschnitt elliptische Form annehmen. Im Bereich der freien Kante 13 liegen die Wände 14a, 14b eng aneinander an, bzw. sind nur durch die Verdickung getrennt. Insgesamt ist die Aufnahmeeinrichtung 12 im expandierten Zustand ein flaches Gebilde, das plan oder gekrümmt sein kann.
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Die beiden Wände 14a, 14b bilden die Kontaktflächen für die Wärmeübertragung und sind entsprechend dünn ausgeführt, um einen guten Wärmeübergang zu ermöglichen. Als Materialien für die Wände 14a, 14b kommen Metallfolien aus Nitinol in Betracht. Allgemein sind die Wände 14a, 14b flexibel, aber nicht dehnbar. Es ist auch möglich dehnbare Wände 14a, 14b zu verwenden. Metallfolien haben den Vorteil, dass diese in der Regel eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Kunststofffolien aufweisen und mit einer dünneren Wandung als Kunststofffolien gefertigt werden können, wodurch der Wärmeübergang verbessert wird. Vorzugsweise werden Metallfolien aus Nitinol mit einer Wandstärke von höchstens 30 μm, insbesondere höchstens 20 μm, insbesondere höchstens 15 μm, insbesondere höchstens 10 μm, insbesondere höchstens 5 μm verwendet. Die Untergrenze für die Wandstärke ist 3 μm, insbesondere 4 μm.
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Die Aufnahmeeinrichtung kann einen mehrschichtigen Aufbau mit einer Zwischenwand aufweisen, die zwischen den beiden Wänden 14a, 14b angeordnet ist. Die Flüssigkeit strömt in einen ersten Spalt zwischen einer ersten Wand 14a und der Zwischenwand und fließt durch einen zweiten Spalt zwischen der Zwischenwand und der zweiten Wand 14b zurück.
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Die Versorgung der Aufnahmeeinrichtung 12 mit Kühlmittel erfolgt durch die Zuleitung 11, die am Rand der Aufnahmeeinrichtung 12 in den Aufnahmeraum 15 mündet. Wie in 2 dargestellt, ist die Zuleitung 11 fluiddicht mit den beiden Wänden 14a, 14b verbunden. Dazu weisen die beiden Wände 14a, 14b im Bereich der Zuleitung 11 eine Verdickung 20 auf, in die die Zuleitung 11 eingebettet ist. Zu den freien Kanten 13 hin verjüngen sich die Wände 14a, 14b. Die Zuleitung 11 endet am Rand bzw. im Bereich der freien Kante 13. Die Zuleitung 11 wird also nicht durch den Aufnahmeraum 15 hindurchgeführt, der zuleitungsfrei ist. Die Aufnahmeeinrichtung 12 weist eine Ableitung 19 auf, die im Beispiel gemäß 1 mit der Zuleitung axial fluchtet und auf einer der Zuleitung gegenüberliegenden Seite der Aufnahmeeinrichtung 12 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen der Ableitung 19 und den Wänden 14a, 14b erfolgt wie in 2 dargestellt. Der Durchmesser der Ableitung 19 ist kleiner als der Durchmesser der Zuleitung 11. Es ist auch möglich, dass beide Leitungen denselben Durchmesser aufweisen. Zum Komprimieren wird die Aufnahmeeinrichtung 12 wie in 5 dargestellt mehrfach gefaltet. Dabei ist vorteilhaft, dass die Zuleitung 11 mittig in längsaxialer Richtung mit der Aufnahmeeinrichtung 12 verbunden ist, so dass die Aufnahmeeinrichtung 12 symmetrisch mehrfach, insbesondere zweifach auf beiden Seiten der Zuleitung 11 gefaltet werden kann. Andere Faltungen sind möglich. Auch ist es möglich, die Aufnahmeeinrichtung 12 um die Längsachse aufzurollen. Die Aufnahmeeinrichtung 12 kann im Katheter, d. h. im komprimierten Zustand gerollt sein und kann bei der Expansion unter Beibehaltung des gerollten Zustandes expandieren, so dass der Durchmesser sich erhöht. Bei der Expansion können die überlappten Bereiche nahezu in Kontakt miteinander bleiben, also aneinander anliegen. Alternativ können die überlappten Bereiche durch die Formgebung bspw. durch eine Wärmebehandlung bei Formgedächtniswerkstoffen beabstandet voneinander sein. In frontaler Ansicht, bzw. im Querschnitt bildet die Aufnahmeeinrichtung 12 eine Spirale mit folienartiger Wandung aus, so dass sich die Aufnahmeeinrichtung 12 homogen in der Blutströmung anordnet und auf verschiedenen radialen Höhen mit dem Blut in Kontakt kommt.
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Bei der spiralförmigen Variante können die Einlass- und Auslassleitungen bzw. Zuleitung 11 und Ableitung 19 jeweils an der Innenkante und an der Außenkante angeordnet sein. Die Innenkante und Außenkante werden durch die freien Kanten der folienartigen Aufnahmeeinrichtung 12 gebildet.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 5 sowohl die Zuleitung 11 als auch die Ableitung 19 bzw. die jeweiligen Mündungsöffnungen dargestellt.
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In den 6 bis 8 sind verschiedene Möglichkeiten der Form der Aufnahmeeinrichtung 12 im expandierten Zustand dargestellt. Gemäß 6 ist die Aufnahmeeinrichtung 12 im expandierten Zustand flachgestreckt. Die Aufnahmeeinrichtung 12 bildet also eine flache Tasche oder eine flache Fahne, die mit dem Kühlmittel gefüllt bzw. vom Kühlmittel durchströmbar ist. Die freien Kanten 13 liegen an der Innenwandung des in 6 dargestellten Blutgefäßes an. Die freien Kanten 13 können auch bei einer entsprechenden Dimensionierung der Aufnahmeeinrichtung von der Innenwandung des Blutgefäßes beabstandet angeordnet sein. Wie im Vergleich der 5, 6 zu erkennen, wandert die freie Kante 13 beim Übergang vom komprimierten in den expandierten Zustand entlang einer mehr oder weniger vorgegebenen Ortskurve, die sich aus der Geometrie der Faltung ergibt, bis die freie Kante 13 die in 6 dargestellte Lage einnimmt. Die freie Kante 13 bzw. die freien Kanten 13 sind also relativ zur Längsachse L der Aufnahmeeinrichtung 12 beweglich.
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Eine weitere Möglichkeit der Vergrößerung der Kontaktfläche ist in 7 dargestellt, wobei zwei Aufnahmeeinrichtungen 12 vorgesehen sind, die jeweils im expandierten Zustand gekrümmt ausgebildet sind. Die beiden Aufnahmeeinrichtungen 12 bilden im Querschnitt eine geschlitzte Zylinderform, wobei die Kanten des Schlitzes durch die freien Kanten 13 der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung 12 gebildet sind. Es ist auch möglich, dass die Aufnahmeeinrichtungen 12 überlappen und eine nach außen geschlossene Zylindermantelform bilden. Aufgrund der beiden freien Kanten 13 lässt sich der überlappungsgrad und somit der Durchmesser der Zylinderform variieren.
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Der Wärmeübertrager 10 kann, wie in 3 dargestellt, zwei Aufnahmeeinrichtungen 12 umfassen, die in Reihe angeordnet sind. Dazu sind die beiden Aufnahmeeinrichtungen 12 durch ein Verbindungsstück 21 verbunden, das die Ableitung 19 der ersten Aufnahmeeinrichtung 12 mit der Zuleitung 11 der zweiten Aufnahmeeinrichtung 12 verbindet. Die jeweiligen Zuleitungen und Ableitungen 11, 19 auf der vom Verbindungsstück 21 abgewandten Seite der beiden Aufnahmeeinrichtungen 12 sind durch die Zufuhrrichtung bzw. Abfuhrrichtung des Kühlmittels gekennzeichnet. In 4 ist eine Variante dargestellt, bei der die beiden Aufnahmeeinrichtungen 12 parallel geschaltet sind, d. h. die beiden Aufnahmeeinrichtungen werden in derselben Richtung von dem Kühlmedium durchströmt. Bei der seriellen Schaltung gemäß 3 werden die beiden Aufnahmeeinrichtungen 12 in unterschiedlichen Richtungen durchströmt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die beiden Ableitungen 19 jeweils mit einem Verbindungsstück 21 verbunden. Das Verbindungsstück 21 ist ferner mit einer gemeinsamen Ableitung 19 verbunden, die das Kühlmedium aus dem Wärmeübertrager 10 abführt.
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Den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Zuleitung 11 und die Abfuhrleitung 19 auf unterschiedlichen Seiten der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sind. Wie in 8 dargestellt, ist es auch möglich, die Zuleitung 11 und die Ableitung 19 mit derselben Seite der Aufnahmeeinrichtung 12 zu verbinden. Wie in 8 weiter zu sehen, weist die Aufnahmeeinrichtung 12 einen Trennsteg 16 auf, der durch die Strichlinie angedeutet ist und sich zwischen den beiden Wänden 14a, 14b befindet. Der Trennsteg 16 unterteilt den Aufnahmeraum 15 in einen Einlassbereich, in den die Zuleitung 11 mündet sowie in einen Auslassbereich, der mit der Ableitung 19 verbunden ist. Der Steg 16 erstreckt sich in Längsrichtung der Aufnahmeeinrichtung 12 und befindet sich zwischen der Zuleitung 11 und der Ableitung 19.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wärmeübertrager
- 11
- Zuleitung
- 12
- Aufnahmeeinrichtung
- 13
- Kante
- 14a, 14b
- Wände
- 15
- Aufnahmeraum
- 16a, 16b
- Steg
- 19
- Ableitung
- L
- Längsachse
