DE1952454A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausstanzen von koerpereignem Gewebe - Google Patents

Description

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UNGERE!^~^TR. 25 - TEL. 39 02 36

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Elizabeth M. Lane, Darien, Conn., V.St.A, als Nachlassverwalterin des Warren Zeph Lane, Darien,

Connecticut, V.St₁A.

Verfahren und Vorrichtung zum Ausstanzen von! körpereigenem Gewebe.

Die Erfindung besteht in einer Maschine zum genauen Ausstanzen von Pormstücken aus einem Stück eigenem Gewebe zur Reparatur von Herzklappen. Im Fall der Reparatur einer Aortenklappe wird das Gewebe in Form von drei Zipfeln (Cuspes) mit einem Verbindungsstreifen ausgeschnitten, die hierauf unter Bildung eines Aortenklappenersatzes vernäht werden. Im Falle von Stücken für die Reparatur einer Mitralklappe oder Tricuspidalklappe haben diese Stücke die Form von Halbmonden. Die Maschine besteht aus zwei Platten, von denen eine eine Patrize und die andere eine Matrize trägt. Einrichtungen, mit denen das Gewebe über die Patrize gestreckt wird, mit .Druckfedern zusammenarbeitende

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Führungsstangen-an jeder Ecke der zweiten Platte, die durch Bohrungen in der ersten Platte geführt sind, wobei die zweite Platte eine Matrize in einem Einsatz trägt, in die die Patrize paßt, und Einrichtungen, wie z.B. ein Bohrfutter und dgl., mit der die zwei Platten bei genauer Führung zusammengepreßt werden. Die zwei Schneidwerkzeuge schneiden die Stücke., Zipfel und einen Verbindungsstreifen für die Aortenklappen aus dem Gewebe, ohne die Ränder zu beschädigen und gewährleisten eine genaue Größe der Zipfel, die durch die Abmessungen der Schneidwerkzeuge bestimmt ist. Wenn daher die Stücke für einen Aortenklappenersatz zusammengenäht werden, hat dieser immer vollkommene Ränder und die Zipfel haben die genauen Abmessungen. Schneidwerkzeuge mit verschiedenen Größen sind für verschieden große Klappen vorgesehen.

Eine der schwerwiegendsten Folgen von Infektionen, Entzündungen' oder Degenerationen, z.B. nach einer rheumatischen Herzerkrankung ist, daß die Herzklappen undicht werden» Die Herzklappenfehler sind die Folge von Verletzungen der Ränder der Klappen. Bei einer Aortenklappe befinden sich,die Verletzungen natürlich an den Rändern der Zipfel, die aneinander zu liegen kommen, um das Ventil zu bilden. Diese Verletzungen verhindern den dichten Verschluß der Klappe, wodurch das Blut aus der Aorta in die linke Herzkammer zurückfließt und den Wirkungsgrad des Herzens hinsichtlich der Blutzirkulation verringert. Wie im Fall vieler ähnlicher Verletzungen, Entzündungen oder Degenerationen von Teilen des Hernzens wird dieser Zustand niemals besser und verschlechtert sich oft soweit, daß der Patient nicht mehr normal leben kann oder sogar stirbt.

Durch die Entwicklung von Herz-Lungen-Maschinen und den Fortschritt der Herzchirurgie ist es möglich, entsprechend gefcrmte Reparaturstücke zu verwenden, die aus einem Streifen der Fascia lata von einem der Schenkel des Patienten ausgeschnit-

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ten werden. Bei einer, beschädigten Aortenklappe wird die Klappe ausgeschnitten und die neue Klappe geformt, indem die drei Zipfel zusammengenäht und mit einem Streifen mit der Wand der Aorta verbunden werden. Im Falle Ausschnitte für den Ersatz anderer Herzklappen, nämlich der Mitralis und der Tricuspidalis hergestellt werden, wird ein Teil der Klappe gespalten und das Ersatzstück in Form eines Fleckens eingenäht, was bewirkt, daß die Klappenränder dichtere schließen. Wenn im Fall einer Aortenklappe die Zipfel perfekte Ränder und die richtige Größe haben, so daß sie genau zusammenpassen, ist das neue Ventil genauso gut wie eine normale Aortenklappe und hat eine mehr oder weniger dauernde Korrektur der Klappenverletzung zur Folge«

Die Schwierigkeiten, die bei dem Ersatz von Aortenklappen auftreten, sind weitaus am größten, da die Zipfel und der Verbindungsstreifen genau geformt sein müssen und da die Beanspruchungen, die durch den Blutdruck bedingt sind, an der Stelle der Aortenklappe sehr groß sind. Es ist äußerst schwierig und in einigen Fällen fast unmöglich, die geraden Ränder der Zipfel ohne Beschädigung der Ränder genau auszuschneiden und auf genaue Größe zu schneiden, so daß diese Ränder im zusammengenähten Zustand zusammenpassen und eine dichte Klappe bilden. Es ist oft nötig, mehrere Klappen auszuschneiden, ehe eine brauchbare erhalten wird. Im Extremfall kann es notwendig sein, einen zweiten Faszienstreifen aus dem anderen Schenkel des Patienten zu entnehmen. -Dies kann zu sehr großen Schwierigkeiten führen,da, wenn zu einem späteren Zeitpunkt eine weitere Kerzklappenreparatur erforderlich ist, Eigengewebestücke nicht mehr zur Verfügung stehen; Wenn weiter die Ränder von den Zipfeln beschädigt werden, können Entzündungen oder sogar Infektionen auftreten und es können sich Agglomerate bilden. Manchmal wird die neue Klappe so stark beschädigt, daß die Operation 2u einem späteren Zeit-

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punkt wiederholt werden muß. Trotz der Nachteile dieser Methode ist sie die einzige, die zur Zeit zur Verfügung steht und wegen der zwingenden Notwendigkeit des Klappenersatzes wurden diese Nachteile in Kauf genommen.

Die Erfindung.sieht eine Vorrichtung zum Herstellen von Herzklappen vor, die zwei Platten, z.B. aus korrosionsbeständigem Stahl hat, welche Einsätze aufweisen, von denen einer eine Patrize und der andere eine Matrize ist, in die-die Patrize paßt. Es sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen ein Stück der Pascia lata vom Schenkel des Patienten über die Patrize gespannt-und in -gespanntem Zustand gehalten wird. Die zwei Platten haben zwei mit Federn zusammenarbeitende Führungsstäbe an jeder Ecke und entsprechende Anschlagzapfen, so daß die zwei Schneidwerkzeuge ineinander greifen können, wobei die Patrize in die Matrize nur bis zu einer bestimmten Tiefe eindringt. Nachdem das Gewebe über die Patrize gespannt worden ist, wird die andere Platte mit der Matrize auf den mit den Federn zusammenarbeitenden Führungen ausgerichtet und die zwei Platten werden mit einer geeigneten Einrichtung zusammengepreßt, Z.B. können hierfür ein modifiziertes Bohrfutter oder entsprechend abgeänderte Schraubklammern und natürlich jede andere Einrichtung, mit der die zwei Platten aufeinandergedrückt werden, so daß die Werkzeuge ineinandergreifen, verwendet werden. Auch das Zusammenpressen der Platten von Hand kommt in Frage. Um jedoch eine gleichmäßige Arbeitsweise zu ermöglichen und eine genaue mechanische'Ausflüchtung zu bewirken, werden Bohrfutter, Schraubzwingen u.dgl. bevorzugt.

Ganz allgemein ist die Erfindung nicht auf Einrichtungen zum Schneiden von Ersatzstücken zur Reparatur der Aortenklappe be schränkt. Die Schwierigkeit.beim Ausschneiden der halbmondför migen Gewebeausschnitte für Ersatzflecken von Mitral- oder Tricuspidalklappen sind weniger groß, da diese Stücke leichter von Hand ausgeschnitten werden können. Obwohl sich die Vorrich-

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tung nach der Erfindung mit größtem Vorteil zum Ausschneiden der drei Zipfel und des Verbindungsstreifens für einen Aortenklappenersatz eignet, können die in der Praxis möglichen Operationsvorteile auch auf andere Formen von Gewebeabschnitten angewandt werden und insoweit kommt der Erfindung allgemeine Bedeutung zu. Im allgemeinen besteht der einzige Unterschied zwischen den Stücken für einen Aortenklappenersatz und anderen Stücken in der Form der Patrize und der Matrize. Die allgemeine Ausbildung der Platten und der damit verbundenen Teile wird nicht geändert. Die Erfindung wird deshalb am Beispiel der Herstellung eines'Aortenklappenersatzes erläutert.

Die Ränder der Patrize und der Matrize haben scharfe Ecken und glatte Ränder, die, wenn gewünscht, beispielsweise durch galvanisches Auftragen eines Chromüberzuges oder durch Polieren von korrosionsbeständigem Stahl hochpoliert sind. Im Ergebnis wird ein ganz genauer Ausschnitt der drei Zipfel ohne Beschädigung der Geweberänder, sowie eine genaue Form und Größe erhalten. Dadurch haben die Zipfel genau gleich große, aneinandergrenzende Ränder mit nicht beschädigten Kanten, so daß, wenn sie unter Bildung eines neuen Ventils in der Aorta zusammengenäht v/erden, dieses Ventil oder diese Klappe immer perfekt ist und das Risiko, daß die Kanten entzündet oder infiziert werden, was zu einer Verletzung führen würde, praktisch vollständig beseitigt ist. Da die Zipfel für ein Ersatzventil immer genau ausgeschnitten sind, ist es niemals notwendig, einen zweiten Streifen von dem anderen Oberschenkel des Patienten zu entnehmen.

Was die Materialien der Platten und der Schneidwerkzeuge anbetrifft, müssen diese natürlich vollständig gassterilisierbar sein, da das ganze Verfahren unter strengen aseptischen Bedingungen durchgeführt v/erden muß. Eine Sterilisation durch Hitze soll vermieden werden, da diese die Härtung der Formwerkzeuge nachteilig beeinflußt und deren scharfe Schneidränder zerstören könnte. Diese Tatsache bestimmt auch das Erfor-

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dernis von Konstruktionsmaterialien, die nicht leicht korrodieren. Korrosionsbeständiger Stahl hat sich hierfür sehr
zweckmäßig erwiesen und bildet vorzugsweise den Hauptteil
der Platten. Die Einsätze mit den Schneidwerkzeugen können
aus anderem Material, z.B. aus mit Chrom überzogenem Kohlenstoffstahl u.dgl. bestehen. Es ist natürlich immer wichtig,
ein Material zu verwenden, das hart ist und die scharfe Schneide oder vielmehr die scharfen Ecken beibehält, sowie gut poliert, werden kann, so daß das Risiko der.Verletzung der Ränder der Gewebezipfel nicht gegeben ist.

Wenn unterschiedliche Zipfelgrößen erforderlich sind, ist es zwar theoretisch möglich, die Einsätze in den Platten zu
wechseln, dies ist jedoch ein ziemlicher Aufwand, da wenigstens die Patrize gewöhnlich im Pressitz in die Platte eingelassen ist. Deshalb werden für verschiedene Größen am besten verschiedene.'Plattenpaare vorgesehen. Wenn nach vielen Monaten oder sogar Jahren ein Werkzeug abgenutzt oder die Kanten abgerundet sind, können natürlich die Einsätze mit neuen Werkzeugen ersetzt werden. Aus denselben Gründen können getrennte Platten mit den richtigen Werkzeugen für andere Formen der Gewebestücke vorgesehen werden. Im allgemeinen sind die genauen Abmessungen der halbmondförmigen Gewebestücke für die anderen Herzklappen nicht so kritisch wie die drei Zipfel für die Aortenklappe und eine Größe kann für eine größere Anzahl von
Herzgrößen benutzt werden.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von zwei Platten
mit Führungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die obere Platte gerade auf diese Führungen aufgesetzt ist.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die untere Platte mit der
Patrize.

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Figur 3 zeigt eine üntersicht der oberen Platte mit der Matrize.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung.

Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht von ausgeschnittenen Gewebezipfeln und

"Figur 6 zeigt eine ähnliche perspektivische Ansicht von halbmondförmigen Gewebestücken.

Wie aus Figur 1 zu ersehen, hat die Bodenplatte 1 einen Einsatz 2 mit drei zipfelförmigen Vorsprüngen 3, die im Pressitz in die Bodenplatte eingelassen sind. Die Anordnung des Einsatzes ist am besten aus Figur 4 ersichtlich.

Die Bodenplatte trägt vier polierte Führungsstäbe 7, an jeder Ecke einen, von denen drei in Figur 1 und alle vier in Figur 2 sichtbar sind. Der Einsatz 2 trägt eine Patrize mit Zipfeln 3 und einen geraden Abschnitt 4. In Abhängigkeit von der Größe der Zipfel und deshalb der Klappen, die hergestellt werden sollen, kann die Breite des Abschnitts 4 von 6,3 m für die kleinste Größe bis 12,7 mm für die größte Größe variieren. Wenn ein Gewebestück, z.B. das Ge- ■ webestück 16 in Figur 4 über die Patrizenteile 3 und 4 gespannt wird, wird es an den zwei Enden von Klammern 9 gehalten, die bei 10 drehbar gelagert sind und gekröpfte Enden 11 aufweisen. Wenn die Klammern nach unten über das Gewebe gespannt werden, schnappen ihre Enden in Aussparungen 12 in dem Einsatz 2 ein. Dies ist am deutlichsten in Figur 1 zu sehen. .

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Die obere Platte 17 hat Bohrungen 18, in denen die Führungsstangen 7 gleiten. Federn 8 sind, vorgesehen, um die Platten auseinanderzuschieben, nachdem sie zum Schneiden der Zipfel zusammengedrückt wurden.

Figur 3 zeigt am deutlichsten die Patrize, die in einem Einsatz 19, der mit der oberen Platte 17 fest mit Schrauben 25 verbunden ist, angeordnet ist. Die Befestigung ist in Figur 4 genau dargestellt. Beide Einsätze werden mit Zapfen 5 ausgefluchtet .

Der Einsatz 19 trägt eine Matrize mit einem zipfelförmigen Teil 20 und Vorsprüngen 22, die mit dem Rand des Werkzeugs einen geraden Teil entsprechend dem geraden Teil 4, der in Figur 2 dargestellten Patrize bilden.

Nachdem das Gewebe 16 auf die Patrize gespannt worden ist, wie in Figur 4 dargestellt, werden die zwei Platten 1 und 17 mit einer geeigneten Einrichtung zusammengedrückt. Diese "Einrichtung ist schematisch in Figur 4 als Teil 13 eines Bohrfutters dargestellt. Die obere Platte wird nach unten gedrückt, wobei die Federn 8, deren obere Enden in Ausnehmungen 26 in der oberen Platte angeordnet sind, zusammengedrückt werden. Die Matrize bewegt sich nach unten und die Patrize dringt ein bestimmtes Stück^:in die Matrize ein, das etwas größer als die Dicke des Gewebes ist. Dadurch wird das Gewebe scharf abgeschnitten und bildet drei Zipfel 23 und einen geraden Teil 24,wie in Figur 5 dargestellt ist. Die obere Platte wird an einem zu weiten Vorrücken nach unten durch Zapfen 6 gehindert, so daß die Ränder der Zipfel 23 nicht verletzt werden können. Hierauf wird der Druck nachgelassen und die obere Platte 17 wird von den Federn 8 angehoben. Die obere Platte kann dann aus den Führungsstangen 7 herausgeho-

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ben werden, wonach die drei Gewebezipfel aseptisch entfernt, die Klammern geöffnet, das restliche Gewebe entnommen und die Vorrichtung sterilisiert werden kann sowie für das Schneiden weiterer Zipfel der nächsten Aortenklappe, die ersetzt werden soll, bereit ist.

Wie in Figur 5 zu sehen ist, schneiden die scharfen Ränder oder Ecken der zwei Schneidwerkzeuge die Zipfel 23 genau aus und belassen sie mit glatten, nicht beschädigten Rändern.

Figur 6 zeigt ein Paar von halbmondförmigen Gewebestücken 27 und 28, die die entsprechende Form für den Ersatz anderer Herzklappen haben. Die zwei Gewebestücke sind mit einem kurzen Gewebestück 29 miteinander verbunden, um sie über der Patrize gespannt zu halten. Diese Form ist sehr leicht mit einem scharfen Paar Schneiden auszuschneiden, ohne daß die Ränder beschädigt werden. Da der einzige Unterschied die verschiedene Form ist, sind lediglich verschiedene Schneidwerkzeuge erforderlich. Figur 6 zeigt nur die Form des ausgeschnittenen Gewebestücks. Die Platten und die dazugehörigen Teile sind dieselben, wie in Figur 1 bis k gezeigt, und v/erden deshalb nicht für die anderen Formen noch einmal dargestellt.

Die Halbmondformen, wie sie in Figur 6 dargestellt sind, können zwar leichter von Hand als die komplizierten Formen der Zipfel für den Aortenklappenersatz hergestellt werden, die Erfindung macht ein schnelles und genaues Ausschneiden jedoch auch bei einfacheren Formen möglich und aufgrund dieser Vorteile werden vollständig unbeschädigte Ränder erhalten.

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Claims (5)

1. - ίο -

   Patentansprüche

   11.»Vorrichtung zum Schneiden von Formstücken aus Gewebe zur Reparatur oder zum Ersatz von Herzklappen, gekennzeichnet durch ·

   a) eine erste Platte (1) mit einer Patrize (3> *O auf ihrer Oberfläche, die die entsprechende Form und glatte, scharfe Schneidkanten hat; ■

   b) Einrichtungen (9)» um ein Gewebestück (16) über die Patrize (3, 4) zu spannen;· ·

   c) eine zweite Platte (17) mit einer Matrize (20), in die die Patrize paßt, wenn die Platten (1, 17) zusammengedrückt werden, und

   d) Führungseinrichtungen (7, 18),auf denen wenigstens eine der Platten gleitet, um eine genaue Fluchtung der Schneid-

   ' werkzeuge sowie eine Parallelrichtung der sich aufeinander bewegenden Platten zu bewirken.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (3, ^; 20) so geformt sind, daß sie drei Zipfel (23) mit einem Verbindungssteg (2H) zum Ersatz einer Aortenklappe ausschneiden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtungen vier Stäbe (7) sind, einer an

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   jeder Ecke einer Platte (1), die in Bohrungen (18) in der anderen Platte (17) gleiten.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstäbe (7) mit vier sie umgebenden Federn (8) zusammenarbeiten, die beim Aufeinanderdrücken der Platten (1, 17) zusammengedrückt werden und die Platten wieder auseinanderdrücken.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder'4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Platten Anschlagzapfen (6) hat,*so daß, wenn die Platten zusammengepreßt werden, die Bewegung der Platten aufeinander zu angehalten wird, wenn die Patrize (3> 4) in die Matrize (20) ein bestimmtes Stück weit eingedrungen ist."

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   L e e r s e ΐ t e