-
Gerät zur synchronen Untersiltzung des Blutkreislaufs Die Erfindung
betrifft ein'Gerät zur synchronen Unterstützung des Blutkreislaufs von der Körperaußenseite
eines Patienten.
-
Bei bekannten Geräten zur atraumatischen Unterstützung des Blutkreislaufs
(vgl. US-PS 3 303 841) wird in einem unteren Teil des Körpers ein Blutvolumen von
der Körperaußenseite her zusammengepreßt, weiches größer als das Blutvolumen ist,
das bei einem einzigen~Herzschlag ausgeworfen wird. Das so ausgedrückte Blut wird
in die Aorta und in die größeren Arterien zurückgedrückt, wodurch eine Verringerung
der ventrikularen Arbeitsbelastung ermöglicht wird, während eine zufriedenstellende
Perfusion des Bluts im Verlauf der ventrikularen Diastole beibehalten wird. Derartige
Geräte sind in einem Artikel von Birtwell ("The Canadian Medical Association Journal",
Band 95, Seiten 652 - 664 vom 24. September 1966) hinsichtlich ihrer Wirkungsweise
näher beschrieben. Im allgemeinen sind Geräte zur synchronen Unterstützung des Blutkreislaufs
von der Körperaußenseite her gegenüber den bereits früher bekannten Geräten mit
einer Gegenpulsation vorzuziehen, weil bei den letzteren Geräten eine Kanüle in
eine Hauptarterie eingeschoben werden
muß, äußere Einrichtungen
zur Blutumwälzung sowie die Anwendung von äußerster Sorgfalt für eine sterile Arbeitsweise
erforderlich sind, sowie die Verabreichung von Antikoagulationsmitteln an den Patienten.
Ferner begrenzt das von den äußeren Pumpeinrichtungen erzeugte Bluttrauma die zulässige
Dauer der Behandlung und damit die Behandlungsmöglichkeiten für einen Patienten.
Die Verwendung dieser bekannten Geräte ist nicht nur zeitverbrauchend, sondern kann
auch für viele Patienten eine Gefährdung bedeuten und erhöht allgemein den Risikofaktor
bei der praktischen Benutzung.
-
Es ist ferner ein Gerät zur synchronen Unterstützung des Blutkreislaufs
bekannt (US-PS 3 403 673), welches aus einer ein Bein umhüllenden Einrichtung besteht,
mit welcher der auf die Beine ausgeübte Druck innerhalb dieses Gehäuses zyklisch
geändert werden kann. Bei der Benutzung dieses Geräts ergeben sich jedoch eine Reihe
von Schwierigkeiten. Beispielsweise können die abschnürenden Abdichteinrichtungen
einen optimalen Blutkreislauf beeinträchtigen. Ferner kann die Trägheit des Drucksystems
mit elastischen aufblähbaren Auskleidungen die Erzielung eines optimalen Verlaufs
des Drucks in Abhängigkeit von der Zeit auf den Beinen beeinträchtigen.
-
Bekannte Geräte bekannter Art erfordern insbesondere einen mühsamen
Aufwand bei der Benutzung, weil der Patient in die Einrichtung hineingelegt und
daraus herausgehoben werden muß.
-
Es ist ferner sehr schwierig, einen geeigneten Zusammenhang zwischen
Druckverlauf und Pulsation herzustellen, obwohl es andererseits nicht möglich ist,
mit derartigen Geräten bei Normaldruck oder unterhalb des Normadrucks zu arbeiten.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten
Art unter Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten und unter Berücksichtigung
wirtschaftlicher Aspekte derart auszubilden, daß dadurch eine möglichst geringe
physikalische und körperliche Belastung verursacht wird.
-
Zusammenfassend ist deshalb die Zielsetzung der Erfindung darin zu
sehen, ein verbessertes Gerät zur synchronen Unterstützung des Blutkreislaufs durch
Anderung der Druckausübung auf Gliedmaßen des Patienten anzugeben. Dieses Gerät
soll eine
derartige Steuerung ermöglichen, daß ein geringerer mittlerer
Druck oder Bezugsdruck auf den betreffenden Körperteil des Patienten ausgeübt werden
kann, als dies bei bekannten Geräten bisher möglich war. Das Gerät soll die Erzeugung
von Druckänderungen ermöglichen, die den Erfordernissen eines bestimmten Patienten
hinsichtlich des Druckverlaufs besser angepaßt sind.
-
Die Anordnung und die Entfernung des Geräts soll mit einem möglichst
geringen Arbeitsaufwand und ohne besondere Beläs ng des Patienten ermöglicht werden.
Das Gerät soll verhindern, daß das Gerät eine unerwünschte Bewegung auf den damit
behandelten Patienten durch die äußere Druckänderung ausübt. Das Gerät soll möglichst
kompakt ausgebildet sein und auch den Auswurf der-Kranzgefäße erhöhen.
-
Ein Gerät zur synchronen Unterstützung des Blutkreislaufs von der
Körperaußenseite eines Patienten ist durch den Gegenstand der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß eine starre, inkompressible Einrichtung vorgesehen ist, welche
einen pulsierenden Druck auf den betreffenden Körperteil ausübt,welcher synchron
und mit einer geeigneten Phasenbeziehung zu der Herztätigkeit verläuft. Eine starre
Kammer oder Kammern sind mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt, um einen
Körperteil abdichtend derart zu umgeben, daß der auf den Körper ausgeübte Druck
durch Zufuhr oder Abfuhr von Flüssigkeit aus einer Kammer über bzw. unter den Atmosphärendruck
geändert werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Kranzgefäße
ein größeres Blutvolumen auswerfen können, wenn der Druck des zufließenden Bluts
durch geeignete Maßnahmen modifiziert wird. Gewöhnlich während des Herzschlags tritt
eine Muskelkontraktion der Kranzgefäße während der Zusammenziehung des Herzmuskels
auf, wodurch der Auswurf etwas verringert wid. Bei der Verwendung des Geräts gemäß
der Erfindung wurde festgestellt, daß die Kapazität eines Teils des Arteriensystems
während-der Systole erhöht werden kann, während der Widerstand der Kranzgefäße und
der durch die linke Herzkammer ausgeübte Druck verringert werden kann. Während der
Diastole kann die Kapazität des erwähnten Teils des Arteriensystems verringert werden,
so daß Blut zu der Aorta zurückgeführt und dadurch der diastolische
Druck
und die Perfusion erhöht werden können.
-
Es wird ferner angenommen, daß das Nebenkreislaufsystem, das sich
auf diejenigen Gefäße bezieht, die normalerweise keine beträchtliche Blutströmung
verursachen, die aber gewöhnlich dann eine wichtige Funktion übernehmen, wenn ein
beschädigtes Herzkranzsystem sich zu erholen versucht, dazu veranlasst wird, während
der Phase der Diastole des äußeren Drucks den Blutkreislauf zu fördern.
-
Zweckmäßigerweise weist ein derartiges Gerät zur Unterstützung des
Blutkreislaufs durch eine synchrone Pulsation ein Gehäuse zur Aufnahme eines Körperteils
auf, in welchem Gehäuse aktive aufblähbare Dichtungsbeutel und passive Dichtungsbeutel
vorgesehen sind, durch welche ein Druck ausgeübt werden kann, zweckmäßigerweise
auf die Gliedmaßen des Patienten. Die aktiven Dichtungsbeutel enthalten eine inkompressible
Flüssigkeit wie Wasser und stehen in Verbindung mit einer Kolbeneinrichtung, mit
der der Wasserinhalt und damit das Volumen der Dichtungsbeutel erhöht werden kann.
Die Flüssigkeit in den passiven Dichtungsbeuteln, welche durch die Expansion der
aktiven Dichtungsbeutel unter Druck gesetzt werden, ist vollständig abgeschlossen.
Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um Zuluft aus dem Gehäuse zur Aufnahme eines
Körperglieds während der Benutzung des Geräts zu verdrängen. Bei der Benutzung kann
ein Unterdruck unmittelbar angrenzend an das Körperglied erzeugt werden, welcher
dann während des Teils eines Betriebszyklus übersteuert wird, wenn die Expansion
der aktiven Dichtungsbeutel ein Anliegen an den passiven Dichtungsbeuteln verursacht,
wodurch Druck entlang der gesamten Außenflächen der Beine übertragen werden kann.
-
Die Bezeichnung "aufblähbar" bedeutet Dichtungsbeutel, die sich bei
der Zufuhr eines Fluids expandieren. Dies bedeutet jedoch nicht, daß die Beutel
aus einem elastischen gummiartigen Material bestehen. Derartige dehnbare Materialien
werden nicht vorgezogen, weil ihre Ausdehnung die Trägheit des Systems erhöhen und
die Eigenschaft des Systems verschlechtern würde, die Anpassung an einen gewünschten
Zyklusverlauf zu ermöglichen.
-
Es wurde festgestellt, daß die Fähigkeit in dem das Körperglied aufnehmenden
Gehäuse einen niederen Druckzustand zu erzielen, zur Steuerung eines vorteilhaften
Druckverlaufs beiträgt, ebenso zu einer verbesserten Arbeitsweise, wobei der mittlere
Druck auf das KörpergliecJsering gehalten werden kann, vorzugsweise auf oder unterhalb
dem Atmosphärendruck. Diese Arbeitsweise ist sehr wünschenswert, weil dadurch die
unerwünschte Drosselung der Blutströmung verringert wird, die bei höheren Arbeitsdrucken
auftritt, die bei Verwendung bekannter Geräte dieser Art erforderlich sind.
-
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann ein Beingehäuse
Verwendung finden, welches ein stationäres Gehäuse bildet, unvdwelches aus einem
kleineren Gehäusesegment und einem größeren Gehäusesegment besteht. Das kleinere
Gehäusesegment, welches zweckmäßigerweise nicht mehr als 150° und vorzugsweise nicht
mehr als 1200 umspannt, trägt die aktiven Dichtungsbeutel. Die größeren passiven
Dichtungsbeutel werden an den größeren Gehäusesegmenten befestigt, welche verschwenkbar
angelenkt sind, um die Beine des Patienten schnell und einfach umhüllen zu können,
sobald diese auf den Dichtungsbeuteln aufliegen.
-
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die ständige Verfügbarkeit von Vakuumfür das System eine gute Steuerung des
Druckzyklus an dem Bein des Patienten ermöglicht. Dadurch werden die Schwierigkeiten
aufgrund Trägheitsproblemen verringert, die bei bekannten Geräten mit einem einzigen
pneumatischen oder hydraulischen Steuersystem auftreten.
-
Es wurde festgestellt, daß zur Vermeidung einer zu starken Bewegung
des Patienten durch die Druckänderungen die passiven Dichtungsbeutel mit den gegenüberliegenden
Innenseiten aneinander befestigt werden sollten.Eine derartige Befestigung verhindert
weitgehend, daß bei jedem Druckimpuls eine wesentliche Verschiebungskraft auf den
Patienten ausgeübt wird.
-
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll
die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1- eine schematische
Darstellung eines Geräts gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine Ansicht eines Geräts gemäß
der Erfindung bei dessen Benutzung; Fig. 3 eine Schnittansicht durch Dichtungsbeutel
und deren Umhüllung, wobei sich die Dichtungsbeutel in dem nicht expandierten Zustand
befinden; Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht, wobei sich die Dichtungsbeutel
im expandierten Zustand befinden; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht passiver Dichtungsbeutel
für ein Gerät gemäß der Erfindung; Fig. 6 eine Schnittansicht durch das Druckerzeugungssystem
für das Gerät gemäß der Erfindung; und Fig. 7 eine Ansicht eines Geräts gemäß der
Erfindung in einem teilweise auseinandergenommenen Zustand, aus der die Verbindungsmöglichkeit
mit den anderen Teilen des Geräts hervorgeht.
-
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gerät werden Signalimpulse entlang
einer Leitung 18 von einem Herztongerät 20 empfangen.
-
Dieser Teil dient zum Empfang, zur Abschirmung und zur Ubertragung
von Signalen von einem Elektrokardiographen, damit das Gerät gemäß der Erfindung
mit dem Herzschlag des Patienten synchronisiert werden kann.
-
Das Eingangssignal wird einem Magnetventil 22 zugeleitet, welches
die Flüssigkeitsströmung durch die Leitung 23 zu beiden Seiten eines doppelt wirkenden
Kolbens 24 durch Nebenleitungen 26 und 28 steuert, von denen jede ein Steuerventil
29 enthält, um die Durchflußgeschwindigkeit zu dem Kolben 24 einzustellen.
-
Die Strömung durch die Nebenschaltung 26 wirkt auf die Stirnfläche
30 des Kolbens 24 und verschiebt diesen nach links. Die Strömung durch die Nebenschaltung
26 wirkt auf die Stirnfläche 32 des Kolbens 2,4, um den Kolben nach rechts verschieben
zu können. Eine Bewegung des Kolbens nach rechts verursacht, daß ein doppelt wirksamer
Kolben ebenfalls nach rechts bewegt wird. Die Bewegung dieses Kolbens verursacht,
daß in dem System 36 enthaltene Flüssigkeit in die aktiven ausdehnbaren Dichtungsbeutel
38 durch die Stirnfläche 40 des Kolbens gedrückt wird. Gleichzeitig
wird
durch die Bewegung der anderen Stirnfläche 42 dieses Kolbens nach rechts der Unterdruck
in dem Beingehäuse erhöht, in dem die Dichtungsbeutel 58 angeordnet sind.
-
Wenn durch das Druckmittel auf die Stirnfläche 30 des Kolbens des
Steuerschiebers 24 ein Überdruck ausgeübt wird, wird der Kolben nach links verschoben,
wodurch der Druck in dem Dichtungsbeutel 38 schnell verringert wird, während gleichzeitig
die nach links gerichtete Bewegung des Kolbens 34 Luft in das Vakuumsystem 44 hinausdrückt.
Ein auf einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks gehaltener Unterdruckspeicher
48 dient zur Dämpfung von Schwankungen der Größe des Unterdrucks. Die Verringerung
des Flüssigkeitsdrucks in den Dichtungsbeutel 38 führt zur Ausübung eines Drucks
unterhalb des Atmosphärendrucks auf das Bein, falls in dem Vakuumsystem keine beträchtliche
Gasmenge vorhanden ist.
-
Bei der Benutzung des Geräts befindet sich die Umgebung des Beins
nur dann auf einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks, bevor eine Druckerhöhung
durch die Bewegung der Stirnfläche 40 des Kolbens nach rechts verursacht wird, wodurch
die Flüssigkeit in dem aktiven Dichtungsbeutel 38 unter Druck gesetzt wird, so daß
diese expandiert wird.
-
Die Fig. 2-5 zeigen Einzelteile des AusEtErungsbeispiels eines Geräts
gemäß der Erfindung, wobei ein aktiver Dichtungsbeutel 38 zusammen mit einem passiven
Dichtungsbeutel 52 in einem starren Gehäuse 54 angeordnet ist, welches aus einem
befestigten kleineren Gehäusesegment 56 und einem verschwenkbar angeordneten größeren
Gehäusesegment 58 besteht. Wie in den Fig. 2 und 7 dargestellt ist, sind die kleineren
Gehäusesegmente 56 an der Drucksteuereinheit 60 befestigt.
-
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die aktiven Beutel 38 an kleineren
Gehäusesegmenten 56 befestigt sind. Wenn das zu behandelnde Bein 62 auf den Beutel
38 aufgelegt ist, wird der passive Beutel 52 über dem Bein 62 angeordnet, wonach
das größere Gehäusesegment 58 über den passiven Beutel 52 gelegt und befestigt wird,
um das starre Gehäuse 54 zu bilden.
-
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird zu diesem Zeitpunkt das Bein
nicht zusammengedrückt. Normalerweise dehnt sich dabei das Bein etwas aus.
-
Wenn der Druck durch Zufuhr von Flüssigkeit in den aktiven Beutel
38 (Fig. 4) erhöht wird, erfolgt eine ausreichende Ausdehnung des Beutels, um einen
hydraulischen Druck mit Hilfe des passiven Beutels zu übertragen, so daß praktisch
die gesamte Oberfläche des Beins 62 zusammengedrückt wird. Wenn Flüssigkeit aus
dem Beutel 38 abgezogen wird, fällt der Anlagedruck gegen das Bein unter den Atmosphärendruck.
-
Fig. 5 zeigt einen passiven Beutel 52, der mit einer inkompressiblen
Flüssigkeit gefüllt ist. Der Beutel besteht aus einer Anzahl von in Längsrichtung
verlaufenden Kanälen 66, die etwa parallel zueinander und zu dem Bein des Patienten
verlaufen. Jeder Kanal 66 hat eine kleine Zuleitung73 zur Füllung des Kanals mit
einem Fluid, das beispielsweise Wasser sein kann. Die Wände 68 und 70 der Kanäle
66 verjüngen sich auf der Außenseite von dem unteren Ende zu dem oberen Ende des
Beins, -damit der normalerweise größere Durchmesser des Oberschenkels geeignet umschlossen
wird.
-
Obwohl die Beutel 52 an den größeren Gehäusesegmenten 58 befestigt
sind, wird immer noch eine überschüssige Kraft auf die Beine des Patienten ausgeübt,
die ihn zu dem Kopfende des Betts zu verschieben versuchen, auf dem er sich befindet.
Diese Kraftausübung ist dadurch bedingt, daß sich der Durchmesser eines Beins in
Richtung auf den Oberschenkel vergrößert, so daß in Längsrichtung des Beins eine
Kraftkomponente auftritt, die den Patienten zum Kopfende verschiebt. Fig. 5 zeigt
einen Beutel, der aus einer Anzahl von Flüssigkeit enthaltenden Kammern 66 besteht.
-
Die an dem Bein anliegenden Innenwände 68 der Beutel 58 wirken jedoch
einer Bewegung relativ zu den Wänden entgegen, die an dem Gehäuse 54 befestigt sind.
Diese Hemmwirkung wird durch die Fesselung der Seitenwände 72 zwischen den Wänden
68 und 70 erzielt. Durch diesen Effekt wird die auf das Bein eines Patienten während
der Behandlung ausgeübte Verschiebungskraft beträchtlich verringert.
-
Für jede Kammer 66 ist eine besondere Einfüllöffnung 73 vorgesehen,
welche nach der Füllung verschlossen wird.
-
Die Fig. 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer kompakt ausgebildeten
Steuereinheit 60, die normalerweise an den beschriebenen Beingehäusen befestigt
ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich
ist, enthält die Steuereinheit
60 einen Kolben 74, der wie der Kolben mit den Stirnflächen 40 und 42 in Fig. 1
ausgebildet ist. Der Kolben 74 ist in einem Zylinder 76 angeordnet, und wird durch
einen Steuerschieber 78 betätigt. Der Steuerschieber 78 ist wie der in Fig. 1 dargestellte
Steuerschieber ausgebildet.
-
Der Kolben 4 hat einen Kern 79 aus Schaumkunststoff, der gegenüber
der Seite 80 des Unterdrucksystems durch eine Stirnplatte 82 und gegenüberder Druckseite
84 durch eine Stirnplatte 86 geschützt ist. Zwischen den Stirnplatten 82 und 86
und dem Schaumstoffkern ist ein elastisches Dichtglied 88 angeordnet. Die Dichtglieder
88 sind ringförmig ausgebildet und dichten zwischen Flanschen 90 ab, die durch den
Zylinder 76 und den unteren Gehäuseteil 92 (für den unteren der beiden Dichtungsringe)
gebildet sind; und die durch den Zylinder 76 und den Unterteil 94 des Unterdruckspeichers
96 (für den oberen Dichtungsring) gebildet sind.
-
Der Steuerschieber- 78 ist an Schlauchleitungen 98 angeschlossen.
Der Steuerschieber ist in einem Unterdruckspeicher 100 angeordnet, der wie der Unterdruckspeicher
48 in Fig. 1 ausgebildet ist. Ein Sperrventil 102 ist in einer Platte 104 angeordnet,
welche den Boden des Unterdruckspeichers 100 und auch die Begrenzung des Zylinders
103 bildet, in welchem der Kolben 74 verschiebbar ist.
-
Mit dem Sperrventil 102 kann eine Rückströmung von Gas in den Unterdruckspeicher
100 während des nach oben gerichteten Hubs des Kolbens 74 verhindert werden. In
dem Ansatz 94 des Gehäuses 96 ist ein Ventil 106 angeordnet, um einen zu großen
Unterdruck in dem Unterdruckspeicher 100 zU verhindern.
-
An diesem Gehäuseansatz ist ferner eine Auslaßöffnung 108 mit einem
nicht dargestellten Ablaßventil vorgesehen, welches wie das Ventil 46 in Fig. 1
ausgebildet ist. Die Unterdruckleitung zu den betreffenden Beuteln ist an eine Anschlußöffnung
110 an dem Gehäuse 96 angeordnet.
-
Die Druckseite 84 des Kolbens 74 ist durch die Stirnplatte 86 und
einen Bodenteil 112 begrenzt. Der Bodenteil 112 besteht aus einer Bodenplatte 115
und einer gewölbten Platte 116, welche ein Ausbiegen des Bodenteils 112 während
des Hubs des Kolbens 74 verhindert.
Ein Überströmventil 118 dient
zur Vereinfachung des Luftablasses aus der Flüssigkeit in der Druckzone zwischen
der Stirnplatte 86 und dem Bodenteil 112.
-
Vorzugsweise enthält das untere Gehäuseglied 114 des Bodenteils 112
einen umgebenen Ansatzteil 120, der in der aus Fig. 7 ersichtlichen Weise eine nicht
drosselnde Leitung 121 bildet, welche die aktiven Beutel 38 mit der Druckseite 84
des Kolbens 74 verbindet. Diese Anordnung gewährleistet eine gute mechanische Verstrebung
der verschiedenen Teile des Geräts und verringert Druckverluste, die bei Verwendung
üblicher Leitungen für das Druckmittel auftreten würden.
-
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Steuereinheit
60 zweckmäßigerweise zwischen den Beinen des Patienten angeordnet. Das gesamte Gerät
ist deshalb kompakt ausgebildet und ermöglicht eine einfache Handhabung durch das
Personal. Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind zur Abdichtung ein Bauchgut
123 und Fußhüllen 125 vorgesehen. Durch diese Abdichtungselemente können die Enden
der Beingehäuse abgedichtet werden, ohne die Körperteile an denjenigen Stellen einzuschnüren,
an denen die Abdichtung erfolgt. Die Abdichtung wird deshalb nicht durch einen engen
mechanischen Paßsitz erzielt, sondern durch die Verwendung des oben beschriebenen
Unterdrucksystems, weshalb das Gerät ohne weiteres für die meisten Patienten verwendbar
ist, wobei vorteilhafterweise der Abdichtdruck auf einen Druck unterhalb des Atmosphärendrucks
begrenzt ist.
-
Patentansprüche