DE3686610T2 - Oxygenierter fluorkohlenstoff zur verwendung in intra-peritonialen perfusionen. - Google Patents

Oxygenierter fluorkohlenstoff zur verwendung in intra-peritonialen perfusionen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zur künstlichen Beatmung und Bauteile zur Verwendung bei Verfahren, insbesondere bei chemischen Verfahren zur Oxygenierung des gesamten Körpers eines Säugetieres, dessen Atmungssystem ganz oder teilweise stillsteht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen zur Verwendung in Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Säugetieren, die an einer Anoxie leiden.
  • Diese Anmeldung ist mit dem US-Patent Nr. 4 445 500, dem US- Patent Nr. 4 445 886 und dem US-Patent Nr. 4 378 797 verwandt.
  • Die vorliegende Anmeldung ist auch verwandt mit den folgenden erteilten US-Patenten: US-Patent Nr. 4 445 514; US-Patent Nr. 4 393 863; US-Patent 4 450 841; US-Patent Nr. 4 445 887; US-Patent Nr. 4.446 154; US-Patent Nr. 4 446 155; US- Patent Nr. 4 451 251; US-Patent Nr. 4 445 888 und US-Patent Nr. 4 445 500.
  • Bei vielen Patienten kommt es nach einer Verletzung oder nach einer Operation zu größeren Lungenkomplikationen, die eine adäquate Oxygenierung beeinträchtigen oder unmöglich machen. Die "Schocklunge" kennzeichnet diesen Syndromkomplex am besten. Eine schwere Lungenentzündung, Einatmen von Rauch, eine akute Behinderung der Atmung, eine Frühgeburt und eine Verletzung der jungen im Zusammenhang mit der Geburt können ebenfalls zu denselben allgemeinen Problemen bei der Oxygenierung führen. Patienten mit einer massiven Lungenembolie und einem Hämatothorax leiden auch an einer schweren Hypoxämie. Wenn man die Patienten in diesen Kategorien zusammennimmt, so gibt es eine beachtliche Gruppe von Patienten mit hohem Risiko, wo der Befund jedoch möglicherweise reversibel ist, wenn eine adäquate Sauerstoffversorgung möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet eine Flüssigkeit mit oxygeniertem Fluorkohlenstoff zur allgemeinen Oxygenierung des Körpers, die durch die Bauchfellhöhle zirkuliert wird. Die obengenannten Patente und Patentanmeldungen verweisen im einzelnen auf verschiedene bekannte Veröffentlichungen betreffend Fluorkohlenstoffe und ihre medizinische Verwendung. In jüngster Zeit wurden in dem British Journal of Anaesthesia 56: 867 (1984) in einem Artikel mit dem Titel "Whole Body Oxygenation Using Intra Peritoneal Perfusion of Fluorocarbons" von Faithfull, Klein, van der Zee und Salt, Ergebnisse einer Voruntersuchung beschrieben, die durchgeführt wurde, um zu beurteilen, ob es machbar ist, bei gesunden Tieren die arterielle Sauerstoffspannung zu erhöhen und die arterielle Kohlendioxidspannung zu senken, indem man die Bauchfellhöhe mit dem perfluorkohlenstoffhaltigen, Sauerstoff transportierenden Blutersatz, 20%iges Fluosol-DA, durchspült. Dieser Artikel im British Journal of Anaesthesia wird nicht als Stand der Technik für die vorliegende Anmeldung angesehen.
  • Wir verweisen auch auf das US-Patent Nr. 4 402 984 (Moore).
  • Die vorliegende Erfindung gibt die Verwendung eines oxygenierten Perfluorkohlenstoffes an zur Herstellung eines Medikamentes, das bei einem neuen Verfahren zur Oxygenierung des Gewebes im ganzen Körper eines lebenden Säugetieres verwendet werden kann, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Flüssigkeit, die oxygenierten Fluorkohlenstoff enthält; Injizieren dieser oxygenierten Fluorkohlenstoff enthaltenden Flüssigkeit in die Bauchfellhöhle des Säugetieres; und Abziehen der Fluorkohlenstoff enthaltenden Flüssigkeit aus der Bauchfellhöhle, wobei das Injizieren und Abziehen mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die ausreicht, um wenigstens einen Teil des Gewebes des Säugetieres zu oxygenieren. Die Erfinder geben an, daß der oxygenierte Perfluorkohlenstoff einen Partialdruck von CO&sub2; von über 2,6 kPa (20 Torr) besitzt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine oxygenierte Fluorkohlenstoffemulsion mit einer wäßrigen Komponente, einer Fluorkohlenstoffkomponente und einer Emulgierkomponente verwendet, die vor dem Injizieren auf einen Sauerstoffdruck (pO&sub2;) von über 66 kPa (500 mm Hg) oxygeniert wird. Die bevorzugte Injektionsgeschwindigkeit beträgt mehr als 20 ml pro Minute pro Kilogramm Körpergewicht des Säugetieres, vorzugsweise etwa 25 ml pro Minute pro Kilogramm Körpergewicht. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Perfusionsgeschwindigkeit so gewählt, daß bei dem Säugetier das Gas im arteriellen Blut zunimmt. Demgemäß gibt das Verfahren, an dem die vorliegende Erfindung beteiligt ist, eine neue "künstliche Lunge" an, die eingesetzt werden kann, um das Blut mit genügend Sauerstoff zu versorgen, um auch im Falle eines vollständigen oder nahezu vollständigen Ausfalls der Atmung das Leben zu erhalten.
  • Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlicheren Beschreibung ersichtlich.
  • Die vorliegende Erfindung ist nützlich bei einem neuen Verfahren zum Oxygenieren des Gewebes eines lebenden Säugetieres unter Verwendung einer Flüssigkeit, die oxygenierten Fluorkohlenstoff enthält. Die bevorzugte Fluorkohlenstoff enthaltende Flüssigkeit ist die oxygenierten Fluorkohlenstoff enthaltende Nähremulsion, die in meinen obengenannten US-Patenten, beispielsweise dem US-Patent Nr. 4 445 886, offenbart ist. Obwohl diese Fluorkohlenstoff enthaltende Emulsion gegenwärtig bevorzugt ist, wird damit gerechnet, daß gewisse Bestandteile, die derzeit in dieser Emulsion enthalten sind, aus der fluorkohlenstoffhaltigen Flüssigkeit weggelassen werden können, die gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Um beispielsweise die Wahrscheinlichkeit des Wachstums von Bakterien zu minimieren, kann Glucose aus der Zusammensetzung der Fluorkohlenstoffemulsion weggelassen werden. In ähnlicher Weise können die jeweiligen Aminosäuren und Steroide in der betreffenden Zusammensetzung weggelassen werden, falls dies gewünscht wird. Auch wenn dies derzeit nicht bevorzugt ist, liegt es im Rahmen des Verfahrens, eine Flüssigkeit zu injizieren, die im wesentlichen aus dem oxygenierten Fluorkohlenstoff selbst besteht. Bei dieser Art der Behandlung wird man es vorziehen, im Anschluß an diese Fluorkohlenstoffbehandlung eine Spülung durchzuführen, bei der restlicher Fluorkohlenstoff bei Abschluß der Behandlung aus dem Peritoneum ausgewaschen werden soll. Bei dieser Spülung kann isotonische Kochsalzlösung mit oder ohne Reinigungs- oder Emulgiermittel injiziert werden, wie zum Beispiel das in dem obengenannten Patent offenbarte Pluronic, um dadurch die Wahrscheinlichkeit einer langfristigen Toxizität zu reduzieren. In den meisten Fällen wird man vorziehen, daß in dem jeweiligen Perfusat oder in der anschließenden Spülung oder in beidem ein Antibiotikum enthalten ist, beispielsweise Bactracin, um das Auftreten einer Peritonealinfektion zu minimieren.
  • Die bevorzugte Fluorkohlenstoffemulsion, wie sie beschrieben ist im US-Patent Nr. 4 445 886, umfaßt ein Perfluorbutyltetrahydrofuran, ein Emulgiermittel wie Pluronic-Elektrolyte (Pluronic ist ein Warenzeichen), und verschiedene Bestandteile wie Glucose, Aminosäuren, Ionen, Hormone, Vitamine, etc. Die Emulsion kann oxygeniert werden auf pO&sub2;-Werte von etwa 86 kPa (650 mmHg) bei Verwendung eines Pumpen-Oxygenators, und etwa 53 kPa (400 mmHg) mit einer einfachen Bläschenoxygenierung. Häufig wird die Emulsion auch mit Kohlendioxid versetzt, so daß man pO&sub2;-Werte im Bereich von 2,6-4 kPa (20-30 mmHg) erhält. Die Milliosmolarität der betreffenden Emulsion ist typischerweise physiologisch, normalerweise mit einem Wert von etwa 298-317 oder etwa 310 mOsM/L.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, der betreffenden Emulsion Kohlendioxid und Sauerstoffin einem pumpenartigen Oxygenator zuzugeben, beispielsweise in einem Harvey Kinderoxygenator, um pO&sub2;-Werte von über 66 kPa (500 mmHg), vorzugsweise 73-86 kPa (550-650 mmHg) zu erhalten.
  • Um sicherzustellen, daß es zu einem beachtlichen Übergang von Sauerstoff kommt, wird gegenwärtig die jeweilige fluorkohlenstoffhaltige Flüssigkeit vor dem Injizieren vorzugsweise auf einen pO&sub2;-Wert von über 66 kPa (50 mmHg) oxygeniert. Wie in den obengenannten Patenten erwähnt, kann man diese Sauerstoffspannungen mit der vorliegenden oxygenierten Fluorkohlenstoffemulsion ohne weiteres erhalten.
  • Die bevorzugte Fluorkohlenstoffemulsion, wie sie beschrieben ist im US-Patent Nr. 4 445 886, umfaßt ein Perfluorbutyltetrahydrofuran, ein Emulgiermittel wie ein Pluronic, Elektrolyte und verschiedene Bestandteile wie Glucose, Aminosäuren, Ionen, Hormone, Vitamine etc. Die Emulsion ist oxygenierbar auf pO&sub2;-Werte von etwa 86 kPa (650 mmHg) bei Verwendung eines Pumpen-Oxygenators, und etwa 52,8 kPa (400 mmHg) bei einer einfachen Bläschenoxygenierung. Häufig wird die Emulsion auch mit Kohlendioxid versetzt, damit man pCO&sub2;-Werte im Bereich von 2,6-4 kPa (20-30 mmHg) erhält. Die Milliosmolarität der vorliegenden Emulsion ist typischerweise physiologisch, normalerweise mit einem Wert von etwa 298-317, oder etwa 310 mOsM/L.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, der vorliegenden Emulsion Kohlendioxid und Sauerstoff in einem pumpenartigen Oxygenator zuzuführen, beispielsweise einem Harvey Kinderoxygenator, damit man pO&sub2;-Werte von über 66 kPa (500 mmHg), vorzugsweise 73-86 kPa (550-650 mmHg) erhält.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert:
  • Es wurden zunächst Versuche durchgeführt mit einer 5 kg (11 lb) schweren männlichen orange-getigerten Katze, die mit einer intramuskulären Injektion von 35 mg/kg Ketamin narkotisiert wurde. Dreißig Minuten später wurden 20 mg Flexedil, ein Mittel, das die Atmung lähmt, intravenös verabreicht, und das Tier wurde dann an ein Beatmungsgerät angeschlossen. Nach 20 Minuten wurde festgestellt, daß sein arterielles Blut einen pH-Wert von 7,430, einen pCO&sub2;-Wert von 3,39 kPa (25,5 mmHg) und einen pO&sub2;-Wert von 13,7 kPa (103 mmHg) hatte. Die obengenannte oxygenierte Nähremulsion (unter Verwendung des Fluorkohlenstoffes FC-80) wurde in einen Harvey- Kinderoxygenator (Volumen 1230 ml) gegeben und auf etwa 40ºC gehalten. Durch zwei Einschnitte an den Flanken wurden große Kanülen (1,3 bis 1,9 cm/1/2 bis 3/4 in) in das Bauchfell eingeführt. Eine Randoff-Pumpe wurde zunächst verwendet, um die Nähremulsion mit dem oxygenierten Fluorkohlenstoff durch eine der Kanülen in das Peritoneum zu injizieren, und die zweite Kanüle führte zurück zu dem Oxygenator, um die vorliegende Fluorkohlenstoffemulsion wieder in Umlauf zu bringen und zu oxygenieren. Nachdem 10 Minuten ein Beatmungsgasgemisch aus 90% N&sub2;O und 10% O&sub2; verabreicht wurde, wurde der pH-Wert des arteriellen Blutes mit 7,374 ermittelt, der pCO&sub2;-Wert mit 3,5 kPa (28,2 mmHg), und der pO&sub2;-Wert mit 6,4 kPa (48 mmHg). Die Durchspülung der Bauchfellhöhle erfolgte mit einer Fließgeschwindigkeit von mehr als 200 ml pro Minute. Es gab jedoch Probleme mit der Durchgängigkeit der Rückleitung. Offensichtlich wurde Fettgewebe in die Rückleitung gezogen, ein Zustand, der anhielt, bis die Katheter in den Raum unter dem Omentum bewegt wurden, wodurch das Problem gelöst war. Bevor aufschlußreiche Daten gesammelt werden konnten, führte jedoch ein versehentliches Abschalten des Beatmungsgerätes zum Tod des Versuchstieres. Daher wurde eine zweite Reihe von Tests durchgeführt mit einer 4,3 kg (9 1/2 lb) schweren männlichen, weiß und grau gefärbten Katze. Um 14.05 Uhr wurden 150 mg Ketamin und 0,18 mg Atropin intramuskulär verabreicht. Um 14.15 Uhr wurde begonnen, ein 70/30-Gemisch von N&sub2;O/O&sub2; durch ein Beatmungsgerät zu leiten. Um 14.30 Uhr wurden 20 mg Flexedil verabreicht. Um 14.35 Uhr wurde bei dem arteriellen Blutgas ein pCO&sub2; von 5,75 kPa (43,2 mmHg) und ein pO&sub2; von 41,6 kPa (313 mmHg) verzeichnet; der pH-Wert betrug 7,283. Der relativ höhere kleine pO&sub2; bei diesem arteriellen Blutgas liegt noch im normalen Bereich, wobei es zu einer gewissen Hyperventilation kommen kann, und wobei ein Beatmungsgas verabreicht wird, das 30% Sauerstoff enthält. Um 14.35 Uhr wurde das Beatmungsgerät so eingestellt, daß das Volumen von 35 auf 45 erhöht wurde. Um 14.50 Uhr hatte das arterielle Blutgas einen pCO&sub2;-Wert von 4,8 kPa (36 Torr), einen pO&sub2;-Wert von 40,7 kPa (306 Torr) und einen pH-Wert von 7,318. Um 14.55 Uhr wurde das Beatmungsgas gegen ein 90/10-Gemisch von N&sub2;O/O&sub2; ausgetauscht. Um 15.05 Uhr wurde festgestellt, daß die obengenannte Fluorkohlenstoffemulsion aus dem Harvey-Kinderoxygenator einen Sauerstoffdruck von 75,1 kPa (565 Torr), einen Kohlendioxiddruck von 3,3 kPa (25 Torr) und einen pH-Wert von 7,951 hat. Um 15.10 Uhr hatte das arterielle Blutgas des betreffenden Tieres einen Sauerstoffdruck von 6,3 kPa (48 Torr), einen Kohlendioxiddruck von 4,4 kPa (33,4 mmHg) und einen pH-Wert von 7,335. Um 15.15 Uhr zeigte das arterielle Blutgas dieses Tieres einen pO&sub2;-Wert von 3,7 kPa (28 mmHg), einen Kohlendioxiddruck von 5,1 kPa (38,4 mmHg) und einen pH-Wert von 7,354. Um 15.24 Uhr betrug der Kohlendioxiddruck 5,1 kPa (43,5 mmHg), der Sauerstoffdruck 4,8 kPa (36 mmHg), und der pH-Wert betrug 7,311. Um 15.36 Uhr betrug der Kohlendioxiddruck 5,03 kPa (37,8 mmHg), der Sauerstoffdruck 4,8 kPa (36 mmHg), und der pH-Wert betrug 7,292. Um 15.58 Uhr betrug der pH-Wert 7,260, der Kohlendioxiddruck betrug 5,6 kPa (42,4 mmHg), und der Sauerstoffdruck betrug 4,5 kPa (34 mmHg). Um 16.05 Uhr wurde der Sauerstoffdruck der injizierten und abgezogenen Fluorkohlenstoffe ermittelt. Bei dem injizierten Fluorkohlenstoff wurde ein Sauerstoffdruck von 79 kPa (594 mmHg) und ein pH-Wert von 6,815 festgestellt; bei dem aus dem Peritoneum abgezogenen Fluorkohlenstoff wurde ein pO&sub2; von 68 kPa (511 mmHg) und ein pH-Wert von 6,865 festgestellt. Der Kohlendioxiddruck in der abgezogenen Flüssigkeit wurde mit 3,5 kPa (26,7 Torr) ermittelt, wurde aber zu diesem Zeitpunkt nicht für den eingeleiteten Fluorkohlenstoff ermittelt. Um 16.15 Uhr wurde für das arterielle Blutgas ein pH-Wert von 7,212, ein Kohlendioxiddruck von 5,4 kPa (40,7 Torr) und ein pO&sub2; von 5,6 kPa (42 Torr) ermittelt. Um 16.20 Uhr wurde für den Fluorkohlenstoff ein pH-Wert von 7,612 ermittelt. Leider war die pO&sub2;-Elektrode, die zur Bestimmung des Sauerstoffdruckes in diesem Test verwendet wurde, offensichtlich durch den Fluorkohlenstoff vergiftet, und lieferte daher Werte von zweifelhafter Genauigkeit. Man nimmt an, daß sie-neu geeicht wurde, und um 16.20 Uhr wurde für das arterielle Blutgas ein pH-Wert von 7,170 ermittelt, der pO&sub2;-Wert betrug 61 kPa (46 Torr), und der Kohlendioxiddruck betrug 4,83 kPa (36,3 Torr). Der Rückfluß, d. h. die aus dem Peritoneum abgezogene, Fluorkohlenstoff enthaltende Flüssigkeit, war in diesem Test besser, weil die Ausgangskanüle an ein unter atmosphärischem Druck stehendes Ballastgefäß angeschlossen war, das dann als Zwischenspeicher verwendet wurde, der den Eingang des Oxgygenators versorgt. Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, wurde ein systemischer arterieller pO&sub2;-Wert von ca. 4 kPa (30 mmHg; d. h. 3,7 -4,8 kPa/28-36 mmHg) durch drastische Hypoventilation erreicht. Wenn oxygenierter Fluorkohlenstoff durch das Peritoneum der Katze mit einer Geschwindigkeit von etwa 200 bis 250 ml pro Minute gespült wurde, wurde diese schwere Hypoxie gelindert, wie aus dem erhöhten systemischen pO&sub2; von etwa 6,1 kPa (46 mmHg) ersichtlich ist.
  • Demzufolge ist nachgewiesen, daß die vorliegende Erfindung nützlich ist bei der Behandlung einer systemischen Anoxie unter Bedingungen, wo das Atmungssystem des jeweiligen Säugetieres nicht in der Lage ist, einen normalen arteriellen Sauerstoffdruck PO2 zu erzeugen.

Claims (11)

1. Verwendung eines oxygenierten Perfluorkohlenstoff s mit einem Partialdruck des Kohlendioxids von über 20 Torr (2,6 kPa) zur Herstellung eines Medikaments für die Behandlung eines Säugetieres durch Injizieren des oxygenierten flüssigen Fluorkohlenstoffs in die Bauchfellhöhle dieses Säugetieres und Abziehen der Flüssigkeit aus dieser Höhle; wobei das Injizieren und Abziehen mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die ausreicht, um wenigstens einen Teil des Gewebes des Säugetieres zu oxygenieren, wobei die Geschwindigkeit mindestens 20 ml/kg Körpergewicht/Minute beträgt.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oxygenierte flüssige Fluorkohlenstoff eine oxygenierte, Fluorkohlenstoff enthaltende wäßrige Emulsion umfaßt.
3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oxygenierte Perfluorkohlenstoff einen Partialdruck des Sauerstoffs von über 500 Torr (66 kPa) besitzt, vorzugsweise im Bereich von 550-650 Torr (73-86 kPa).
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oxygenierte Perfluorkohlenstoff einen Partialdruck des Kohlendioxids im Bereich von 20 bis 30 Torr (2.6-4 kPa) besitzt.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oxygenierte Perfluorkohlenstoff eine Milliosmolarität im Bereich von 290-320 besitzt.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oxygenierte Perfluorkohlenstoff Perfluorbutyltetrahydrofuran ist.
7. Oxygenierter flüssiger Perfluorkohlenstoff, der besonders geeignet ist, um das Gewebe eines lebenden Säugetieres zu oxygenieren, indem diese Flüssigkeit in die Bauchfellhöhle des Säugetieres injiziert und aus dieser Höhle abgezogen wird, wobei das Injizieren und Abziehen mit einer Geschwindigkeit durchgeführt wird, die ausreicht, um wenigstens einen Teil des Gewebes des Säugetieres zu oxygenieren, wobei der oxygenierte Perfluorkohlenstoff einen Partialdruck des Sauerstoffs von über 500 Torr (66 kPa) besitzt, vorzugsweise im Bereich von 550-650 Torr (73-86 kPa), und einen Partialdruck des Kohlendioxids von über 20 Torr (2,6 kPa).
8. Oxygenierter flüssiger Perfluorkohlenstoff nach Anspruch 7, in Form einer wäßrigen Emulsion.
9. Oxygenierter flüssiger Fluorkohlenstoff nach einem der Ansprüche 7 und 8, der einen Partialdruck des Kohlendioxids im Bereich von 20 bis 30 Torr (2,6-4 kPa) besitzt.
10. Oxygenierter flüssiger Fluorkohlenstoff nach einem der Ansprüche 7 bis 9, der eine Milliosmolarität im Bereich von 290-320 besitzt.
11. Oxygenierter flüssiger Fluorkohlenstoff nach einem der Ansprüche 7 bis 11, der Perfluorbutyltetrahydrofuran ist.
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