DE4141129A1

DE4141129A1 - Apparatur zur extrakorporalen langzeit-perfusion von menschlichem und tierischem gewebe und zur extrakorporalen regeneration von organen und zur notfallperfusion

Info

Publication number: DE4141129A1
Application number: DE4141129A
Authority: DE
Inventors: Joern Martens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-17

Description

Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, mit einer Blutpumpe, die das Perfusions-Fluid aus einem "großen Kreislauf", mit Organ-Behältern für die zu perfundierenden Organe in einen "kleinen Kreislauf", mit Oxigenator für den Gasaustausch pumpt, und es umgekehrt, aus dem "kleinen Kreislauf" gleichzeitig wieder in den "großen Kreislauf" pumpt. Die Organ-Behälter, die die Organe für die Perfusion haltern, versetzen sie in eine "physiologische" Drehung, und sorgen für und für eine "physiologische" Schwankung des Umgebungsdruckes des Organes.

Apparatur und entsprechende Organ-Behälter sind z. B. aus der Patentanmeldung DE 37 12 200 des Anmelders bekannt.

Die erfindungsgemäße Konstruktion hat die genauere, zweckmäßige Festlegung der Bauweise von Konstruktionselementen, wie z. B. die Organ-Behälter (1,1′), die Vorrichtungen (29) zu deren Drehung, sowie Erzeugung der physiologischen Umgebungsdruckschwankungen, und die konstruktive Anpassung an eine Erweiterung der Einsatzgebiete, wie die "Quarantäne-Perfusion" zur Vermeidung von Infektionsrisiken (z. B. AIDS) durch Transplantate, und die Ermöglichung der Perfusion einzelner Organe bei deren Transport, von Teilbereichen des Körpers, oder dem ganzen Körper des Patienten(-Notfall-Perfusion), bis hin zur Herz-Kreislauf-Unterstützung als "VAD/VAS", als "Ventricular- Assist-Device/-System" (engl. für Herz- Kreislauf-Unterstützungsgerät/-System) mit der Apparatur zum Ziel.

Eine tragbare, miniaturisierte Ausführung der Apparatur ist für die "Notfall-Perfusion" gedacht, d. h., für die rasche Wiederherstellung einer zumindest minimalen Kreislauffunktion des Patienten nach dessen Herz-Kreislaufversagen. Wegen der in der Apparatur vorhandenen Blutpumpe (42), braucht das natürliche Patientenherz, dessen Schäden ja oftmals auslösend für dieses Herz-Kreislaufversagen waren, seine Arbeit nicht wieder sofort aufzunehmen. Bei der genannten Ausführung der erfindungsgemäßen Konstruktion mit einem einzigen, "offenen Kreislauf" der mit, in der Herzchirurgie bekannten Kathetersystemen und Verfahren (wie z. B. Femoral-Katheter in linkes Herz <Apparatur< A. Subclavia, als "Links-Herz-Kreislauf-Unterstützungssystem", mit dem Patienten-Blutkreislauf verbunden werden kann, sind zudem Kurzschlußleitungen (z. B. 43) vorgesehen. So kann die Notfall-Perfusion mit der Blutpumpe (42) und Blutersatzmittel über diese Kurzschlußleitungen (z. B. 51) beginnen und dann schrittweise auf den gesamten "extrakorporalen Kreislauf" der Apparatur mit Filtrations- und Dialysesystem (39), Heizung (38) und Oxigenator (43) ausgeweitet werden, z. B., bis wieder eine stabile Kreislaufsituation des Patienten erreicht ist. Das natürliche Herz kann, besonders bei einer entsprechenden Anamnese, während dieser Notfall-Perfusion mit einer bekannten, kardioplegen Lösung stillgelegt werden, oder mit einem, mit der Kontroll- und Regeleinrichtung (61) verbundenen, z. B., Sensor-Schrittmacher-System, das prinzipiell bekannt ist, synchronisiert werden. - Das geschädigte Herz braucht z. B. VOR der Entfernung von Gefäßverschlüssen, die den Stoffwechsel, und so das Herzmuskelgewebe gefährden, und die vielleicht schon zum Infarkt, zur Zerstörung des Herzmuskelgewebes geführt haben, seine Tätigkeit im Gegensatz zur heute üblichen Reanimation (Wiederbelebung) im Notfall-Einsatz nicht wiederaufzunehmen. - In jedem Fall wird aber die lebenswichtige Sauerstoffversorgung des Gehirnes gesichert, und sei es, zunächst nur durch das Umpumpen von Mischblut (Mobilisierung von Reserven, sauerstoffreiches Blut aus dem kleinen Kreislauf). Evtl. vorhandene, größere Gefäßverletzungen, z. B. im Abdominalbereich, die durch Blutverlust mit Kreislaufschock- Syndrom zum Herzkreislauf-Notfall geführt haben, ist wirkungsvoll mit Ballon-Kathetern zu begegnen, die in diesem Fall, z. B. nach dem Einführen in die Femoral- Arterie (Beinschlagader) die Aorta (Körperschlagader) gleich hinter dem Aortenbogen verschließen, und so den Blutverlust wirkungsvoll stoppen. Ein stabiler Notfall- Kreislauf für den Kopf kann aufgebaut werden. Die Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit des restlichen Körpers stellt, zumal wenn man an die entsprechenden Kühlungsmöglichkeiten denkt, für den Zeitraum, in der eine Fachklinik schon heute problemlos erreichbar ist, kein Problem dar.

Die vorgesehene Manschette (53) für die Körperteile (z. B. Patientenbein) ist in ähnlicher Form zur Notfallversorgung von, z. B., Knochenbrüchen bekannt. - Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion dient diese, in diesem Fall strumpfartige Manschette (53), zur Mobilisierung von peripheren Blutreserven zur Kreislaufstabilisierung durch die Kompression des Körperteiles durch Füllung der distalen, also der vom Rumpf abgewandten Luftkammer (55). Der Druck zur Füllung wird von einer ebenfalls in der Apparatur untergebrachten Kompressur-Vorrichtung erzeugt. Die Wiederherstellung der Durchblutung des Körperteiles erfolgt, z. B. Blutdruck-, Temperatur- und Zeit-abhängig gesteuert von der Kontroll- und Regeleinrichtung (61) durch Verringerung des Füllungszustandes der Manschette, die im übrigen formal und durch Materialwahl so zu gestalten ist, daß das Körperteil von distal nach proximal (zum Rumpf hin) komprimiert wird. Zur Gewinnung einer Notblutreserve bleibt noch die Unterbindung der Blutzirkulation ("Abbinden") des Körperteiles mit der zweiten, ringförmigen Luftkammer (54′) wobei dann, durch Füllung der zweiten Luftkammer (55), eine Blutmenge für die Notfallperfusion durch ein Fenster (52), das proximal, in Rumpfnähe, und entsprechend der durchschnittlichen Lage der Beinschlagader in der Manschette (53) angeordnet ist, gewonnen werden kann. - Fast unnötig zu betonen, daß die, für die Konstruktion verwendeten, vom Blut benetzten Teile aus einem blutverträglichen Material, das zudem noch gerinnungshemmend imprägniert sein sollte, herzustellen ist. Auch sollte der Patient, außer natürlich bei offensichtlichen großen Gefäßverletzungen einer blutgerinnungshemmenden Therapie ("Heparinisierung") unterzogen werden.

In einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Konstruktion ist die Apparatur zur extrakorporalen Langzeitperfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, z. B. in einem Rollwagen mit Klimagerät transportabel unterzubringen. Das Klimagerät ist zumindest für Länder mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit wünschenswert. Die Organ-Behälter (1) sind für die Perfusion mit, das Perfusat zuführender, "arterieller" Verbindungsleitung (2) und mit, das Perfusat ableitender Verbindungsleitung (3) ausgestattet. Beide Verbindungsleitungen (2, 3) sind jeweils mit einer Drossel (4, 5) ausgestattet. Eine Kurzschlußleitung (7) ist zwischen diesen beiden Verbindungsleitungen (2, 3) ebenfalls mit einer Drossel (8) versehen. So, daß von der entsprechend verbundenen und geschalteten Kontroll- und Regeleinrichtung (11) die Perfusionsmenge und der Perfusionsdruck-gradient abhängig von den Sensoren im Deckel (21) des Organ-Behälters (1) und dem Programm der Regeleinrichtung geregelt werden kann. Im Rücklauf (9), also im "venösen Schenkel" des großen Blutkreislaufes (10) der Apparatur, ist eine, einerseits mit einer hydraulisch, z. B. zeitabhängig, von der Kontroll- und Regeleinrichtung (11) zu betätigende Absperreinrichtung (40) für die Zuführung von Perfusionsfluid, Nähr- und Medikamentenlösungen eingesetzt. Diese kann wiederum als Drossel (12) ausgeführt sein, und, andererseits, mit einem Ausdehnungsgefäß (13) als internes Volumenreservoir und druckstoßdämpfende Einrichtung ausgestattet ist. Zusätzlich ist auch ein hydromechanisch und elektromagnetisch betätigter, gegebenenfalls den Blutkreislauf-Inhalt, das "Blutvolumen", reduzierender Ablaß (14) in den Kreislauf integriert.

Die Organ-Behälter (1) haben für die gleichgerichtete Drehbewegung eine zentrale, in der, für eine gleichmäßige Verteilung, der auf das Organ wirkenden Schwerkraft, horizontalen Drehachse (a) des Organ-Behälters (1) liegende, koaxiale Durchführung (15) für die Verbindungsleitungen (2, 3), die in der Hauptsache aus zwei Formteilen (16, 17) besteht, von denen das eine (16) fest mit dem Organ-Behälter (1) verbunden ist. Das andere Formteil (17) wird z. B. zwischen Gleitringen (18, 19) druckdicht, aber drehbar, mittels Flansch (20) verbunden.

Bei gewünschter, wechselseitiger Drehbewegung des Organ-Behälters (1) mit direkt durch, z. B. dessen Deckel (21) geführten Verbindungsleitungen (2, 3) sind in diese, in der Druchführung durch den Deckel (21) Drucksensoren (22, 23) für die Messung des Perfusatdruckes und des Druckgradienten angebracht. Der Organ-Behälter (1) hat im Deckel (21) auch den Temperatursensor (24) für die Behälter-Innentemperatur (Ti). Diese wird elektrisch, mittels Widerstandsheizung (25) verändert. Eine Temperatursenkung erfolgt gegebenenfalls mittels Klimagerät. Die Heizelemente (25″) sind hauptsächlich auf die Wandung des Organ-Behälters (1) aufgebrachte, elektrische Leiter (25′), die in ihrer geometrischen Gestaltung organspezifisch sind.

Die gewünschte horizontale Drehachse (a) des Organ-Behälters (1) verläuft durch einen Zentrier- und Haltestift (27), der zur schnellen, drehfesten Formschlußverbindung des Organ-Behälters (1) mit dem Stütz-Drehteller (28) der Dreh-Vorrichtung (29) über einen federbelasteten Stift (30), der in eine Bohrung (31) des Zentrier- und Haltestiftes (27) greift, gedacht ist. Der Antrieb der Dreh-Vorrichtung (29) treibt zugleich auch die Membranpumpe (32) an, die zur Regelung des Behälterinnendruckes mit dem Organ-Behälter (1) über die Verbindungsleitung (33) verbunden ist. Die beiden Verdrängerräume (34, 35) der wechselseitig arbeitenden Membranpumpe (32) sind miteinander über eine hydraulisch betätigbare Drossel (34) zur Regelung des absoluten Druckes und der Innendruckschwankungen des Organ-Behälters (1) verbunden sind, wobei der eine, nicht direkt mit dem Organ-Behälter (1) verbundene Verdrängerraum (35) mit einer Volumenausgleichkammer (36) in Verbindung steht. Das Pumpvolumen dieses Verdrängerraumes (35) wird also bei geschlossener Drossel in die Volumengausgleichskammer (36) gepumpt, die man sich vereinfacht als Gummiballon vorstellen kann, und die so einen gewissen Energiespeicher-Effekt besitzt.

Die Verwendung von, z. B. Silikon oder Silikonkautschuk als Trennmittel für die zu perfundierenden Organe (z. B. 26) und den Organ-Behälter (1) schützt einerseits die Organoberfläche vor schädlichen Einflüssen und sorgt andererseits für die Wiederverwendbarkeit der Organ-Behälter (z. B. 1,1′), wobei hier ausdrücklich noch betont werden soll, daß sich neue, die Heilung durch evtl. notwendig gewordene operative Maßnahmen (z. B. Kardiomyoplastik) geschädigten Organoberfläche beschleunigende Substanzen in der Entwicklung befinden. Einer Tatsache, der besondere Bedeutung zukommt, wenn man an die zu züchtenden "Bio-Herzen" denkt, die als Blutpumpe und Herz-Ersatz- Organ gedacht sind, und die z. B. aus Skelettmuskulatur aufgebaut wird (SMV - Skeletal Muscle Ventricle) werden, die erst, z. B. in der erfindungsgemäßen Konstruktion "trainiert" wird, und dann fast die Struktur von natürlichem Herzmuskelgewebe im Laufe der Zeit erhält.

Zur kostenreduzierenden Wiederverrwendbarkeit der Organ- Behälter (1′) kommt noch die, in ihrer Konstruktion, bis auf die leicht auswechselbaren, blutführenden Teile (s. DGBM G 91 12 919 des Anmelders), mehrfach verwendbare Blutpumpe (42) und die, ebenfalls leicht zu wechselnden Verbindungsleitungen (2, 3), die als, durch ein festes Verbindungsstück (64) gezogener, und dann, von innen nach außen umgestülpter, imprägnierter (s.o.) Schlauch (65) gestaltet sind, über die der weiterführende Schlauch (66) geschoben wird, und evtl. noch mit einem Draht o. ä. zu sichern ist. Dieser Schlauch (65, 66) kann übrigens auch als entsprechend preisgünstige "Meterware" hergestellt und dann entsprechend "abgelängt" werden. Hierdurch werden die Betriebskosten natürlich deutlich gesenkt. Oxigenator (z. B. 43) Wärmetauscher/Heizung (z. B. 38) usw. erfordern diesbezüglich natürlich Sonderteile (Filtermembranen usw.).

Die verwendete Blutpumpe (42) ist in prinzipiell die gleiche Konstruktion, wie sie für die Blutpumpen, die aus DE 36 02 727 bzw. DE 38 25 086 des Anmelders bekannt sind, nur, daß bei der Ausführung mit nur einem Kreislauf, ein Ventrikel, eine Funktionseinheit mit zwei Blutbeuteln ausreichend ist. Natürlich ist die Blutpumpe in ihrem Minutenvolumen (Menge des gepumpten Perfusates pro Minute) und damit in ihrem Schlagvolumen (Menge des in einem kompletten Herzzyklus ausgeworfenen Blutes) an die Anforderungen der Apparatur anzupassen, da bezüglich der Herzfrequenz (Anzahl der Herzzyklen pro Minute), konstruktionsbedingt ein Minimum von ca. 20-30 vorgegeben ist: Für ein zu perfundierendes Organ wie das menschliche Herz reicht so ein Schlagvolumen von ca. 10 ccm aus. (Bei einer lichten Weite pro Blutbeutel von 7 mm). Auch hier gilt es, den Krümmungshalbmesser der Blutbeutel möglichst nicht kleiner als ca. 40 mm werden zu lassen (Verwirbelung). Durch die Regelmechanik/-hydraulik ist das Schlagvolumen z. B. um ca. +/-7 ccm zu verändern, so, daß diese Regelung praktisch einen zweiten Antrieb darstellt (Zulasten der Präzision und Synchronisierung des Antriebs, was aber in diesem Fall, speziell beim einzelnen Einsatz, keine Rolle spielt). Die Restmengen ("enddiastolische Volumen") also die, nach der Kompression der Blutbeutel in deren Innern noch befindlichen Blutmengen sind prozentual entsprechend groß zur Vermeidung zu hoher, blutschädigender Strömungsgeschwindigkeiten zu wählen.

Organ-Behälter (1′) sind bei der tragbaren Ausführung nur im Falle des Organ-Transportes vorgesehen. Die Organ-Behälter (1) entsprechen dann denen, die für die "Apparatur zur extrakorporalen Regeneration" beschrieben sind (s. o.), wobei allerdings dann auf die Dreh-Vorrichtung (29) verzichtet werden kann. - Für die transportabele, bewegliche Ausführung der Apparatur, sollten die Organ-Behälter (1) bekanntermaßen mit einer Aufhängung versehen sein, die die Organ-Behälter (1) in einer horizontalen Lage, trotz (fast) beliebiger Änderung der räumlichen Position der sie umgebenden Apparatur beläßt (Kardanische Aufhängung). Speziell die transportabele Ausführung der erfindungsgemäßen Konstruktion erfordert stark miniaturisierte Hilfsorgane. Entsprechend kleine Dialyse- und Filtrationssysteme (45) und auch miniaturisierbare Oxigenatoren (43) sind bekannt. Der Wärmetauscher ist hauptsächlich als eine elektrische Heizung (30) zu gestalten, deren Funktion von elektrischen Widerstandselementen, die um die Verbindungsleitungen (z. B. 33) und die anderen Komponenten herum geführt sind, übernommen wird.

Die Regelelektronik (67) der Kontroll- und Regeleinrichtung (11 oder 61) ist in ihrer Grundkonzeption bekannt.

Diese Elektronik übernimmt den Soll- Ist-Wert-Vergleich und steuert entsprechend die Regelhydraulik und die elektrischen Verbraucher an. So werden die Perfusionsmengen (insgesamt, organspezifisch), die Drücke (Blut, Umgebung) und die Temperaturen geregelt.

Alle Sensoren und Elektroden, die mit dem Blut, oder dem Patientengewebe in Kontakt kommen, sind gegen den einerseits immunologisch schädlichen Kontakt (Aktivierung des Gerinnungssystems, Kalzifizierung), zugleich aber auch gegen den aggressiven Einfluß des körpereigenen Immunsystems zu schützen (Kalzifizierung usw.).

Die Regelung der Blutpumpe wurde z. B. in der Patentanmeldung DE 36 02 727 beschrieben. In dieser Anmeldung sind auch die grundlegenden Prinzipien der Regelkreise beschrieben. Diese Regelkreise sind nach dem Prinzip des unstetigen Reglers mit Drei-Punkt-Regelung einfach zu gestalten. Der Ist-Wert der Regelgröße wird mit einem vorwählbaren Sollwert, mit ebenfalls vorwählbarem oberem und unterem Toleranzbereich verglichen. Oberhalb und unterhalb dieser, durch die Toleranzbereiche gegebenen Maximal- und Minimal-Bereiche setzt die Regelung der Regelgröße mittels Stellglied ein. Der Ist-Wert wird durch Regelung wieder auf den Sollwert zurückgebracht.

Gegenüber anderen Prinzipien ist die Dreipunkt-Regelung einfach zu gestalten und vermeidet durch die relativ großen, wählbaren Toleranzbereiche zwischen Soll-Wert und oberem und unterem Maximalwert ein "nervöses" Reglerverhalten mit häufigen, die Lebensdauer der Apparatur verkürzenden Verstellungen, die zudem die Gefahr des sich wechselseitigen Aufschaukelns der keineswegs voneinander unabhängigen Regelkreise mit sich bringen.

Die Regelung erfolgt hauptsächlich druckwertabhängig (Regelgröße "Druck"). Hierzu werden (s. o.) die Druckwerte in den Verbindungsleitungen (z. B. 33) und in dem Organ-Behälter (1) erfaßt.

Zur Vermeidung von "Teufelskreisen" bei dieser Regelung wird zusätzlich die Durchflußmenge des zum Kunstherzen zurückströmenden Blutes erfaßt (Regelgröße: Menge).

Für den kleinen Kreisauf ist auch die Sauerstoffsättigung der roten Blutkörperchen von Bedeutung, die z. B. von optoelektronischen Meßsystemen erfaßt wird (Regelgröße: Sauerstoffsättigung/Blutfarbe).

Störgrößen sind z. B. die Änderung des Blutvolumens infolge der Zuführung von Nähr-Medikamentenlösungen, Umgebungstemperaturänderungen, aber auch das (wieder) aktiv pumpende Herz mit den, dadurch trotz Synchronisierung bedingten Druckschwankungen, aber, z. B., auch die, aus dem Kreislauf entnommene Abbauprodukte, wie die Filtrate der (wieder funktionierenden) Niere usw., und die zyklische Änderung der Umgebungsdrücke der Organe (26) (Störgröße: Blutvolumen(-änderung). Andere Störgrößen sind die, die Blutfarbe ändernden, und dem Blut hinzugefügten Nähr- und Medikamentenlösungen.

Stellgrößen sind die Schlag-Minutenvolumina des Kunstherzens, die mittels Stellglied, also durch die, die Blutbeutel komprimierende Regelhydraulik oder -mechanik, und die, die Schlagfrequenz des Herzens bestimmende Regelelektronik beeinflußt werden und die Druckgradienten und Perfusionsmengen-Werte, die durch die Drosseln (z. B. 4, 5, 6) in den entsprechenden Verbindungsleitungen (2, 3, 7) bestimmbar sind. Stellgrößen sind auch die Druckwerte für die Drossel im Bypass der Antriebspneumatik, für die Erzeugung der richtigen Umgebungsdrücke des Organes. Andere Stellgrößen sind die Druckwerte für die Drossel im Bypass des Oxigenators im "kleinen Kreislauf" (Stellglied), die so den Sauerstoffsättigungsgrad regelt.

Das entsprechend dem Prinzip der Drei-Punkt-Regelung von der zentralen Logik geregelte, und nach Programmen koordinierte, positive oder negative Feed-Back der miteinander verflochtenen Regelkreise ist relativ einfach. Die Störgrößen sind entsprechend zu erfassen, und mit Korrekturwerten auch in den anderen Regelkreisen zu berücksichtigen.

Die Regelpneumatik beeinflußt das Stellglied "Drossel" (4, 5 6, 8, 12, 46, 47, 48), das ja in diesem Fall vorzugsweise als pneumatisch betätigte Herzklappe ("JM-Tricusventil") ausgeführt ist, mit jeweils einer, von z. B. einem Servo-Stellmotor betätigten Membranpumpe, die durch den Füllungsgrad der Ventilbeutel den Öffnungsgrad der Drossel bestimmt.

Die Temperaturregelung erfolgt hauptsächlich über die Bluttemperatur, die von einem Wärmetauscher oder einer elektrischen (Widerstands-)Heizung (30) im kleinen Kreislauf geregelt wird.

Diese Heizungen (30) sind von den sogn. "extrakorporalen Kreisläufen" her technisch bekannt, sollte aber den längeren Betriebszeiten und den hohen Anforderungen bezüglich der Hämokompatibilität der vom Blut benetzten Oberflächen, und der mechanischen Blutschonung angepaßt werden (z. B. Heparinisieren).

Die Organ-Behälter (1) sind auch mit einer dreifachen Heizung (25) nach dem Heiz-Folien-Prinzip auszustatten, indem ein, mit einem entsprechenden elektrischen Leiter (25′) zur Widerstandsheizung versehene Folie, z. B. auf die Außenwand des Organ-Behälters (1) geklebt wird.

Der das Organ (26) jeweils umgebende und tragende Schaum, der, entsprechend der Patentanmeldung DE 37 12 200 des Erfinders, den verbleibenden Raum zwischen der Innenwand des Organ-Behälters (1) und dem, das zu regenerierende Organ (26) umgebenden Organ- Halte-Beutel, bzw., der Beschichtung dieses Organes (26) mit Silikon-Silikonkautschuk, ist sehr grob strukturiert und sehr leicht elastisch verformbar zu wählen, um dem Organ (26) die entsprechende Beweglichkeit, wichtig, z. B. beim Herz, zu sichern.

Für den Betrieb in wärmeren Gegenden ist die Apparatur bekanntermaßen in einem entsprechend thermisch isolierten Gehäuse unterzubringen, dessen Innenklima durch ein Klimagerät in Temperatur und Feuchtigkeitsgrad beeinflußt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Organ-Behälter
2 Verbindungsleitung
3 Verbindungsleitung
4 Drossel
5 Drossel
6 Drossel
7 Kurzschlußleitung
8 Drossel
9 Rücklauf
10 "Großer Blutkreislauf"
11 Kontroll-Regeleinrichtung
12 Drossel
13 Ausdehnungsgefäß
14 Ablaß
15 Durchführung
16 Formteil
17 Formteil
18 Gleitring
19 Gleitring
20 Flansch
21 Deckel (d. Organ-Behälters)
22 Drucksensor
23 Drucksensor
24 Temperatur-Sensor
25 Widerstandsheizung
26 Organ
27 Zentrier-Haltestift
28 Stütz-Drehteller
29 Dreh-Vorrichtung
30 Federbelasteter Stift
31 Bohrung
32 Membranpumpe
33 Verbindungsleitung
34 Verdrängerraum
35 Verdrängerraum
36 Volumenausgleichskammer
37 Oxigenator
38 Heizung
39 Filtrations-Dialysesystem
40 Absperreinrichtung
41 Elektromagnetventil
42 Blutpumpe
43 Oxigenator
44 (Elektr.) Heizung
45 Filtrations-Dialysesystem
46 Drossel
47 Drossel
48 Drossel
49 Verbindungsleitung
50 Verbindungsleitung
51 Kurzschlußleitung
52 Fenster
53 Manschette
54 Luftkammer
55 Luftkammer
56 Absperreinrichtung
57 Drossel
58 Drossel
59 Drossel
60 Kurzschlußleitung
61 Kontroll- und Regeleinrichtung
62 Kompressor
63 Regelpneumatik
64 Verbindungsleitung
65 Schlauch
66 Schlauch
67 Regelelektronik
68 Kathetersystem

Claims

1. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, mit einer Blutpumpe, die das Perfusions-Fluid aus einem "großen Kreislauf" mit Behältern für die zu perfundierenden Organe in einen "kleinen Kreislauf" mit Oxigenator für den Gasaustausch und umgekehrt, aus dem "kleinen Kreislauf" gleichzeitig wieder in den "großen Kreislauf" pumpt, wobei die Behälter die Organe für die Perfusion haltern, sie in eine "physiologische" Drehung versetzen, und für eine "physiologische" Schwankung des Umgebungsdruckes des Organes sorgen, dadurch gekennzeichnet, daß die, das Perfusions-Fluid zu dem Organ-Behälter (z. B. 1) leitende, arterielle Verbindungsleitung (2) und, die es davon ableitende Verbindungsleitung (3) jeweils mit einer Drossel (4, 5) versehen sind, wobei diese Verbindungsleitungen (2, 3) untereinander wiederum durch eine Kurzschlußleitung (7) verbunden sind, die auch mit einer Drossel (8) zur Blutdruck-, Blutdruckgradienten und Perfusionsmengen- Regelung für den Organ-Behälter (1) ausgestattet ist.

2. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen gemäß dem Hauptanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (9), also der "venöse Schenkel" des großen Blutkreislaufes (10) der Apparatur, einerseits mit einer hydraulisch, z. B. zeitabhängig, von der Kontroll- und Regeleinrichtung (11) zu betätigenden Absperreinrichtung (40) für die Zuführung von Perfusionsfluid, Nähr- und Medikamentenlösungen ausgestattet ist, die wiederum als Drossel (12) ausgeführt sein kann, und, andererseits, mit einem Ausdehungsgefäß (13) als internes Volumenreservoir und Druckstoß-dämpfender Einrichtung ausgestattet ist, und zusätzlich einen hydromechanisch und elektromagnetisch betätigten, den Blutkreislauf-Inhalt, das "Blutvolumen", reduzierenden Ablaß (14) aufweist.

3. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, gemäß den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Organ-Behälter (1) für seine gleichgerichtete Drehbewegung eine zentrale, in der, für eine gleichmäßige Verteilung, der auf das Organ wirkenden Schwerkraft, horizontalen Drehachse (a) des Organ-Behälters (1) liegende, koaxiale Durchführung (15) für die Verbindungsleitungen (2, 3) hat, die in der Hauptsache aus zwei Formteilen (16, 17) besteht, von denen das eine (16) fest mit dem Organ-Behälter (1) verbunden ist, und das andere (17) zwischen Gleitringen (18, 19), auch druckdicht damit, aber drehbar, mittels Flansch (20) verbunden ist.

4. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, gemäß den Ansprüchen 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß die, bei wechselseitiger Drehbewegung des Organ-Behälters (1) direkt durch z. B. dessen Deckel (21) geführten Verbindungsleitungen (2, 3) in der Durchführung durch den Deckel (21) Drucksensoren (22, 23) und der Organ-Behälter (1) hier auch den Temperatursensor (24) für die Behälter-Innentemperatur (Ti) besitzt, die elektrisch, mittels Widerstandsheizung (25) bestimmbar ist, deren Heizelemente (25″) hauptsächlich auf die Wandung des Organ-Behälters (1) aufgebrachte, elektrische Leiter (25′) sind, die in Ihrer geometrischen Gestaltung organspezifisch sind.

5. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu perfundierenden Gewebe oder Organe (z. B. 26) und auch die Innenseiten des Organ-Behälters (1) mit einem gewebsneutralen Trennmittel, z. B. einer Silikon- oder Silikonkautschuk- Schicht, z. B. im Spritzauftrag versehen werden, und der Organ-Behälter (1) an einer Stelle, durch die die gewünschte horizontale Drehachse (a) des Organ- Behälters (1) verläuft, einen Zentrier- und Haltestift (27) hat, der zur schnellen, drehfesten Formschlußverbindung des Organ-Behälters (1) mit dem Stütz-Drehteller (28) der Dreh-Vorrichtung (29) über einen federbelasteten Stift (30), der in eine Bohrung (31) des Zentrier- und Haltestiftes (27) greift, gedacht ist, wobei der Antrieb der Dreh-Vorrichtung (29) zugleich auch die Membranpumpe (32) betreibt, die zur Regelung des Behälterinnendruckes mit dem Organ-Behälter (1) über die Verbindungsleitung (33) verbunden ist, und die beiden Verdrängerräume (34, 35) der wechselseitig arbeitenden Membranpumpe (32) miteinander über eine hydraulisch betätigbare Drossel (32′) zur Regelung des absoluten Druckes und der Innendruckschwankungen des Organ-Behälters (1) verbunden sind, wobei der eine, nicht direkt mit dem Organ-Behälter (1) verbundene Verdrängerraum (35) mit einer Volumenausgleichkammer (36) in Verbindung steht.

6. Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischen Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, gemäß den Ansprüchen 4-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur mit einem Oxigenator (37) für den Gasaustausch und einer Heizung (38) in dem einen, "kleinen Kreislauf", und mit einem blutreinigenden Filtrations- und Dialysesystem (39), einer Absperreinrichtung (56) für die Zuführung von Nähr- und Medikamentenlösungen, und elektromagnetisch betätigtem Ablaß (14) für den Blutvolumen-Ausgleich (33) und einem Organ-Behälter (1′) für den einfachen Organ- Transport versehen ist, und, zur Eigenblutbehandlung des Organes (26′) im Organbehälter (1′), bzw. zur Notfall- Perfusion von Patienten über ein Kathetersystem (68) mit dessem Blutkreislauf verbindbar ist.

7. Apparatur zur Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe gemäß dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur mit nur einem Kreislauf versehen ist, der aus mindestens einer Blutpumpe (42), einem Oxigenator (43), einer Heizung (44) und einem Filtrations- und Dialysesystem (45) besteht, wobei jeweils Drosseln (z. B. 46, 47, 48) (57, 58, 59) in den zu- und ableitenden Verbindungsleitungen (49, 50) und in den Kurzschlußleitungen (51, 60) hydraulisch betätigbar angeordnet, und durch die entsprechend geschaltete Regeleinrichtung (61) so betätigt werden, daß die Notfall- Perfusion mit der Blutpumpe (42) und dem Blutersatz-Mittel über die Kurzschlußleitungen (51, 60) beginnen kann, um sie dann schrittweise um den Oxigenator (43), die Heizung (44), und das Filtrations- und Dialysesystem (45) zu erweitern, bis, z. B., eine stabile Kreislauffunktion wieder erreicht ist.

8. Apparatur zur Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe gemäß dem Anspruch 7 mit einer strumpfartigen, aufblasbaren Manschette die über die Körperteile des Patienten ziehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (53) mit zwei Luftkammern (54, 55) versehen ist, von denen die eine (54) proximal, zum Körper hin gewandt, als kleiner, mit einem Druckgas aufblasbarer Ringkörper (54′) zur Unterbindung der Blutversorgung gestaltet ist, und die andere Luftkammer (55) ebenfalls mit einem Druckgas füllbar ist, und so, entweder durch die alleinige Füllung der einen Luftkammer (55) das Blut aus dem Körperteil in den Rumpf zur "Autoinfusion" zurück drückbar ist, oder, nach vorausgegangener Füllung der proximalen Luftkammer (54), durch diese Kompression des Körperteiles, über ein Fenster (52) in der Manschette (53), eine Blutmenge für die Notfallperfusion erhaltbar wird, und die Kontroll- und Regeleinrichtung (61) so geschaltet, und mit der Regelpneumatik (63) so verbunden ist, daß der Füllgrad der Luftkammern (54, 55) abhängig vom Blutdruck und der Zeit kontrolliert wird, und so auch zur Wiederherstellung einer dosierten Minimal-Durchblutung zur Verhinderung schwerer Gewebsschäden des Körperteiles gegebenenfalls verringert wird,

9. Schnellverbindung für Verbindungsleitungen (2, 3) einer Apparatur zur extrakorporalen Langzeit-Perfusion von menschlichem und tierischem Gewebe und zur extrakorporalen Regeneration von Organen, gemäß den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß ein, durch ein festes Verbindungsstück (64) gezogener Schlauch (65) dann, von innen nach außen umgestülpt wird, und über diesen, das Verbindungsstück (64) bedeckenden Schlauch (65) ein weiterer Schlauch (66) gezogen wird, der evtl. mit einem Draht (68) zu sichern ist.