DE60012212T2

DE60012212T2 - Orthotopisches totalkunstherz

Info

Publication number: DE60012212T2
Application number: DE60012212T
Authority: DE
Inventors: Juan Manuel Giambruno Marono
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: BR0013305A; EP1226837B1; US6669726B2; CN1211133C; AU6444300A; EP1417979A2; CA2419589A1; DE60012212D1; WO2001008721A1; DK1226837T3; CN1377288A; AR025026A1; EP1226837A1; PT1226837E; KR20020062914A; MXPA02002397A; AU781807B2; ES2225192T3; JP2003505207A; US20040082992A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung gehört zum Gebiet der medizinischen Prothesen und bezieht sich insbesondere auf ein total künstliches Herz. Es wurde konzipiert, um den derzeitigen Bedarf an einem neuen, originalen Entwurf eines total künstlichen Herzens zu decken, mit dem Ziel, das ursprüngliche kranke Herz in seiner Endphase zu ersetzen oder als Überbrückung bis zu einer Herzverpflanzung oder um nach einer versagten Herzverpflanzung eingesetzt zu werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Heutzutage ist die Herzverpflanzung, bei einem Patienten mit einer schwerwiegenden Herzkrankheit, die aus verschiedenen Gründen irreversibel ist, die Lösung, sofern kein geeigneter Spender zu finden ist. In den Vereinigten Staaten, zum Beispiel, befinden sich jedoch jährlich etwa 60.000 Patienten in dieser Situation und nur weniger als 6% –10% erhalten eine Verpflanzung, da es schwierig ist, geeignete Spender zu finden.
Das totale Kunstherz oder Total Artificial Heart (TAH) wird als Fortschritt für diese extreme Situation des herzkranken Patienten anerkannt. Zurzeit werden verschiedene Modelle dieser Art Geräte für diesen Einsatz angeboten. Es werden auch Geräte zur teilweisen Unterstützung des Kreislaufs eingesetzt, die allgemein als links ventrikuläre Unterstützungssysteme oder Left Ventricular Assistance Systems (LVAS) bekannt sind.
Unter den extremen Bedingungen eines hämodynamischen Versagens, werden diese Geräte zur Zeit als Überbrückung bis zu einer Herztransplantation eingesetzt. Diese erhalten den Patienten am Leben, während auf einen geeigneten Spender gewartet wird und verhindern so einen schweren systemischen Schaden, der durch die fortschreitende Verschlechterung der Hämodynamik verursacht wird und der später die Lebensfähigkeit anderer Organe gefährden könnte, falls der Patient eine Transplantation erhalten sollte.
Trotzdem weisen die heutigen totalen Kunstherzen Probleme auf. Obwohl diese Geräte die Patienten unter extremen Bedingungen am Leben erhalten haben, konnten sie keine annehmbare Lebensqualität vermitteln.
Das Wichtigste ist außerdem, dass, wegen des Unterschieds zwischen der Größe der heutigen Geräte und dem zur Verfügung stehenden Raum im Mediastinum, dh. der fehlenden anatomischen Übereinstimmung, viele dieser Geräte die künstlichen Ventrikel und andere für den Betrieb notwendigen Elemente nicht in die orthotopische Lage platzieren. Viele Elemente werden außerhalb des Körpers angebracht und die Verbindung der internen und externen Teile wird durch die Haut hergestellt. Es entstehen vielfache pathologische Phänomene, wie z. B. lokale Infektionen, die später zu ernsteren Infektionen werden, aufsteigende Infektionen, Hautgeschwüre und unzählige Probleme für den Patienten und seine Lebensqualität. Ein Beispiel für diese Einschränkungen ist die Notwendigkeit, den Patienten an eine pneumatische Konsole anzuschließen. Andererseits vermehren sich die Risiken und Probleme während der Operation, weil diese Teile außerhalb der Brusthöhle bleiben. Dadurch entstehen auch chirurgische Komplikationen und Probleme während der postoperativen Phase, wie Blutungen, Blutergüsse, Infektionen und Kompressionen.
Außerdem haben manche dieser heutigen Geräte, wegen des Platzmangels in der Brusthöhle, nicht die geeignete Größe, um ein gutes enddiastolisches Volumen zu erreichen. Aus diesem Grund benötigen diese Geräte, für einen geeigneten Blutfluss, oft eine höhere Herzfrequenz, was eine zusätzliche Turbulenz, wegen der linearen Beschleunigung des Blutkreislaufs, verursacht. Dieser Umstand kann die Ursache für schwerwiegendere hämatologische Komplikationen sein, wie Hämolyse und Blutungen, und somit den Verschleiß der Materialien, aus denen die Geräte hergestellt sind, beschleunigen. Deswegen wäre eine bessere Nutzung des verfügbaren Raumes im Mediastinum äußerst wünschenswert, um eine deutliche Zunahme des diastolischen Volumens zu erreichen.
Weitere hämatologische Komplikationen, die mit den heutigen Geräten in Verbindung stehen, sind die Thrombose und die Embolie. Bei einigen dieser Geräte haben die Innenseiten der Kammern, durch die das Blut fließt, Stasen, Ecken oder Grenzen sowie auch Nähte zwischen den verschiedenen Materialien der Oberfläche. Dies verursacht ein hohes Embolierisiko.
Die oben genannten künstlichen Geräte rufen auch hämostatische Komplikationen wie Blutungen hervor, die stattfinden, weil das Blut lange Kreisläufe durch prothetische, starre Schläuche durchlaufen muss, die viele Nähte an jedem Ende aufweisen. Außerdem reagieren diese prothetischen, künstlichen Schläuche nicht auf einen erhöhten Blutflussbedarf, wie es die naturgemäßen Blutgefäße reflexmäßig tun, indem ihr Durchmesser beträchtlich zunimmt. Dieser Mangel bewirkt eine erhebliche Steigerung des Blutdrucks, welcher die erwähnten Nähte stark strapaziert und bewirkt, dass die heutigen totalen Kunstherzen unter noch schwierigeren Bedingungen funktionieren.
Ein weiteres wichtiges Problem dieser Geräte sind ihre Grenzen, um die verschieden großen Blutvolumen zu kompensieren, die physiologisch durch den Lungen- und den Körperkreislauf gesteuert werden. Um diese Situation zu erleichtern, muss der Chirurg, während des chirurgischen Implantationsverfahrens, eine Verbindung zwischen den beiden Kreisläufen herstellen; meistens handelt es sich um eine Verbindung zwischen den Vorhöfen. Es wird aber oft, wegen der hämodynamischen systemischen und/oder pulmonalen Kongestion, die oft auftritt, die Größe der chirurgischen Öffnung im Besonderen und die Wirksamkeit des Verfahrens im Allgemeinen in Frage gestellt.
In Bezug auf den vorangegangenen USPTO Nr. 4,863,461, mit dem Titel Künstliche Ventrikel, wird ein künstliches Herz beschrieben, dass unter dem Namen Jarvik 7 bekannt ist und in orthotopischer Position implantiert wird. Dieses Gerät hat zwei künstliche Ventrikel, die ihre ventrikel-arteriellen Verbindungen in der gleichen Position haben wie das naturgemäße Herz. Es hat einen pneumatischen Antriebsmechanismus, der mit einer externen Steuereinheit verbunden ist. Das Dokument USPTO Nr. 5,674,281 mit dem Titel Artificial Heart Braking System beschreibt ein Gerät mit zwei Blutkammern und einem elektrischen Antreiber zwischen ihnen für die Kompression der Kammern. Das Dokument WO 98/41247 zeigt zwei Ventrikelkammern, die in der Form eines umgekehrten V angeordnet sind, zwischen denen zwei Antreiber positioniert sind, sowie der Raum für die antreibende Flüssigkeit.
Folglich besteht ein anhaltender Bedarf an künstlichen Herzen ohne die Nachteile der heutzutage verfügbaren Kunstherzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen umfasst die vorliegende Erfindung ein künstliches Herz, das in orthotopischer Position in das Kreislaufsystem eines Lebewesens implantiert werden kann, z. B. Säugetiere, und zwar in anatomischer Übereinstimmung mit dem Raum des Mediastinums, der durch die Entfernung beider naturgemäßen Ventrikel geschaffen wurde. Besagtes Herz umfasst:

– eine rechte Blutkammer, die besagte rechte Blutkammer hat eine längliche Form, die im Wesentlichen nach hinten oben ausgerichtet ist; besagte rechte Blutkammer hat eine rechte Eingangsöffnung, damit das Blut einströmt, die besagte rechte Eingangsöffnung hat Verbindungsmittel mit dem rechten Vorhof.
– eine rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung damit das Blut aus der besagten Blutkammer ausströmt, die besagte hintere Ausgangsöffnung ist oberhalb und hinter der rechten Eingangsöffnung platziert, die besagte hintere Ausgangsöffnung hat Verbindungsmittel mit der Hauptarteria pulmonalis; besagte hintere Ausgangsöffnung beinhaltet das Ventil der Hauptarteria pulmonalis oder befindet sich neben diesem.
– eine linke Blutkammer, die besagte linke Blutkammer hat eine längliche Form, die im Wesentlichen nach rechts oben ausgerichtet ist; die besagte linke Blutkammer hat eine linke Eingangsöffnung, damit das Blut einströmt; die besagte linke Eingangsöffnung hat Verbindungsmittel mit dem linken Vorhof.
– eine linke Ausgangsöffnung oder eine vordere Ausgangsöffnung damit das Blut aus der besagten linken Blutkammer ausströmt, die besagte vordere Ausgangsöffnung befindet sich oberhalb und rechts von der linken Eingangsöffnung, etwa in der gleichen Höhe und vor der besagten rechten Ausgangsöffnung oder hinteren Ausgangsöffnung; die besagte vordere Ausgangsöffnung hat Verbindungsmittel mit der Arteria aorta; die besagte vordere Ausgangsöffnung beinhaltet die Klappe der Arteria aorta oder liegt neben dieser.
– die räumliche Relation zwischen beiden Blutkammern ist solche, dass, bei gleichzeitiger kompletter Entfaltung, ein Teil der rechten Blutkammer sich hinter dem besagten entsprechenden Teil der linken Blutkammer befindet (d.h. sie stimmt beim Projizieren auf besagte vordere Brustwand mit der Projizierung auf besagte vordere Brustwand des entsprechenden Teiles der linken Blutkammer überein).

Das künstliche Herz der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere die Zusammenfügung von zwei künstlichen Ventrikeln oder Blutkammern, jede der beiden mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung. Das aus dem rechten Vorhof einströmende Blut fließt in die rechte Blutkammer durch die rechte Eingangsöffnung herein und strömt durch die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung hinaus. Das aus dem linken Vorhof einströmende Blut fließt in die linke Blutkammer durch die linke Eingangsöffnung herein und strömt von da durch die linke Ausgangsöffnung oder die vordere Ausgangsöffnung hinaus.
Diese einzigartige räumliche Relation zwischen beiden Blutkammern, den Eingangs- und den Ausgangsöffnungen, gewährt dieser Erfindung eine wesentlich bessere Nutzung des verfügbaren Raumes im Mediastinum, nachdem beide naturgemäßen Ventrikel chirurgisch reseziert und beide großen Blutgefäße, die Hauptarteria pulmonalis und die Arteria aorta, chirurgisch freigelegt wurden. Ein wichtiger Vorteil dieser Erfindung besteht in der Positionierung der rechten Ausgangsöffnung oder der hinteren Ausgangsöffnung, die hinter und oberhalb der rechten Eingangsöffnung platziert wird. Diese spezifische Lage erlaubt die Nutzung des Raumes, der über den beiden Vorhöfen zur Verfügung steht und sonst ungenutzt bleiben würde, für das Pumpen des Blutes. Bei dieser Raumaufteilung befindet sich die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung an der Stelle, die normalerweise das Initialsegment der Arteria aorta einnimmt. Die Arteria aorta steigt aus dieser naturgemäßen hinteren Position nach vorne rechts auf, um aus dem vorderen Mediastinum auszutreten. Die linke Ausgangsöffnung oder die vordere Ausgangsöffnung wird etwa auf der gleichen Höhe und vor der rechten Ausgangsöffnung oder der hinteren Ausgangsöffnung platziert. Folglich werden die unteren Segmente der Arteria aorta und der Hauptarteria pulmonalis chirurgisch freigelegt und in Bezug auf ihre vordere Position versetzt, um diese so mit ihren entsprechenden Ausgangsöffnungen zu verbinden. Wenn ein zusätzlicher Raum gewünscht wird, werden das Initialsegment beider großen Gefäße reseziert und beide Ausgangsöffnungen werden in einer höheren Lage platziert, in der Nähe der Ebene der rechten Arteria pulmonalis und des mittleren Sektors der Arteria aorta ascendens.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Form und Lage beider Blutkammern, die eine deutlich bessere Nutzung des verfügbaren Raumes im Mediastinum ermöglichen. In ihrer vollkommen entfalteten Position reichen beide Blutkammern bis an die vordere Brustwand. Die rechte Blutkammer hat eine längliche Form, die im Wesentlichen nach oben und nach hinten ausgerichtet ist. Die linke Blutkammer hat eine längliche Form, die im Wesentlichen nach oben und nach rechts ausgerichtet ist. Die Arteria aorta nimmt in ihrem aufsteigenden Verlauf, an der rechten Arteria pulmonalis vorbei, eine vordere Position ein. Folglich ist der verfügbare Raum im Mediastinum bei dieser Erfindung deutlich besser genutzt, da der Verlauf des Blutflusses vom rechten Vorhof zur Hauptarteria pulmonalis sich in Bezug auf den Blutfluss aus dem linken Vorhof zur Arteria aorta in einer hinteren Position befindet. Die systemischen und die pulmonalen Blutbahnen erfüllen diese Voraussetzung in den naturgemäßen Ventrikeln nicht und die Modelle auf dem Gebiet der bisherigen totalen Kunstherzen haben daran auch nichts geändert. Die vorliegende Erfindung ändert diese naturgemäße Anordnung, indem die rechte Blutkammer immer hinter der linken Blutkammer platziert wird, wenn ihre Projektionen auf die vordere Brustwand übereinstimmen. Hiermit ist die vorliegende Erfindung in der Lage, den verfügbaren Raum zu nutzen, um Blut zu pumpen und es nicht nur durch künstliche Schläuche zu transportieren, um sein Ziel zu erreichen.
In der vorliegenden Erfindung ist der verfügbare Raum sogar noch mehr für das Pumpen vergrößert, da die Ausgangsöffnungen nahe an den Ventilen der großen Gefäße platziert sind. Demzufolge ist wegen dieser Zusammenfügung der einzelnen Bestandteile, aus denen diese Erfindung besteht, das Pumpvolumen der Blutkammern im Mediastinum wirklich größer als das der bisherigen Geräte.
Die bessere Nutzung des verfügbaren Raumes im Mediastinum erlaubt dem totalen Kunstherz der vorliegenden Erfindung, mit einem größeren enddiastolischen Volumen der Blutkammern zu rechnen. Auf diese Weise wird ein ausreichend großes Volumen ausgestoßen, sodass ein akzeptabler Blutfluss erreicht wird, ohne eine bedeutende Steigerung der Herzfrequenz. Demzufolge reduzieren sich die Hämolyse und der mechanische Verschleiß der beweglichen Bestandteile.
Außerdem kann dieses orthotopische totale Kunstherz in der vorliegenden Erfindung in der bevorzugten Ausführung und in manchen Varianten komplett im Mediastinum untergebracht werden, d.h. die Blutkammern und der Antriebsmechanismus, z.B. der Kompressionsmechanismus und die Energiequelle. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung ein integriertes System „in einem Stück" sein.
Diese deutlich bessere Raumnutzung durch die vorliegende Erfindung ist wenigstens für einen der beiden nachfolgenden Zwecke nützlich: a) Den Antriebsmechanismus des totalen Kunstherzens im Mediastinum unterzubringen; b) das enddiastolische Volumen von jeder Blutkammer zu vergrößern. Dieses neue Design deckt ein grundlegendes Bedürfnis, das von der Ärzteschaft zum Ausdruck gebracht wurde, nämlich die erforderliche, anatomische Übereinstimmung eines totalen Kunstherzens mit dem verfügbaren, begrenzten Raum des Mediastinums zu erreichen.
Wegen des Unterschieds in der strukturellen Position des totalen Kunstherzens der vorliegenden Erfindung, werden folgende wichtige Verbesserungen erreicht:

1- Der Blutfluss, der vom rechten Vorhof ausgeht, wird in Richtung Hauptarteria pulmonalis positioniert, und zwar in einer hinteren Position in Bezug auf den Blutfluss, der vom linken Vorhof ausgeht, und zur Arteria aorta geleitet wird.
2- Die Ausgangstrakte der künstlichen Ventrikel werden näher am Kreislaufsystem platziert, der von diesem durchblutet wird. Aus diesem Grund werden keine prothetischen Schläuche benötigt, um die entsprechenden Arterien zu erreichen.
3- Die künstlichen Ventrikel werden in einer höheren Lage innerhalb des Mediastinums platziert.
4- in der bevorzugten Ausführung und in anderen Varianten der vorliegenden Erfindung werden sowohl die äußere Kompressionskammer als auch die Energiequelle komplett innerhalb des Mediastinums untergebracht.

Außerdem kann, bei Bedarf, ein zusätzlicher Raum mittels Resektion der Initialsegmente der großen Arterienstämme geschaffen werden.
Ein wichtiger hämodynamischer und hämatologischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Positionierung der Ausgangsöffnungen der Blutkammern in der Nähe der systemischen und pulmonalen Gefäßbetten keine langen prothetischen Schläuche am Ausgang der Blutkammern mehr benötigt werden. Diese Eigenschaft stattet diese Erfindung mit dem Vorteil aus, direkt mit den Gefäßsystemen durch die naturgemäßen Gefäße verbunden zu sein, die auf eine Zunahme des Blutflusses mit dem autonomen Reflex der Gefäßerweiterung reagieren. Infolgedessen wird kein erhöhter Druck benötigt, um einen verstärkten Blutfluss zu erreichen, und so wird der Druck auf die Wände der Blutkammern verringert, wie auch die Turbulenz und der Stress der zirkulierenden Flüssigkeit reduziert. Dies alles reduziert grundlegend den späteren Schaden an den Blutzellen und erhöht die Lebensdauer des totalen Kunstherzens.
Die künstlichen Ventrikel der vorliegenden Erfindung sind Blutkammern aus einem Stück, die zwei nicht thrombogene Eigenschaften haben: ihre Morphologie und ihre Oberfläche, die mit dem Blut in Kontakt kommt. Die Blutkammern sind länglich, aufsteigend und haben keine Stasen, Ecken oder Grenzen zwischen den verschiedenen Materialien und auch keine Nähte zwischen diesen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung bezieht sich auch auf die nicht thrombogenen Wände der Blutkammern. Diese inneren Wände sind aus biologischen, sanften und flexiblen Oberflächen hergestellt, die die Blutzellen und die roten Blutkörperchen vor Traumatismus schützen und so die Hämolyse verhindern. Andererseits wird der Schaden an den Zellen durch die vorliegende Erfindung reduziert, weil das Blut durch homogen verteilte und nahezu konzentrische Kräfte gepumpt wird. Auch weil die Blutkammern länglich, aus einem einzigen Stoff ohne Ecken, Grenzen und Nähte und ohne prothetische Materialien oder Schläuche mit einem festen Durchmesser am Ausgang der Blutkammern hergestellt sind.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung erlaubt auch die unabhängige Veränderung des ausströmenden Volumens jeder einzelnen Blutkammer. Die besagte unabhängige Steuerung des Flussvolumens jeder Blutkammer erlaubt die Kompensation des Ungleichgewichtes des Blutflusses, der durch den pulmonalen und den systemischen Kreislauf zirkuliert. Die physiologischen Unterschiede und die Shunts werden so kompensiert, dass keine chirurgischen Shunts notwendig sind.
Zusätzliche, begleitende Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung angeführt oder können während deren Umsetzung bzw. während des Einsatzes der vorliegenden Erfindung kennen gelernt werden. Die Ziele und Vorteile können mit den Mitteln und Eigenschaften und/oder Kombinationen erreicht werden, auf die in den beiliegenden Ansprüchen besonders hingewiesen wurde. Es ist selbstverständlich, dass die bisherige allgemeine Beschreibung und die nachfolgende detaillierte Beschreibung nur als Beispiel und als Erklärung zu verstehen sind und nicht als Einschränkungen der Erfindung mit ihren Ansprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die beiliegenden Abbildungen, die mit einbezogen werden, sind Teil der genauen Darlegung, veranschaulichen Ausführungen der vorliegenden Erfindung und dienen zur Erklärung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
1 Schematische Darstellung des systemisch pulmonalen Kreislaufs eines menschlichen Wesens.
2 Allgemeine schematische Darstellung der bevorzugten Ausführung der elektrohydraulischen Variante dieser Erfindung.
3 Vordere Ansicht der bevorzugten Ausführung der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung, die im systemisch pulmonalen Kreislaufsystem eines menschlichen Wesens implantiert wurde, dem die Initialsegmente der großen Gefäße entfernt wurden.
3.A Erläuterung der 3, die eine vordere Ansicht der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, die sich in diastolischer Position bzw. Füllung der Blutkammern befinden, mit im systemisch pulmonalen Kreislaufsystem implantierten Antriebsmechanismus eines menschlichen Wesens, dem die Initialsegmente der großen Gefäße entfernt wurden.
3.B Erläuterung der 3, vordere Ansicht der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, in der die Position der Ejektion bzw. der Entleerung der Blutkammer gezeigt wird.
3.C Darstellung einer elektrohydraulischen Variante dieser Erfindung, in der die Kompressionswirkung durch zwei seitlich bewegbare Flächen verursacht wird. Diese Variante ist in den systemisch pulmonalen Kreislauf eines menschlichen Wesens implantiert, bei der die Initialsegmente der großen Gefäße entfernt wurden.
3.D Darstellung einer pneumatischen Variante der vorliegenden Erfindung, bei der die Kompressionswirkung durch den Einsatz einer Kompressionsflüssigkeit in der äußeren Kompressionskammer verursacht wird, welche semirigide Wände hat.
4. Innen- und Vorderansicht der beiden zusammengefügten Blutkammern der vorliegenden Erfindung, gesehen aus der Ejektions- oder Entleerungsposition.
5. Innen- und Vorderansicht der beiden zusammengefügten Blutkammern der vorliegenden Erfindung, gesehen aus der diastolischen bzw. Füllungsposition.
5.A Innen- und rechte Seitenansicht der beiden zusammengefügten Blutkammern der vorliegenden Erfindung, die in der diastolischen bzw. Füllungsposition gezeigt werden.
6 Obere, hintere und linksseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung.
6.A Erläuterung der 6, die eine obere, hintere und linksseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer zeigt.
6.B Obere, hintere und linksseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung, die die Bewegung der beweglichen Fläche zeigt.
7 Rechtsseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung.
7.A Erläuterung der 7, die eine rechtsseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung zeigt.
7.B Rechtsseitige Ansicht der äußeren Kompressionskammer der elektrohydraulischen Variante der vorliegenden Erfindung, die die Bewegung der beweglichen Fläche zeigt.
8 Schematischer Vergleich zwischen der Arteria aorta und der Hauptarteria pulmonalis vor und nach der chirurgischen Entfernung ihrer Initialsegmente.
8.A Schematischer Vergleich der geschaffenen Räume, nachdem beide Ventrikel chirurgisch entfernt wurden; vor und nach der chirurgischen Entfernung der Initialsegmente der Arteria aorta und der Arteria pulmonalis.
8.B Ansicht der freien Räume, die durch die Entfernung der Initialsegmente der großen Gefäße geschaffen wurden.
9. Ansicht der beweglichen Fläche des Kompressionsmechanismus der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
10. Vordere Ansicht einer elektromechanischen Variante der vorliegenden Erfindung, die den Kompressionsmechanismus zeigt, während er direkt auf die beiden zusammengefügten Blutkammern einwirkt.
11. Obere Ansicht des Sektorquerschnitts A-A1 der 10, in dem beide beweglichen Seitenflächen schematisch dargestellt sind.
12. Vordere Ansicht einer weiteren elektromechanischen Variante der vorliegenden Erfindung, die einen unabhängigen doppelten Kompressionsmechanismus zeigt, während er direkt auf jede Blutkammern einwirkt.
13. Obere Ansicht eines Sektorquerschnitts B - B1 der 12, in dem beide beweglichen Seitenflächen schematisch dargestellt sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Anschließend wird diese Erfindung ausführlich beschrieben, und zwar als ein nicht einschränkendes Modell, sondern als die Ausführung, die heutzutage bevorzugt entwickelt werden soll. Sie wird auch in den beiliegenden Abbildungen des vorliegenden Dokumentes dargestellt.
Zurzeit ist die spezifische und bevorzugte Art, das orthotopische totale Kunstherz gemäß dieser Erfindung herzustellen, diejenige, die als Modell in den beiliegenden Abbildungen dargestellt wird. Ungeachtet dieser Tatsache kann die vorliegende Erfindung verschiedenen Form- und Größenänderungen unterworfen werden und die vorliegenden, detaillierten Angaben bezwecken keine Einschränkung der Erfindung in Bezug auf die individuellen Formen und/oder Größen, die hier beschrieben sind. Ganz im Gegenteil ist es die Absicht, alle alternativen Änderungen und Ausführungen zu berücksichtigen, die sich im Rahmen des Zieles und Zweckes dieser Erfindung, gemäß den Ansprüchen, die diesem Dokument beigelegt werden, befinden.
Andererseits, da es verschiedene Abwandlungen und Änderungen geben wird, die von Technikern auf diesem Gebiet analysiert werden, wünschen wir, diese Erfindung nicht auf die Herstellung oder den exakten, hier beschriebenen Betrieb einzuschränken. Aus diesem Grund werden alle und jede einzelne der gleichwertigen Änderungen, als in der Reichweite der vorliegenden Erfindung beinhaltet, angesehen.
Die Neuheit der vorliegenden Erfindung ist die Versetzung der Ausgangsbahnen und -öffnungen der beiden zusammengefügten Blutkammern für den Entwurf eines orthotopischen totalen Kunstherzens. Es wird im Brustkorb eines Lebewesens, mittels eines chirurgischen Verfahrens, in den anatomischen Raum, namens vorderes Mediastinum, eingesetzt. Das Mediastinum liegt in der Brusthöhle, zwischen den beiden Lungen. Sein vorderer Zentralbereich wird vorderes Mediastinum genannt und er umschließt die Perikardhöhle, in der sich das Herz und die Initialsegmente der großen Gefäße befinden, die Arteria aorta und Arteria pulmonalis genannt werden. Das naturgemäße Herz eines Lebewesens besitzt zwei naturgemäße Ventrikel, wie das Schema der 1 zeigt. Der rechte Ventrikel 101 stößt das Blut zur Lunge 103 durch die Hauptarteria pulmonalis 12 aus und der linke Ventrikel 102 stößt das Blut zum Körper durch die Arteria aorta 11 aus. In der normalen Anatomie des naturgemäßen Herzens belegen die Ausgangsbahn und der Ausgang der Lungenklappe des rechten Ventrikels eine vordere Position bezüglich der Ausgangsbahn und des Ausgangs der Vorhofklappe des linken Ventrikels. Die vorliegende Erfindung wurde entworfen, um in demselben Raum des naturgemäßen Herzens untergebracht zu werden, d.h. in einer orthotopischen Position, nach der Resektion der beiden naturgemäßen Ventrikel und nachdem die Initialsegmente der Arteria aorta und der Hauptarteria pulmonalis chirurgisch freigelegt wurden und dann verlegt und umgekehrt werden bezüglich ihrer vorderen naturgemäßen Position.
Der bevorzugte elektrohydraulische Entwurf des orthotopischen totalen Kunstherzens, so wie er in der schematischen Darstellung der 2 gezeigt wird, umfasst eine äußere Kompressionskammer 4, eine Kompressionsflüssigkeit 3, zwei zusammengefügte Blutkammern, rechts 1 und links 2 und einen Mechanismus, um ihr ausgestoßenes Volumen unabhängig voneinander zu verändern.
Die äußere Wand der vorliegenden Erfindung ist eine äußere Kompressionskammer 4, deren äußere Form anatomisch mit dem Raum übereinstimmt, den sie im Mediastinum einnimmt, wie die 3, 3.A, 3.B, 6, 6.A, 6.B, 7, 7.A und 7.B zeigen. Sie hat eine ovale, nierenförmige oder pyramidale Form, mit einem oberen Scheitel und einer unteren, linken Basis. Sie wird den Raum einnehmen, der vorderes Mediastinum genannt wird.
Die äußere Kompressionskammer 4 der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht aus verschiedenen Sektoren, wie aus den 3 und 3.A zu ersehen ist: Einem mittleren Sektor 14, welcher vor dem rechten Vorhof 17 und dem linken Vorhof 18 platziert wird; einem oberen Sektor oder Scheitel 15, der bis zu einer horizontalen Ebene in der Höhe der unteren Grenze der rechten Arteria pulmonalis 12 reicht und sich nach vorne bis zum Brustbein 24 (siehe 7.A und 7.B) ausdehnt; einem unteren Sektor oder Basis 16, die sich bis zum Zwerchfell 21 ausdehnt und dem Bereich der naturgemäßen Herzspitze, der den freien Raum unterhalb des Zwerchfells 33 (siehe 8.B) einnimmt, der durch die Entfernung der 2 naturgemäßen Ventrikel geschaffen wurde. In all diesen Abbildungen der bevorzugten Ausführung, den 3, 3.A, 3.B, 4, 5 und 5.A, sind die Initialsegmente beider großen Gefäße chirurgisch entfernt worden, wie es die 8.B zeigt.
Die äußere Kompressionskammer 4 hat, wie in der Vorderansicht der 3, 3.A und 3.B gezeigt wird, ihren linken Rand 22, der von links nach rechts verläuft und aufsteigt, während er sich vom Zwerchfell 21 entfernt, bis er mit seinem oberen Teil nahe an den linken Rand der Arteria aorta reicht. Der rechte Rand 23 der besagten äußeren Kompressionskammer 4 richtet sich von der Ebene des Zwerchfells 21 etwa vertikal nach oben.
Die äußere Kompressionskammer 4 dehnt sich, in der Tiefe, von den Eingangsöffnungen der rechten 8 und linken 9 Vorhöfe und Ventrikel bis zum Brustbein 24 aus, so wie es in den 7, 7.A und 7.B gezeigt wird.
Die hintere Seite besitzt in ihrem oberen Sektor, über der rechten Eingangsöffnung 8 der rechten Blutkammer 1, wie in den 6, 6.A, 6.B, 7, 7.A und 7.B gezeigt wird, eine geometrische Struktur, wie der Stamm eines Kegels, der eine wachsende und schräge Protuberanz nach hinten und nach oben erzeugt. An der oberen Seite dieses Kegelstammes 25 ist die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung 10 der rechten Blutkammer 1 platziert, die direkt an den zirkulatorischen Lungenkreislauf angeschlossen ist.
Die äußere Kompressionskammer 4 hat, so wie das Schema der 2 zeigt, vier Öffnungen, zwei für den Eingang und zwei für den Ausgang. Sie sind für den Anschluss der beiden zusammengefügten Blutkammern an die Kreislaufsysteme des Patienten. Die Eingangsöffnungen 8 und 9 sind an der hinteren Seite der vorliegenden Erfindung platziert, wie in 5.A, 6, 6.A, 6.B, 7, 7.A und 7.B gezeigt wird. Die rechte Eingangsöffnung 8 der rechten Blutkammer 1 erhält Blut aus dem rechten Vorhof 17. Die linke Eingangsöffnung 9 der linken Blutkammer 2 erhält Blut aus dem linken Vorhof 18, so wie es in den 3.A und 8.B gezeigt wird.
Die Ausgangsöffnungen 7 und 10 sind an der oberen Seite der äußeren Kompressionskammer 4 platziert, so wie es in den 3, 3.A, 3.B, 6, 6.A, 6.B, 7, 7.A und 7.B gezeigt wird. Die linke Ausgangsöffnung oder die vordere Ausgangsöffnung 7 der linken Blutkammer 2 ist durch die Neoeingangsöffnung 26 (siehe die 8, 8.A und 8.B) mit dem zirkulatorischen, systemischen Kreislauf verbunden. Die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung 10 der rechten Blutkammer 1 ist an der oberen Seite der Kegelstammstruktur 25 platziert, die an der hinteren Seite der äußeren Kompressionskammer 4 eine Protuberanz erzeugt, und ist durch den Neoeingang 27 mit dem zirkulatorischen Lungenkreislauf verbunden, so wie es die 8, 8.A und 8.B zeigen.
Nachdem die Initialsegmente der großen Gefäße entfernt worden sind, befinden sich die Neoeingänge 26 und 27 in einer höheren Position, als die der Aortenklappe 28 und der Lungenklappe 29, wie die 8 und 8.A zeigen.
Wie die 3, 3.A, 3.B, 4, 5 und 5.A zeigen, befindet sich die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung 10 der vorliegenden Erfindung hinter der linken Ausgangsöffnung oder der vorderen Ausgangsöffnung 7, d.h. sie befinden sich in einer umgekehrten Position bezüglich der Ausgangsklappen der naturgemäßen Ventrikel.
Innerhalb der äußeren Kompressionskammer 4 der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung, befinden sich die Kompressionsflüssigkeit 3 und zwei Strukturen mit der Form, der Größe, den Wänden und den Verbindungen der vorliegenden Erfindung. Dies sind die rechte Blutkammer 1 und die linke Blutkammer 2, wie in dem dargestellten Schema der 2 gezeigt wird. Sie nehmen das ganze innere Volumen dieser äußeren Kompressionskammer 4 ein, die versiegelt ist.
Die Kompressionsflüssigkeit 3 (z.B. Glyzerin) nimmt das Volumen ein, dass durch die innere Wand der äußeren Kompressionskammer 4, die bewegliche Fläche 5 und die äußeren Wände 31 beider Blutkammern definiert wird, wie die schematische Darstellung der 2 zeigt. Diese Kompressionsflüssigkeit 3 wird eingesetzt, um die Antriebskraft der beweglichen Fläche 5 auf die äußeren Wände 31 der beiden zusammengefügten Blutkammern weiterzuleiten. Die Kompressionsflüssigkeit 3, die in der äußeren Kompressionskammer 4 enthalten ist, wirkt so, dass die bewegliche Fläche 5 in der diastolischen bzw. Füllungsposition, wie es in den 3, 3.A, 5 und 5.A gezeigt wird, der rechten 1 und linken 2 Blutkammer erlaubt, je ein Volumen von 90 cm³ zu erreichen und das ist der Moment, indem das Blut durch die rechte Eingangsöffnung 8 der rechten Blutkammer 1 und durch die linke Eingangsöffnung 9 der linken Blutkammer 2 einströmt. Beide zusammengefügten Blutkammern haben dann ihre jeweiligen Ausgangsöffnungen 10 und 7 geschlossen.
Wenn die bewegliche Fläche 5 sich 3 cm in die äußere Kompressionskammer 4 hinein bewegt, erreicht diese ihre äußerste Blutejektionsposition oder systolische Position, so wie es in den 3.B und 4 gezeigt wird, und leitet die Kräfte, die sie durch den Antriebsmechanismus erhalten hat, an die Kompressionsflüssigkeit 3 weiter, die die äußeren Wände 31 der rechten 1 und linken 2 Blutkammern komprimiert. Sie bewirkt so die Entleerung des inneren Volumens, wodurch der Ausstoß oder die Ejektion des Blutes, das in ihnen enthalten ist, durch die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung 10 der rechten Blutkammer 1 und durch die linke Ausgangsöffnung oder die vordere Ausgangsöffnung 7 der linken Blutkammer 2 erreicht wird. Beide zusammengefügten Blutkammern haben dann ihre entsprechenden Eingangsöffnungen geschlossen.
Die rechte Blutkammer 1 ist ein sanfter und flexibler Beutel, der geschaffen wurde, um das Blut zu pumpen. Sie befindet sich vor und über der Position des rechten Vorhofs, rechts in der äußeren Kompressionskammer 4, wie in den 3, 3.A, 3.B, 4, 5 y 5.A gezeigt wird. Sie besteht aus zwei sanften, flexiblen Wänden; ihre Innenhöhle hat keine Ecken, Nähte oder Grenzen zwischen verschiedenen Materialien, da ihre biologische Innenmembrane 32 komplett aus einem Schweineperikard in einem Stück gebaut wird. Ihre äußere Wand 31 ist synthetisch und z.B. aus Pebax 3533 hergestellt. Diese rechte Blutkammer 1 verbindet sich durch ihre rechte Eingangsöffnung 8 mit dem rechten Vorhof 17 und durch die rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung 10 mit dem zirkulatorischen Lungensystem. Die besagte rechte Blutkammer 1 reicht, wenn sie komplett ausgedehnt ist, an die vordere Brustwand und hat eine längliche Form; sie ist im Wesentlichen nach hinten und nach oben ausgerichtet. Wie die 3, 3.A, 3.B, 4, 5 und 5.A zeigen, wird diese rechte Blutkammer 1 einen bedeutenden anatomischen Unterschied zum rechten naturgemäßen Ventrikel haben. Ihr Blutfluss verläuft fast geradlinig aufsteigend und nach hinten, von der rechten Eingangsöffnung 8 ausgehend, wie in den 3, 3.A, 3.B, 4, 5 und 5.A gezeigt wird, bis er sich mit dem Neoeingang 27 des pulmonalen Kreislaufsystems direkt verbindet, der eine hintere Position innerhalb des Mediastinums einnimmt, wie in dem schematischen Vergleich der 8 und 8.A gezeigt wird.
Folglich vermeidet diese rechte Blutkammer 1 die embryologische Herzschleife (Loop), die ihren Ursprung in der Entwicklung des embryonalen Kreislaufschlauches bzw. des abwärts laufenden Blutflusses hat, der im naturgemäßen rechten Ventrikel, beim Einströmen durch die Trikuspidalklappe und Hinabströmen zum Zwerchfell 21 geschieht. Dann wendet der Blutfluss des naturgemäßen rechten Ventrikels 101 sich in aufsteigender Richtung nach links, kreuzt von vorne den Blutausfluss des naturgemäßen linken Ventrikels 102, in welcher die Position der Ausgangsbahn aus dem naturgemäßen rechten Ventrikel 101 sich an die Arteria pulmonalis 12 durch die Lungenklappe anschließt, die sich vor der Arteria aorta 11 befindet. Die Arteria pulmonalis 12 wendet sich später nach hinten.
Der Raum über dem Zwerchfell 33 des vorderen Mediastinums, der in der 8.B gezeigt wird, wird für den Antriebsmechanismus 6 reserviert, der in dem Basissektor 16 der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung platziert wird, so wie es in den 3, 3.A und 3.B gezeigt wird.
Die linke Blutkammer 2 ist ein sanfter und flexibler Beutel, der geschaffen wurde, um das Blut zu pumpen. Sie befindet sich vor und über der Position des linken Vorhofs, links in der äußeren Kompressionskammer 4. Wie in den 3, 3.A, 3.B, 4, 5 und 5.A gezeigt wird, besteht sie aus zwei sanften, flexiblen Wänden; ihre Innenhöhle hat keine Ecken, Nähte oder Grenzen zwischen verschiedenen Materialien, da die biologische Innenmembrane 32 komplett aus einem Schweineperikard in einem Stück besteht. Ihre äußere Wand 31 ist synthetisch und z.B. aus Pebax 3533 hergestellt. Von ihrer linken Eingangsöffnung 9 oder Mitralklappe aus, die sie mit dem linken Vorhof 18 verbindet, so wie es die 3, 3.A, 3.B, 4, 5 y 5.A zeigen, reicht die linke Blutkammer 2, wenn sie komplett entfaltet ist, bis an die vordere Brustwand und hat eine längliche Form, die im vorderen Mediastinum, im Wesentlichen nach oben und nach vorne, ausgerichtet ist und ihren Ausgangstrakt vor dem rechten Ausgangstrakt hat. Die Position der linken Ausgangsöffnung oder der vorderen Ausgangsöffnung 7 wird in den 3, 3.A, 4, 5 y 5.A gezeigt und wird vor der rechten Ausgangsöffnung oder hinteren Ausgangsöffnung 10 platziert. Auf diese Weise erlaubt die linke Blutkammer 2 dem Blutfluss auch eine fast geradlinige, vordere, aufsteigende Richtung nach rechts zum systemischen Kreislaufsystem hin zu haben.
Diese beiden zusammengefügten Blutkammern – rechts 1 und links 2, sanft und flexibel – der vorliegenden Erfindung haben eine Wand aus doppelter Membrane, wie es in der schematischen Darstellung der 2 gezeigt wird, sowie eine interne Höhle von je 90 cm³ Volumen. Trotzdem kann das ausgestoßene Volumen einer jeden Blutkammer unabhängig voneinander verändert werden. Um das enddiastolische Volumen jeder Blutkammer unabhängig voneinander zu reduzieren oder zu vergrößern, hat die bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung einen Mechanismus, um das Ausstoßvolumen unabhängig voneinander zu variieren. In den Zwischenraum, zwischen den inneren 32 und den äußeren 31 Wänden jeder Blutkammer, wird eine Flüssigkeit, namens interstitielle Flüssigkeit 13, mit einem Katheter 34 des Mechanismus für die unabhängige Veränderung des Ausstoßvolumen eingeleitet, wie es in dem Schema der 2 gezeigt wird. Wenn der Raum zwischen der internen Wand 32 und der äußeren Wand 31 mit interstitieller Flüssigkeit 13 gefüllt ist, wird das interne Volumen jeder Blutkammer reduziert. Wenn die interstitielle Flüssigkeit 13 mit dem Katheter 34 aus dem Mechanismus, um das Ausstoßvolumen unabhängig voneinander zu verändern, entzogen wird, nimmt das enddiastolische Volumen jeder Blutkammer zu. Die interstitielle Flüssigkeit 13 kann z.B. Glyzerin sein. Dieser Mechanismus zur unabhängigen Steuerung des Ausstoßvolumens durch den Katheter 34, wie es in der schematischen Darstellung der 2 gezeigt wird, kann z. B. über eine Zentralvene eingeführt werden. Dieser Katheter 34 wird in die äußere Kompressionskammer 4, nahe der Eingangsöffnungen 8 und 9 der Blutkammern, über die Halsvenen eingeführt und ist an ihre externen Wände 31 angeschlossen. Auf diese Weise kann der Arzt während der Implantationsphase und während der postoperativen Phase das interstitielle Volumen jeder der beiden zusammengefügten Blutkammern variieren. Das enddiastolische Volumen kann so unabhängig verändert werden und ein Blutfluss im systemischen Kreislauf und im pulmonalen Kreislauf erreicht werden, der den physiologischen Bedürfnissen von jedem Patienten und der Funktionsart von jedem Gerät entspricht.
Eine elektrohydraulische Variante im Design der äußeren Kompressionskammer 4 der vorliegenden Erfindung, die über zwei bewegliche Seitenflächen 39 verfügt, um die Kompressionswirkung auf die zusammengefügten Blutkammern zu erzeugen, ist in der 3.C zu sehen. In dieser äußeren Kompressionskammer 4 werden die beweglichen Seitenflächen 39 in diastolischer Position gezeigt. Wenn diese beiden beweglichen Seitenflächen 39 sich in Richtung Mitte der äußeren Kompressionskammer 4 bewegen, erhöhen sie den Druck der Kompressionsflüssigkeit 3, die die Kompressionswirkung der zusammengefügten rechten 1 und linken 2 Blutkammer ausführt.
Eine weitere Variation im Design der äußeren Kompressionskammer 4 der vorliegenden Erfindung kann in der 3.D betrachtet werden. Um die Kompressionswirkung der beiden zusammengefügten Blutkammern zu erzeugen, wird eine Variation im Volumen der Kompressionsflüssigkeit 40A in der äußeren Kompressionskammer 4 vorgenommen. Eine Variation des Volumens der Kompressionsflüssigkeit 40A wird z.B. durch Injektion und Entzug des Gases innerhalb der äußeren Kompressionskammer 4 erzeugt. Diese äußere Kompressionskammer 4 kennzeichnet sich durch ihre semirigide Wand mit geringer Volumenveränderung, wenn Änderungen des internen Druckes durch Gasinjektion und -entzug erzeugt werden. Die 3.D zeigt eine schematische Darstellung der äußeren Kompressionskammer 4 mit der gleichen Anordnung der rechten 1 und der linken 2 Blutkammer und mit einem Schlauchanschluss 40, der mit einer Quelle verbunden ist, die Gas ein- und ausführt. Die 3.D zeigt die Kompressionsflüssigkeit 40A in der äußeren Kompressionskammer 4; in diesem Fall handelt es sich um ein Gas.
Eine elektromechanische Variation des Kompressionsmechanismus der vorliegenden Erfindung ist diejenige, bei der die Blutpumpfunktion durch einen anderen Antriebsmechanismus ausgeführt wird, wie es in den 10, 11, 12 und 13 gezeigt wird. Die rechte Blutkammer 1 ist an der hinteren Seite mit ihrer entsprechenden rechten Eingangsöffnung 8 verbunden, durch welche sie das Blut aus dem rechten Vorhof erhält. Die linke Blutkammer 2 ist an der hinteren Seite mit ihrer linken Eingangsöffnung 9 verbunden, durch welche sie das Blut aus dem linken Vorhof erhält. Vor den Eingangsöffnungen 8 und 9 dehnen sich die beiden zusammengefügten Blutkammern bis zum Brustbein 24 aus, wie die 11 und 13 zeigen und dieser Teil der Blutkammern ist parallel und in einer etwas schrägen Richtung nach links platziert.
Auf der 10 kann die gleichzeitige, gemeinsame und direkte Kompressionswirkung gesehen werden, die durch zwei bewegliche Seitenflächen 41 auf die rechte Seitenwand der rechten Blutkammer 1 und auf die linke Seitenwand der linken Blutkammer 2, die durch den Antriebsmechanismus 6 bewegt werden, ausgeführt wird. Die 11 ist eine Ansicht eines Sektorquerschnitts A-A1 der 10, die auf der Höhe der Eingangsöffnungen 8 und 9 der rechten 1 und der linken 2 Blutkammer liegt. Hier kann gesehen werden, dass ihre in der Nähe des Brustbeins 24 liegenden Vordersektoren mit den seitlichen Innenseiten parallel und zusammen platziert sind und sich gegenseitig stützen, um die gemeinsame seitliche Kompressionswirkung der beiden beweglichen Seitenflächen zu erhalten.
Eine elektromechanische Variation des besagten Kompressionsmechanismus kann in den 12 und 13 betrachtet werden, bei denen die direkte Kompressionswirkung durch ein Paar beweglicher Seitenflächen 42 für jede Blutkammer produziert wird, indem jedes Paar unabhängig voneinander auf die Seitenwände der besagten Blutkammern einwirkt. Die besagten beweglichen Flächen 42 werden durch einen Antriebsmechanismus 6 bewegt.
Noch eine weitere Variation der vorliegenden Erfindung besteht in einem Design, das zwei äußere Kompressionskammern umfasst, die jede ihre entsprechende Blutkammer einschließt. Die besagten äußeren Kompressionskammern haben eine oder mehr bewegliche Flächen. Die besagten äußeren Kammern können voneinander getrennt sein oder eine gemeinsame Wand oder Septum haben. Besagte gemeinsame Wand wird dann zu einer Trennwand, die die internen Räume jeder äußeren Kompressionskammer voneinander trennt. Jede der äußeren Kompressionskammern hat mindestens zwei Öffnungen; eine der Öffnungen stimmt mit der Eingangsöffnung überein und die andere Öffnung stimmt mit der Ausgangsöffnung überein, durch die das Blut jeweils ein- und ausströmt. Der Raum, der zwischen jeder äußeren Kompressionskammer und ihrer entsprechenden Blutkammer liegt, wird mit Kompressionsflüssigkeit gefüllt. Die Aufgabe der besagten Kompressionsflüssigkeit ist, die Kräfte, die auf die beweglichen Wände der äußeren Kompressionskammer ausgeübt werden, auf die Blutkammer, die sanft und flexibel ist, zu übertragen. Aus diesem Grund ergibt die Verringerung des Volumens, das auf die äußere Kompressionskammer ausgeübt wird, durch den Kompressionsmechanismus, eine begleitende Verringerung des internen Volumens der Blutkammer. Besagter Kompressionsmechanismus wird durch wenigstens eine Energiequelle angetrieben, die auch im Mediastinum untergebracht ist. Die besagte Verringerung des internen Volumens jeder Blutkammer stößt das Blut, das in ihr enthalten ist, aus. Diese Zusammenfügung erlaubt eine unabhängige Steuerung des systemischen und pulmonalen Flusses, mit allen schon beschriebenen Vorteilen.
Noch eine weitere Variation der vorliegenden Erfindung besteht in einem Design, dass zwei äußere Kompressionskammern umfasst. Die besagten äußeren Kammern können voneinander getrennt werden oder eine gemeinsame Wand haben. Besagte gemeinsame Wand wird dann zu einer Trennwand, die die internen Räume jeder äußeren Kompressionskammer voneinander trennt. Jede dieser äußeren Kompressionskammern schließt ihre entsprechende Blutkammer ein. Die besagten äußeren Kompressionskammern zeichnen sich durch ihre geringen Volumenänderungen bei den internen Druckveränderungen während des Gebrauchs aus. Jede der äußeren Kompressionskammern hat mindestens drei Öffnungen; eine der Öffnungen stimmt mit der Eingangsöffnung überein und eine andere Öffnung stimmt mit der Ausgangsöffnung überein, durch die das Blut jeweils ein- und ausströmt. Der Raum, der zwischen jeder äußeren Kompressionskammer und ihrer entsprechenden Blutkammer eingeschlossen ist, wird mit einer Kompressionsflüssigkeit gefüllt. Jede äußere Kompressionskammer hat wenigstens eine Öffnung, durch die entweder Kompressionsflüssigkeit in jede äußere Kompressionskammer hinzugefügt oder entzogen wird. Das zyklische Hinzufügen oder Entziehen der Kompressionsflüssigkeit in jede äußere Kompressionskammer führt die Kompression und die Entfaltung der Blutkammern aus, die in ihrem Inneren enthalten sind und sanft und flexibel sind. Die bevorzugte Kompressionsflüssigkeit ist ein Gas, vorzugsweise ein Edelgas. Die Verringerung des internen Volumens jeder Blutkammer stößt das Blut, das in ihr enthalten ist, aus. Diese Zusammenfügung erlaubt eine unabhängige Steuerung des systemischen und pulmonalen Flusses, mit allen zuvor beschriebenen Vorteilen.
Eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Veränderung des Mechanismus, um das ausgestoßene Volumen unabhängig voneinander zu verändern. Dieser Mechanismus ist mit dem Ziel entworfen worden, das von jeder Blutkammer ausgestoßene Volumen unabhängig voneinander verändern zu können. Diese Variation besteht aus Blutkammern mit verschiedenem Volumen. Das interne Volumen der rechten Blutkammer 1 beträgt zum Beispiel 85 cm³ und das der linken Blutkammer 2 95 cm³. Die rechte Blutkammer 1, die gegen einen durchschnittlichen Druck von 50 bis 25 mm Hg pumpt, stößt Blut in den Lungenkreislauf aus. Dieser Druck ist geringer als der Druck, mit dem die linke Blutkammer 2 in den systemischen Kreislauf ejiziert, deren arterieller Durchschnittsdruck 120 bis 80 mm Hg beträgt. Wegen der verschiedenen Druckverhältnisse, mit denen jede der Blutkammern ejiziert, wobei der Druck der rechten Blutkammer 1 geringer ist, wird die rechte Blutkammer 1 ganz entleert und stößt 85 cm³ aus und die linke Blutkammer 2 nur 75 cm³, wenn der variable Verlauf der beweglichen Flächen ein Volumen bewegt, dass geringer als 170 cm³ ist, z.B. 160 cm³. Wenn ein Kompressionsverlauf von 170 cm³ besteht, stoßen beide Blutkammern je 85 cm³ aus. Wenn ein Kompressionsverlauf von 180 cm³ besteht, stößt die linke Blutkammer 2 (LV) nur 10 cm³ mehr als die rechte Blutkammer (RV) aus.
Zusammengefasst:
Bewegung der
Diese Verbesserung, die die unabhängige Variation des ausgestoßenen Volumens erreicht, wird auch durch die Variante der vorliegenden Erfindung erlangt, die das Pumpen des Blutes mittels einer direkten Kompression der beiden Blutkammern ausführt, wie es in der 10 und in der 11 gezeigt wird, wo die beweglichen Seitenflächen zusammen den Druck ausüben. Zuerst wird die rechte Blutkammer 1 leer, die gegen einen geringeren Druck des Lungenkreislaufs stößt. Der Verlauf der beweglichen Seitenflächen wird so eingestellt, dass der Blutfluss jeden Kreislaufes, je nach den physiologischen Bedürfnissen, verändert werden kann.
Bei der Variante, bei der jede Blutkammer zwei bewegliche Seitenflächen 42 hat, wird der Verlauf von jedem Flächenpaar so eingestellt, dass das ausgestoßene Volumen unabhängig voneinander zu steuern ist.
Die Experten auf diesem Gebiet werden viele Äquivalenzen zu den spezifischen Ausführungen der Erfindung erkennen oder können dies einfach während der Erprobungsroutine überprüfen. Das Ziel ist, dass besagte Äquivalenzen in die Reichweite der nachfolgenden Ansprüche mit eingeschlossen werden.

Claims

Ein künstliches Herz zum Einsetzen in ein lebendiges Wesen bei einem chirurgischen Eingriff, an dem vorab die Initialsegmente der Aorta ascendens (11) und der Arteria pulmonalis (12) chirurgisch freigelegt, und danach bezüglich der naturgemässen vorderen Position verlegt wurden, umfassend: zwei zusammengefügte Blutkammern, eine rechte Blutkammer (1), die besagte rechte Blutkammer (1) hat eine rechte Eingangsöffnung (8) damit das Blut einströmt, die besagte rechte Eingangsöffnung (8) hat Verbindungsmittel mit dem rechten Vorhof (17) oder mit einem Sektor des venösen systematischen Rückstromes, eine linke Blutkammer (2), die besagte linke Blutkammer (2) hat eine linke Eingangsöffnung (9) damit das Blut einströmt, die besagte linke Eingangsöffnung (9) hat Verbindungsmittel mit dem linken Vorhof (18) oder mit einem Sektor des venösen pulmonaren Rückstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte rechte Blutkammer (1) eine rechte Ausgangsöffnung oder eine hintere Ausgangsöffnung (10) hat, damit das Blut aus der besagten rechten Blutkammer (1) fliesst, die besagte rechte Ausgangsöffnung oder hintere Ausgangsöffnung (10) Verbindungsmittel mit der Arteria pulmonalis (12) hat, die besagte linke Blutkammer (2) eine linke Ausgangsöffnung oder eine vordere Ausgangsöffnung (7) hat, damit das Blut aus der besagten linken Blutkammer (2) fliesst; die besagte linke Ausgangsöffnung oder vordere Ausgangsöffnung (7) Verbindungsmittel mit der Arteria aorta (11) hat, die räumliche Relation zwischen den besagten zwei zusammengefügten Kammern solche ist, dass ein Teil der rechten Blutkammer (1) sich hinter dem entsprechenden Teil der linken Blutkammer (2) stellt, sodass sich bei den besagten zwei zusammengefügten Blutkammern ihre Ausgangsöffnungen in verlegter Position bezüglich der normalen Anatomie des Herzes stellen.
Künstliches Herz nach Anspruch 1, bei dem die besagten zwei zusammengefügten Blutkammern sanft und flexibel sind.
Künstliches Herz nach Anspruch 1, bei dem jede innere Wand (32) der beiden Blutkammern mit mehreren Wänden aus einer einzigen Perikardstruktur besteht.
Künstliches Herz nach Anspruch 1, bei dem die besagten Blutkammern eine Entfaltungskapazität zwischen 20 ml und 120 ml haben, bevorzugt zwischen je 40 ml und 100 ml.