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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät, das insbesondere über ein
Handstück
verfügt.
Dieses chirurgische Gerät
wird speziell für
Eingriffe verwendet werden, die unter dem Namen transmyokardiale
Revaskularisation bekannt sind.
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Das
Myokard ist ein Herzmuskel, der durch sein Zusammenziehen und Erschlaffen
ein fortlaufendes Pumpen des Bluts und dessen Transport, über das
Gefäßsystem,
in den gesamten Körper
bewirkt. Um diese grundlegenden Arbeitsvorgänge fehlerfrei durchzuführen, muss
das Myokard ausreichend mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden.
Die Anreicherungen für
den Muskel werden durch den Blutzustrom garantiert, der im Netz
der Koronararterien fließt,
die den Herzmuskel versorgen.
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Mit
zunehmendem Alter und einer fettreichen Ernährung lagert sich mit der Zeit
eine Lipidschicht an den Innenwänden
dieser Koronararterien ab. Diese Ablagerung verstopft letztlich
teilweise eine oder mehrere dieser Arterien, was die Irrigation
eines Teils des Herzmuskels einschränkt. Wird diese Einschränkung zu
stark oder bei einer Verstopfung, bewirkt dieses Ereignis einen
oft tödlichen
Herzinfarkt oder zumindest ernsthafte gesundheitliche Probleme und eine
deutliche Verminderung der Lebensqualität. Kardiovaskuläre Erkrankungen
sind die häufigste
Todesursache in den Industrieländern.
Daher hat sich die medizinische Forschung dieser Problematik eingehend
zugewandt.
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Zusätzlich zu
einer medikamentösen
Behandlung werden für
gewöhnlich
zwei Typen von chirurgischen Eingriffen praktiziert, um die Blutzirkulation
im Myokard wieder herzustellen: die koronare Bypass-Operation und
die koronare Angioplastie.
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Bei
der koronaren Bypass-Operation wird ein Stück Vene, zum Beispiel aus dem
Bein des Patienten, entnommen und zwischen der Aorta und einem Punkt
der verstopften Koronararterie, unterhalb der Verstopfung, implantiert.
Man schafft so eine Umleitung der verstopften Arterie, indem man
die Verstopfung überbrückt und
die Irrigation der blutleeren Region des Herzmuskels unterhalb der
Verstopfung wieder herstellt. Für
diesen chirurgischen Eingriff ist es erforderlich das Herz des Patienten
anzuhalten und dessen Tätigkeit
vorübergehend
von Maschinen zu ersetzten. Unter anderem aus diesem Grund birgt dieser
Eingriff zahlreiche Komplikationsrisiken in sich.
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Bei
der koronaren Angioplastie wird ein Katheter mit einem kleinen Ballon
in die verstopfte Koronararterie eingeführt. Wenn der Katheter den
Lipidpfropfen passiert hat, inflatiert man den Ballon, um die Fettablagerung
zu trennen und sie gegen die Wände
der Arterie zu drücken
und um so die Blutzirkulation wiederherzustellen. Die Operation
wird häufig
von einer Stentimplantation begleitet, kleine metallische Dauerimplantate,
die dazu dienen, vom Arterieninnern aus einen Durchlass offen zu
halten und die Risiken einer postoperativen Neuverstopfung zu verringern.
Dieser Eingriff ist bedeutend weniger invasiv als die Bypass-Operation
und kann manchmal sogar unter lokaler Anästhesie durchgeführt werden. Er
kann jedoch nicht durchführbar
sein, wenn die Fettplaque zu hart, die Arterie zu klein oder die
Ablagerung zu diffus ist. Außerdem
kann, in einer nicht unerheblichen Zahl der Fälle, sich die Arterie kurz nach
dem Eingriff erneut verstopfen.
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Diese
zwei Techniken, kombiniert mit der Einnahme von Medikamenten und
einer abgestimmten Diät,
können
vielen Patienten mit Herz-Kreislauferkrankungen das Leben retten.
Für 3 bis
5% von ihnen sind diese Techniken jedoch unzulänglich. Die davon betroffenen
Personen sind zum Beispiel Patienten, die bereits eine oder mehrere
Bypass-Operationen und/oder Angioplastien hatten, die sich als wirkungslos
oder unzureichend erwiesen haben. Es können ebenfalls Personen sein,
die für
die erwähnten
Eingriffe eine zu schwere, diffuse oder unzugängliche Ischämie aufweisen,
oder Patienten, die Verstopfungen in Arterien haben, die für eine Bypass-Operation
oder eine Angioplastie zu klein sind. Um diesen Personen die allerletzte
Möglichkeit
einer Herztransplantation zu ersparen, ist kürzlich eine neue experimentelle
Technik angewandt worden, die transmyokardiale Revaskularisation.
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Dieser
Eingriff besteht darin, mehrere kleine Kanäle durch die Wand des Myokards,
der den linken Herzventrikel umgibt, in den Bereich der ischämischen
Zone zu schießen.
Diese Perforationen führen zu
einer unmittelbaren Verbesserung der Irrigation der ischämischen
Zone, sollen jedoch vor allem die Gefäßentwicklung stimulieren. Nach
dem Eingriff bilden sich um die Perforationen herum tatsächlich neue
Blutgefäße, welche
die verstopften Arterien ersetzen.
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Diese
Technik ist vom Oxygenierungssystem der Reptilien inspiriert, die
kein koronares Arteriensystem haben. Bei diesen Tieren wird das
Blut direkt vom linken Herzventrikel, über das Endothel der Kapillaren,
zum Herzmuskel befördert.
Die Föten
verwenden vor der Entwicklung ihre Koronararterien ein identisches
System.
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Die
Perforationen der transmyokardialen Revaskularisation werden im
Allgemeinen mithilfe eines Laserstrahls ausgeführt, der von einem Hochleistungs-CO
2-Laser
erzeugt wird. Für
die Durchführung derartiger
Eingriffe sind nach dem Stand der Technik zahlreiche Lasergeräte vorgeschlagen
worden. Man kennt zum Beispiel folgende Laserquellen und sie verwendende
Verfahren, veröffentlicht
in den Anträgen
WO 98/49963, WO 98/38916, WO 98/31281,
EP 0515867 ,
EP 0876795 ,
EP 0196519 ,
EP 0856290 ,
EP 0876796 ,
EP 0858779 ,
EP 0815798 ,
EP 0836834 ,
EP 0792624 ,
EP 0797958 ,
EP 0799604 ,
EP 0801928 .
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Es
sind ebenfalls Vorrichtungen für
eine mechanische Lochung bekannt, zum Beispiel jene, die in den
Anträgen
EP 0829239 ,
EP 0792624 ,
EP 0801928 ,
EP 0807412 erläutert sind oder solche, die andere
Energien benutzen, wie aus dem Hochfrequenzbereich (WO 98/38925,
EP 0808607 , WO 97/18768,
WO 98/25533) oder der Radiofrequenz (WO 98/27877) oder der mechanischen
Schwingungen (WO 98/16154).
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Der
Eingriff der transmyokardialen Revaskularisation verläuft im Allgemeinen
wie folgt:
Der Patient bekommt zuerst eine Allgemeinnarkose. Der
Chirurg macht einen Schnitt auf seinem Thorax, um das Myokard im
Bereich des linken Herzventrikels freizulegen. Im Gegensatz zu einer
Bypass-Operation wird das Patientenherz nicht angehalten, sondern
schlägt
während
der gesamten Operation weiter. Dann schießt der Chirurg, mithilfe eines computergesteuerten
Lasers, Löcher
durch den Herzmuskel bis ins Ventrikelinnere. Es werden in einem
Abstand von 1 cm etwa 10 bis 45 Löcher von 1 mm Durchmesser angelegt.
Für jede
Perforation wird durchschnittlich eine Energie von 30 bis 60 Joule
verwendet. Die Anzahl der Löcher
und die verwendete Energie sind für jeden Patienten, in Abhängigkeit
der Herzgröße und der
das Herz umgebenden Fettmenge, unterschiedlich.
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Von
sehr großer
Wichtigkeit ist die Synchronisation zwischen dem Laserbeschuss und
dem Herzrhythmus, um für
den Patienten eine lebensbedrohliche Herzrhythmusstörung zu
vermeiden. Der Beschuss muss zwischen zwei Herzschlägen erfolgen,
wenn der Ventrikel maximal mit Blut gefüllt und elektrisch inaktiv
ist (R-Zacke, EKG). Werden die Kanäle während dieser Periode in das
Myokard geschnitten, dient das in der Kammer vorhandene Blut als
eine Art Hinteranschlag, was die Herzinnenseite vor Beschädigungen
durch den Laser schützt
und überschüssige Energie
absorbiert.
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Bei
der Kontraktion der Kammer verhält
sie sich wie ein Schwamm, der das Blut aus dem Inneren der Löcher aufsaugt.
Dadurch kann das Blut in die ischämischen Gewebe einströmen.
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An
der Herzaußenseite
versiegeln sich die äußeren Öffnungen
sehr schnell, in weniger als einer Minute, wenn der Chirurg durch
Druck mit dem Finger oder dem Ende des chirurgischen Geräts die Blutung
stillt. Die Kanäle
im Inneren des Muskels müssen
dagegen offen bleiben. Die Narbengewebe bilden sich nach ungefähr zwei
Tagen.
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Obwohl
sich die Durchblutung des Muskels durch die in den Ventrikel reichenden
Kanäle
sofort verbessert, werden optimale Ergebnisse erst nach der Bildung
kleiner, von den Perforationen ausgehenden, Gefäße erzielt, die ein neues,
das Myokard durchströmendes,
Gefäßnetz aufbauen.
Diese Gefäßentwicklung
dauert, je nach Patient, zwischen drei Monaten und einem Jahr, vom
Eingriff an gerechnet.
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Die
transmyokardiale Laser-Revaskularisation kann auch so durchgeführt werden,
dass die Herzmuskelwand vom Ventrikelinneren aus perforiert wird.
In diesem Fall muss die Leistung des Lasers so eingestellt werden,
dass die Löcher
die Muskelwand nicht vollständig
durchqueren. Das Lasergerät
wird bis zu seinem Einsatzort mithilfe eines Katheters befördert, der
entlang der Oberschenkelschlagader eingeführt wurde. Der Eingriff ist
bedeutend weniger invasiv, das Herz wird nicht frei gelegt.
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Ein
Gerät,
das die Durchführung
eines solchen Eingriffs ermöglicht,
wird zum Beispiel im Patentantrag, WO 96/35469 beschrieben. Es handelt sich
um ein Glasfasergerät
zur transmyokordialen Revaskularisation, das einen Laser als Energiequelle benutzt
und das im Inneren mehrerer konzentrischer Leitungs- und Beförderungskatheter
gleitet. Dieses Dokument schildert kurzgefasst einen möglichen Austausch
dieses Lasers als Energiequelle durch einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl
sowie die Verwendung einer Ansaugvorrichtung, um die Gewebereste von
der Operationsstelle abzuleiten.
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Die
transmyokardiale Revaskularisation hat gegenüber der klassischen Bypass-Operation
zahlreiche Vorteile. Da das Herz während des Eingriffs weiter
schlägt,
werden viele Komplikationen vermieden, die nach einer Bypass-Operation
aufgrund des Anhaltens und der Wiederanregung des Herzens auftreten
können
(Hypotonie, Ödembildung,
Gewichtzunahme, Blutungen, β).
Außerdem
liegen die Kosten für
den Eingriff weit unter denen einer Bypass-Operation.
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Die
Verwendung eines Laserstrahls als Arbeitsinstrument ist am verbreitetsten.
Sie ist jedoch nicht ohne Nebenwirkungen. Das Schneiden mit einem
Laserstrahl erfolgt durch Verbrennen des Gewebes entlang der Aufschlaglinie.
Dadurch, selbst wenn der Strahl extrem fein ist, wird der Schnitt
unsauber und ist äußerst traumatisierend
für das
angrenzende Gewebe, das brandig wird und abstirbt. Wegen der Gewebsnekrose
an den Wänden
der so eingeschossenen Kanäle
ist beobachtet worden, dass die meisten der durch den Laser geschaffenen
Kanäle
zur Revaskularisation dazu neigten, sich früher oder später wieder zu verstopfen, was
die vorteilhaften Auswirkungen des Eingriffs annullierte.
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Es
ist außerdem
reichlich schwierig, die Leistung und Wirkung des Strahls zu kontrollieren,
damit er am Myokard keine unbeabsichtigten Schäden verursachen kann. Eine
aktuelle Studie hat gezeigt, dass bei einer Laser-Revaskularisation,
beim Einschneiden der Perforationen, es zur Zerstörung von Nervenfasern
des Myokards kommen kann. Diese Denervierung, selbst wenn sie den
Schmerz mindert, kann sich für
den Patienten als sehr gefährlich
erweisen. Er empfindet nicht mehr die Schmerzen, die als Alarmsignal
für eine
Ischämieepisode
dienen, wodurch er einen fatalen Infarkt oder eine Arrhythmie erleiden
kann.
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Der
Zweck der Erfindung besteht darin ein Gerät vorzuschlagen, das erlaubt
eine transmyokardiale Revaskularisation zu praktizieren, die für die Durchführung der
Perforationen keinen Laserstrahl verwendet, um alle vorherig erwähnten Nachteile
zu vermeiden.
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Dafür benutzt
die Vorrichtung gemäß der Erfindung
einen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl,
um ähnlich
einer Injektion die Revaskularisationskanäle in der Wand des Herzmuskels
anzulegen. Die transmyokardiale Revaskularisation kann in derselben
weise wie mit einem Laser erfolgen. Sie bietet alle bereits vorher
erwähnten
Vorteile. Sie kann von der Herzaußenseite aus, mit offenen transmuralen
Kanälen
oder mithilfe eines Katheters vom Ventrikelinneren aus, mit Sacklöchern, durchgeführt werden.
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Wenn
auch die Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl Revaskularisation
alle Vorzüge
der Laser-Revaskularisation besitzt, bietet sie noch sehr wichtige
zusätzliche
Vorteile.
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Das
Anlegen eines Kanals, der durch das Ende eines chirurgischen Handstücks oder
einem Hochdruck-Flüssigkeitskatheter
geschaffen wurde, ist absolut sauber und präzis. Die Kanalwände und die
angrenzenden Gewebe sind von keiner Verbrennung oder Nekrose betroffen.
Dadurch neigen die Perforationen weitaus weniger dazu, sich wieder
zu verschließen.
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Zusätzlich zur
Präzision
der Perforation wird der Schutz des Gewebes, das nicht zerstört werden darf,
besser gewährleistet
als bei einem Laser. Tatsächlich
sorgt bei der Anlegung eines Sacklochs die im Kavum bereits vorhandene
Flüssigkeit
für einen Matratzeneffekt,
der die Wirkung des Hochdruckstrahls auf das angrenzende Gewebe
abdämpft.
Das Risiko einer unbeabsichtigten Denervierung ist dadurch stark
gemindert oder vollkommend beseitigt. Dieser Vorteil wird noch von
der Dissektionswirkung ergänzt,
die man mit dem Gerät
während
des Eingriffs erreichen kann.
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Die
Verwendung einer Flüssigkeit
zum Anlegen der Perforationen hat noch einen zusätzlichen Vorteil, der hinsichtlich
der bekannten Methoden der Revaskularisation eine deutliche Verbesserung bringt.
Mithilfe der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird
es möglich,
eine therapeutische Flüssigkeit
direkt über
die Kanäle
und simultan zu ihrer Anlegung, in das Myokard zu injizieren. Dafür genügt es, als
Arbeitsflüssigkeit
für die
erfindungsgemäße Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlvorrichtung
ein Behandlungsmittel zu verwenden. Die Anwendung der Behandlungsflüssigkeit
kann ebenso vor oder nach der Durchführung der Perforationen erfolgen.
Das Behandlungsmittel kann zum Beispiel, aber nicht als Einschränkung, ein
Wirkstoff sein, der den Muskel auf die Anlegung der Kanäle vorbereitet,
der die Entwicklung neuer Gefäße fördert, der
postoperative Komplikationen vermeidet oder jedes andere Mittel, das
bei chirurgischen Eingriffen oder bei der Behandlung kardiovaskulärer Erkrankungen
verwendet wird.
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Diese
Eigenschaft der Erfindung stellt einen beträchtlichen Vorteil dar, da sie
ermöglicht,
mit der transmyokardialen Revaskularisation die Vorteile einer anderen
experimentellen Behandlung durch Gentherapie zu kombinieren, die
darauf abzielt, die Gefäßneubildung
der ischämischen
Zonen zu entwickeln. Im Verlauf dieser Behandlung werden direkt
in die ischämische
Region des Myokards Millionen Kopien eines Gens injiziert, bezeichnet
als vaskulärer endothelialer
Wachstumsfaktor (VEGF), das die Bildung neuer Gefäße fördert. Dieses
Gen kann ebenfalls, unter Verwendung eines abgeschwächten Virus als
Transportvektor, indirekt injiziert werden.
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Mit
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann eine Flüssigkeit,
welche die Vervielfältigungen
dieses Gens, den Virus oder jeden anderen Vektor für diesen
enthält,
direkt als Arbeitsflüssigkeit
für die
Perforationen verwendet werden oder auch sofort nach der Anlegung
der Perforationen, mithilfe des Geräts gemäß der Erfindung, appliziert werden.
Diese Applikation kann die Angiogenese, die man versucht durch den
Eingriff der transmyokardialen Revaskularisation zu generieren,
auslösen,
beschleunigen oder verbessern.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden
detaillierten Beschreibung des chirurgischen Hochdruck Flüssigkeitsstrahlgeräts zur transmyokardialen
Revaskularisation verdeutlicht werden, die sich auf die beigefügten Zeichnungen
bezieht, die Folgendes darstellen:
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Die 1 zeigt
ein vereinfachtes Schema eines chirurgischen Hochdruck-Flüssigkeitsgeräts während der
transmyokardialen Revaskularisation gemäß der Erfindung, die Perforationen
der Herzmuskelwand werden durch Laparotomie von der Herzaußenseite
aus durchgeführt.
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Die 2 zeigt
ein vereinfachtes Schema von einem chirurgischen Hochdruck-Flüssigkeitsgerät bei der
Durchführung
einer transmyokardialen Revaskularisation gemäß der Erfindung, die Perforationen
der Herzmuskelwand werden durch Laparoskopie von der Herzaußenseite
aus durchgeführt.
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Die 3 zeigt
ein vereinfachtes Schema von einem chirurgischen Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät bei der
Durchführung
einer perkutanen transmyokardialen Revaskularisation gemäß der Erfindung,
die Perforationen der Herzmuskelwand werden, mithilfe eines in den
Ventrikel eingeführten
Katheters, von der Herzinnenseite aus durchgeführt.
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Die 4 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Teils der Herzwand mit Perforationen
einer transmyokardialen Revaskularisation, die mithilfe des Geräts gemäß der Erfindung
von der Herzaußenseite
aus angelegt wurden.
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Die 5 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Teils der Herzwand mit Perforationen
einer transmyokardialen Revaskularisation, die mithilfe des Geräts gemäß der Erfindung
von der Herzinnenseite aus angelegt wurden.
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Die 6 ist
ein Darstellungsschema der Wirkung der Arbeitsflüssigkeit des chirurgischen
Geräts
gemäß der Erfindung,
im Laufe einer transmyokardialen Revaskularisation.
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Die 7 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines Abschnitts der Herzmuskelwand,
indem eine Angiogenese stattfindet, induziert durch eine transmyokardiale
Revaskularisation, die mithilfe eines Geräts gemäß der Erfindung durchgeführt wurde.
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Das
chirurgische Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät, gemäß der Erfindung,
zur transmyokardialen Revaskularisation wird nun, Bezug nehmend
auf die 1 bis 7, detailliert
beschrieben. Hierbei sind in den verschiedenen Abbildungen gleiche
Elemente mit gleichen Nummern versehen.
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Das
chirurgische Gerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in den 1, 2 und 3 schematisch
dargestellt worden. Es handelt sich um ein Gerät 1, das in der Lage
ist, einen oder mehrere Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen gegen die Wand
des Myokards zu schießen,
um so die Revaskularisationskanäle
zu schaffen.
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Das
Gerät besitzt
einen Hochdruck-Flüssigkeitsgenerator 2,
der an einen Vorrat 3 für
die Arbeitsflüssigkeit
angeschlossen ist. Dieser Vorrat kann zum Beispiel ein Beutel aus
Plastik sein, der die Arbeitsflüssigkeit
enthält,
eingeschlossen in einen Behälter den
man mit Gas füllt,
um den Beutel zu komprimieren und die Flüssigkeit unter Druck zu setzen.
Der Druck des erzeugten Flüssigkeitsstrahls
kann zur Anpassung an die Erfordernisse eingestellt werden.
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Die
Arbeitsflüssigkeit
wird zu einem Handstück 4 geleitet,
das dem Chirurgen, der den Eingriff durchführt, ermöglicht den Arbeitsflüssigkeitsstrahl auszulösen und
ihn zu lenken. Das Handstück 4 hat einen
ergonomischen Körper 5,
der ein leichtes Greifen und Handhabung erlaubt und der Bedienungselemente,
wie zum Beispiel einen Druckknopf 6 sowie ein aktives Ende 7,
zum Beispiel eine Röhre
für die Zuleitung
des Hochdruck-Flüssigkeitsstrahls,
aufweisen kann.
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Die
zum Beispiel zylinderförmige
Röhre vom Ende 7 besitzt
im Inneren eine Leitung 8, von der die Arbeitsflüssigkeit
bis zu einer Austrittsöffnung 9 gelangt,
durch die der Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl 10 hervorschießt, um eine
chirurgische Schneidarbeit zu verrichten und speziell hier, um in
den Herzmuskel in der Art eines Nadelstichs einzudringen.
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Für einen
besseren Wirkungsgrad ist das chirurgische Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung
vorzugsweise ein Impulsstrahlgerät,
das die unter Druck stehende Flüssigkeit
durch einen Beschuss, in Form einer diskontinuierlichen Impulsfolge aus
den Elementarstrahlen der Hochdruckflüssigkeit, abgibt. Ein Beschuss
kann aus nur einem Impuls bestehen. Bei dieser Ausführungsart
umfasst das chirurgische Gerät
unter anderem einen Sequenzer 11, der die Erzeugung des
Impulsstrahls ermöglicht
und seine Parameter steuert.
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Das
chirurgische Gerät 1 besitzt
vorzugsweise ein Ansaugsystem 12, das mit einer Unterdruckquelle 13 verbunden
ist, zum Beispiel die Unterdruckanlage im Krankenhaus. Bei der Ausführungsart,
die auf 1 dargestellt wurde, endet das
Ansaugsystem mit einer Saugleitung 14, im Allgemeinen zylindrischer
Form, die im Bereich des Endes 7 und konzentrisch um die
Leitung 8 angeordnet ist. Die Saugleitung 14,
die nahe der Zone für
den Eingriff mündet, erlaubt
das Ansaugen der Arbeitsflüssigkeit
und kleiner Gewebereste im Verlauf der Perforation der Revaskularisationskanäle, was
die Effizienz der Perforation und die Sichtbarkeit der Operationszone
für den
Chirurgen verbessert.
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Nach
einer bevorzugten Variante steht die Zuleitung für die Hochdruckflüssigkeit
zeitweise, in Abhängigkeit
der Eigenschaften des Impulsstrahls, in Verbindung mit dem Ansaugsystem,
um die Form der Impulsfolge der Hochdruckflüssigkeit zu verbessern und
außerdem
gemäß einer
Besonderheit des patentierten Verfahrens.
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Das
chirurgische Gerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann für
die Durchführung
der drei bekannten Typen der transmyokardialen Revaskularisation
benutzt werden: durch Laparotomie, durch Laparoskopie oder durch
perkutanen Zugang. Drei Varianten der Vorrichtung gemäß der Erfindung,
die jeweils an diese Eingriffe angepasst sind, sind auf den 1, 2 und 3 dargestellt
worden.
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Bei
der Durchführung
einer Revaskularisation durch Laparotomie, mithilfe des Geräts gemäß der Erfindung,
beginnt der Chirurg beim Patienten mit einer Inzision des Thorax
unter Allgemeinnarkose und legt sein Herz 15 im Bereich
des linken Ventrikels 16 frei, um so Zugang zur ischämischen
Zone des Myokards 17 zu haben. In der Regel befindet sich
diese Zone im unteren Teil des Myokards, das den linken Ventrikel 16 umschließt.
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Nach
Lokalisierung der zu revaskularisierenden Zone positioniert der
Chirurg das Handstück
so, dass das aktive Ende 7 in Berührung mit der Außenwand 18 des
Myokards 18 steht. Dann löst er den Beschuss mit der
Hochdruckflüssigkeit
aus, um einen ersten Kanal 19 zur Revaskularisation anzulegen. Die
Hochdruckflüssigkeit
schlägt
auf die Gewebeschichten und dringt in sie ein, um dort einen Kanal zu
formen.
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Bei
der Durchführung
einer Revaskularisation von der Herzaußenseite aus muss der Chirurg transmurale
Kanäle 19 anlegen,
die das Myokard daher vollständig
durchqueren und die in den linken Ventrikel 16 münden, damit
das ischämische
Herzmuskelgewebe von dem in der Ventrikelkammer befindlichen sauerstoffreichen
Blut durchspült
wird.
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Die
Perforationen können
durch nur einen Monoimpuls-Beschuss der Hochdruckflüssigkeit oder
auch durch eine Impulsionenfolge im selben Beschussvorgang eingebracht
werden. Es genügt
dafür,
die Einstellungen der Parameter für den Beschuss am Hochdrück-Flüssigkeitsstrahlgerät zu ändern.
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Das
Gerät gemäß der Erfindung
verfügt über eine
Möglichkeit
das Handstück
zu positionieren und festzustellen, um es während der Perforation aufrecht
zu halten. Es ist in der Tat wichtig, dass sich das aktive Ende 7,
zwischen zwei aufeinander folgenden Flüssigkeitsimpulsen, nicht verschiebt.
Diese Aufrechthaltung kann durch jede Vorrichtung zur Immobilisation
realisiert werden. Es kann sich dabei um eine mechanische Verankerung
des aktiven Endes 7 an der Wand 18 des Myokards
handeln, zum Beispiel mithilfe von Krallen und/oder ein mechanisches
Mittel das geeignet ist, den Körper
des Handstücks
zu immobilisieren.
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Das
System zur Immobilisierung und Verankerung kann ebenso das Ansaugsystem
des chirurgischen Geräts
benutzen. Man kann sich eine Vorrichtung mit Ankerfüßen vorstellen,
verbunden mit dem Unterdruckkreislauf oder eine leicht konisch erweiterte
Schürze 20,
in der die äußere Saugleitung 14 des Endes 7 einmündet. Wenn
das aktive Ende 7 in Position ist, in Berührung oder
nahe der Wand des Myokards 17, stellt der Chirurg die Saugvorrichtung
an, die das Rohrende gegen die Herzwand 18 presst und so
die Immobilisation erzielt, die für die Präzision der Perforation nötig ist.
Es sind auch andere Varianten vorstellbar, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Führt der
Chirurg eine transmyokardiale Revaskularisation von der Herzaußenseite
aus durch, kann er das Ansaugsystem des chirurgischen Geräts verwenden.
Die Arbeitsflüssigkeit,
nach dem Durchschlagen des Myokards, wird mithilfe der Saugleitung 14 in
das Innere des chirurgischen Geräts
gesaugt. Das Absaugen erhöht
die Effizienz des Geräts
zur Durchführung
der Perforationen. Wenn sich während der
Anlegung die Arbeitsflüssigkeit
in einem Kanal ansammelt, wird der oder die folgenden Beschüsse die
Gewebeschichten des Myokards, die im hinteren Kanalabschnitt liegen,
nicht durchschlagen, sondern eine dicke Flüssigkeitsschicht, die den Aufschlag
und den Strahldruck mindert und damit die Effizienz der Perforation
verringert. Der Kanal wird dennoch angelegt, jedoch die Geschwindigkeit
nimmt ab.
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Die
Benutzung der Ansaugung hat für
den Chirurgen noch einen weiteren sehr praktischen Vorteil: Er wird
dank der Ansaugung sofort über
die Beendigung der Anlegung eines Revaskularisationskanals 19 informiert.
Wenn der Kanal 19 angelegt ist und in den Ventrikel 16 einmündet, dringt
das in der Ventrikelkammer befindliche Blut in diesen ein und wird
von der Saugleitung 14 angesaugt. Die angesaugte Flüssigkeit
färbt sich
dann blutrot, was dem Chirurgen die Fertigstellung signalisiert.
Im Gegensatz zur Laser-Revaskularisation ist es nicht erforderlich
ein anderes Instrument zu benutzen, um zu überprüfen, ob der Kanal in den Ventrikel
einmündet.
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Wenn
der erste Kanal 19 der Revaskularisation fertig gestellt
ist, hebt der Chirurg das chirurgische Gerät ab und versiegelt dessen äußeres Ende, um
einen übermäßigen Blutverlust
zu vermeiden. Dazu verschließt
er den Durchgang durch einen Druck mit seinem Daumen oder mit dem
Kopf des chirurgischen Geräts
auf den äußeren Kanalrand, was
im Bereich der Öffnung
eine Blutgerinnung verursacht. Natürlich kann er für die Herbeiführung dieser
Blutgerinnung, die sehr schnell eintritt, auch ein anderes Instrument
benutzen.
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Danach
versetzt der Chirurg das Flüssigkeitsstrahlgerät, um es über der
Stelle zur Anlegung des nächsten
Revaskularisationskanals zu positionieren und führt die Perforation auf dieselbe
Art wie die Vorangegangene, nach einem vorher festgelegten Schema,
durch. Er realisiert so in der ischämischen Zone des Muskels zwischen
5 und 30 Perforationen, mit einem Abstand untereinander von etwa
1 cm. Die Anzahl der Perforationen ist für jeden Patienten unterschiedlich,
in Abhängigkeit
der Größe des Herzens,
der Ausdehnung der ischämischen
Zone und der Fettmenge um das Herz.
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Vorteilhaft
ist, dass die Anzahl der anzulegenden Revaskularisationskanäle geringer
ist, als bei der Verwendung eines Lasers, die Kanäle sind nicht
nekrotisierend und tendieren dadurch weitaus weniger zu späteren Neuverstopfungen.
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Bei
der Kontraktion des Ventrikels verhält dieser sich wie ein Schwamm,
der das Blut zwingt, in das Innere der Perforationen einzudringen
und die ischämischen
Gewebe zu durchströmen.
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Die 4 stellt
drei Kanäle
zur Revaskularisation dar, die ausgehend von der Außenwand 18 des
Myokards 17, mithilfe des Geräts gemäß der Erfindung, angelegt wurden.
Diese drei Kanäle
sind in drei verschiedenen Stadien ihrer Entstehung. Der Kanal 21 ist
gerade angelegt worden. Er durchquert vollständig das Myokard und ist sowohl
zu seiner Innenseite, als auch zu seiner Außenseite öffnend.
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Beim
Kanal 22 hat die Blutgerinnung an der Außenseite 18 des
Myokards, unter dem Druck von außen zur Versiegelung, begonnen.
Ein Klumpen 23 aus geronnenem Blut verstopft die äußere Öffnung des
Kanals 22.
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Beim
Kanal 24 ist die Blutgerinnung abgeschlossen. Das Gewebe
hat sich neu gebildet und verschließt das äußere Kanalende endgültig.
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Die
Synchronisation zwischen den Flüssigkeitsstrahlbeschüssen für die Anlegung
der Kanäle und
dem Herzrhythmus scheint weniger bedeutsam zu sein, als bei einem
Eingriff mit dem Laser. Trotzdem ist es aus Gründen der Vorsicht angebracht,
den Strahl mit dem Herzrhythmus weiterhin zu synchronisieren, um
zwischen zwei Herzschlägen
zu schießen,
wenn die Herzkammer maximal mit Blut gefüllt und elektrisch inaktiv
ist. Man begrenzt so die Risiken des Fibrillierens oder anders Rhythmusstörungen auf ein
Höchstmaß. Trotzdem
kann beabsichtigt werden, das chirurgische Gerät gemäß der Erfindung für die Revaskularisation
zu benutzen, ohne die Hochdruck-Flüssigkeitsbeschüsse mit
dem Herzrhythmus zu synchronisieren.
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Das
chirurgische Gerät 1,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, kann daher außerdem über ein Modul
(nicht dargestellt) zur Synchronisation der Hochdruck-Flüssigkeitsbeschüsse mit
dem Herzrhythmus des Patienten verfügen.
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Die
transmyokardiale Revaskularisation kann ebenso, wie auf 2 dargestellt,
mithilfe des Geräts
gemäß der Erfindung,
durch Laparoskopie durchgeführt
werden. Die Revaskularisation erfolgt ebenfalls ausgehend von der
Außenseite
des Herzens. Jedoch ist der Eingriff weitaus weniger invasiv für den Patienten,
weil sein Herz nicht offen gelegt wird und nur zwei oder drei kleine
Inzisionen vom Chirurgen gemacht werden.
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Die
erste Etappe der Intervention besteht für den Chirurgen darin, auf
dem Thorax des Patienten die kleinen Inzisionen 25 vorzunehmen,
gelegen zwischen den Rippen 26 an einer Stelle die es ermöglicht,
die ischämische
Zone des Myokards zu erreichen. Der Chirurg führt anschließend in
diese Inzisionen die Trokare 27 ein, um die Inzisionsränder gespreizt
zu halten und den Instrumenten als Führung zu dienen. Für die Durchführung dieser
Intervention kann man Trokare 27 mit Standarddurchmesser
verwenden, zum Beispiel 5 mm oder 10 mm.
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Es
werden wenigstens zwei Inzisionen angelegt, zur Ermöglichung
des Vordringens bis zum Herzen für
das aktive Ende des chirurgischen Instruments gemäß der Erfindung
und einem Gerät 28 zur Sichtkontrolle,
zur Lokalisation und zur Beleuchtung, um den Eingriff zu leiten,
ohne den Thorax des Patienten öffnen
zu müssen.
Es können
auch mehrere solcher Inzisionen, vorzugsweise drei, sein, um die Aktionswinkel
und Zugangspunkte zu den ischämischen
Zonen des Myokards zu vergrößern. Um
die Anzahl der nötigen
Inzisionen zu begrenzen, können das
aktive Ende des chirurgischen Instruments und das Gerät zur Lokalisation
im Verlauf der Intervention gegeneinander vertauscht werden.
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Die
Trokare 27 ermöglichen
ebenso das Einführen
und die Führung
zahlreicher, für
den Eingriff notwendiger, anderer chirurgischer Instrumente und medizinischer
Hilfsmittel, sei es vor oder nach der Anlegung der Revaskularisationskanäle.
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Das
chirurgische Gerät
gemäß der Erfindung,
das die Durchführung
dieses Eingriffs ermöglicht,
ist ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl-Gerät 1, vergleichbar
mit dem vorangegangen Beschriebenen. Es ändert sich nur das Ende 7.
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In
der Tat muss dieses angepasst werden, um durch einen Trokar 27 zu
passen und um in Berührung
mit der Außenwand 18 des
Myokards zu kommen. Das Rohr des Endes 7 muss dafür längere Abmaße haben.
Es kann außerdem
geschwenkt und orientiert werden, um sich an der erforderlichen
Stelle des Myokards mit einem entsprechenden Winkel positionieren
zu können.
Dieses System wird von außen
dirigiert.
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Das
aktive Ende 7 besitzt ebenfalls ein System zur Verankerung,
um seine Immobilisation während
der Perforation eines Revaskularisationskanals zu bewirken. Es kann
sich dabei zum Beispiel, wie vorangegangen, um eine beliebige mechanische Verankerung
handeln oder um ein Hilfsmittel, das die Ansaugung des Instruments
benutzt, wie zum Beispiel die Schürze 20.
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Das
Gerät 28 zur
Sichtkontrolle, Lokalisation und Beleuchtung besteht zum Beispiel
aus einem Thorakoskop mit einem langen Schaftende 29, das
in einen der Trokare 27 eingeführt werden kann. Das Thorakoskop
hat ein Beleuchtungssystem, das mithilfe eines optischen Faserbündels entlang
des Schafts 29 das Licht einer Leuchtquelle 30 bis
zum Ende 31 des Schafts 29 leitet und so eine
Zone 32 des zu perforierenden Myokards erhellt. Es verfügt außerdem über eine
Kamera 33, die mithilfe eines videooptischen Systems, das
sich im Schaft 29 befindet, Bilder produziert, die der
erhellten Zone 32 entsprechen und diese über einen
Videokreis 34 zu einem Monitor 35 überträgt.
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Der
Chirurg überwacht
und dirigiert den Eingriff, indem er den zu perforierenden Bereich
des Myokards und das Instrumentenende auf dem Monitor 35 sichtbar
macht. Der Eingriff kann mit Synchronisation des Herzrhythmus und/oder
rechnergestützt durchgeführt werden.
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Der
Eingriff findet folgendermaßen
statt:
Der Chirurg beginnt, auf dem Bildschirm die zu revaskularisierende
Zone zu lokalisieren und, sie zu markieren. Er erhellt sie mit dem
Thorakoskop. Anschließend
bringt er das Ende des chirurgischen Geräts in diese Zone, nahe der
Außenwand 18 des
Myokards. Er immobilisiert das aktive Ende des chirurgischen Geräts mit einem
Verankerungssystem und legt den ersten Revaskularisationskanal,
mithilfe eines oder mehrerer Schüsse
mit der Hochdruckflüssigkeit,
an. Wenn der Kanal in das Innere des Ventrikels mündet, stoppt
der Chirurg die Blutung, indem er, durch Aufpressen des Kopfes des
chirurgischen Instruments, am Außenrand des Revaskularisationskanals
die Blutgerinnung herbeiführt.
Er kann zu diesem Zweck auch ein anderes Instrument benutzen, zum
Beispiel ein von einer Zange gehaltenes aufsaugendes Material, das
anstelle des chirurgischen Geräts
in den Trokar 27 eingeführt
wird. Die nachfolgenden Perforationen erfolgen wie gehabt, nachdem
das aktive Ende des chirurgischen Geräts entsprechend versetzt wurde.
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Die
durch Laparoskopie erzielten Kanäle
zur Revaskularisation sind mit denen durch Laparotomie vergleichbar
und auf der 4 dargestellt.
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Der
letzte Typ der transmyokardialen Revaskularisation ist auf 3 dargestellt.
Der Eingriff, mit dem Gerät
gemäß der Erfindung,
wird diesesmal ausgehend vom Ventrikelinneren durchgeführt und verläuft wie
folgt:
Der Chirurg führt
einen Führungskatheter 36 in
die Femoralarterie ein. Es kann auch eine andere Arterie, wie zum
Beispiel die vom Arm, benutzt werden. Er schiebt den Katheter 36 bis
zum inneren Ende des Aortenbogens 37.
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Das
Ende 7 des Handstücks 4 besteht
diesmal aus einem Schlauch 38, der eine Leitung 8 besitzt,
welche die Arbeitsflüssigkeit
transportiert. Der Schlauch 38 wird eingeführt und
im Katheter bis zur Aortabasis geleitet, dann wird er vorsichtig
durch das aortale Klappensystem dirigiert, bis sein Ende in den Ventrikel
eindringt.
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Der
Schlauch hat an seinem freien Ende eine Vorrichtung zur Lokalisierung
(nicht dargestellt), die einen Sensor besitzt, der es ermöglicht die
zu revaskularisierende Zone dreidimensional zu sehen, bevor mit
dem Beschuss begonnen wird. Die Lokalisierung der Beschusszone sowie
die Überwachung
der Intervention durch den Chirurgen kann auch mit anderen Mitteln
erfolgen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Der
Chirurg bringt das Schlauchende in die Nähe der Innenwand 39 des
Herzens, genauer des linken Ventrikels 16, an die Stelle,
wo die erste Perforation durchgeführt werden soll.
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Das
aktive Schlauchende wird nun gegen die Wand 39 gepresst
und von einer Verankerungsvorrichtung, ähnlich den vorangegangen beschriebenen in
Position gehalten. Der Chirurg führt
danach die erste Perforation 40 durch.
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Wenn
die Revaskularisation vom Inneren des Herzens aus durchgeführt wird,
muss das Flüssigkeitsstrahlgerät, gemäß der Erfindung,
derart eingestellt werden, dass Blindkanäle angelegt werden; Kanäle, die
nicht das gesamte Myokard durchqueren.
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Die
Dicke der Herzmuskelwand beträgt
im Durchschnitt zwischen 10 bis 20 mm, der Chirurg legt Kanäle an, die
vorzugsweise eine Länge
zwischen 3 bis 5 mm haben. Mit dieser Sicherheitsspanne kann er
sicher sein die Herzmuskelwand nicht zu durchlöchern und trotzdem eine gute
Revaskularisation gewährleisten.
Die vom Ventrikelinneren angelegten Kanäle versorgen direkt die ischämischen
Gewebe mit dem sauerstoffreichen Blut, das sich im linken Ventrikel 16 befindet.
Das Epikard 41 bleibt unberührt, was Probleme mit gefährlichen
Hämorrhagien vermeidet.
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Ein
Beispiel für
Revaskularisationskanäle 40,
die vom Herzinneren aus mithilfe des Geräts, gemäß der Erfindung, angelegt wurden,
ist auf der 5 dargestellt worden. Man kann
sie so mit den Kanälen
auf der 4 vergleichen, die von der Außenwand
des Myokards aus, durch Laparotomie oder Laparoskopie, angelegt
worden sind.
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Mit
dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät, gemäß der Erfindung,
kann man günstig
eine konstante Tiefe der Perforation garantieren, was durch die
vom Chirurgen gewählten
Parameter bestimmt wird. Der Durchmesser der Austrittsöffnung 9 des Flüssigkeitsstrahls,
der Druck der Arbeitsflüssigkeit und
die Beschuss-Impulsdauer sind drei Parameter, welche die Tiefe der
Perforationen beeinflussen.
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Der
Durchmesser der Austrittsöffnung
wurde zum Beispiel zwischen 0,1 und 0,5 mm gewählt. Vorzugsweise beträgt er 0,3
mm.
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Der
Druck der Arbeitsflüssigkeit
liegt üblicherweise
zwischen 10 und 50 bar. Vorzugsweise beträgt er 20 bar.
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Die
Impulsdauer eines Beschusses liegt üblicherweise zwischen 100 und
1000 ms. Vorzugsweise beträgt
sie 200 ms.
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Um
keine gefährlichen
Arrhythmien zu verursachen, sollte der Druck der Arbeitsflüssigkeit
nicht zu hoch sein. Vorzugsweise sollte eher eine Öffnung 9 mit
einem relativ großen
Durchmesser und ein geringerer Druck verwendet werden, als umgekehrt.
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Wenn
der Chirurg die Werte dieser drei Parameter gewählt und eingestellt hat, kann
er sicher sein, für
die gesamte Dauer des Eingriffs Perforationen mit einem quasi identischen
Durchmesser und Tiefe zu bekommen. Die Perforationen bleiben außerdem von
einem Patienten zum anderen ähnlich.
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Das
chirurgische Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät hat für die Chirurgen
einen weiteren sehr interessanten Vorteil, der mit einem Laser nicht
erzielt werden kann. Durch Veränderung
der drei Betriebsparameter des Geräts, gemäß der Erfindung, kann der Chirurg
eine mehr oder weniger selektive Dissektion durchführen. Er
kann zum Beispiel den Druck der Arbeitsflüssigkeit so verringern, dass
der Strahl nur die weichsten Gewebe durchquert. Da die Arterien oder
Nerven, die den Revaskularisationskanal durchqueren, härter sind
als die Wand des Myokards, können
sie dadurch unbeschädigt
bleiben.
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Der
Chirurg kann daher sehr einfach entweder eine Perforation durch
ein perfekt sauberes Einschneiden erhalten oder einen mehr oder
weniger selektiven Dissektionseffekt, gemäß den für die Parameter gewählten Werten.
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Die
verwendete Arbeitsflüssigkeit
ist vorzugsweise eine physiologische Infusionslösung. Dadurch ist der Schnitt
absolut steril und für
die Gewebe nicht aggressiv. Man begrenzt so die Probleme mit der
Sterilisation der Kanülen
und der klassischen Instrumente für eine Revaskularisation und
reduziert das Komplikationsrisiko.
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Natürlich können auch
andere Flüssigkeiten als
Arbeitsflüssigkeit
verwendet werden, zum Beispiel Salzlösung, Glukoselösung, Ringer-Lactat, HAES
Lösung
oder eine Mischung dieser Lösungen.
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Man
kann ebenfalls eine Flüssigkeit
mit einer therapeutischen Wirkung verwenden, die in jede Perforation
direkt mit ihrer Anlegung injiziert wird. Die Aktion der so angewendeten
Flüssigkeit
ist weitaus wirkungsvoller, als wenn sie einfach nur vom Blut transportiert
wird.
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Zum
Beispiel kann man sich einen Wirkstoff vorstellen, der den Muskel
auf das Anlegen der Kanäle
vorbereitet, der die Entwicklung neuer Gefäße fördert, die Wiederverstopfung
der Perforationen begrenzt, postoperative Komplikationen verhindert
oder jeden anderen nützlichen
Wirkstoff. Ebenso kann eine Mischung, eine Lösung, eine Dispersion, eine Suspension
oder eine Emulsion derselben in einer Basisflüssigkeit verwendet werden,
wenn ihre Viskosität,
mit ihrer Verwendung als Arbeitsflüssigkeit für das chirurgische Gerät, kompatibel
bleibt.
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Diese
Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, in die Perforationen
günstig
einen vaskulären
endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) zu injizieren, alleine oder
mit jedem beliebigen Vektor, um die transmyokardiale Revaskularisation
mit einer Gentherapie zu kombinieren, mit dem Ziel, die Angiogenese
zu entwickeln.
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Man
kann das Flüssigkeitsstrahlgerät gemäß der Erfindung
auch dazu benutzen, ein Therapeutikum vor oder nach der Anlage der
Revaskularisationskanäle
zu verabreichen.
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Die 6 stellt
schematisch die Wirkungsweise der Arbeitsflüssigkeit dar. Der größte Teil
der Flüssigkeit,
symbolisiert durch die dicken Pfeile 42, wird unter Druck
in Richtung des Kanals 40 zur Revaskularisation gespritzt.
Sie schlägt
so auf die Gewebe des Myokards 17 auf, um dort den Kanal 40 zu erzeugen.
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Ein
kleiner Teil der Flüssigkeit,
dargestellt durch die dünnen
Pfeile 43, diffundiert durch die transversalen Wände des
Kanals 40 und dringt in das angrenzende Gewebe des Myokards
ein, der sich wie ein Schwamm verhält. Diese Gewebeschichten erleiden
keinerlei Schädigungen,
weil der Druck senkrecht zur Längsachse
des Kanals sehr schwach ist.
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Die
Arbeitsflüssigkeit
dringt so in sämtliche Venolen
und Arteriolen ein, die den Kanal zur Revaskularisation queren,
macht sie frei und lagert dort eventuell das in ihr befindliche
Therapeutikum ab.
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Auf
der 7 hat man das Phänomen der Angiogenese dargestellt,
das nach einer transmyokardialen Revaskularisation mithilfe des
chirurgischen Geräts,
gemäß der Erfindung,
eintritt. Ausgehend von den Perforationen bilden sich kleinste Gefäße 40 und
bauen ein neues Gefäßnetz auf,
welches das Myokard mit dem im Ventrikel 16 befindlichen Blut 45 durchströmt.
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Wenn
die drei Typen der Revaskularisation mit dem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlgerät, gemäß der Erfindung,
durchführbar
sind, stellen sie während und
nach der Operation nicht denselben Risikograd dar. Das Risikoniveau
sowie die Kosten für
den Eingriff verringern sich von der Laparotomie, zur Laparoskopie
und letztlich bis zur perkutanen Revaskularisation stetig. Diese
Eingriffe sind in der Tat immer weniger invasiv. Sie nehmen immer
weniger Zeit in Anspruch und der Patient kann schneller das Krankenhaus
verlassen. Daher ist die perkutane transmyokardiale Revaskularisation,
mithilfe des Geräts
gemäß der Erfindung,
vorzuziehen.