DE60121458T2

DE60121458T2 - Medizinische vorrichtung zur blutstromsteuerung

Info

Publication number: DE60121458T2
Application number: DE60121458T
Authority: DE
Inventors: R. Michael Minneapolis HILL; E. Scott Hudson JAHNS; R. James Maplewood KEOGH
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: DE60121458D1; US20030216775A1; US7058447B2; WO2002026140A1; EP1324709A1; ATE332668T1; EP1324709B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Systeme zum Durchführen einer medizinischen Prozedur bzw. eines medizinischen Vorgangs, speziell eines Vorgangs, bei dem es erforderlich ist, das Schlagen des Herzes zu regulieren. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Vorrichtungen und Systeme zur Steuerung bzw. Regelung des Blutflusses, wobei das Schlagen des Herzes verändert wird, um das Durchführen eines medizinischen Vorgangs zu ermöglichen.
Die momentane maßgebliche bzw. häufigste Todesursache in den Vereinigten Staaten ist die koronare Herzkrankheit, bei der die Koronararterien durch atherosklerotische Plaques oder Fettablagerungen blockiert sind. Die typische Behandlung, um teilweise oder vollständig blockierten Koronararterien abzuhelfen, ist die Koronararterien-Überbrückungstransplantationschirurgie (CABG, coronary artery bypass graft).
Die CABG-Chirurgie, auch als "Herz-Bypass-Chirurgie" bekannt, erfordert im Allgemeinen die Verwendung eines Transplantats zur Umgehung der koronaren Obstruktion. Dieses Vorgehen ist im Allgemeinen langwierig, traumatisch und mit Gefahren für den Patienten verbunden. Einer der beteiligten Risikofaktoren ist die Verwendung eines kardiopulmonalen Bypass-Kreises (CPB circuit, cardiopulmonary bypass circuit), auch als "Herz-Lungen-Maschine" bekannt, um Blut zu pumpen und das Blut mit Sauerstoff anzureichern, damit das Herz des Patienten während der Operation gestoppt werden kann.
Herkömmliche CABG-Verfahren werden typischerweise am ge stoppten Herz durchgeführt, wobei der Patient an einem CPB-Kreis angeschlossen ist. Ein gestopptes Herz und ein CPB-Kreis ermöglichen einem Chirurgen das Arbeiten in einem blutfreien und dennoch operativen Feld. Jedoch gibt es eine Anzahl von Problemen, die mit CABG-Verfahren verbunden sind, die unter Anschluss an CPB durchgeführt werden und das Auslösen einer systemischen Entzündungsreaktion infolge der Wechselwirkungen von Blutelementen mit den Kunststoffoberflächen des CPB-Kreises und eine globale Myokardischämie infolge des kardioplegisch induzierten Herzstillstands umfassen. Aus diesen Gründen trägt das Vermeiden der Verwendung des CPB oder des kardioplegisch induzierten Herzstillstands dazu bei, postoperative Komplikationen auf ein Mindestmaß zu beschränken.
Ein Verfahren, das in dem US-Patent Nr. 5.651.378 an die Erfinder Matheny und Taylor und in dem US-Patent Nr. 5.913.876 an die Erfinder Taylor u.a. offenbart ist, das die koronare Bypass-Chirurgie an einem schlagenden Herz erleichtert und dabei die Verwendung des CPB oder des kardioplegisch induzierten Herzstillstands vermeidet, umfasst das elektrische Stimulieren des Vagusnervs, um das Schlagen des Herzes vorübergehend zu unterbinden oder stark zu reduzieren. Diesem kann das Schrittmachen des Herzen folgen, um sein Schlagen auszulösen.
Ein weiteres Verfahren, das in zwei veröffentlichten PCT-Anmeldungen, WO 99/09971 und WO 99/09973, beide an den Erfinder Puskas, offenbart ist, beinhaltet das Unterbinden des Schlagens des Herzes während der koronaren Bypass-Chirurgie mittels elektrischer Stimulation des Vagalnervs in Kombination mit der Verabreichung von Arzneimitteln. Ein weiteres Verfahren, das in dem US-Patent Nr. 6.060.454 an den Erfinder Duhaylongsod offenbart ist, beinhaltet das Unterbinden des Schlagens des Herzes während der koronaren Bypass-Chirurgie durch die lokale Abgabe von Arzneimitteln an das Herz. WO 99/00057 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Steuerung der subdiaphragmatischen Hämorrhagie bei einem Patienten, wobei der Blutfluss mittels intern und/oder extern aufgebrachten Drucks auf die Aorta in Richtung lebenswichtiger Organe umgelenkt wird. Außerdem kann ein Herzschrittmachen angewandt werden.
Obwohl es wünschenswert ist, das Herz für eine Zeitperiode zu stoppen, um dem Chirurgen das Ausführen einer erforderlichen Aufgabe ohne Störung durch die Herzbewegung, d.h. ein bewegungsloses operatives Feld, zu ermöglichen, ist es unerwünscht, das Herz für eine zu lange Zeitperiode zu stoppen, da der Körper unter anderem eine konstante Sauerstoffzufuhr benötigt. Tatsächlich ist es besonders wichtig, einen ausreichenden Blutfluss und somit einen Sauerstofffluss zum Gehirn aufrechtzuerhalten. Das Stoppen des Herzes für längere Zeitperioden kann eine Schädigung des Patienten herbeiführen.
Sobald das Herz wieder schlagen kann, fließt Blut zu den Organen des Körpers. Während eines Eingriffs ist es wünschenswert, den Blutfluss in Richtung der Organe, die am meisten Sauerstoff benötigen, z.B. des Gehirns, zu lenken. Die Kompression der Extremitäten wie etwa der Arme oder Beine ist ein Mittel, den Blutfluss von anderen Organen, die während eines medizinischen Vorgangs einen geringeren unmittelbaren Bedarf an Sauerstoff haben, weg zu lenken.
Es sollte daher ein Verfahren bereitgestellt werden, um das Herz zu diagnostischen oder therapeutischen Zwecken kontrollierbar bzw. steuerbar zu stoppen oder zu verlangsamen. Außerdem sollte eine Vorrichtung bereitgestellt werden, um den Blutfluss während eines medizinischen Vorgangs zu lenken.
Außerdem sollte ein Verfahren bereitgestellt werden, um den Blutfluss kontrollierbar zu den Bereichen zu lenken, die während eines medizinischen Vorgangs am meisten Sauerstoff benötigen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Kompressionsvorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Blutflusses während eines medizinischen Vorgangs an einem Patienten, mit:
einem Nervenstimulator in Kommunikation mit einer Steuereinheit, der eingerichtet ist zur Stimulierung bzw. Anregung eines Nervs zum Beenden des Schlagens des Herzes; und
wenigstens einem Kompressionselement, das zur Positionierung auf wenigstens einem Gliedmaß bzw. einer Extremität des Patienten eingerichtet ist, wobei das Kompressionselement operativ verbunden ist mit der Steuereinheit, um eine Kompression des Kompressionselements zu aktivieren, wobei die Kompression durch die Steuereinheit relativ zu der Stimulation des Nervs koordiniert wird.
Die Vorrichtung kann eine Öffnung aufweisen, um einen Zugang zu dem Körperteil zu ermöglichen. Die Öffnung kann als Zugang zu einem zu erntenden Blutgefäß wie etwa einer Vena saphena, verwendet werden. Das Kompressionselement der Vorrichtung kann den Körper oder ein Gliedmaß des Patienten bedecken. Die Vorrichtung kann außerdem einen Herzstimulator in Kommunikation mit der Steuereinheit zur Stimulierung eines Herzes umfassen. Die Vorrichtung kann außerdem einen Nervenstimulator in Kommunikation mit der Steuereinheit zur Stimulierung eines Nervs umfassen.
In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, den Blutfluss zu einem Zielbereich während eines medizinischen Vorgangs zu steuern bzw. zu regeln. Die Kompression des Kompressionselements lenkt den Blutfluss zu dem Zielgebiet. Die Systemsteuereinheit aktiviert die Kompression des Körperteils in Synchronisation bzw. synchron mit dem Schlagen eines Herzes.
Die Vorrichtung umfasst außerdem einen Nervenstimulator in Kommunikation mit der Steuereinheit, um einen Nerv zu stimulieren, um das Schlagen des Herzes zu beenden. Der Nervenstimulator kann beispielsweise eine oder mehrere Elektroden umfassen wie etwa Nervenstimulationselektroden, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, intravaskuläre Elektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elektroden, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Tape- bzw. Band-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Spitzen- bzw. Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden, Patch- bzw. Flächenelektroden, Manschettenelektroden, Clipelektroden, Nadelelektroden und Sondenelektroden. Der Nervenstimulator kann einen Nerv wie etwa einen Vagusnerv, einen Karotissinusnerv oder einen Fettpfropfen stimulieren.
Die Vorrichtung kann außerdem einen Herzstimulator in Kommunikation mit der Steuereinheit umfassen, um das Herz zu stimulieren, um das Schlagen des Herzens einzuleiten bzw. zu bewirken. Der Herzstimulator kann beispielsweise eine oder mehrere Elektroden umfassen wie etwa Herzstimulationselektroden, Clipelektroden, Nadelelektroden, Sondenelektroden, Schrittmacherelektroden, Epikardialelektroden, Patchelektroden, intravaskuläre Elektroden, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Tape-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elek troden, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden und Manschettenelektroden.
Die Vorrichtung kann außerdem Arzneimittelabgabemittel wie etwa ein Spray, eine Creme, eine Salbe, ein Medikament, eine Tablette, ein Patch bzw. Pflaster, ein Katheter, eine Kanüle, eine Nadel und Spritze, eine Pumpe, und eine iontophoretische Arzneimittelabgabevorrichtung umfassen, um wenigstens ein Arzneimittel während des Vorgangs abzugeben. Das Arzneimittel, das während des Vorgangs abgegeben wird, kann ein Betablocker, ein cholinerges Mittel, ein Cholinesterasehemmer, ein Calcium-Kanalblocker, ein Natrium-Kanalblocker, ein Kalium-Kanalmittel, Adenosin, ein Adenosinrezeptoragonist, ein Adenosindesaminasehemmer, Dipyridamol, ein Monoaminoxidasehemmer, Digoxin, Digitalis, Lidocain, ein Bradykininmittel, ein serotoninerger Agonist, ein Antiarrhythmikum, ein Herzglykosid, ein lokales Anästhetikum, Atropin, eine Calciumlösung, ein Mittel, das die Herzfrequenz fördert, ein Mittel, das die Herzkontraktionen fördert, Dopamin, ein Katecholamin, ein inotropes Glucagon, ein Hormon, Forskolin, Epinephrin, Norepinephrin, Schilddrüsenhormon, ein Phosphodiesterasehemmer, Prostacyclin, Prostaglandin und ein Methylxanthin sein. Das Arzneimittel kann natürlich vorkommen oder chemisch synthetisiert sein.
Der medizinische Vorgang bzw. das medizinische Vorgehen kann ein chirurgisches Verfahren, ein nicht chirurgisches Verfahren, ein fluoroskopisches Verfahren, eine Herzoperation, eine Gefäßoperation, ein neurochirurgisches Verfahren, ein elektrophysiologisches Verfahren, ein diagnostisches Verfahren, ein therapeutisches Verfahren, ein Ablationsverfahren, ein endovaskuläres Verfahren, eine Leberoperation, eine Milzoperation, eine Lungenoperation, eine Aneurysma-Reparation, ein Bildgebungsverfahren, ein CAT-Abtastverfahren, ein MRT-Verfahren, eine pharmakologische Therapie, ein Arzneimittelabgabeverfahren, ein biologisches Abgabeverfahren, eine genetische Therapie, eine Zelltherapie, eine Krebstherapie, eine Strahlentherapie, ein Transplantationsverfahren, ein Koronarangioplastieverfahren, ein Stentabgabeverfahren, ein Atherektomieverfahren, ein Vorgehen, das eine genaue Steuerung der Herzbewegung verlangt, ein Vorgehen, das eine genaue Steuerung der Blutung verlangt, ein nicht invasives Vorgehen, ein minimal invasives Vorgehen, einen Pfortenzugang, ein endoskopisches Vorgehen, ein Sternotomieverfahren, ein Thorakotomieverfahren und ein Roboterverfahren umfassen.
Die vorliegende Erfindung kann in einem Verfahren zum Einschränken des Blutflusses zu einem Teil des Körpers während eines medizinischen Vorgangs verwendet werden. Ein Nerv wird stimuliert, um das Schlagen eines Herzes zu verlangsamen. Der Vorgang wird ausgeführt. Die Stimulation des Nervs wird reduziert, um das Schlagen des Herzes eintreten zu lassen. Während das Herz schlägt, wird ein Teil des Körpers komprimiert. Die Kompression kann auf dem Blutfluss basierend gesteuert werden. Die Stimulierung des Nervs kann auch unterbrochen werden, um das Schlagen des Herzes eintreten zu lassen. Das Herz kann ebenso stimuliert werden, wobei das Herz stimuliert wird, um sein Schlagen herbeizuführen. Ein Gefäß wie etwa eine Vena saphena kann vor dem Komprimieren des Körperteils geerntet werden.
Eine weitere Verwendung der vorliegenden Erfindung liegt in einem Verfahren zum Lenken des Blutflusses zu einem Zielbereich während eines medizinischen Vorgangs. Ein Nerv wird stimuliert, um das Schlagen des Herzes zu verlangsamen. Der medizinische Vorgang wird ausgeführt.
Die Stimulation des Nervs wird reduziert oder unterbrochen. Während die Nervenstimulation reduziert wird, wird ein Körperteil komprimiert, um den Blutfluss von dem Körperteil zu dem Zielbereich zu lenken. Der Zielbereich kann das Gehirn sein. Der Körperteil kann ein Gliedmaß sein. Die Kompression kann basierend auf dem Blutfluss gesteuert werden.
Die oben erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der folgenden genauen Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung gelesen wird. Die genaue Beschreibung und die Zeichnung sollen die Erfindung lediglich veranschaulichen und den Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, nicht begrenzen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Systems zum Lenken des Blutflusses während eines medizinischen Vorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines medizinischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Ausführen eines medizinischen Vorgangs; und
4 ist ein Zeitliniendiagramm einer Ausführungsform eines Systems zum Lenken des Blutflusses während eines medizinischen Vorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt bei 100 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Systems zum Ausführen eines medizinischen Vorgangs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das System 100 umfasst eine Kompressionseinheit 4 und eine Steuereinheit 14. Wie in 1 zu erkennen ist, können die Steuereinheit 14 und die Kompressionseinheit 4 zwei getrennte Komponenten sein. Alternativ kann die Steuereinheit 14 mit der Kompressionseinheit 4 zusammengefasst sein. Die Steuereinheit 14 kann abnehmbar oder dauerhaft mit der Kompressionseinheit 4 verbunden sein.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist eine Ausführungsform der Kompressionseinheit 4 ein Anzug, der über dem Körper des Patienten angebracht werden kann. Der Anzug kann aus einem geeigneten Material zum Bedecken eines Patienten wie etwa Polyurethan oder Kunststoff oder Textilware gefertigt sein, wie es an sich bekannt ist. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kompressionseinheit 4 verschiedene Mittel für den Zugang zu dem Patienten wie etwa Befestigungen 34 oder Öffnungen 44, die strategisch innerhalb der Einheit angeordnet sind. Beispielsweise kann eine Öffnung 44 als Zugang zu dem Patienten verwendet werden, um das Gliedmaß, das komprimiert wird, zu betrachten oder zu behandeln. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Öffnung 44 für den Zugang zu einem Gliedmaß verwendet werden, um ein Gefäß wie etwa die Vena saphena aus dem Bein zu ernten.
Außerdem kann das Material der Kompressionseinheit 4 in der Weise, dass die Teile des Patienten innerhalb der Kompressionseinheit komprimiert werden können, kontrollierbar bzw. steuerar aufgeblasen werden. In einer Ausführungsform werden das Ausmaß und die Dauer der Kompression durch die Steuereinheit 14 gesteuert. Außerdem können durch die Steuereinheit 14 die Stelle oder die Stellen, die durch Kompression komprimiert werden sollen, gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 14 so konfiguriert sein, dass die Kompressionseinheit 4 die Arme und die Beine, die durch die Kompressionseinheit 4 bedeckt sind, in regelmäßigen Intervallen komprimiert. Alternativ kann der gesamte Körper des Patienten in regelmäßigen Intervallen komprimiert werden. Alternativ kann ein ausgewähltes Gliedmaß in regelmäßigen Intervallen komprimiert werden. Alternativ kann ein Benutzer die Kompressionseinheit 4 steuerbar komprimieren, indem er ein Steuermittel, das der Steuereinheit 14 zugeordnet ist, verwendet. Beispielsweise ist in 1 ein Fußpedal 24 gezeigt, das verwendet werden kann, um die Kompression der Kompressionseinheit 4 zu steuern. Außerdem kann das Material der Kompressionseinheit 4 steuerbar gekühlt oder erwärmt werden, derart, dass die Teile des Patienten innerhalb der Kompressionseinheit gekühlt oder erwärmt werden können. In einer Ausführungsform werden das Ausmaß und die Dauer der Kühlung oder Erwärmung durch die Steuereinheit 4 gesteuert. Außerdem können die Stelle oder die Stellen, die durch die Kompressionseinheit 4 gekühlt oder erwärmt werden sollen, durch die Steuereinheit 14 gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit 14 so konfiguriert sein, dass die Kompressionseinheit 4 die Arme und die Beine, die durch die Kompressionseinheit 4 bedeckt sind, in regelmäßigen Intervallen kühlt oder erwärmt. Alternativ kann der gesamte Körper des Patienten in regelmäßigen Intervallen gekühlt oder erwärmt werden. Alternativ kann ein ausgewähltes Gliedmaß in regelmäßigen Intervallen gekühlt oder erwärmt werden. Alternativ kann ein Benutzer die Kompressionseinheit 4 steuerbar kühlen oder erwärmen, indem er ein Steuermittel verwendet, das der Steuereinheit 14 zugeordnet ist. In einer Ausführungsform des Systems 100 kann die Steuereinheit 14 eine Ausgabe hinsichtlich des Zustands des Patienten oder des Zustands der Kompression, die erteilt wird, liefern. Alternativ kann diese Ausgabe direkt durch die Kompressionseinheit geliefert werden. Der Chirurg kann diese Ausgabe periodisch prüfen, um zu sehen, ob die Ausgabe einen geeigneten Pegel erreicht. Alternativ kann das System 100 so programmiert sein, dass es durch ein Signal wie etwa ein hörbares oder sichtbares Signal angibt, dass die Kompression eingeschaltet oder ausgeschaltet ist oder einen im Voraus bestimmten Pegel erreicht hat.
Die gesamte Kompressionseinheit 4 oder ein Teil von dieser wird auf eine Weise angeordnet, die dem Körper des Patienten die gewünschte Kompression verschafft. Die Kompressionseinheit 4 kann in jeder geeigneten Weise an dem Patient befestigt werden.
2 zeigt bei 200 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform kann die Kompressionseinheit 4 eine Hülse oder Manschette 214, 224 sein, die an einem geeigneten Gliedmaß komprimiert, wie etwa eine Armhülse 214 oder eine Beinmanschette 224. Wie in 2 außerdem zu erkennen ist, kann irgendeine Anzahl oder Kombination von Kompressionseinheiten verwendet werden, um die gewünschte Kompression des Körpers des Patienten zu erreichen.
Wie in 2 zu erkennen ist, kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Kompressionssystem 100 mit einem Controller 230 und/oder anderen Komponenten kombinieren. Der Controller kann verwendet werden, um die verschiedenen Elemente einschließlich des Steuerabschnitts 14 des Kompressionssystems 204 und den Kompressionsabschnitt 4 des Kompressionssystems 204 zu koordinieren.
Das Kompressionssystem 204 kann irgendein geeignetes System zum steuerbaren Komprimieren von Abschnitten des Kör pers des Patienten sein. Beispielsweise kann das Kompressionssystem 204 das oben beschriebene System 100 sein.
Das System 200 umfasst außerdem einen Nervenstimulator 210. In einer Ausführungsform kann der Nervenstimulator 210 dazu verwendet werden, durch Stimulieren des Vagusnervs den Herzrhythmus elektrisch zu beeinflussen. Diese vagale Stimulation kann eine Asystolie erzeugen (das Schlagen des Herzes verlangsamen oder stoppen). Sobald diese induzierte Asystolie unterbrochen wird, d.h. sobald die vagale Stimulation unterbrochen ist, kann das Herz zu seinem gewöhnlichen Herzrhythmus zurückkehren. Alternativ kann das Herz mit einem elektrischen Schrittmachersystem stimuliert werden, wodurch ein normales Herzzeitvolumen aufrechterhalten werden kann. Die vagale Stimulation allein oder in Kombination mit elektrischem Schrittmachen kann wahlweise oder intermittierend angewandt werden, um dem Chirurgen das Ausführen eines medizinischen Vorgangs während diskontinuierlicher Perioden der Asystolie zu ermöglichen.
Es ist bekannt, dass die Stimulation des Vagusnervs die Sinusrate verringern sowie die AV-Leitungszeit verlängern kann oder, falls die Stimulationsenergien hoch genug sind, einen AV-Knotenblock herbeiführen kann. Die Anwendung der Vagusnervstimulation zum Behandeln von supraventrikulären Arrhythmien und Angina pectoris ist in dem Artikel "Vagal Tuning" von Bilgutay u. a., Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery, Bd. 56, Nr. 1, Juli 1968, S. 71–82, offenbart. Es ist auch bekannt, dass die Stimulation des Karotissinusnervs ein ähnliches Ergebnis erzeugt, wie in dem Artikel "Carotid Sinus Nerve Stimulation in the Treatment of Angina Pectoris and Supraventricular Tachycardia" von Braunwald u. a., veröffentlicht in California Medicine, Bd. 112, S. 41–50, März 1970. offenbart ist.
Wie in "Functional Anatomy of the Cardiac Efferent Innervation" von Randall u. a. in Neurocardiology, herausgegeben von Kulbertus u. a., Futura Publishing Co., 1988, dargelegt ist, beeinflusst die direkte chirurgische Exzision des mit dem SA-Knoten verbundenen Fettpfropfens die Funktion des SA-Knotens, ohne den AV-Knoten wesentlich zu beeinflussen. Ähnlich beeinflusst die Exzision des mit dem AV-Knoten verbundenen Fettpfropfens die Funktion des AV-Knotens, ohne den SA-Knoten wesentlich zu beeinflussen.
Wie in dem Artikel "Parasympathetic Postganglionic Pathways to the Sinoatrial Node", Bluemel u. a., Am. J. Physiol. 259 (Heart Circ. Physiol. 28) H1504–H1510, 1990, dargelegt ist, führt die Stimulation des mit dem SA-Knoten verbundenen Fettpfropfens zum Verlangsamen der Sinusrate ohne die begleitende Verlängerung der AV-Leitungszeit, die normalerweise aus der Vagusnervstimulation herrührt. Der Artikel gibt außerdem an, dass angenommen wird, dass die Stimulation des mit dem SA-Knoten verbundenen Fettpfropfens entsprechende Effekte, die auf den AV-Knoten begrenzt sind, d.h. eine Ausdehnung der AV-Leitungszeit ohne gleichzeitiges Verlangsamen der Sinusrate, erzeugt.
Wie in dem Artikel "Neural Effects on Sinus Rate and Atrial Ventricular Conduction Produced by Electrical Stimulation From a Transvenous Electrode Catheter in the Canine Right Pulmonary Artery" von Cooper u. a., veröffentlicht in Circulation Research, Bd. 46, Nr. 1, Januar 1980, S. 48–57, dargelegt ist, können die mit dem AV-Knoten sowie dem SA-Knoten verbundenen Fettpfropfen mittels Elektroden stimuliert werden, die in der rechten Pulmonalarterie angeordnet sind. Die erzielten Ergebnisse umfassen sowohl eine Senkung der Sinusrate als auch eine Verlängerung der AV-Leitungszeit als Reaktion auf eine kontinuierliche Stimulation bei 2–80 Hz und bis zu 50 ma.
Im Allgemeinen dient der SA-Knoten bei gesunden Menschen als Schrittmacher. Der mit dem SA-Knoten verbundene normale Herzrhythmus wird typischerweise als Sinusrhythmus bezeichnet. Wenn der SA-Knoten versagt, übernimmt im Allgemeinen der AV-Knoten das Erzeugen einer Herzrate bzw. Herzfrequenz von etwa 35 bis 60 Schlägen pro Minute. Der mit dem AV-Knoten verbundene Herzrhythmus wird typischerweise als Knotenrhythmus bezeichnet. Wenn der AV-Knoten selbst blockiert oder verletzt ist, kann sich eine neue, sogar langsamere Schrittmacherstelle am Übergang vom AV-Knoten zum His-Bündel bilden. Der mit diesem Übergang verbundene Herzrhythmus wird typischerweise als funktionaler Ersatzrhythmus bezeichnet. Wenn diese Übergangsstelle verhindert ist, können die Purkinje-Fasern in dem His-Bündel oder darunter als Schrittmacher dienen, der eine Herzfrequenz von etwa 30 Schlägen pro Minute erzeugt. Der mit den Purkinje-Fasern verbundene Herzrhythmus wird typischerweise als idioventrikulärer Rhythmus bzw. Kammerautomatie bezeichnet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Nervenstimulator 210 dazu verwendet werden, den Herzrhythmus durch Stimulieren des Karotissinusnervs, des mit dem SA-Knoten verbundenen Fettpfropfens, des mit dem AV-Knoten verbundenen Fettpfropfens, des Übergangs vom AV-Knoten zum His-Bündel und/oder der Purkinje-Fasern elektrisch zu beeinflussen.
In einem Verfahren, das die vorliegende Erfindung verwendet, wird der Nervenstimulator 210 allein oder in Kombination mit anderen herzfrequenzhemmenden Mitteln dazu verwendet, das schlagende Herz vorübergehend zu stoppen oder zu verlangsamen, um dadurch die Herzbewegung und/oder den Blutfluss während eines medizinischen Vorgangs zu beseitigen oder zu reduzieren. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung dazu verwendet werden, die Bewegung in dem Anastomosefeld während CABG-Verfahren zu beseitigen oder zu reduzieren, damit ein erleichtertes Anastomoseverfahren sicher und wirksam ausgeführt werden kann. Die Anzahl von Gelegenheiten, zu denen der Vagusnerv stimuliert werden kann, hängt von der Art des auszuführenden medizinischen Vorgangs ab. Ähnlicherweise diktiert die Art des auszuführenden medizinischen Vorgangs die Dauer der einzelnen elektrischen Stimulationen.
Der Nervenstimulator 210 kann mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom oder durch Batterie, entweder eine Wegwerfbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie, gespeist sein. Der Nervenstimulator 210 kann so konfiguriert sein, dass er die Aktivierung und die Deaktivierung eines Atmungsreglers 240 mit der vagalen Stimulation synchronisiert, um dadurch eine unerwünschte Herz- und Brustkorbbewegung, die mit der Atmung des Patienten verbunden ist, möglichst gering zu halten oder zu beseitigen. Der Nervenstimulator 210 kann einen durch den Chirurgen gesteuerten Schaltkasten umfassen. In oder an einem der Instrumente des Chirurgen wie etwa einem Wundspreizer oder an einem anderen Ort, der dem Chirurgen zur Regulierung des Nervenstimulators 210 leicht und schnell zugänglich ist, kann ein Schalter aufgenommen sein. Der Schalter kann beispielsweise ein Handschalter, ein Fußschalter oder ein sprachaktivierter Schalter sein, der Spracherkennungstechniken umfasst.
In dem Nervenstimulator 210 kann ein sichtbares und/oder hörbares Signal aufgenommen sein, das verwendet wird, um einem Chirurgen den Abschluss oder die Wiederaufnahme der Vagusnervstimulation mitzuteilen. Beispielsweise kann ein Piepton oder ein Blinklicht, dessen Frequenz sich erhöht, wenn die Stimulationsperiode enden oder beginnen soll, verwendet werden.
Der Nervenstimulator 210 kann dem Herzstimulator 220 als Slave untergeordnet sein, oder der Herzstimulator 220 kann dem Nervenstimulator 210 als Slave untergeordnet sein. Beispielsweise kann die Ausgabe des Herzstimulators 220 stets dann ausgeschaltet sein, wenn die Ausgabe des Nervenstimulators 210 eingeschaltet ist. Eine Software, die den Herzstimulator 220 steuert, kann so entworfen sein, dass sie das Herzschrittmachen automatisch beginnt, wenn das Herz nicht innerhalb eines im Voraus bestimmten Intervalls nach Einstellung der Vagusnervstimulation das Schlagen wiederaufnimmt. Außerdem kann die Software, die den Nervenstimulator 210 steuert, so entworfen sein, dass sie die Vagusnervstimulation automatisch beendet, wenn das Herz zu lange gestoppt gewesen ist.
In einer Ausführungsform des Systems 200 kann der Nervenstimulator 210 eine oder mehrere Elektroden umfassen. Elektroden, die zum Stimulieren eines Nervs wie etwa des Vagusnervs verwendet werden, können beispielsweise nicht invasive, z.B. Klammern, oder invasive, z.B. Nadeln oder Sonden, sein. Das Anlegen eines elektrischen Stimulus an den linken oder rechten Vagusnerv kann bipolare und/oder monopolare Techniken umfassen, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Durch verschiedene Zugangsöffnungen, beispielsweise im Zervikalbereich oder im Thoraxbereich, sind verschiedene Elektrodenpositionen zugänglich. Nervenstimulationselektroden 210 können durch Thorakotomie, Sternotomie oder endoskopisch durch eine perkutane Pforte, durch eine Stichwunde oder Punktion, eine kleine Inzision im Hals oder in der Brust, durch die innere Halsvene, des Ösophagus, die Trachea, an der Haut platziert oder in Kombinationen davon positioniert werden. Die elektrische Stimulation kann am rechten Vagusnerv, am linken Vagusnerv oder an beiden Nerven gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Elektroden, Katheter und Elektrodenkatheter umfassen, die für die Vagusnervstimulation geeignet sind, um allein oder in Kombination mit anderen herzfrequenzhemmenden Mitteln das Schlagen des Herzes vorübergehend zu unterbinden oder zu verlangsamen.
Nervenstimulationselektroden 210 können Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, intravaskuläre Elektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elektroden, Elektroden vom Patch-Typ, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Manschetten-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Tape-Typ, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Stachel-Typ, Metallelektroden, Drahtelektroden oder Elektroden vom Saug-Typ sein. Geführte oder lenkbare Kathetervorrichtungen, die Elektroden umfassen, können allein oder in Kombination mit den Nervenstimulationselektroden 210 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Katheter, der eine oder mehrere Draht-, Metallstreifen-, oder Metallfolienelektroden oder -elektrodenanordnungen umfasst, in die innere Halsvene eingeführt werden, um einen elektrischen Kontakt mit der Wand der inneren Halsvene herzustellen und in dieser Weise den der inneren Halsvene benachbarten Vagusnerv zu stimulieren. Der Zugang zur inneren Halsvene kann beispielsweise über den rechten Vorhof, das rechte Herzohr, die Vena cava inferior oder die Vena cava superior erfolgen. Der Katheter kann beispielsweise einen Ballon aufweisen, der mit Luft oder Flüssigkeit aufgeblasen werden kann, um die Elektroden fest gegen die Gefäßwand zu drücken. Ähnliche Techniken können durch Einführung einer katheterartigen Vorrichtung in die Trachea oder den Ösophagus vollzogen werden. Außerdem können Luft- und Speiseröhren, die Elektroden aufweisen, verwendet werden.
Nervenstimulationselektroden 210 können in irgendeiner Weise längs der Kathetervorrichtung einschließlich in Längsrichtung oder in Querrichtung orientiert werden. Um das Positionieren der Elektroden zu erleichtern, können verschiedene Techniken wie etwa Ultraschall, Fluoroskopie und Echokardiographie angewandt werden. Falls erwünscht oder notwendig kann die Vermeidung eines Blutflussverschlusses mit gekerbten Katheterentwürfen oder mit Kathetern, die einen oder mehrere Tunnel oder Durchgänge enthalten, erreicht werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Ort der Elektroden 210 so gewählt, dass eine maximale Bradykardiewirksamkeit herausgeholt wird und dabei die übliche Ausbreitung auf benachbarte Gewebe und Gefäße möglichst gering gehalten wird und dass die Herbeiführung eine Nachstimulationstachykardie verhindert wird. Ferner kann ein nicht leitendes Material wie etwa Kunststoff verwendet werden, um die Elektroden sämtlicher Konfigurationen ausreichend zu umschließen, um sie von den umgebenden Geweben und Gefäßen abzuschirmen, und dabei ihre konfrontierenden Kanten und Flächen für einen positiven Kontakt mit dem Vagusnerv oder ausgewählten Geweben freizuhalten.
Das System 200 kann außerdem einen Herzstimulator 220 umfassen, der dazu verwendet werden kann, das Herz nach Bedarf zu stimulieren. Wie der Nervenstimulator 210 kann der Herzstimulator 220 intermittierend gestoppt und gestartet werden, um dem Chirurgen das Ausführen einzelner Schritte eines medizinischen Vorgangs zu ermöglichen.
Der Herzstimulator 220 kann ein herkömmlicher ventrikulärer Bedarfsschrittmacher oder ein Zweikammerschrittmacher (atrial-ventikulär) sein. Der Herzstimulator 220 kann mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom oder durch Batterie, entweder eine Wegwerfbatterie oder eine wiederaufladbare Batterie, gespeist sein. Der Herzstimulator 220 kann so konfiguriert sein, dass er die Aktivierung und die Deaktivierung eines Atmungsreglers 240 mit dem Herzschrittmachen synchronisiert, um dadurch eine unerwünschte Herz- und Brustkorbbewegung, die mit der Atmung des Patienten verbunden ist, möglichst gering zu halten oder zu beseitigen. Der Herzstimulator 220 kann irgendeine herkömmliche Schrittmachervorrichtung sein, die für ventrikuläres Schrittmachen geeignet ist und Zuleitungen aufweist, die mit einem Schaltkasten elektrisch gekoppelt sind. Der Herzstimulator 220 kann mit einem Schaltkasten zu einer einzigen Einheit kombiniert sein. Der Herzstimulator 220 kann einen durch den Chirurgen gesteuerten Schaltkasten umfassen. In oder an einem der Instrumente des Chirurgen wie etwa einem Wundspreizer oder an einem anderen Ort, der dem Chirurgen zur Regulierung des Herzstimulators 220 leicht und schnell zugänglich ist, kann ein Schalter aufgenommen sein. Der Schalter kann beispielsweise ein Handschalter, ein Fußschalter oder ein sprachaktivierter Schalter sein, der Spracherkennungstechniken umfasst. Um sowohl den Herzstimulator 220 als auch den Nervenstimulator 210 zu steuern, kann ein einziger Schalter verwendet werden.
Um den Chirurgen auf die Wiederaufnahme des Schrittmachens vorzubereiten, kann ein sichtbares und/oder hörbares Signal verwendet werden, das in dem Herzstimulator 220 aufgenommen ist. Beispielsweise kann ein Piepton oder ein Blinklicht, dessen Frequenz sich erhöht, wenn die Schrittmacherperiode endet, verwendet werden. Sowohl für den Herzstimulator 220 als auch den Nervenstimulator 210 kann ein einziges Signalisierungsverfahren oder eine einzige Signalisierungsvorrichtung verwendet werden.
In einer Ausführungsform des Systems 200 kann der Herzstimulator eine oder mehre Elektroden umfassen. Herzelektroden 220, die zum Stimulieren des Herzes verwendet werden, können beispielsweise nicht invasive, z.B. Klammern, oder invasive, z.B. Nadeln oder Sonden, sein. Elektroden 220 können durch Thorakotomie, Sternotomie oder endoskopisch durch eine perkutane Pforte, durch eine Stichwunde oder Punktion, eine kleine Inzision in der Brust, an der Brust platziert oder in Kombinationen davon positioniert werden. Die vorliegende Erfindung kann außerdem verschiedene Elektroden, Katheter und Elektrodenkatheter verwenden, die für das Stimulieren des Herzes geeignet sind, z.B. Epikardialelektroden, Elektroden vom Patch-Typ, intravaskuläre Elektroden, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Tape-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Schrittmacherelektroden, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elektroden, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden und Manschettenelektroden. Geführte oder lenkbare Kathetervorrichtungen, die Elektroden umfassen, können allein oder in Kombination mit den Elektroden verwendet werden.
Das Kompressionssystem 204, der Nervenstimulator 210 und/oder der Herzstimulator 220 können einem Robotersystem als Slave untergeordnet sein, oder ein Robotersystem kann dem Kompressionssystem 204, dem Nervenstimulator 210 und/oder dem Herzstimulator 210 als Slave untergeordnet sein. Der Atmungsregler 240 und andere Komponenten können ebenfalls einem solchen System als Slave untergeordnet sein. Computer- und sprachgesteuerte Robotersysteme, die Endoskope und/oder andere chirurgische Instrumente zum Ausführen von mikrochirurgischen Vorgängen wie etwa Anastomosen durch kleine Inzisionen positionieren und manövrieren, können von einem Chirurgen verwendet werden, um genaue und schwierige-Manöver auszuführen. Diese Robotersysteme können einem Chirurgen das Ausführen verschiedener mikrochirurgischer Vorgänge einschließlich endoskopischer CABG ermöglichen. Die endoskopische CABG kann das Umgehen mehrfach verschlossener Koronararterien ohne Thorakotomie oder Minithorakotomie ermöglichen. Außerdem können die Herzklappenreparatur und -ersetzung weitere chirurgische Anwendungen für diese Robotersysteme sein. Im Allgemeinen können Robotersysteme am Kopf angebrachte Anzeigevorrichtungen, die eine 3D-Visualisierung der chirurgischen Anatomie mit damit zusammenhängenden Diagnose- und Überwachungsdaten integrieren, hochauflösende Miniatur-2D- und 3D-Digitalkameras, einen Computer, eine Hochleistungs-Lichtquelle und einen Standard-Videomonitor umfassen.
Das System 200 kann außerdem einen Atmungsregler 240 umfassen. In einer Ausführungsform kann der Atmungsregler 240 dazu verwendet werden, den Zwerchfellnerv oder Phrenikus zu stimulieren, um einen Zwerchfellschrittmacher zu schaffen. Der Atmungsregler 240 kann eine oder mehrere Elektroden, die dem Phrenikus elektrischen Strom zuführen, umfassen, um die Atmung während der vagalen und/oder kardialen Stimulation und/oder Destimulation zu steuern. Elektroden, die zum Stimulieren des Phrenikus verwendet werden, können beispielsweise nicht invasive, z.B. Klammern, oder invasive, z.B. Nadeln oder Sonden, sein. Das Anlegen eines elektrischen Stimulus an den Phrenikus kann bipolare und/oder monopolare Techniken umfassen, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Durch verschiedene Zugangsöffnungen, beispielsweise im Zervikalbereich oder im Thoraxbereich, sind verschiedene Elektrodenpositionen zugänglich. Nervenstimulationselektroden 210 können durch Thorakotomie, Sternotomie oder endoskopisch durch eine perkutane Pforte, durch eine Stichwunde oder Punktion, durch eine kleine Inzision, an der Haut platziert oder in Kombinationen davon positioniert werden. Die vorliegende Erfindung kann verschiedene Elektroden, Katheter und Elektrodenkatheter umfassen, die für die Phrenikusstimulation, um die Atmung zu steuern, geeignet sind.
Phrenikusstimulationselektroden können intravaskuläre Elektroden, Elektroden vom Patch-Typ, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Tape-Typ, Elektroden vom Manschetten-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, intravaskuläre Elektroden, transkutane Elektroden oder intrakutane Elektroden sein. Geführte oder lenkbare Kathetervorrichtungen, die Elektroden umfassen, können allein oder in Kombination mit den Nervenstimulationselektroden verwendet werden. Beispielsweise kann ein Katheter, der eine oder mehrere Draht-, Metallstreifen-, oder Metallfolienelektroden oder -elektrodenanordnungen umfasst, verwendet werden. Der Katheter kann beispielsweise einen Ballon aufweisen, der mit Luft oder Flüssigkeit aufgeblasen werden kann, um die Elektroden fest gegen die Gefäßwand, die in der Nähe des Phrenikus liegt, zu drücken.
Phrenikusstimulationselektroden können in irgendeiner Wiese längs der Kathetervorrichtung einschließlich in Längsrichtung oder in Querrichtung orientiert werden. Um das Positionieren der Elektroden zu erleichtern, können verschiedene Techniken wie etwa Ultraschall, Fluoroskopie und Echokardiographie angewandt werden. Falls erwünscht oder notwendig kann die Vermeidung eines Blutflussverschlusses mit gekerbten Katheterentwürfen oder mit Kathetern, die einen oder mehrere Tunnel oder Durchgänge enthalten, erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Atmungsregler 240 einen Verbinder aufweisen, der mit einem Patientenbeatmungsgerät verbunden ist und ein Logiksignal sendet, um das Beatmungsgerät zu aktivieren oder zu deaktivieren, um die Atmung während der vagalen und/oder kardialen Stimulation und/oder Destimulation zu steuern.
Das System 200 kann einen Controller, wie er oben beschrieben ist, oder irgendeinen geeigneten Prozessor 230 enthalten. Beispielsweise kann der Prozessor die von dem Kompressionssystem 204 erfassten Blutinformationen verarbeiten. Der Controller kann Informationen wie etwa den Kompressionszustand verschiedener Gliedmaßen oder den Blutfluss zu oder von verschiedenen Gliedmaßen speichern oder verarbeiten. Der Controller kann solche Informationen auch vor einem medizinischen Vorgang und während des Vorgangs speichern oder verarbeiten.
Der Controller 230 kann dazu verwendet werden, Informationen von den Nervenstimulationselektroden 210 und den Herzstimulationselektroden 220 zu sammeln. Der Controller 230 kann außerdem dazu verwendet werden, die Stimulationspegel und die Stimulationsdauer der Nervenstimulationselektroden 210 und der Herzstimulationselektroden 220 zu steuern. Der Controller 230 kann außerdem dazu verwendet werden, die Kompressionspegel und die Kompressionsdauer des Kompressionssystems 204 zu steuern. Diese Informationen können dazu verwendet werden, die Stimulationspegel und die Stimulationszeiten der Nervenstimulationselektroden 210 und der Herzstimulationselektroden 220 einzustellen. Diese Informationen können außerdem dazu verwendet werden, die Kompressionspegel und die Kompressionszeiten des Kompressionssystems 204 einzustellen.
3 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens, das die vorliegende Erfindung verwendet. Bei 500 ist der Patient für einen medizinischen Vorgang vorbereitet.
Beim Block 510 wird ein Nerv, der das Schlagen des Herzes steuert, stimuliert. Ein solcher Nerv kann beispielsweise ein Vagusnerv sein. Beim Block 510 können eines oder mehrere aus einer Vielzahl von pharmakologischen Mitteln oder Arzneimitteln abgegeben werden. Diese Arzneimittel können reversible Asystolien eines Herzes herbeiführen, wobei die Fähigkeit, das Herz elektrisch zu stimulieren, aufrechterhalten wird. Wie weiter unten beschrieben wird, können zu verschiedenen Funktionen und Zwecken weitere Arzneimittel verabreicht werden. Während des medizinischen Vorgangs abgegebene Arzneimittel können zu Beginn des Vorgangs, intermittierend bzw. diskontinuierlich während des Vorgangs, kontinuierlich während des Vorgangs oder im Anschluss an den Vorgang verabreicht werden.
Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen oder Arzneimittelzusammensetzungen, die für die Verabreichung an einen Patienten während eines medizinischen Vorgangs geeignet sind, können einen pharmazeutisch annehmbaren Träger oder eine solche Lösung in einer geeigneten Dosierung umfassen. Es gibt eine Anzahl von pharmazeutisch annehmbaren Trägern, die für die Abgabe verschiedener Arzneimittel, beispielsweise über direkte Injektion, orale Abgabe, Abgabe über Suppositorium, transdermale Abgabe, epikardidale Abgabe und/oder Abgabe durch Inhalation, verwendet werden können. Pharmazeutisch annehmbare Träger umfassen eine Anzahl von vorzugsweise sterilen Lösungen wie beispielsweise Wasser, Kochsalzlösung, Ringer-Lösung und/oder Zuckerlösungen wie etwa Dextrose in Wasser oder Kochsalzlösung. Weitere mögliche Träger, die verwendet werden können, umfassen Natriumcitrat, Zitronensäure, Aminosäuren, Lactat, Mannitol, Maltose, Glycerol, Sucrose, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kalziumchlorid, Natriumlactat und/oder Natriumbicarbonat. Trägerlösungen können gepuffert oder nicht gepuffert sein.
Arzneimittelformulierungen oder Arzneimittelzusammensetzungen können Antioxidanzien oder Konservierungsstoffe wie etwa Ascorbinsäure umfassen. Sie können für die parenterale Verabreichung, beispielsweise an den Blutkreislauf oder direkt an das Herz, wie etwa durch intrakoronare Infusion oder Injektion ebenfalls in pharmazeutisch annehmbarer Form vorliegen. Arzneimittelmischungen nach Formel oder Arzneimittelzusammensetzungen können Mittel umfassen, die einen synergistischen Effekt schaffen, wenn sie gemeinsam verabreicht werden. Ein synergistischer Effekt zwischen zwei oder mehreren Arzneimitteln kann die Menge, die normalerweise für die therapeutische Abgabe eines einzelnen Medikaments oder Mittels erforderlich ist, verringern. Zwei oder mehrere Arzneimittel können beispielsweise nacheinander oder gleichzeitig verabreicht werden. Arzneimittel können durch eine oder mehrere Bolusinjektionen und/oder Bolusinfusionen oder Kombinationen davon verabreicht werden. Die Injektionen und/oder Infusionen können kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Arzneimittel können, beispielsweise systemisch oder lokal, beispielsweise dem Herz, einer Koronararterie und/oder einer Vene, einer Pulmonalarterie und/oder einer Pulmonalvene, dem rechten Atrium und/oder dem rechten Ventrikel, dem linken Atrium und/oder dem linken Ventrikel, der Aorta, dem AV-Knoten, dem SA-Knoten, einem Nerv und/oder dem Sinus coronarius verabreicht werden. Arzneimittel können durch intravenöse, intrakoronare und/oder intraventrikuläre Verabreichung in einem geeigneten Träger verabreicht oder abgegeben werden. Beispiele von Arterien, die für das Verabrei chen von Arzneimitteln an den AV-Knoten verwendet werden können, umfassen die AV-Knoten-Arterie, die rechte Koronararterie, die rechte absteigende Koronararterie, die linke Koronararterie, die linke vordere absteigende Koronararterie und die Kugelsche Arterie. Arzneimittel können systemisch, beispielsweise durch orale, transdermale oder intranasale Verfahren, durch ein Verfahren mittels Suppositorium oder ein Verfahren mittels Inhalation abgegeben werden. Arzneimittel können auch durch eine Tablette bzw. Pille, ein Spray, eine Creme, eine Salbe oder eine Medikamentenmischung nach Formel abgegeben werden.
Arzneimittel können über eine Arzneimittelabgabevorrichtung, die einen Katheter wie etwa einen Arzneimittelabgabekatheter oder einen Führungskatheter, ein Pflaster wie etwa ein transepikardiales Pflaster, das Arzneimittel langsam in das Myokard freigibt, eine Kanüle, eine Pumpe und/oder eine hypodermische Nadel- und Spritzenanordnung abgegeben werden. Ein Arzneimittelabgabekatheter kann ein ausdehnbares Element, z.B. einen Niederdruckballon, und einen Schaft mit einem distalen Abschnitt aufweisen, wobei das ausdehnbare Element längs des distalen Abschnitts angeordnet ist. Ein Katheter für Arzneimittelabgabe kann ein oder mehrere Lumen aufweisen und kann endovaskulär durch Einführung in ein Blutgefäß, z.B. eine Arterie wie etwa eine Femoralarterie, eine Radialarterie, die Subklavia oder eine Koronararterie, zugeführt werden. Der Katheter kann mittels verschiedener Führungstechniken, z.B. durch fluoroskopische Führung und/oder einen Führungskatheter oder mittels Führungsdrahttechniken, in eine gewünschte Position geführt werden.
Arzneimittel können über eine iontophoretische Arzneimittelabgabevorrichtung, die am Herz angeordnet ist, abgegeben werden. Im Allgemeinen kann die Abgabe von ionisier ten Arzneimitteln durch einen zwischen zwei Elektroden angelegten kleinen Strom verbessert werden. Positive Ionen können vom positiven Pol in die Gewebe eingeführt werden oder negative Ionen von dem negativen Pol. Die Anwendung der Iontophorese kann den Transport bestimmter inonisierter Arzneimittelmoleküle deutlich erleichtern. Beispielsweise kann dem Herz Lidocainhydrochlorid über ein Arzneimittelpflaster, das das Arzneimittel enthält, appliziert werden. Über dem Pflaster könnte eine positive Elektrode platziert werden und Strom hindurchgeleitet werden. Die negative Elektrode würde das Herz oder einen anderen Körperteil an irgendeinem gewünschten Abstandspunkt kontaktieren, um den Kreis zu vervollständigen. Eine oder mehrere der Elektroden könnten außerdem als Nervenstimulationselektroden 210 oder als Herzstimulationselektroden 220 verwendet werden.
Die zwei Teile des autonomen Nervensystems, die das Herz regulieren, besitzen gegensätzliche Funktionen. Erstens erhöht das adrenerge oder sympathische Nervensystem die Herzfrequenz durch Freisetzen von Epinephrin und Norepinephrin. Zweitens erhöht das parasympathische System, auch als cholinerges Nervensystem oder vagales Nervensystem bekannt, die Herzfrequenz durch Freisetzen von Acetylcholin. Catecholamine wie etwa Norepinephrin (auch Noradrenalin genannt) und Epinephrin (auch Adrenalin genannt) sind Agonisten für Beta-adrenerge Rezeptoren. Ein Agonist ist ein Stimulans-Biomolekül oder Stimulans, das an einen Rezeptor angebunden ist.
Beta-adrenerge Rezeptoren blockierende Mittel treten mit Beta-adrenerge Rezeptoren stimulierenden Mitteln in einen Wettbewerb um verfügbare Beta-Rezeptorplätze. Wenn der Zugang zu Beta-Rezeptorplätzen durch Rezeptoren blockierende Mittel blockiert ist, auch als Beta-adrenerge Blockade bekannt, nehmen die chronotrope Reaktion oder Herzfrequenzreaktion, die inotrope Reaktion oder Kontraktilitätsreaktion und die Vasodilatorreaktion auf Rezeptoren stimulierende Mittel proportional ab. Daher sind Beta-adrenerge Rezeptoren blockierende Mittel Mittel, die Plätze von Beta-adrenergen Rezeptoren blockieren können.
Da Beta-adrenerge Rezeptoren mit der Kontraktilität und der Herzfrequenz zu tun haben, erhöht die Stimulation von Beta-adrenergen Rezeptoren im Allgemeinen die Herzfrequenz, die Kontraktilität des Herzes und die Rate bzw. Geschwindigkeit der Leitung von elektrischen Impulsen durch den AV-Knoten und das Leitungssystem.
Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen bzw. Arzneimittelmischungen nach Formel und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können irgendwelche natürlich vorkommende oder chemisch synthetisierte (synthetische Analoge) Beta-adrenerge Rezeptoren blockierende Mittel umfassen. Beta-adrenerge Rezeptoren blockierende Mittel oder ☐-adrenerge Blockierungsmittel sind auch als Betablocker oder ☐-Blocker und als Klasse-II-Antiarrhythmika bekannt.
Der hier auftretende Begriff "Betablocker" kann sich auf ein oder mehrere Mittel beziehen, die gegen die Auswirkungen von Beta-stimulierenden Catecholaminen ankämpfen, indem sie die das Anbinden der Catecholamine an die Betarezeptoren blockieren. Beispiele von Betablockern umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Acebutol, Alprenolol, Atenol, Betantolol, Betaxolol, Bevantolol, Bisoprolol, Carterolol, Celiprolol, Chlortalidon, Esmolol, Labetalol, Metoprolol, Nadolol, Penbutolol, Pindolol, Propranolol, Oxprenolol, Sotalol, Teratolol, Timolol und Kombinationen, Mischungen und/oder Salze davon.
Die Auswirkungen von verabreichten Betablockern können durch Verabreichung von Betarezeptoragonisten, z.B. Dobutamin oder Isoproterenol umgekehrt bzw. aufgehoben werden.
Das parasympathische oder cholinerge System ist an der Steuerung der Herzfrequenz über den sinuatrialen Knoten (SA-Knoten), wo es die Herzfrequenz verringert, beteiligt. Weitere cholinerge Effekte umfassen die Hemmung des AV-Knotens und eine hemmende Auswirkung auf die kontraktile Kraft. Das cholinerge System wirkt über den Vagusnerv so, dass Acetylcholin freigesetzt wird, das seinerseits cholinerge Rezeptoren stimuliert. Cholinerge Rezeptoren sind auch als Muscarin-Rezeptoren bekannt. Die Stimulation der cholinergen Rezeptoren senkt die Bildung von cAMP. Die Stimulation von cholinergen Rezeptoren besitzt im Vergleich zur Stimulation von Beta-adrenergen Rezeptoren im Allgemeinen einen gegenteiligen Effekt auf die Herzfrequenz. Beispielsweise erhöht die Beta-adrenerge Stimulation die Herzfrequenz, während die cholinerge Stimulation diese senkt. Wenn der Vagotonus hoch ist und der adrenerge Tonus niedrig ist, ergibt sich ein deutliches Verlangsamen des Herzes (Sinusbradykardie). Acetylcholin verkleinert die Amplitude, die Zuwachsrate und die Dauer des AV-Knoten-Aktionspotentials. Während der Vagusnervstimulation arrestiert der SA-Knoten nicht. Stattdessen kann die Schrittmacherfunktion zu Zellen wechseln, die bei einer niedrigeren Frequenz feuern. Außerdem kann Acetylcholin dazu beitragen, bestimmte Kaliumkanäle zu öffnen, um dadurch einen nach außen gerichteten Fluss von Kaliumionen und eine Hyperpolarisation zu erzeugen. Acetylcholin verlangsamt außerdem die Leitung durch den AV-Knoten.
Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können irgendein natürlich vorkommendes oder chemisch synthetisiertes (synthetische Analoge) Cholinergikum umfassen. Der hier auftretende Begriff "Cholinergikum" kann sich auf einen oder mehrere cholinerge Rezeptormodulatoren oder Rezeptoragonisten beziehen. Beispiele von Cholinergika umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Acetylcholin, Carbachol (Carbamylcholinchlorid), Bethanechol, Methacholin, Arekolin, Norarekolin und Kombinationen, Mischungen und/oder Salze davon.
Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können irgendeinen natürlich vorkommenden oder chemisch synthetisierten Cholinesterasehemmer umfassen. Der hier auftretende Begriff "Cholinesterasehemmer" kann sich auf ein oder mehrere Mittel beziehen, die die Wirkung von Acetylcholin verlängern, indem sie dessen Zerstörung oder Hydrolyse durch Cholinesterase verhindern bzw. hemmen. Cholinesterasehemmer sind auch als Acetylcholinesterasehemmer bekannt. Beispiele von Cholinesterasehemmern umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Edrophonium, Neostigmin, Neostigminmethylsulfat, Pyridostigmin, Tacrin und Kombinationen, Mischungen und/oder Salze davon.
Innerhalb bestimmter Zellmembranen gibt es ionenselektive Kanäle. Diese ionenselektiven Kanäle umfassen Calciumkanäle, Natriumkanäle und/oder Kaliumkanäle. Daher können Arzneimittel, Arzneimittelmischungen nach Formel und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, irgendeinen natürlich vorkommenden oder chemisch synthetisierten Calcium-Kanalblocker umfassen. Calcium-Kanalblocker verhindern bzw. hemmen den nach innen gerichteten Fluss von Calciumionen durch Zellmembranen von arteriellen glatten Muskelzellen und Myokardzellen. Daher kann sich der hier auftretende Begriff "Calcium-Kanalblocker" auf ein oder mehrere Mittel beziehen, die den Fluss von Calciumionen durch eine Zellmembran verhindern bzw. hemmen. Der Calciumkanal hat im Allgemeinen mit dem Auslösen des kontraktilen Zyklus zu tun. Calcium-Kanalblocker sind auch als Calciumionen-Zustromhemmer, langsame Kanalblocker, Calciumionenantagonisten, Calciumkanalantagonist-Arzneimittel und als Klasse-IV-Antiarrhythmika bekannt. Ein gewöhnlich verwendeter Calcium-Kanalblocker ist Verapamil.
Die Verabreichung eines Calcium-Kanalblockers, z.B. von Verapamil, verlängert im Allgemeinen die effektive Refraktärphase innerhalb des AV-Knotens und verlangsamt die AV-Leitung in einer ratenbezogenen Weise, da die elektrische Aktivität durch den AV-Knoten wesentlich vom Calciumionenzustrom durch den langsamen Kanal abhängt. Ein Calcium-Kanalblocker besitzt die Fähigkeit, die Herzfrequenz eines Patienten zu verlangsamen sowie einen AV-Block zu erzeugen. Beispiele von Calcium-Kanalblockern umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Amilorid, Amlodipin, Bepridil, Diltiazem, Felodipin, Isradipin, Mibefradil, Nicardipin, Nifedipin (Dihydropyridine), Nickel, Nimodipin, Nisoldipin, Stickoxid (NO), Norverapamil und Verapamil und Kombinationen, Mischungen und/oder Salze davon. Verapamil und Diltiazem sind sehr wirksam beim Hemmen des AV-Knotens, während Arzneimittel der Nifedipinfamilie einen geringeren hemmenden Effekt auf den AV-Knoten haben. Stickoxid (NO) fördert indirekt die Calciumkanalschließung. NO kann verwendet werden, um die Kontraktion zu verhindern bzw. zu hemmen. NO kann außerdem verwendet werden, um sympathetischen Ausfluss zu hemmen, die Freisetzung von Norepinephrin zu verringern, eine Vasodilation herbeizuführen, die Herzfrequenz zu verringern und die Kontraktilität zu verringern. Im SA-Knoten führt eine cholinerge Stimulation zur Bildung von NO.
Weitere Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können irgendeinen natürlich vorkommenden oder chemisch synthetisierten Natrium-Kanalblocker umfassen. Natrium-Kanalblocker sind auch als Natrium-Kanalhemmer, Natriumkanal-Blockierungsmittel, schnelle Kanalblocker oder schnelle Kanalhemmer bekannt. Antiarrhythmika, die den Natriumkanal hemmen oder blockieren, sind als Klasse-I-Antiarrhythmika bekannt; Beispiele umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Quinidin und Quinidin-ähnliche Mittel, Lidocain und Lidocain-ähnliche Mittel, Tetrodotoxin, Encainid, Flecainid und Kombinationen, Mischungen und/oder Salze davon. Daher kann sich der hier auftretende Begriff "Natrium-Kanalblocker" auf ein oder mehrere Mittel beziehen, die den Fluss von Natriumionen durch eine Zellmembran hemmen oder blockieren oder die Potentialdifferenz an der Zellmembran beseitigen. Beispielsweise kann der Natriumkanal auch vollkommen gehemmt werden, indem die extrazellulären Kaliumniveaus erhöht werden, um hyperkaliämische Werte zu depolarisieren, was die Potentialdifferenz an der Zellmembran beseitigt. Das Ergebnis ist eine Hemmung der Herzkontraktion mit Herzstillstand (Kardioplegie). Das Öffnen des Natriumkanals (Natriumzustrom) erfolgt zugunsten einer schnellen Leitung der elektrischen Impulse durch das gesamte Herz.
Weitere Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können irgendein natürlich vorkommendes oder chemisch synthetisiertes Kalium-Kanalmittel umfassen. Der hier auftretende Begriff "Kalium-Kanalmittel" kann sich auf ein oder mehrere Mittel beziehen, die den Fluss von Kaliumionen durch die Zellmembran beeinflussen. Es gibt zwei Haupttypen von Kaliumkanälen. Der erste Kanaltyp ist spannungsgesteuert, während der zweite Typ Liganden-gesteuert ist. Acetylcholin-aktivierte Kaliumkanäle, die Liganden-gesteuerte Kanäle sind, öffnen sich in Reaktion auf eine vagale Stimulation und die Freisetzung von Acetylcholin. Das Öffnen der Kaliumkanäle verursacht eine Hyperpolarisation, die die Rate bzw. die Geschwindigkeit, mit der die Aktivierungsschwelle erreicht wird, senkt. Adenosin ist ein Beispiel eines Kalium-Kanalöffners. Adenosin verlangsamt die Leitung durch den AV-Knoten. Adenosin, ein Zerlegungsprodukt von Adenosintriphosphat, hemmt den AV-Knoten und die AV-Atria. Im atrialen Gewebe verursacht Adenosin das Verkürzen der Aktions- bzw. Wirkungspotentialdauer und eine Hyperpolarisation. Im AV-Knoten hat Adenosin ähnliche Auswirkungen und verkleinert ebenfalls die Aktionspotentialamplitude und die Wachstumsgeschwindigkeit des Aktionspotentials. Adenosin ist wegen seiner Wirkungen auf den Adenosinrezeptor an vaskulären glatten Muskelzellen auch ein direkter Vasodilator. Außerdem wirkt Adenosin als negativer Neuromodulator und verhindert bzw. hemmt dadurch die Freisetzung von Norepinephrin. Klasse-III-Antiarrhythmika, ebenfalls als Kalium-Kanalhemmer bekannt, strecken die Aktionspotentialdauer und die Refraktärzeit durch Blockieren des nach außen gerichteten Kaliumkanals, um das Aktionspotential zu verlängern. Amiodaron und d-Sotalal sind beides Beispiele für Klasse-IIII-Antiarrhythmika.
Kalium ist die gebräuchlichste Komponente bei kardioplegischen Lösungen. Hohe extrazelluläre Kaliumniveaus verringern das Membranruhepotential. Das Öffnen des Natriumkanals, das normalerweise einen schnellen Natriumzustrom während des Aufwärtshubs bzw. Hochgangs des Aktionspotentials ermöglicht, wird daher aufgrund einer Verringerung des Membranruhepotentials inaktiviert. Die vorliegende Erfindung kann mit einem herkömmlichen CPB kom biniert werden, wobei die induzierte Asystolie, wie durch diese Erfindung beschrieben, als Ersatz für einen herkömmlichen kardioplegischen Herzstillstand dienen kann. Beispielsweise kann die Kombination von Arzneimitteln und vagaler Stimulation in einer Vielzahl von medizinischen Vorgängen als kardioplegisches Mittel verwendet werden.
Arzneimittel, Arzneimittelformulierungen und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, können eines oder mehrere von irgendwelchen natürlich vorkommenden oder chemisch synthetisierten Mitteln wie etwa einen Betablocker, ein cholinerges Mittel, einen Cholinesterasehemmer, einen Calcium-Kanalblocker, einen Natrium-Kanalblocker, ein Kalium-Kanalmittel, Adenosin, einen Adenosinrezeptoragonisten, einen Adenosindesaminasehemmer, Dipyridamol, einen Monoaminoxidasehemmer, Digoxin, Digitalis, Lidocain, Bradykininmittel, einen serotoninergen Agonisten, Antiarrhythmika, Herzglykoside, lokale Anästhetika und Kombinationen oder Mischungen davon umfassen. Digitalis und Digoxin hemmen beide die Natriumpumpe. Digitalis ist ein aus pflanzlichem Material gewonnener natürlicher inotroper Stoff, während Digoxin ein synthetisierter Stoff ist. Dipyridamol verhindert bzw. hemmt die Adenosindesaminase, die Adenosin zerlegt. Arzneimittel, Arzneimittelmischungen nach Formel und/oder Arzneimittelzusammensetzungen, die die autonome elektrische Leitung am SA-Knoten und/oder AV-Knoten reversibel unterbinden können und dennoch das elektrische Schrittmachen des Herzes zulassen, um das Herzzeitvolumen aufrechtzuerhalten, können gemäß dieser Erfindung verwendet werden.
In einem Verfahren ist die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erzeugte Herzasystolie reversibel, z.B. chemisch wie etwa durch die Verabreichung von Atropin oder durch natürliche Kräfte. Die Beta-adrenerge Stimulation oder Verabreichung von Calciumlösungen kann dazu verwendet werden, die Auswirkungen eines Calcium-Kanalblockers wie etwa Verapamil umzukehren bzw. aufzuheben. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Mittel, die die Herzfrequenz und/oder die Kontraktion fördern, verwendet werden. Beispielsweise ist bekannt, dass Dopamin, ein natürliches Catecholamin, die Kontraktilität steigert. Positive inotrope Stoffe sind Mittel, die speziell die Kontraktionskraft des Herzes verstärken. Glucagon, ein natürlich vorkommendes Hormon, ist dafür bekannt, dass es die Herzfrequenz und die Kontraktilität steigert. Glucagon kann verwendet werden, um die Auswirkungen eines Betablockers umzukehren bzw. aufzuheben, da seine Auswirkungen den Betarezeptor umgehen. Forskolin ist dafür bekannt, dass es die Herzfrequenz und die Kontraktilität steigert. Wie oben erwähnt worden ist, steigern Epinephrin und Norepinephrin natürlich die Herzfrequenz und die Kontraktilität. Schilddrüsenhormon, Phosphodiesterasehemmer und Prostacyclin, ein Prostaglandin, sind ebenfalls dafür bekannt, dass sie die Herzfrequenz und die Kontraktilität steigern. Außerdem sind Methylxanthine dafür bekannt, dass sie eine Wechselwirkung von Adenosin mit seinen Zellrezeptoren verhindern.
Typischerweise verhindert die Vagusnervstimulation, dass das Herz kontrahiert. Dieser Nichtkontraktion müssen dann Perioden ohne Vagusnervstimulation folgen, während denen zugelassen wird, dass sich das Herz kontrahiert und der Blutfluss durch den gesamten Körper wiederhergestellt wird. Während der Zeit, in der die Nervenstimulation eine Kontraktion des Herzen verhindert, kann der gesamte medizinische Vorgang oder ein Teil von diesem ausgeführt oder begonnen werden (Block 520). Ein solcher Vorgang kann beispielsweise eine Operation bzw. ein chirurgischer Eingriff am Herz sein. Alternativ kann der Vorgang eine an einem anderen Organ des Körpers ausgeführte Operation sein. Beim Block 520 können eines oder mehrere aus einer Vielzahl von pharmakologischen Mitteln oder Arzneimitteln abgegeben werden oder weiterhin abgegeben werden. Diese Arzneimittel können eine reversible Asystolie eines Herzes erzeugen, wobei die Fähigkeit, das Herz elektrisch zu stimulieren, aufrechterhalten wird. Wie oben beschrieben worden ist, können zu verschiedenen Funktionen und Zwecken weitere Arzneimittel verabreicht werden.
Der Begriff "medizinische Prozedur" oder "medizinischer Vorgang" kann einen oder mehrere medizinische oder chirurgische Vorgänge wie beispielsweise eine Herzoperation, die mit oder ohne kardiopulmonalen Bypass-Kreisen (CPB-Kreisen) ausgeführt wird, eine Herzklappenreparatur, eine Herzklappenersetzung, MAZE-Prozeduren, Revaskularisationsprozeduren, perkutane myokardiale Revaskularisationsprozeduren (PMR-Prozeduren), eine transmyokardiale Revaskularisation (TMR), CABG-Prozeduren, Anastomoseprozeduren, nicht chirurgische Verfahren, fluoroskopisches Verfahren, eine Operation am schlagenden Herz, eine Gefäßoperation, ein neurochirurgisches Vorgehen, eine Gehirnoperation, elektrophysiologische Verfahren, diagnostische und therapeutische Verfahren, Ablationsverfahren, eine Ablation von Arrhythmien, endovaskuläre Verfahren, eine Behandlung der Leber, der Milz, des Herzes, der Lungen und der Hauptblutgefäße, eine Aneurysma-Reparation, Bildgebungsverfahren für das Herz und die großen Gefäße, CAT-Abtastungen oder MRT-Verfahren, pharmakologische Therapien, Arzneimittelabgabeverfahren, Gentherapien, Zelltherapien, Krebstherapien, Strahlentherapien, genetische oder zelluläre Manipulations- oder -transplantationsverfahren, Gewebe- und/oder Organmanipulations- oder -transplantationsverfahren, Koronarangioplastieverfahren, eine Platzierung oder Abgabe eines beschichteten oder unbeschichteten Stents, Atherektomie verfahren, Verfahren für die Manipulation und/oder Beseitigung von atherosklerotischer Plaque, Vorgehen, bei denen die Blutung genau gesteuert werden muss, Vorgehen, die eine genaue Steuerung der Herzbewegung und/oder der Blutung verlangen, bedeuten.
Wenn der medizinische Vorgang eine oder mehrere medizinische Vorrichtungen, z.B. beschichtete Stents, umfasst, können diese Vorrichtungen mit einem oder mehreren radioaktiven Materialien und/oder biologischen Mitteln wie beispielsweise einem Antikoagulans, einem Antithrombotikum, einem Blutgerinnungsmittel, einem Thrombozytenmittel, einem entzündungshemmenden Mittel, einem Antikörpermittel, einem Antigen, einem Immunglobulin, einem Abwehrmittel, einem Enzym, einem Hormon, einem Wachstumsfaktor, einem Neurotransmitter, einem Zytokin, einem Blutmittel, einem Regulationsmittel, einem Transportmittel, einem fibrösen Mittel, einem Protein, einem Peptid, einem Proteoglykan, einem Toxin, einem Antibiotikum, einem antibakteriellen Mittel, einem antimikrobischen Mittel, einem bakteriellen Mittel oder einer bakteriellen Komponente, Hyaluronsäure, einem Polysaccharid, einem Kohlenhydrat, einer Fettsäure, einem Katalysator, einem Arzneimittel, einem Vitamin, einem DNS-Segment, einem RNS-Segment, einer Nucleinsäure, einem Lectin, einem antiviralen bzw. viruziden Mittel, einem viralen Mittel oder einer viralen Komponente, einem genetischen Mittel, einem Liganden und einem Farbstoff (der wie ein biologischer Ligand wirkt) beschichtet sein. Biologische Mittel können in der Natur gefunden werden (natürlich vorkommen) oder chemisch synthetisiert werden.
Der medizinische Vorgang kann nicht invasiv, minimal invasiv und/oder invasiv sein. Der medizinische Vorgang kann einen Lösungsweg bzw. ein Vorgehen mittels Pfortenzugang, ein teilweise oder insgesamt endoskopisches Vorgehen, ein Vorgehen mittels Sternotomie oder ein Vorgehen mittels Thorakotomie mit sich bringen. Der medizinische Vorgang kann die Verwendung verschiedener mechanischer Stabilisierungsvorrichtungen oder Techniken sowie verschiedener Roboter- oder Bildgebungssysteme umfassen.
Das Herz kann vorübergehend verlangsamt oder für kurze Zeitperioden intermittierend gestoppt werden, um dem Chirurgen das Erfüllen der erforderlichen chirurgischen Aufgaben zu erlauben und dennoch zuzulassen, dass das Herz selbst die Blutzirkulation für den Körper versieht. Beispielsweise ist die Stimulation des Vagusnervs, um das Herz vorübergehend und intermittierend zu verlangsamen oder zu stoppen, in dem US-Patent Nr. 6.006.134 mit dem Titel "Method and Device for Electronically Controlling the Beating of a Heart Using Venous Electrical Stimulation of Nerve Fibers", 21. Dezember 1999, an die Erfinder Hill und Junkmann, beschrieben.
Während dieses medizinischen Vorgangs werden Herzkontraktionen unterbunden oder verlangsamt. Nach einer Zeitperiode wird zugelassen, dass sich das Herz kontrahiert, damit Blut zum Gehirn und anderen Bereichen, die Sauerstoff benötigen, fließen kann. Um den Blutfluss zu einem gewünschten Bereich zu leiten, können eine oder mehrere Komponenten des Körpers des Patienten mittels des Kompressionssystems 100, 204 komprimiert werden (Block 525). Im Allgemeinen ist es am meisten erwünscht, dass das Blut zum Gehirn fließt. So können ein oder mehrere Gliedmaße komprimiert werden, um den Blutfluss zuerst zum Gehirn zu leiten.
Sobald die Kompression begonnen worden ist, um den Blutfluss geeignet zu lenken, kann zugelassen werden, dass das Herz kontrahiert (Block 530). Es kann erforderlich sein, dass Herzkontraktionen intermittierend während des Vorgangs eintreten, um einen angemessenen Blutfluss sicherzustellen. In einer Ausführungsform wird die Stimulation von dem Nervenstimulator 210 unterbrochen oder hinreichend verlangsamt, um zuzulassen, dass sich das Herz kontrahiert. Beispielsweise wird die Vagusnervstimulation unterbunden, um dadurch das Eintreten von Herzkontraktionen zuzulassen.
Beim Block 532 kann ermittelt werden, ob das Herz wie gewünscht kontrahiert. Falls dies nicht zutrifft, kann die Herzstimulation auch dazu verwendet werden, Kontraktionen zu fördern (Block 535). Beispielsweise kann der Herzstimulator 220 für die Stimulation von Kontraktionen des Herzes verwendet werden.
Sobald sich das Herz kontrahiert, fließt Blut, wie es durch die Kompression gelenkt wird. Beispielsweise lenkt die Kompression eines oder mehrerer Gliedmaße den Blutfluss zuerst zum Gehirn.
Eine Ausgabe hinsichtlich der Kompression durch das Kompressionssystem 100, 204 kann dem Chirurgen durch eine Anzahl geeigneter Mittel mitgeteilt werden. Beispielsweise kann die Ausgabe an einer Anzeigevorrichtung oder einem Monitor an der Steuereinheit 14 angegeben werden. Ein sichtbares oder hörbares Signal kann angeben, wann die Kompression einen bestimmten Pegel erreicht und welche Teile des Körpers komprimiert werden, den Pegel des zu den verschiedenen Bereichen fließenden Bluts angeben oder angeben, welche Bereich den Blutfluss empfangen.
Außerdem kann anhand der Ausgabe des Systems 100, 204 das Ausmaß der verwendeten Kompression eingestellt werden. Beispielsweise kann auf der Grundlage einer Ausgabe darüber, wo Blut fließt, der Kompressionsgrad erhöht oder gesenkt werden. Diese Einstellung kann automatisch geschehen oder vom Chirurgen gesteuert werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Still- oder Ruhigstellen des Herzes für ausgewählte und steuerbare Zeitperioden, um das Ausführen einer Herzoperation oder eines anderen chirurgischen Eingriffs zu ermöglichen. Obwohl eine solche Ruheperiode erwünscht ist, darf sie nicht zu lang andauern, da andernfalls den Organen unzureichend Blut und Sauerstoff zugeführt wird. Somit ist es erforderlich, Perioden zu haben, in denen das Herz schlägt (Blöcke 530, 535). Bei den Blöcken 530, 535 können eines oder mehrere aus einer Vielzahl von pharmakologischen Mitteln oder Arzneimittel abgegeben werden oder weiterhin abgegeben werden. Diese Arzneimittel können eine reversible Asystolie eines Herzes herbeiführen, wobei die Fähigkeit, das Herz elektrisch zu stimulieren, aufrechterhalten wird. Insbesondere können beim Block 535 Arzneimittel verabreicht werden, um Herzkontraktionen zu fördern. Wie oben beschrieben worden ist, können zu verschiedenen Funktionen und Zwecken weitere Arzneimittel verabreicht werden.
Bei 539 kann ermittelt werden, ob zusätzliche medizinische Vorgänge oder zusätzliche Stufen medizinischer Vorgänge ausgeführt werden müssen. Falls dies zutrifft, kann das Herz wieder mittels der oben beschriebenen Verfahren zum Stillstellen des Herzes stillgestellt werden. Das Verfahren kann dann (wie etwa in der mit 540 bezeichneten Schleife) wiederholt werden. Beispielsweise kann durch Stimulation des Vagusnervs wieder verhindert werden, dass sich das Herz kontrahiert (510). Es können zusätzliche Arzneimittel abgegeben werden, oder die zuvor verabreichten Arzneimittel können weiterhin verabreicht werden.
Zu dieser Zeit kann die Kompression unterbrochen werden, bis der durch den Block 525 bezeichnete Schritt wieder erreicht ist. Alternativ kann die Kompression, sobald sie begonnen ist, fortgesetzt werden, bis der medizinische Vorgang beendet ist.
Dieser Zyklus kann wiederholt werden, bis der Vorgang wie etwa die Operation abgeschlossen ist. Mit fortschreitendem Zyklus kann das Kompressionssystem 100, 204 dazu verwendet werden, den Blutfluss geeignet zu leiten.
Beispielsweise kann ein chirurgischer Eingriff bei 520 erfordern, dass vom Chirurgen mehrere Stiche bzw. Nähte ausgeführt werden. Der Chirurg kann den Vagusnerv bei 510 stimulieren, um das Herz zu stoppen. Dann kann der Chirurg bei 520 die erste Naht bzw. den ersten Stich ausführen. Der Chirurg kann dann die Stimulation bei 530 reduzieren oder anhalten, um zuzulassen, dass das Herz kontrahiert. Der Chirurg kann dann geeignete Abschnitte des Körpers komprimieren, um den Blutfluss zu lenken. Dann kann der Chirurg bei 540 zu 510 zurückkehren, um Kontraktionen des Herzes zu unterbinden. Bei 520 führt der Chirurg dann die zweite Naht aus. Dieser Prozess kann wiederholt werden (die mit 540 bezeichnete Schleife kann wiederholt werden), bis sämtliche erforderlichen Nähte bzw. Stiche ausgeführt sind. Zwischenzeitlich wird die Kompression verwendet, wenn sie zum Lenken des Blutflusses geeignet ist.
Nachdem der Vorgang abgeschlossen ist, kann der Schritt 535 ausgeführt werden, bis das Herz normal schlägt. Sobald bei 532 ermittelt worden ist, dass der medizinische Vorgang abgeschlossen ist, kann der Chirurg mit dem Stimulieren des Herzes fortsetzen, bis er überzeugt ist, dass das Herz normal schlägt. Außerdem kann das Kompressionssystem 100, 204 dazu verwendet werden, den Fluss des Blutes zu lenken, bis der Blutfluss in allen Bereichen des Körpers ausreichend ist. Beispielsweise kann das Kompressionssystem 100, 204 ein oder mehrere Gliedmaßen komprimieren, um den Blutfluss zuerst zum Gehirn zu leiten. Danach kann das Kompressionssystem nur die Beine komprimieren, um den Blutfluss als Nächstes zum oberen Teil des Körpers des Patienten zu leiten. Danach kann das Kompressionssystem die Kompression der Beine unterbrechen, damit Blut in den unteren Teil des Körpers des Patienten fließen kann. Am Ende des Vorgangs können eines oder mehrere aus einer Vielzahl von pharmakologischen Mitteln oder Arzneimitteln abgegeben werden oder weiterhin abgegeben werden, um Schmerzen zu lindern oder zur Genesung beizutragen. Wie oben beschrieben worden ist, können zu verschiedenen Funktionen und Zwecken weitere Arzneimittel verabreicht werden.
4 ist ein Zeitliniendiagramm, die die Beziehung zwischen einem Kompressionssystem, einem Nervenstimulator und einem Herzstimulator zeigt.
Der Punkt 610 gibt einen Punkt an, bevor der medizinische Vorgang begonnen hat. An diesem Punkt 610 sind sowohl die Nervenstimulation als auch die Herzstimulation ausgeschaltet. Am Punkt 610 schlägt das Herz regelmäßig bzw. regulär. Das Kompressionssystem 100, 204 kann ausgeschaltet sein.
Dann wird die Nervenstimulation eingeschaltet, um das Schlagen des Herzes zu unterbinden. Während der Phase 601 ist die Vagusnervstimulation eingeschaltet, während die Herzstimulation ausgeschaltet ist. Dies ist der oben beim Schritt 520 beschriebene Zustand der zwei Arten von Stimulation. In einer Ausführungsform kann, wie durch die fette Kompressionslinie in 4 gezeigt ist, die Kompression einer oder mehrerer Körperkomponenten an der Phase 601 eingeschaltet werden und sich während des Vorgangs fortsetzen. Alternativ, wie durch die gestrichelte Kompressionslinie in 4 gezeigt ist, kann die Kompression so koordiniert werden, dass sie in Bezug auf die Nervenstimulation und die Herzstimulation eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, wie im Folgenden näher besprochen wird.
Der Punkt 611 stellt einen Punkt während der Phase 601 dar. Am Punkt 611 werden die Kontraktionen des Herzes zum Stillstand gebracht oder verlangsamt. Außerdem kann am Punkt 611 die Kompression einer oder mehrerer Körperkomponenten erfolgen. Alternativ braucht die Kompression erst an einem Punkt erfolgen, der durch den Punkt 612 dargestellt ist. Am Punkt 612 wird die Kompression in Erwartung einer Herzstimulation eingeschaltet. Der Chirurg kann den Schritt des Vorgangs, der während der Phase 601 erfolgt, beenden, während die Kompression beginnt, und dann zur Phase 602 übergehen.
Während der Phase 602 wird die vagale Stimulation ausgeschaltet (wie beim Schritt 530 beschrieben worden ist), während die Herzstimulation eingeschaltet werden kann (wie bei 535 beschrieben worden ist. Der Punkt 613 ist ein repräsentativer Punkt während der Phase 602. Am Punkt 613 werden die Kontraktionen zugelassen und/oder können solche induziert werden. In einer Ausführungsform lenkt die Kompression, die am Punkt 613 eintritt, den Blutfluss geeignet, wie oben beschrieben worden ist. Bleispielswiese kann die Kompression den Blutfluss zum Gehirn leiten. Die Kompression kann beispielsweise an einem Punkt, der durch den Punkt 614 dargestellt ist, ausgeschaltet werden. Dann endet die Phase 602 mit dem Aufhören der Herzstimulation und dem Wiederbeginnen der Nervenstimulation, um Kontraktionen des Herzes zu unterbinden.
Während der Phase 603 wird die Vagusnervstimulation wieder eingeschaltet, während die Herzstimulation ausgeschaltet wird. In einer Ausführungsform ist das Kompressionssystem 100, 204, wie durch die fette Kompressionslinie angegeben ist, über jede Phase hinweg in Betrieb gewesen und setzt seinen Betrieb über die Phase 603 hinweg fort. Das Ausmaß oder die Dauer der vagalen Stimulation während der Phase 603 können gleich dem Ausmaß und der Dauer der vagalen Stimulation während der Phase 601 sein oder von diesen verschieden sein. Während der Phase 603 kann die Kompression in Erwartung von Herzkontraktionen, die während der Phase 604 eintreten, wieder eingeschaltet werden (durch den Punkt 615 repräsentiert). Der Chirurg kann in der Phase 603 einen weiteren Schritt des Vorgangs abschließen.
Während der Phase 604 wird die vagale Stimulation wieder ausgeschaltet, während die Herzstimulation wieder eingeschaltet werden kann. Das Ausmaß oder die Dauer der Herzstimulation während der Phase 604 können gleich dem Ausmaß und der Dauer der Herzstimulation während der Phase 602 sein oder von diesen verschieden sein. Wiederum ist bei Verfolgung der in 4 gezeigten gestrichelten Kompressionslinie ersichtlich, dass die Kompression während der Phase 604 den Fluss des Blutes geeignet lenken kann. In einer Ausführungsform ist das Kompressionssystem 100, 204, wie durch die fette Kompressionslinie angegeben ist, über jede Phase hinweg in Betrieb gewesen und setzt seinen Betrieb über die Phase 604 hinweg fort. In einer anderen Ausführungsform kann das Kompressionssystem 100, 204 ausgeschaltet werden, sobald der Blutfluss gerichtet worden ist (wie am Punkt 616 angegeben ist).
Das beschriebene Verfahren kann wie erforderlich wieder holt werden, bis ein Punkt erreicht ist, der durch den Punkt 617 dargestellt ist, an dem die notwendigen chirurgischen Vorgänge abgeschlossen sind. An diesem Punkt 617 wird die Nervenstimulation ausgeschaltet, obwohl die Herzstimulation eingeschaltet gelassen werden kann, um das Herz zu seinem normalen Rhythmus zu stimulieren. Am Punkt 617 kann das Kompressionssystem 100, 204 ausgeschaltet werden, sobald Blut geeignet zu allen Organen fließt. Alternativ kann das Kompressionssystem 100, 204 dazu verwendet werden, den Fluss des Blutes zu lenken, bis der Blutfluss in allen Bereichen des Körpers ausreichend ist. Beispielsweise kann das Kompressionssystem 100, 204 ein oder mehrere Gliedmaßen komprimieren, um den Blutfluss zuerst zum Gehirn zu leiten. Danach kann das Kompressionssystem nur die Beine komprimieren, um den Blutfluss als Nächstes in den oberen Teil des Körpers des Patienten zu lenken. Danach kann das Kompressionssystem die Kompression der Beine unterbrechen, damit Blut in den unteren Teil des Körpers des Patienten fließen kann. Es kommt in Betracht, für Zwecke wie etwa die Aufrecherhaltung einer Stasis oder das Bedeckt- oder Warmhalten des Patienten die Kompressionseinheit 4 nach dem Vorgang am Patienten zu belassen. Die Kompressionseinheit 4 kann auch dann, wenn die Steuereinheit 14 von der Kompressionseinheit 4 abgenommen bzw. getrennt worden ist, oder auch dann, wenn die Kompressionseinheit 4 nicht aktiv einen Körperteil komprimiert, in dieser Weise verwendet werden.

Claims

Kompressionsvorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Blutflusses während eines medizinischen Vorgangs an einem Patienten, mit: einem Nervenstimulator (210) in Kommunikation mit einer Steuereinheit (14), der eingerichtet ist zur Stimulierung bzw. Anregung eines Nervs zum Beenden des Schlagens des Herzes; und wenigstens einem Kompressionselement (4), das zur Positionierung auf wenigstens einem Gliedmaß bzw. einer Extremität des Patienten eingerichtet ist, wobei das Kompressionselement operativ verbunden ist mit der Steuereinheit (14), um eine Kompression des Kompressionselements zu aktivieren, wobei die Kompression durch die Steuereinheit relativ zu der Stimulation des Nervs koordiniert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Kompressionselement eine Öffnung aufweist, um einen Zugang zu einem Gliedmaß zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Kompressionselement eine Öffnung aufweist, um das Ernten eines Blutgefäßes zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei dem das Gefäß eine Vena saphena ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Kompressionselement den Körper eines Patienten bedeckt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Herzstimulator (220) in Kommunikation mit der Steuereinheit (14) zur Stimulierung eines Herzes.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Steuerung bzw. Regelung eines Blutflusses zu einem Zielbereich während eines medizinischen Vorgangs, wobei eine Kompression eines Kompressionselements den Blutfluss zu dem Zielgebiet lenkt, und wobei die Steuereinheit (14) in Kommunikation mit dem Kompressionselement (4) ist, um die Kompression des Gliedmaßes in Synchronisation bzw. synchron mit dem Schlagen eines Herzes zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Nervenstimulator (210) wenigstens eine Elektrode aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: Nervenstimulationselektroden, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, intravaskuläre Elektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elektroden, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Tape- bzw. Band-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Spitzen- bzw. Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden, Patch- bzw. Flächenelektroden, Manschettenelektroden, Clipelektroden, Nadelelektroden und Sondenelektroden.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem hiervon abhängigen Anspruch, bei der der Herzstimulator in Kommunikation ist mit der Steuereinheit, um das Herz zu stimulieren, um das Schlagen des Herzens einzuleiten bzw. zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Herzstimulator (220) wenigstens eine Elektrode umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Elektrode ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: Herzstimulationselektroden, Clipelektroden, Nadelelektroden, Sondenelektroden, Schrittmacherelektroden, Epikardialelektroden, Patchelektroden, intravaskuläre Elektroden, Elektroden vom Ballon-Typ, Elektroden vom Korb-Typ, Elektroden vom Tape- bzw. Band-Typ, Elektroden vom Schirm-Typ, Elektroden vom Saug-Typ, Endotrachealelektroden, Endosophagealelektroden, transkutane Elektroden, intrakutane Elektroden, Elektroden vom Schrauben-Typ, Elektroden vom Stachel-Typ, bipolare Elektroden, monopolare Elektroden, Metallelektroden, Drahtelektroden und Manschettenelektroden.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit Arzneimittelabgabemitteln zur Abgabe wenigstens eines Arzneimittels während des Vorgangs.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Arzneimittelabgabemittel ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus: einem Spray, einer Creme, einer Salbe, einem Medikament, einer Tablette, einem Patch, einem Katheter, einer Kanüle, einer Nadel und Spritze, einer Pumpe, und einer iontophoretischen Arzneimittelabgabevorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Arzneimittel ein natürlich vorkommendes Arzneimittel ist.