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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
diagnostisches Verfahren zum Kontrollieren der Blutströmung in
vaskulären Bereichen, insbesondere zur Messung der
Blutströmung an der Herzoberfläche.
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Während einer Kranzarterien-Bypassoperation muß der Chirurg
bestimmte Entscheidungen darüber treffen, welche Arterien
mit einem Bypass versehen werden sollten. Gegenwärtig
spielen zwei Faktoren die vorrangige Rolle beim Treffen der
Auswahl der mit einem Bypass zu versehenden Arterien. An
erster Stelle liefern die Herzerkrankung betreffende
Katheteruntersuchungen Information, die diesen
Entscheidungsfindungsprozeß unterstützt. Nachdem ein
strahlenundurchlässiger Farbstoff in die Kranzarterien injiziert ist, zeigt das
Röntgenbild der Arterien oder das Arteriograinm, welche der
Arterien verengt sind, sowie das relative Ausmaß der
Verengung. An zweiter Stelle muß der Arzt oder die Ärztin sein
oder ihr auf der Erfahrung beruhendes Urteilsvermögen
hinsichtlich des Anfühlens und der Größe der Arterien zum
Zeitpunkt des Eingriffs ausnutzen. Hartwandige Arterien und
sehr kleine Arterien können mit geringerer
Wahrscheinlichkeit erfolgversprechende Transplantatempfänger sein als
weichwandige und große Arterien.
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Beim Vertrauen in erster Linie auf diese zwei Faktoren
ergeben sich Unzulänglichkeiten. Diese Faktoren basieren eher
auf strukturellen Betrachtungen als auf Betrachtungen
hinsichtlich der Blutströmung und auffunktionelle
Betrachtungen. Beispielsweise können durch das Arteriogramm
Undurchgängigkeiten, die in den primären und sekundären
Zweigarterien vorliegen, nicht nachgewiesen werden. Dieser Zustand
kann sowohl bei Patienten mit fortgeschrittener
Kranzarterienerkrankung als auch bei Diabetikern bestehen und
außerdem in Bereichen des Herzens, die durch Herzanfälle
geschädigt
worden sind. Ein Nichterkennen dieser
Undurchgängigkeiten kann trotz technisch zufriedenstellender
Implantierungen in augenscheinlich adeguaten Kranzarterien zu einer
versehentlich unvollständigen Revaskulisierung führen.
Zusätzlich kann das Vorliegen kleiner "kollateraler" Arterien
in ähnlicher Weise unerfaßt bleiben. Eine ausreichende
Größe und Anzahl dieser kleinen "kollateralen" Arterien
können zusätzliche Transplantate bei den großen Arterien
unnötig machen. Im allgemeinen sind die vorliegenden
bestimmmenden Faktoren statische Faktoren, welche auf eine
operative Prozedur angewendet werden, die vom medizinischen
Standpunkt dynamische Parameter aufweist.
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Über das langanhaltende Durchgängigsein von
Bypass-Transplantaten ist bekannt, daß es primär von drei Faktoren
abhängt, nämlich von (1) dem oberen Wert des Blutdrucks, (2)
technisch zufriedenstellenden Transplantaten und
Gefäßverbindungen sowie (3) einem guten Ablaufbett.
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Bei der Kranzarterien-Bypasstransplantation stammt der
erfaßte obere Wert des Blutdrucks stets von der Aorta oder
einem ihrer Hauptzweige, da er immer der am besten
verfügbare obere Wert des Blutdrucks ist, und daher hängt dieser
Wert von dem Zustand der Aorta und demjenigen ihrer
Hauptzweige ab. Die Zulänglichkeit der Transplantate und der
Gefäßverbindungen ist ein Ergebnis der Erfahrung des Arztes.
Während der Erfahrungsfaktor letzten Endes auf einer
Chirurg-Chirurg-Basis bestimmt wird, kann allgemein angenommen
werden, daß heutige hocherfahrene Chirurgen in einer
Atmosphäre des Wetteiferns im allgemeinen gleichförmig gute
Transplantationen und Gefäßverbindungen produzieren. Weil
diese ersten zwei Faktoren zum großen Teil vorbestimmt
sind, kann gesagt werden, daß das langanhaltende
Durchgängigsein der Bypass-Transplantate von dem verbleibenden
Faktor, dem Ablaufbett, abhängt.
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Es ist bekannt, daß sich in Transplantaten, die eine
niedrige
Blutströmung aufweisen, sehr wahrscheinlich Gerinnsel
bilden und daß Transplantate, die eine hohe Blutströmung
aufweisen, sehr wahrscheinlich durchgängig bleiben. Die
Chirurgen sind bisher nicht in der Lage gewesen, in
angemessener Weise die Strömungserfordernisse eines
Kranzarterienablaufbetts vor dem Implantieren eines
Bypasstransplantats abzuschätzen. Wenn erst einmal ein
Bypasstransplantat plaziert und und funktionstüchtig ist, ist es ab
diesem Zeitpunkt möglich, die Strömungserfordernisse des
Kranzarterienablaufbetts durch Messen der Blutströmung
durch das Transplantat mit einem Strömungsmesser
abzuschätzen. Es wäre indessen nützlich, in der Lage zu sein, das
Strömungserfordernis vor dem Plazieren eines Transplantats
abzuschätzen.
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Bei einer elektiven Kranzarterien-Bypassoperation wird
oftmals ein Versuch unternommen, in alle Gefäße mit
bedeutenden herznahen Stenosen Transplantate einzusetzen. Manchmal
werden sog. Sprungtransplantate in ein und dasselbe Gefäß
im Falle von mehreren bedeutenden Stenosen eingesetzt. Im
Falle von Not-Bypassoperationen werden manchmal nur die
bedeutendsten Stenosen umgangen, und die Kenntnis über die
dynamischen Strömungscharakteristika im Herzbereich ist
unvollständig, weil der Zustand des Patienten eine sofortige
Operation und die Einstellung weiterer Untersuchungen
verlangt.
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Unter all diesen Umständen muß der Chirurg Entscheidungen,
die auf angiographischen Beurteilungen der Einschränkung
der Blutströmung infolge der Schwere einer arteriellen
Verengung in den betreffenden Bereichen ohne Kenntnis einiger
weiterer brauchbarer und wichtiger Faktoren beruhen,
treffen. Einige der Faktoren, von denen der Chirurg keine
Kenntnis haben könnte, enthalten die Schwere der
Strömungseinschränkung durch einen Bereich der Verengung, die
kollaterale Strömung aus benachbarten Arterien, verteilte
Durchströmungsbetten oder in einigen Fällen sogar den Zustand
der verbleibenden Arterien. Die Kenntnis von verteilten
Durchströmungsbetten ist wichtig, weil die Plazierung von
konkurrierenden Transplantaten das Ergebnis der Operation
durch Infragestellen sowohl des Bestandes eines
ursprünglichen Transplantats als auch des konkurrierenden
Transplantats gefährden kann. Außerdem sind Sprungtransplantate
technisch schwieriger auszuführen und können mit größerer
Wahrscheinlichkeit versagen als einfache Transplantate und
sind daher wenn möglich zu vermeiden. Desgleichen steht in
einigen Notsituationen keine ausreichende Zeit zum
Durchführen einer vollständigen Angiographie zur Verfügung,
welche die Notwendigkeit für weitere Bypasstransplantate
aufzeigen könnte.
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In vielen Fällen kann eine Wärmeabbildung zum Erzielen
einer gründlichen Revaskulisierung in kürzester Zeit bei
einer totalen Herz-Lungen-Bypassoperation und mit der größten
Chance für ein langanhaltendes Durchgängigsein durch
Zurverfügungstellen nützlicher und wichtiger Information
heifen, die das Beseitigen technischer Probleme im
Zusammenhang mit Gefäßverbindungen und dem Konkurrieren von
Implantaten in Situationen mit niederiger Strömung gestattet.
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Die Druckschrift US-A-4, 191, 194 offenbart ein
diagnostisches Verfahren zum Kontrollieren der Blutströmung in
vaskulären Bereichen, das einen Schritt zum
Durchströmenlassen einer Lösung umfaßt, die in die Gefäße eingeleitet
wird, wobei die Lösung eine Temperatur hat, die von
derjenigen der Herzoberfläche verschieden ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein neues und
brauchbares diagnostisches Verfahren sowohl zum Auswählen
derjenigen Arterien, die während einer Kranzarterien-
Bypassoperation mit einem Bypass zu versehen sind, als auch
der Anzahl von Arterien, die mit einem Bypass zu versehen
sind, zu schaffen.
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Ein weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein
diagnostisches Verfahren zu schaffen, das einen Chirurgen am
Operationstisch in die Lage versetzt, sich auf der
Grundlage einer dynamischen, strömungsbestimmten Situation ein
Bild davon zu machen, welche Arterien Transplantate
empfangen sollten, statt sich ausschließlich auf statische,
strukturbezogene Faktoren zu verlassen. Im einzelnen
besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, den
Chirurgen in die Lage zu versetzen, zu beurteilen, ob ein
zusätzliches Transplantat in einem Bereich benötigt wird, in dem
bereits ein oder mehrere Transplantate plaziert worden
sind, oder ob ein zusätzliches Transplantat überflüssig
oder unerwünscht wäre.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verfahren
zum Abschätzen dynamischer Blutströmungscharakteristika zu
schaffen.
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Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 angegebenen
vorteilhaften Merkmale gelöst.
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Die Erfindung benutzt eine Einrichtung, welche das
Abschätzen der dynamischen Blutströmung im Herzen und in den
umgebenden Bereichen unterstützt und die Ergebnisse solcher
Messungen visuell anzeigt. Ein Mittel zum dynamischen
Messen von Blutströmungscharakteristika ist eine
Infrarot-Erfassungseinrichtung, die zum Aufzeichnen von
Oberflächentemperaturen des Herzen benutzt wird, um Bereiche mit
unzureichender Blutströmung, Bereiche der Verteilung der
Blutströmung durch einzelne Kranzarterien und Bereiche, die
ausreichend mit Blutströmung versorgt sind, zu erkennen.
Diese Information kann operationsgekoppelt (on-line) in
Farbe oder in Graustufen mit rechnergestützter Vergrößerung
angezeigt werden. Ferner kann eine derartige Information in
einem Recorder für eine postoperative Bewertung gesichert
werden. Einige der Aufgaben werden durch Benutzung eines
Mittels zum Abschätzen der volumetrischen Blutströmung
gelöst.
Ein Mittel zum Abschätzen der volumetrischen
Blutströmung liefert Information über die Blutströmung auf
einer dynamischen und ortsspezifischen Grundlage. Wenn dem
Chirurgen erst einmal Informationen der vorstehend
angegebenen Arten zur Verfügung gestellt sind, kann er
informationsgestützte Entscheidungen darüber treffen, wo
Transplantate zu plazieren sind, um die Wahrscheinlichkeit einer
erfolgreichen Kranzarterien-Bypassoperation zu erhöhen.
Ausserdem wird der Chirurg in die Lage versetzt,
informationsgestützte Entscheidungen beim chirurgischen Behandeln
einiger Ergebnisse von koronaren Undurchgängigkeiten, wie akute
und chronische Aneurysmektomie, zu treffen.
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Die Erfindung kann gemäß dieser Anwendung weitere dieser
Aufgaben durch Schaffung von Verfahren zum Bewerten und
Vermeiden von potentiell schädlichen konkurrierenden
Transplantationen in Kranzarterien lösen.
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Weitere Nutzen und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden für den Fachmann leicht aus der im folgenden gegebenen
ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung, den
Figuren und den Ansprüchen ersichtlich.
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In den Figuren, die Teil der Offenbarung der vorliegenden
Erfindung sind, sind kalte Bereiche weiß und warme Bereiche
schwarz dargestellt, und jeder Bereich ist als durch eine
separate Arterie versorgt gekennzeichnet.
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Fig. 1a u. Fig. 1b zeigen Vorderansichten, die ein Herz
und die umgebenden Bereiche, welche für eine
Kranzgefäß-Bypassoperation in Frage kommen,
darstellen, wobei Fig. 1a zeigt, daß eine Arterie
eine mäßig schwere Undurchgängigkeit aufweist und
infolge einer unzureichenden Durchströmung mit
einer kalten Lösung einen warmen Bereich hat. Das
Transplantat bei der Arterie, das in Fig. 1b
jenseits des Orts der Undurchgängigkeit gezeigt ist,
kühlt den zuvor warmen Bereich infolge einer guten
Durchströmung mit kalter Lösung von dem
Transplantat her ab.
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Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Herzens und
verschiedene Arterien, in denen drei mäßig schwere
Undurchgängigkeiten vorliegen, wobei sich eine davon
in der herznahen Arterie, eine in einem Hauptzweig
und eine in der herzfernen Arterie hinter dem
Anfang des Hauptzweigs befindet.
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Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Herzen gemäß Fig. 2,
bei der eine Arterie ein Transplantat hinter deren
Undurchgängigkeit hat.
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Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig. 2,
bei der zwei Arterien Transplantate hinter deren
Undurchgängigkeiten haben.
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Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig. 2,
bei der eine Arterie ein Transplantat und eine
Sprungverbindung zu einer weiteren Arterie hat.
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Fig. 6 zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig. 2,
bei der zwei Arterien Transplantate hinter deren
Undurchgängigkeiten haben.
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Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig. 2,
bei der eine Arterie ein Transplantat und eine
Sprungverbindung zu einer weiteren Arterie sowie
ein Transplantat bei einer dritten Arterie hat.
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Fig. Ba zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig. 2,
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bei der ein warmer Bereich infolge einer
unzureichenden Durchströmung vorliegt, der verteilte
Durchströmungsfelder von zwei Arterien umfaßt.
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Fig. 8b zeigt eine Vorderansicht des Herzens gemäß Fig.
8a, bei der ein Transplantat bei einer Arterie
hinter deren Undurchgängigkeit plaziert worden
ist, um dadurch eine Abkühlung des zuvor warmen
Bereichs gemäß Fig. 8a in den verteilten
Durchströmungsfeldern der zwei Arterien zu schaffen.
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Fig. 9a u. Fig. 9b zeigen Vorderansichten des Herzens
gemäß Fig. 2, bei denen ein Transplantat bei einer
Arterie infolge eines Mangels an kollateralen
Gefäßen zwischen den zwei Arterien nicht in der Lage
ist, den gesamten zuvor warmen Bereich abzukühlen.
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Fig. 10 zeigt eine Vorderansicht des Herzen gemäß Fig. 2,
die einen warmen Bereich unzureichender
Durchströmung in den Feldern aller drei Arterien darstellt.
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Fig. 11 zeigt eine Rückansicht des Herzens, bei der ein
Transplantat bei einer Arterie auf der Rückseite
des Herzens plaziert worden ist, die mäßig schwere
Undurchgängigkeiten von zwei Arterien aufweist,
wobei nur das Durchströmungsfeld derjenigen Arterie
abgekühlt ist, die das Transplantat hat.
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Fig. 12 zeigt eine Rückansicht des Herzens gemäß Fig. 11,
bei der ein Transplantat bei derselben Arterie wie
zuvor plaziert worden ist, nun jedoch eine
Abkühlung der Durchströmungsfelder beider Arterien
infolge guter kollateraler Gefäße zwischen den
Arterien, die auf diese Weise ein verteiltes
Durchströmungsfeld definieren, nachweist.
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein diagnostisches
Verfahren zum Kontrollieren der Blutströmung in vaskulären
Bereichen gerichtet.
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Gemäß den Figuren 1 bis 12 ist es, nachdem der Brustraum
für die Operation am Herzen geöffnet worden ist, möglich,
farbcodierte Information über die Blutströmung im Herzen
und um dieses herum von einem Mittel zur dynamischen
Abschätzung der Blutströmungscharakteristika zu gewinnen.
Beispielsweise kann eine Infrarot-Erfassungseinrichtung ein
Verzeichnis oder Profil der Oberflächentemperaturen über
den gesamten Herzbereich während der Operation zur
Verfügung stellen. Diese Temperaturen können sehr anschaulich
durch Zuweisung unterschiedlicher Farben des Spektrums zu
vorbestimmten Temperaturbereichen dargestellt werden. Diese
Graphikdarstellung der Temperatur über den gesamten
Herzbereich hinweg kann mit der Blutströmung durch das Herz, die
Kranzarterien, die Transplantate, weitere Komponenten und
Tragteile und umgebende Bereiche korreliert werden, was
nützliche Information sowohl über das Volumen der
Blutströmung als auch die Strömungswege oder die Richtung der
Blutströmung ergibt. Durch das zur Verfügunghaben einer
konstanten und dynamischen Quelle von Information über die
Blutströmung in dem Herzbereich kann der Chrirug
informationsgestützte Entscheidungen bezüglich der Transplantierung
treffen.
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Das im folgende beschriebene Mittel zum dynamischen Messen
der Blutströmungscharakteristika ist in der Lage, eine
Farbgraphik oder eine Graustufendarstellung zur Verfügung
zu stellen, nachdem die Herztemperatur absichtlich mit
einer durchströmenden Lösung verändert worden ist. Während
das Herz zum Stillstand gebracht ist, werden die
Kranzarterien von der Lösung durchströmt. Exemplarische Lösungen,
die in der Lage sind, diese Funktion auszuführen, enthalten
eine Kardioplegielösung, eine Venenlösung und eine
Blutlösung.
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Die durchströmende Lösung kann durch irgendeines von
verschiedenen Verfahren in das Herz eingeleitet werden. Diese
Verfahren enthalten eine Direktinfusion in die
Kranzarterien und eine Infusion in die herznahe Aorta, wenn diese
herzfern kreuzweise abgeklemmt worden ist. Darüber hinaus
kann die Herztemperatur durch Verändern der
Gesamtkörperteniperatur infolge des zirkulierenden gekühlten oder
erwärmten Durchströmungsmittels aus einer
Herz-Lungen-Maschine verändert werden. Das Herz kann außerdem extern
durch Einträufeln einer kalten Lösung in den Beutel um das
Herz herum oder durch Plazieren einer kalten,
formanpassungsfähigen Vorrichtung gegen die Herzoberfläche abgekühlt
werden.
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Die Temperatur der gekühlten durchströmenden Lösung sollte
vor der Infusion ungefähr 5ºC Abweichung von der Temperatur
der Herzoberfläche haben. Ein Infrarot-Mittel zum
dynamischen Abschätzen der Blutströmungscharakteristika kann
leicht die Temperatur der Herzoberfläche messen, was es
gestattet, eine Bestimmung dahingehend vorzunehmen, wie
kalt oder wie warm die durchströmende Lösung sein sollte,
um die 5º-Abweichung zu schaffen.
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Wenn die Kranzarterien erst einmal von einer solchen Lösung
durchströmt werden, deren Temperatur von derjenigen der
Herzoberfläche um ungefähr 5ºC verschieden ist, breiten
sich Temperaturänderungsbereiche von der Kranzarterie und
ihren Hauptzweigen aus, um das Durchströmungsfeld jeder
Kranzarterie darzustellen. Dieser Effekt eines Ausbreitens
der Temperaturänderung kann durch Benutzung eines
nichtinvasiven Mittels zum dynamischen Messen der
Blutströmungscharakteristika in ein visuell wahrnehmbares Bild umgesetzt
werden. Wie zuvor angemerkt, kann eine
Infrarot-Erfassungseinrichtung als ein nichtinvasives Mittel zur dynamischen
Abschätzung von Blutströmungscharakteristika benutzt
werden. Insbesondere kann ein Infrarot-System, hergestellt
durch AGEMA Infra Red Systems, (das System AGEMA 870)
benutzt werden, um es gut als ein Mittel zum dynamischen
Abschätzen von Blutströmungscharakteristika arbeiten zu
lassen. Das System AGEMA 870 ist bisher nicht typisch für
diesen Zweck eingesetzt worden, jedoch kann die Apparatur
durch Techniken, die dem Fachmann bekannt sind, angepaßt
werden, um die gewünschte Funktion des Abschätzens von
Durchströmungsfeldern von Blutgefäßen auszuführen, und es
kann demzufolge an die Benutzung bei den Verfahren gemäß
der vorliegenden Erfindung angepaßt werden. Dies bringt
wahlweise die Benutzung eines reflektierenden Infrarot-
Spiegels, einer Zoom-Linse mit einer Fokussiereinrichtung,
eines Adapters und eines Video-Recorders, einer Tastatur
zum Eingeben von Kennzeichnungs-Information, eines Rechners
mit der Fähigkeit zur Bildvergrößerung, eines Ständers für
den Spiegel, eines rollbaren Gehäuses für weitere
Einrichtung, einer Stromguelle, die für den Operationsraum
geeignet ist, zweier Farb-Monitore und eines Mittels zum
ferngesteuerten Verändern des Winkels des Spiegels mit sich.
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Das Durchströmungsmittel wird auf dem normalen mittleren
arteriellen Blutdruck des Patienten gehalten, und die
Durchströmungsfeld-Darstellung ist im wesentlichen
innerhalb von ungefähr 30 Sekunden nach der Infusion
vollständig. Bereiche des Herzens, die keine signifikante
Temperaturänderung zeigen, wie durch das Mittel zum dynamischen
Abschätzen der Blutströmungscharakteristika dargestellt,
werden unzureichend durchströmt und können eine
Transplantierung erfordern.
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Die einzelnen Kranzarterien können auch durch Einleiten
einer kalten oder warmen Lösung in das herznahe Ende eines
Transplantats bei der betreffenden Arterie durchströmt
werden. Falls das Durchströmungsfeld der Arterie eine
nahegelegene Kranzarterie enthält und die Strömung hoch genug
ist, kann das Erfordernis eines zusätzlichen Transplantats
bei dieser nahegelegenen Arterie nicht gegeben sein.
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Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind so
empfindlich wie die Arteriographie, haben jedoch den Vorteil
der Darstellung von Veränderungen im Herzen und in darauf
bezogenen Bereichen in einer dynamischen,
blutströmungsabhängigen
Art und Weise statt einer Darstellungweise, bei
der man sich nur auf strukturelle Faktoren verlassen muß,
die eine arterielle Verengung aufzeigen, welche von der
Funktion her gesehen signifikant sein kann oder nicht,
beispielsweise im Falle von mehrfach vorliegenden Stenosen in
einer Arterie. Zusätzlich ergeben die Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung genauere relative Information, aus
denen heraus der Chirurg am Operationstisch Entscheidungen
bezüglich der Transplantierung treffen kann, statt sich nur
auf das Anfühlen und die Größe der Arterie verlassen zu
müssen.
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Wenn beispielsweise ein Patient mit einem vor kurzem
erlittenen Infarkt oder in fortgeschrittenem Alter oder mit
Diabetes mellitus Verschlüsse von Zweigarterien hat, so daß
ein Bereich des Herzens nicht ausreichend durchströmt wird,
nachdem bei der regionalen Arterie ein Transplantat
plaziert worden ist, muß dann ein weiteres Transplantat in
eine nahegelegene Arterie eingesetzt werden, und zwar
selbst dann, wenn eine solche nahegelegene Arterie nur eine
unbedeutende Undurchgängigkeit hat oder laut Arteriographie
ein kleines und unbedeutendes Gefäß zu sein scheint und
daher normalerweise nicht als ein Transplantatempfänger
ausgewählt würde. Umgekehrt kann man, falls ein Patient
benachbarte Arterien hat, die beide bedeutende
Undurchgängigkeiten aufweisen, und ein Transplantat bei einer dieser
Arterien plaziert worden ist, dann kalte Lösung durch dieses
Transplantat strömen lassen und das Durchströmungsfeld
dieser Arterie ansehen (Fig. 11). In einigen Fällen wird das
Durchströmungsfeld der Arterie die zweite Arterie
überlappen (Fig. 12). Sollte sich die Temperaturänderung über die
zweite Arterie erstrecken und sollte die Blutströmung durch
das erste Transplantat hoch sein, so wird das Einsetzen
eines zweiten Transplantats in die zweite Arterie
wahrscheinlich nicht erforderlich sein. Diese Situation wird
nicht selten am Operationstisch beobachtet und wird
klinisch erkannt, nachdem die zweite Arterie geöffnet ist und
das Durchströmungsmittel von der ersten Arterie in den
operativen Bereich fließt. Tatsächlich könnte das Plazieren
eines unnötigen Transplantats das Intaktbleiben beider
Transplantate gefährden, da eine langanhaltende
Durchlässigkeit zum Teil von dem Volumen der Strömung ab-hängt und
das Plazieren konkurrierender Transplantate die Strömung in
jedem Transplantat verringert. Diese Situation konnte bis
heute nicht vor dem Öffnen der zweiten Kranzarterie
entdeckt werden, zu welchem Zeitpunkt man im wesentlichen zum
Plazieren des zweiten Transplantats gezwungen ist.
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Insbesondere ein bevorzugtes Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung zum Durchführen einer Herzoperation umfaßt
eine Einschätzung der regionalen Verteilung der
Blutströmung während der Operation am offenen Herzen sowohl vor als
auch nach der Kranzarterien-Bypasstransplantierung, wie im
folgenden ausgeführt. Es werden in der üblichen Art und
Weise sowohl die Heparinisation, die arterielle und venöse
Kanüleneinführung und die Anordnung des
Herz-Lungen-Bypasses, wie dies aus dem Fachwissen bekannt ist, als
auch -falls erforderlich - eine Kernkühlung durchgeführt. Ein
Einleiten von Kochsalzlösung in den Herzbeutel zum Zwecke
einer externen kardialen Unterkühlung erfolgt optional.
Wenn elektrokardiographische Veränderungen auf dem EKG-
Monitor auftreten, kann die aufsteigende Aorta herzfern
abgeklemmt werden, und es kann eine kalte
Kardioplegielösung (bei ungefähr 4ºC) über einen Nadelkatheter in die
herznahe Aorta infundiert werden. Als Ergebnis entweder der
Infusion kalter Kardioplegielösung oder der Kernkühlung
oder beider Maßnahmen wird eine Temperaturdifferenz
zwischen den abgekühlten Bereichen des Herzmuskels, dessen
Temperatur durch die offenen Kranzarterien des Patienten
zur Verfügung steht, und dem Hintergrund der wärmeren
Bereiche, die mangelhaft durchströmte Bereiche des
Herzmuskels sind, der unzureichend durch verengte Kranzarterien
versorgt ist, erzeugt.
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Es wird ein Mittel zum dynamischen Abschätzen der
Blutströmungscharakteristika benutzt, um in Farbe oder in
Graustufen und mit einer operationsgekoppelten (on-line)
rechnergestützten Vergrößerung das Temperaturprofil in der
Umgebung durch Verwendung bestimmter Farbbereiche zu
veranschaulichen. Beispielsweise ist herausgefunden worden, daß
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein Zehn-
Farben-Bereich über einen 5ºC-Bereich eine gute Hilfe
leistet, wobei jede Farbe einen 0.5ºC-Bereich der
Temperaturänderung repräsentiert.
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Nachdem die differentielle Abkühlung des Herzens und der
umgebenden Bereiche durch das Mittel zum dynamischen
Abschätzen der Blutströmungscharakteristika veranschaulicht
ist, wird ein geeignetes Gefäß für einen Bypass bestimmt.
Dann wird auf die Vollendung der
Kranzarterie-Transplantatverbindung hin in das Transplantat eine kalte
Kardioplegielösung infundiert. Immer noch unter Benutzung des Mittels
zum dynamischen Abschätzen der Blutströmungscharakteristika
kann dann der zuvor mangelhaft versorgte Bereich des
Herzmuskels neu bewertet werden. Ein Monitor zeigt das
vorhergehende thermographische Erscheinungsbild des mangelhaft
versorgten, wärmeren Bereichs an, während der nun gut
versorgte und kühlere Bereich auf einem zweiten
operationsgekoppelt (on-line) arbeitenden Monitor angezeigt wird. Durch
Vergleichen der Bilder auf den zwei Monitoren kann der
Chirurg sich ändernde Blutströmungsmuster erfassen. Der
Chirurg befindet sich dann in einer Position, die es ihm
ermöglicht, informationsgestützte Entscheidungen
hinsichtlich sowohl der Notwendigkeit zusätzlicher Bypässe, der
Auswahl der Arterien, die für Bypässe in diesem Bereich in
Frage kommen, als auch der möglichen ungünstigen Effekte
weiterer Bypässe in demselben Bereich zu treffen. Die
gleichen Schritte werden wiederholt, bis alle Bereiche des
Herzens auf diese Weise bewertet worden sind, und dann wird
die Operation in der üblichen Art und Weise abgeschlossen.
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Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden
ferner unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele
verdeutlicht.
BEISPIEL 1
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Dieses Beispiel betrifft eine Arterie 3 in Fig. 1a u. Fig.
1b. Wie aus diesen Figuren ersichtlich, Iiegt eine
Undurchgängigkeit in dem herznahen Teil der Arterie vor. Die kalte
Lösung ist durch die Wurzel der Aorta infundiert worden und
strömt in die Kranzarterien. Infolge der Undurchgängigkeit
in der Arterie 3 erreicht weniger kalte Lösung das
Durchströmungsfeld der Arterie, das daher wärmer bleibt. Dies
wird durch das Mittel zum dynamischen Abschätzen der
Blutströmungscharakteristika nachgewiesen, welches eine Zehn-
Farben-Skala oder eine Graustufen-Skala benutzt. Dann wird
ein Transplantat mit der Arterie 3 hinter der
Undurchgängigkeit verbunden, und wenn in dieses dann kalte Lösng
infundiert ist, wird der zuvor warme Bereich kühl, was
wiederum thermographisch mittels einer Zehn-Farben-Skala
oder in Graustufen angezeigt wird. Der Chirurg verfügt dann
am Operationstisch über einen dynamischen Nachweis dafür,
daß das Transplantat wie beabsichtigt durch Durchströmung
eines Bereichs, der zuvor unzureichend durchströmt wurde,
funktionsfähig ist.
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Wenn angenommen wird, daß die Undurchgängigkeit in der
Arterie 3 weniger schwerwiegend ist, z. B. nur 25% beträgt,
jedoch eine lang ausgebildete statt einer diskreten
Schädigung darstellt, liegt die Entscheidung darüber, ob eine
solche Arterie mit einem Transplantat zu versehen ist oder
in ihrem Zustand belassen bleiben soll, allein beim
Chirurgen, und zwar auf der Grundlage der arteriographischen
Befunde, der speziellen Arterie, die betroffen ist, des
Zustands benachbarter Arterien, der Anzahl weiterer
Arterien, die mit einem Transplantat zu versehen sind, des
Zustands des Patienten, des Zustands der Herzkammer usw..
Indessen werden dem Chirurgen durch die thermographische
Anzeige zuverlässige Daten an die Hand gegeben, auf deren
Grundlage seine oder ihre Entscheidung zu treffen ist.
Falls der Bereich, welcher von der in Frage stehenden
Arterie her durchströmt wird, ausreichend durch die Lösung,
welche in die Aortawurzel infundiert ist, abgekühlt wird,
besteht dann keine zwingende Notwendigkeit, das Gefäß mit
einem Transplantat zu versehen. Umgekehrt besteht dann,
wenn das Durchströmungsbett warm bleibt, eine
offensichtliche Notwendigkeit, mehr Blut durch Plazieren eines
Transplantats in den Bereich strömen zu lassen.
BEISPIEL 2
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Gemäß Fig. 2 liegen sowohl eine 50- bis 75-prozentige
Verengung der Arterie 3 als auch eine 50- bis 75-prozentige
Undurchgängigkeit der Arterie 4 und eine 75-prozentige
Undurchgängigkeit der Arterie 5 vor. Es bestehen eine Anzahl
von unterschiedlichen Verfahrensmöglichkeiten, nämlich
Ausführen
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a) nur eines Transplantats bei Arterie 4 (Fig. 3),
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b) von Transplantaten bei beiden Arterien 4 und 5
(Fig. 4),
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c) eines Sprungtransplantats bei den Arterien 3 und 4
(Fig. 5),
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d) von Transplantaten bei den beiden Arterien 3 und 5
(Fig. 6),
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e) eines Sprungtransplantats bei den Arterien 3 und 4
und eines Transplantats bei der Arterie 5 (Fig. 7).
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Wiederum ist die Auswahl der verschiedenen
Hauptmöglichkeiten Sache der Beurteilung durch den Chirurgen. Durch
Benutzung eines Mittels zum dynamischen Abschätzen der
Blutströmungscharakteristika, wie es zuvor beschrieben ist, kann
weitere Information gewonnen werden, die den
Entscheidungsfindungsprozeß in starkem Maße beeinflussen wird.
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Es bestehen zwei Hauptmöglichkeiten. Erstens ist der
Bereich unzureichender Durchströmung auf den Bereich
unterhalb der Anfangsorte der Arterien 4 u. 5 beschränkt.
Zweitens ist der Bereich unzureichender Durchströmung das
gesamte Durchströmungsfeld der Arterien 3, 4 u. 5.
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Im ersten Fall, wie er in Fig. 8a u. Fig. 8b gezeigt ist,
wird wahrscheinlich keine Notwendigkeit bestehen, ein
Transplantat in die Arterie 3 einzusetzen. Daher wird ein
Transplantat in die Arterie 4 eingesetzt, und das
Transplantat wird dann von kalter Lösung durchströmt. Wenn der
Bereich, der zuvor warm war, nun kalt wird, wird
wahrscheinlich kein zusätzliches Transplantat benötigt. Wenn
indessen die Arterie 4 als zu hart oder zu klein beurteilt
wird, um ein guter Transplantatempfänger zu sein, wird ein
Transplantat in die Arterie 5 eingesetzt. Durch das zuvor
erklärte Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, zu wissen, ob ausreichend kollaterale Gefäße
existieren, um noch dazu der Notwendigkeit vorbeugen zu
können, einen Versuch zu unternehmen, in die Arterie 4, welche
eine schlechte Qualität hat, ein Transplantat einzusetzen.
Umgekehrt hat der Chrirug dann, wenn das Transplantat bei
der Arterie 5 den zuvor unzureichend durchströmten Bereich
nicht hinreichend revaskularisiert (Fig. 9), eine
dynamische Abschätzung der Blutströmungscharakteristika zur
Verfügung, auf deren Grundlage er eine Entscheidung
dahingehend treffen kann, die Arterie 4, obwohl sie als von
schlechter Qualität erscheint, mit einem Transplantat zu
versehen (Fig. 7).
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Wenn angenommen wird, daß die weitere Möglichkeit besteht,
daß der unzureichend durchströmte Bereich das gesamte
Durchströmungsbett der Arterien 3, 4 u. 5 umfaßt (Fig. 10),
da die herzferne Kranzarterien-Undurchgängigkeit nur 50 bis
75% beträgt, ist es theoretisch möglich, daß diese
Undurchgängigkeit genügend Blut in einer rückläufigen Weise
durchlassen wird, so daß ein Transplantat bei der Arterie 4
ebenfalls die Arterie Arterie 3 versorgen wird. Daher wird
ein Transplantat bei der Arterie 4 plaziert (Fig. 3), und
das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, um fest
zustellen, ob das Durchströmungsfeld der Arterie 3
ausreichend mit Strömung versorgt wird. Wenn dies nicht der Fall
ist, wird das Transplantat, wie in Fig. 5 gezeigt, in ein
Sprungtransplantat umgewandelt.
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Umgekehrt kann, wenn die Arterie 4 als ein Gefäß mit
schlechter Qualität empfunden wird, ein Tranplantat in die
Arterie 3 eingesetzt werden. Wenn die Strömung zu dem
Durchströmungsbett der Arterie 4 gut ist, muß dann die
Arterie schlechter Qualität nicht notwendigerweise geöffnet
werden. Wenn die Strömung ungenügend ist, wie dies
thermographisch beobachtet wird, und die Arterie 5 ein bedeutend
besseres Gefäß zu sein scheint, wird dann ein Transplantat
in die Arterie 5 eingesetzt (Fig. 6), und das Verfahren
gemäß Beispiel 1 wird wiederholt. Wenn die Strömung zu dem
zuvor unzureichend durchströmten Bereich nun akzeptabel
ist, bleibt dem Chirurgen die Verfahrensmöglichkeit, wie
sie in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn die Strömung nach wie vor
nicht gut genug ist, hat dann der Chirurg basierend auf den
dynamischen Blutströmungscharakteristika trotz des erhöhten
Risikos einen triftigen Grund zum Einsetzen eines dritten
Transplantats in die Arterie 4 (Fig. 7).
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In den zuvor beschriebenen Beispielen waren die
betrachteten Transplantate ursprünglich diskontinuierliche
Transplantate, deren herzferne Enden mit einer Kranzarterie
verbunden sind und deren herznahe Enden für eine Infusion mit
kalter Lösung zur Verfügung stehen. Später werden die
herznahen Enden der Transplantate mit einer Quelle einer
arteriellen Blutströmung mit einem guten oberen Druckwert,
üblicherweise der herznahen Aorta, verbunden.
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Es ist gelegentlich vorzuziehen, das herznahe Ende eines
diskontinuierlichen Transplantats mit der herznahen Aorta
vor dem Verbinden des herzfernen Endes mit einer
Kranzarterie zu verbinden. Den Schritten des Beispiels 1 kann eine
Modifizierung folgen, d. h. es wird kalte Lösung in das
Transplantat durch Infusion in die Aortawurzel statt direkt
in das Transplantat infundiert. Die kalte Lösung wird
selbstverständlich außerdem sowohl in die vorhandenen
Kranzarterien als auch in irgendeines der zuvor verbundenen
Transplantate strömen, jedoch wird dies keine Verwirrung
verursachen, wenn unzureichend durchströmte Bereiche nach
wie vor wärmer bleiben und ausreichend durchströmte
Bereiche alle im wesentlichen die gleichen abgekühlten Zustand
annehmen.
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Manchmal werden kontinuierliche Transplantate benutzt,
üblicherweise Arterien, die herznah an ihren anatomischen
Ursprüngen sitzen, wie die innere Brustdrüsenarterie oder die
Magenarterie. Um das Durchströmungsfeld einer Kranzarterie
zu definieren, mit der ein Transplantat verbunden wird, muß
man vorübergehend die Atraumaklemme von dem Transplantat
entfernen, die verhindert, daß das Transplantat Blut in das
Feld fließen läßt. Wenn die Klemme einmal entfernt ist,
kann Blut mit Körpertemperatur durch das Transplantat und
in die Kranzarterie sowie deren Durchströmungsfeld strömen.
Üblicherweise ist die Körpertemperatur um mehr als fünf
Grad wärmer als selbst die unzureichend durchströmten
warmen's Bereiche des Herzens, und es kann ein guter
Meßwert gewonnen werden. Falls die Körpertemperatur um weniger
als fünf Grad wärmer ist, kann das Herz schnell extern
durch Einträufelung kalter Lösung in den Herzbeutel
abgekühlt werden, bevor die Atraumaklemme entfernt wird und
dann das Verfahren gemäß Beispiel 1 folgt, es sei denn, daß
der Bereich des Durchströmungsbetts durch Erwärmen statt
durch Abkühlen definiert wird.
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Obwohl die vorstehenden Beispiele Anwendungen der
vorliegenden Erfindung auf eine Herzoperation betreffen, ist für
den Fachmann offensichtlich, daß die Verfahren ebenfalls
auf die Operation an anderen Organen und in Bereichen des
Körpers, wie beispielsweise auf Leber-, Nieren- und
Milzoperationen usw., anwendbar sind.
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Das Vorstehende dient zur Erläuterung der vorliegenden
Erfindung, schränkt diese jedoch nicht ein. Es können
zahlreiche Variationen und Modifikationen vorgenommen werden,
ohne daß dazu der geltende Schutzumfang der Erfindung
verlassen werden müßte.