DK170294B1 - Indretning til cirkulation af blod uden for legemet ved kardiovaskulær assistance - Google Patents

Description

i DK 170294 B1

Den foreliggende opfindelse angår en indretning til cirkulation af blod uden for legemet ved kardiovaskulær assistance hvilken indretning er af den art, der omfatter en oxygenator og en pumpe, der danner et enkelt apparat, der består af en lufttæt beholder, inde i hvilken der 5 er tilvejebragt en eller flere blodiltnings-fluidgrænseflader, der er permeable for gasser men ikke for blod og væsker generelt, og som definerer et udvekslingsareal mellem to cirkulationsrum for henholdsvis blod og iltningsfluid.

10 Blod skal ved den kardiovaskulære assistance under cirkulationen uden for legemet udsættes for de funktioner, som normalt udføres af hjertet og lungerne: det skal således iltes og pumpes. Sådanne funktioner udføres for tiden separat af oxygenatorer og pumper, der er forbundet med patientens kredsløbssystem for at danne en kreds, hvori der kan 15 være anbragt en blodopsamlingstank, et blodfilter samt en temperatur-reguleri ngsi ndretni ng.

De fluid-separationsoxygenatorer, der anvendes for tiden, og som mange steder har fortrængt de gamle "boble"-oxygenatorer, hvor ilten vaskes 20 direkte ind i blodet, holder blodet adskilt fra ilten ved hjælp af en grænseflade, der for eksempel udgøres af en semipermeabel membran. Denne membran er kun permeabel for gasser og gør det derfor muligt for ilten at passere gennem og erstatte det kuldioxid, som er tilstede i blodet, og som elimineres gennem membranen. Sådanne membraner er al-25 mindeligvis rørformede, men kan også have andre former, der vil forklares nærmere i det efterfølgende. Der kendes både oxygenatorer, hvor blodet cirkuleres i rum, der er omsluttet af membranen, medens det iltende fluid strømmer udenfor mellem membranen og oxygenatorens vægge, og oxygenatorer, hvor blodet cirkuleres udenfor og ilten inde i det 30 rum, der er omsluttet af membranen. De pumper, der anvendes, er næsten udelukkende af peristal ti sk eller "rulle"-type. Sådanne pumper kan være af en type, hvor blodet pumpes med konstant strømning eller med en pulserende strømning. Det har vist sig, i sammenligning med en kontinuerlig strømning, at pulserende strømninger har mange fordele for pa-35 tienten. Navnlig stofskifte og forskellige organfunktioner er forbedret: der er derfor for tiden en tendens til at anvende en pumpe, som giver en pulserende blodstrømning.

Med et sådant apparat opstår der flere problemer. De problemer, som er DK 170294 Bl 2 af en mere bio-medicinsk karakter, er i det væsentlige forårsaget af a blodets cirkulation i et kunstigt miljø og at volumenet af det apparat, der skal fyldes med blod, som skal cirkuleres. * 5 For at undgå emboli skal der i hele blodkredsen fra tanken til patienten forhindres blod-luftkontakt. Blodet skal således udfylde hele det tilgængelige volumen både i apparatet og i rørene, som forbinder det med patienten. Dette danner to væsentlige problemer: for det første, ved at forøge det overfladeareal, som ved cirkulationen uden for lege-10 met er i kontakt med blodet, forøges den kemiske hæmolyse, som er forårsaget af denne kontakt; for det andet, vil patienten almindeligvis ikke have tilstrækkelig stor mængde blod til at sikre en cirkulation i sit eget kredsløbssystem og i apparatet, og således skal der tilføres blodplasma eller et andet tilsvarende transfusionsfluid til patientens 15 blod for at tilvejebringe det nødvendige volumen. Da ethvert fluid, som tilføres til blodet, forårsager såkaldt "transfusionschok", som er proportional med volumenet af det tilførte fluid, er det indlysende, at volumenet af tilført eller "spædnings"-fluid for cirkulation uden for legemet må holdes så lille som muligt. Hvad angår hæmolyseskade er 20 det tilstrækkeligt at erindre, at det frie hæmoglobin, som frigøres af brudte røde blodlegemer, aflejres i nyreområdet og hindrer i endnu højere grad nyrefunktionen og kan forårsage en alvorlig skade, og endda kan føre til døden ved nyresvigt.

25 i us-patentskrift 3.515.460 er der beskrevet et apparat, hvori pumpningen og iltningen er udført af et stempel, der påvirker en væske.

Dette har to ulemper : for det første er pumpeaktionen for hård og kan ødelægge blodlegemerne, for det andet er det meget svært at kontrollere iltningsgraden og fjernelsen af C02 i et lukket væskesystem, som 30 det er beskrevet i dette skrift. Endvidere behandles blodet batchvis, d.v.s. med meget mindre effektivitet end i en kontinuerlig strømningskonstruktion.

Der er således behov for et apparat til cirkulation uden for legemet, 35 og som reducerer kemisk hæmolyse og "transfusionschok" til et minimum.

S

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en indretning til cirkulation af blod uden for legemet, hvor ovenstående problemer løses ved at reducere cirkulationskredsen uden for legemet i DK 170294 B1 3 og det "spædnings"-volurnen, som er nødvendigt (det bemærkes, at hvor ikke andet er indikeret, vil ordet "blod" herefter betyde patientes eget blod plus eventuel "spædnings"-fluid eller -fluider).

5 Dette opnås ved, at blodpumpnings og -iltningsfunktionerne forenes, og at begge funktioner udføres samtidigt ved hjælp af en enkelt indretning af den indledningsvis nævnte type, som er særpræget ved, at der ved blodcirkulationsrummets indløb og udløb er tilvejebragt kontraven-tilorganer, at der er tilvejebragt organer, som er beregnet til at 10 forbinde iltningsfluidcirkulationsrummet med et indtag fra en kilde af iltningsfluid og et udløb for iltningsfluidet indeholdende kuldioxid, og at der er tilvejebragt organer, som er beregnet til periodisk at variere trykket i iltningsfluidet og derved give blodet en vedvarende pulserende strømning.

15

Med en sådan indretning er det muligt at behandle blodet kontinuerligt på grund af trykvariationen i iltningsfluidet. Trykvariation vil i kombination med kontraventilerne bibringe blodet en vedvarende pulserende strømning, der giver en jævn pumpeaktion uden at ødelægge blod-20 legemerne. Det er muligt at tilvejebringe en indretning, der har et lille volumen af tilført fluid uden for legemet for derved at opnå lavere hæmolyse samt redureret "transfusionschok".

Opfindelsen vil herefter blive forklaret nærmere under henvisning til 25 den medfølgende tegning, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af en udførelsesform for opfindelsen, og fig. 2 og 3 partielle, perspektiviske billeder af mulige udføre!ses-30 former for de rum, som er defineret af grænseflademembraner ne.

Idet der henvises til fig. I ses, at den illustrerede indretning, som repræsenterer en indretning for cirkulation af blod uden for legemet 35 ved kardiovaskulær kirurgi, i det væsentlige består af en lufttæt beholder 4 samt en trykregulator 8.

Inde i beholderen 4 er der tilvejebragt grænseflader, som i dette tilfælde består af semipermeable membraner 10, det vil sige permeable for DK 170294 B1 4 gasser men ikke for blod og/eller væsker generelt, og som derfor udgør adskillelseselement mellem blodet og iltningsfluidet. Membranerne 10 opdeler rummet inde i beholderen 4 i et rum 11, som kun er afgrænset ^ af membranen 10, og som derfor er tilvejebragt "inde i” membranen 10, 5 samt et rum 14, som er defineret af membranerne 10 og beholderen 4's vægge, og som derfor er anbragt "uden for" membranerne 10.

Det er indlysende, at såfremt membranerne 10 ikke har en kontinuerlig konstruktion, men udgøres af individuelle rum, skal disse være indbyr-10 des forbundne ved hjælp af samleorganer for de samme membraner 10.

I den foreliggende beskrivelse vil udtrykket "rum 11" betyde både den ene og anden konstruktionstype. Et af rummene 11,14 (rummet 14 i den i fig. 1 viste udførelsesform) er med et rør 6 forbundet til førnævnte 15 trykregulator 8, som på sin side er forbundet med en kilde for iltningsfluid, der i den foretrukne udførelsesform, som er illustreret i fig. 1, udgøres af en ilt- eller luft- eller anden fluidkilde. Rummet er endvidere med et rør 7 forbundet til et udløb for iltningsfluidet, som indeholder kuldioxid. I en foretrukket udførelsesform vil et så-20 dant udløb være forbundet med en vakuumkilde.

Det resterende rum, som i den i fig. 1 illustrerede udførelsesform, er det "indvendige" rum 11, er det rum, hvor blodet strømmer, og det er med et rør 3 (og eventuelt ved hjælp af et manifold) forbundet med 25 indtaget fra en buffertank 2, hvor det blod, som er udtaget fra patienten, blandes med det, som er aspireret fra operationsområdet samt "spædnings"-væsken. Det udstrømmende blod ledes eventuelt gennem et andet manifold gennem et rør 9 til patientens arteriekredsløbssystem. Almindeligvis reguleres blodtemperaturen, før det føres tilbage til 30 patienten, og i fig. 1 udføres dette ved hjælp af en varmeregulerings-indretning 15, der i og for sig er kendt, og som er anbragt neden-strøms for oxygenator/pumpegruppen 4. En sådan varmeregulator 15 kan også være anbragt opstrøms i forhold til gruppen 4. Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er varmeregulatoren 15 ikke 35 tilvejebragt, og den termiske regulering af blodet opnås ved at regulere iltningsfluidets temperatur.

I blodkredsen er der almindeligvis anbragt et filter 16, der er bereg- * net til at fjerne klumper eller andre faste legemer, som er dannet.

DK 170294 B1 5

Almindeligvis er der anbragt kontraventiler 12 og 13 henholdsvis i røret 3 og 9. Disse ventiler kan enten være normale mekaniske ventiler, det vil sige kugleventiler eller protetisk transplanterede eller bio-morfe ventiler. Fig. 2 og 3 viser snitbilleder gennem to mulige konfi- 5 gurationer for membranerne 10 og rummet 11, som er afsluttet af disse, men det er indlysende, at der kan anvendes en hvilken som helst form, som giver tilstrækkeligt udvekslingsareal. Ved systemets drift vil blod fra patienten komme gennem røret 1 til tanken 2 og derfra passere gennem røret 3 og ventilen 12 til rummet 11, der er omsluttet af mem- 10 branerne 10 i beholderen 4. Iltningsfluidet, der er indeholdt i rummet 14, som er defineret af membranerne 10 og beholderen 4's vægge, ilter blodet gennem membranen 10, der idet den er permeabel for gasser, tillader passage af ilt og kuldioxid.

15 Iltningsfluidet i rummet 14 er underlagt trykregulatoren 8 og eventuelt det vakuum, som er forbundet med udløbsrøret 7 for at blive udsat for en serie regelmæssige trykvariationer, der kan reguleres i amplitudefrekvens og pulsform, for således at opnå en pulserende udstrømning af blod gennem røret 9 og ventilen 13.

20

Fra ovenstående er det klart, at indretningen, der er beskrevet, gør det muligt i væsentlig grad at reducere både den kreds, som blodet skal passere gennem, og volumenet af "spædnings"-fluider, således at der opnås en meget lavere hæmolyse samt reduceret "transfusionschok".

25 Foruden disse specifikke fordele, som opnås med opfindelsen, opnås tillige de fordele, som stammer fra den pulserende strømning af blod, hvilket er tilvejebragt med indretningen, der er beskrevet ovenfor. En sådan indretning udgør derfor et ideelt apparat både for cirkulering af blod udenfor legemet ved kardiovaskulær kirurgi og til kardiovas- 30 kulær og/eller respiratorisk assistance.

35

Claims (9)

1. Indretning til cirkulation af blod uden for legemet ved kardiovas- * kulær assistance og af den art, der omfatter en oxygenator og pumpe, 5 der danner et enkelt apparat, som består af en lufttæt beholder (4), inde i hvilken der er tilvejebragt en eller flere bl odiltnings-fluid-grænseflader (10), der er permeable for gasser men ikke for blod og væsker generelt, og som definerer et udvekslingsareal mellem to cirkulationsrum for henholdsvis blod (11) og iltningsfluid (14), k e n -10 detegnet ved, at der ved blodcirkulationsrummet (11)'s indløb og udløb er tilvejebragt kontraventil organer, at der er tilvejebragt organer, som er beregnet til at forbinde iltningsfluidcirkulationsrummet (14) med et indtag (6) fra en kilde (8) af iltningsfluid og et udløb (7) for iltningsfluidet indeholdende kuldioxid, og at der er 15 tilvejebragt organer, som er beregnet til periodisk at variere trykket i iltningsfluidet og derved give blodet en vedvarende pulserende strømning.

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at membranerne 20 danner stort set rør-formede ledninger, som er indbyrdes forbundne.

3. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at membranerne er dannet af plane elementer, der er anbragt med afstand for derimellem at definere indbyrdes forbundne passager. 25

4. Indretning ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at rørene eller passagerne indeholder blodet.

5. Indretning ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at rø-30 rene eller passagerne indeholder iltningsfluidet.

6. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kontraventilerne (12,13) er af mekanisk, protetisk implanteret eller biomorf type. 35

7. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at organerne, ► der er beregnet til at variere trykket i iltningsfluidet, ud over en opstrøms i forhold til beholderen (4) anbragt trykregulator (8), også omfatter en vakuumkilde, der er placeret nedenstrøms for beholderen DK 170294 B1 7 (4), og som er forbundet med udløbet for iltningsfluidet, som indeholder kuldioxid.

8. Indretning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, k e n -5 detegnet ved, at iltningsfluidet er en blanding af ilt og luft eller andre fluider.

9. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved at indeholde organer til kontrollenng af temperaturen i det iltede gasformige 10 fluid. 15 20 25 30 35