ES2314627T3 - Procedimiento para determinar los efectos de una sustancia sobre un organo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de determinación de los efectos ex vivo de una sustancia sobre por lo menos un órgano, que comprende: analizar dicho por lo menos un órgano para determinar si el órgano resulta adecuado para ser trasplantado; y basándose en una determinación de que el órgano no resulta adecuado para ser trasplantado, que comprende además: perfundir dicho por lo menos un órgano con un primer fluido médico para conservar dicho por lo menos un órgano; exponer dicho por lo menos un órgano a por lo menos una sustancia de prueba; y reunir datos con respecto a por lo menos uno de dicho por lo menos un órgano, dicha por lo menos una sustancia de prueba, y la interacción entre dicho por lo menos un órgano y dicha por lo menos una sustancia de prueba.
Description
Procedimiento para determinar los efectos de una
sustancia sobre un órgano.
La invención se refiere a un aparato y a un
procedimiento para perfundir uno o más órganos para monitorizar,
mantener y/o restablecer la viabilidad del/de los órgano/s y/o para
transportar y/o almacenar el/los órgano/s. La presente invención se
refiere además a determinar si el/los órgano/s es/son un candidato
viable para trasplante. Particularmente, si el/los órgano/s no
es/son candidatos viables para trasplante, entonces la presente
invención se refiere además a perfundir el/los órgano/s con un
fluido para adquirir datos referentes al/a los órgano/s y/o
fluido.
La conservación de órganos mediante perfusión
automática se ha logrado a temperaturas hipotérmicas con o sin
control informático con perfundidos cristaloides y sin oxigenación.
Ver, por ejemplo, las patentes US nº 5.149.321, nº 5.395.314, nº
5.584.804, nº 5.709.654 y nº 5.752.929. Las temperaturas
hipotérmicas proporcionan una disminución en el metabolismo de los
órganos, disminuyen los requisitos de energía, retrasan el
agotamiento de las reservas de fosfatos de alta energía y la
acumulación de ácido láctico y retardan el deterioro morfológico y
funcional asociado con la interrupción del suministro de sangre. El
oxígeno no puede utilizarse de manera eficaz por las mitocondrias
por debajo de aproximadamente 20ºC para producir energía, y la
reducción en la producción de catalasa/superóxido dismutasa y la
regeneración de ascorbilo y glutatión a bajas temperaturas permite
una elevada formación de radicales libres. Algunos investigadores
han derepresentado incluso que la eliminación del oxígeno de los
perfundidos durante perfusión automática a baja temperatura es de
ayuda para mejorar los resultados del trasplante de órganos.
La reducción en el daño por oxígeno potencial se
logra también mediante la adición de antioxidantes al perfundido.
En particular, se ha derepresentado que esto es útil para reducir el
daño a los órganos tras largos tiempos de isquemia caliente. Se ha
informado también de que numerosos aditivos de perfundido distintos
mejoran el resultado de la perfusión automática.
De manera ideal, los órganos se obtendrían de
una manera que limitara su tiempo de isquemia caliente esencialmente
a cero. Desgraciadamente, en realidad, muchos órganos,
especialmente de donantes a corazón parado, se obtienen tras
periodos de tiempo de isquemia caliente prolongados (es decir, 45
minutos o más). La perfusión automática de estos órganos a baja
temperatura ha derepresentado una mejora significativa (Transpl Int
1996 Daemen). Además, la técnica anterior enseña que la perfusión
automática a baja temperatura de órganos se prefiere a bajas
presiones (Transpl. Int 1996 Yland) con bombas de rodillos o de
diafragma que suministran el perfundido a una presión controlada.
Se han utilizado numerosas configuraciones de bombeo y circuitos de
control para conseguir este objetivo y para perfundir
automáticamente órganos en general. Ver, por ejemplo, las patentes
US nº 5.338.662 y nº 5.494.822 concedidas a Sadri; patente US nº
4.745.759 concedida a Bauer et al.; patentes US nº 5.217.860
y nº 5.472.876 concedidas a Fahy et al.; patente US nº
5.051.352 concedida a Martindale et al.; patente US nº
3.995.444 concedida a Clark et al.; patente US nº 4.629.686
concedida a Gruenberg; patentes US nº 3.738.914 y 3.892.628
concedidas a Thome et al.; patentes US nº 5.285.657 y
5.476.763 concedidas a Bacchi et al.; patente US nº
5.157.930 concedida a McGhee et al.; y patente US nº
5.141.847 concedida a Sugimachi et al. Sin embargo, en
algunas situaciones, la utilización de tales bombas para la
perfusión automática de órganos puede aumentar el riesgo de
presurización en exceso del órgano si se da un mal funcionamiento
del aparato de perfusión de órganos. La perfusión a alta presión
(por ejemplo, por encima de aproximadamente 60 mm Hg) puede
eliminar el revestimiento endotelial vascular del órgano y en
general daña el tejido de los órganos, en particular a temperaturas
hipotérmicas en las que el órgano no presenta las conexiones
neurológicas o endocrinas para protegerse mediante dilatación de su
vasculatura a alta presión.
Además, las técnicas utilizadas para la
evaluación de la viabilidad de estos órganos perfundidos
automáticamente han sido un factor crítico para limitar una
utilización mayor de los órganos. Aunque el aumento de mediciones
de resistencia (es decir, presión/flujo) de órganos durante la
perfusión automática son un indicador útil, demuestra solamente las
situaciones en el peor caso.
Durante la perfusión automática a baja
temperatura de órganos que se han dañado por un tiempo de isquemia
caliente o por la propia perfusión automática, los órganos eluirán
constituyentes intracelulares y endoteliales así como de membrana.
A lo largo de los años, la aparición de diversas enzimas
intracelulares ubicuas, tales como deshidrogenasa láctica (LDH) y
fosfatasa alcalina en el perfundido se ha utilizado como biomarcador
del daño de órgano. Recientemente, se ha derepresentado que la
determinación de la presencia de
alfa-glutatión-S-transferasa
(a-GST) y Pi
glutatión-S-transferasa
(p-GST) en perfundidos de perfusión automática a
baja temperatura es un indicador satisfactorio para predecir el
resultado funcional de injertos de riñón de donantes a corazón
parado antes del trasplante (Transpl 1997 Daemen).
La técnica anterior se ha referido también a la
necesidad de restablecer o mantener la función fisiológica de un
órgano tras su conservación durante un periodo prolongado de tiempo
a temperaturas hipotérmicas. En particular, la patente US nº
5.066.578 concedida a Wikman-Coffelt da a conocer
una disolución de conservación de órganos que contiene grandes
cantidades de piruvato. Wikman-Coffelt enseña que la
inmersión del órgano con piruvato evita la glicólisis, la etapa en
el ciclo de energía celular que utiliza adenosina trifosfato (ATP)
para producir piruvato, y el piruvato está entonces disponible para
las mitocondrias para la fosforilación oxidativa produciendo ATP.
Wikman-Coffelt enseña que la perfusión o el lavado
de un órgano a una temperatura caliente con una primera disolución
de conservación que contiene piruvato para la eliminación de sangre
u otros residuos de los vasos del órgano y para vasodilatar,
aumentan el flujo y la carga de las células con un suministro de
energía en forma de un sustrato limpio, concretamente el piruvato.
Wikman-Coffelt enseña que el piruvato evita edemas,
isquemia, sobrecarga de calcio y acidosis así como ayuda a conservar
el potencial de acción a través de la membrana celular. Entonces se
perfunde el órgano con una segunda disolución de perfusión que
contiene piruvato y un pequeño porcentaje de etanol con el fin de
detener el funcionamiento del órgano, vasodilatar los vasos
sanguíneos permitiendo el flujo vascular completo, continuar
cargando las células con piruvato y conservar el estado de energía
del órgano. Finalmente se almacena el órgano en un gran volumen de
la primera disolución durante 24 horas o más tiempo a temperaturas
de entre 4ºC y 10ºC.
Sin embargo, las mitocondrias son la fuente de
energía en las células y necesitan cantidades significativas de
oxígeno para funcionar. Los órganos presentan de manera natural
niveles significativos de piruvato, y proporcionar a un órgano
piruvato adicional no ayudará a restablecer y/o mantener la función
fisiológica completa de un órgano si no se dota a las mitocondrias
de suficiente oxígeno para funcionar. Además, la inmersión breve de
un órgano en piruvato puede facilitar de hecho el rasgado del
revestimiento endotelial vascular del órgano.
La patente US nº 5.599.659 concedida a Brasile
et al. da a conocer también una disolución de conservación
para la conservación en caliente de tejidos, explantes, órganos y
células endoteliales. Brasile et al. enseña desventajas del
almacenamiento de órganos en frío, y propone la tecnología de
conservación en caliente como alternativa. Brasile et al.
enseña que la disolución presenta una capacidad potenciada para
servir como medio para el cultivo de endotelio vascular de tejido,
y como disolución para órganos para trasplante usando una
tecnología de conservación en caliente debido a que se complementa
con albúmina sérica como fuente de proteínas y coloides;
oligoelementos para potenciar la viabilidad y la función celular;
piruvato y adenosina para soporte de la fosforilación oxidativa;
transferrina como factor de unión; insulina y azúcares para soporte
metabólico y glutatión para eliminar radicales libres tóxicos así
como una fuente de impermeante; ciclodextrina como fuente de
impermeante, eliminador, y potenciador de unión celular y factores
de crecimiento; una alta concentración de Mg++ para soporte del
metabolismo de microvasos; mucopolisacáridos, que comprenden
principalmente sulfatos de condroitina y sulfatos de heparina, para
la potenciación de factores de crecimiento y hemostasia; y ENDO
GRO^{TM} como fuente de coloides, impermeante y promotores del
crecimiento vascular específico. Brasile et al. enseña
además la perfusión en caliente de un órgano durante hasta 12 horas
a 30ºC, o simplemente almacenar el órgano a temperaturas de 25ºC en
la disolución de conservación.
Sin embargo, la inmersión de un órgano con tales
sustancias químicas no es suficiente para detener o reparar la
lesión isquémica en la que no se dota a las mitocondrias de
suficiente oxígeno para funcionar para producir energía. Las
necesidades de oxígeno de un órgano a más de 20ºC son sustanciales y
no pueden satisfacerse mediante un simple cristaloide a flujos
razonables. Además, es necesaria la evaluación de la viabilidad de
un órgano antes de la utilización de cualquier tipo de disolución
que puede determinarse que ha sido fructífera.
El documento WO 88/05261 concedido a Owen da a
conocer un sistema de perfusión de órganos que incluye una cámara
de órganos que está provista de un fluido en emulsión o electrolito
fisiológico que se transporta a través de un sistema de perfusión.
La cámara contiene una bolsa sintética para sostener el órgano. El
perfundido entra en el órgano a través de un catéter insertado en
una arteria. El perfundido se proporciona por dos fuentes de fluido
independientes, cada una de las cuales incluye dos depósitos.
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La presente invención se centra en evitar el
daño a un órgano durante la perfusión mientras se monitoriza, se
mantiene y/o restablece la viabilidad del órgano y se conserva el
órgano para su almacenamiento, transporte, trasplante u otra
utilización. La invención se refiere a un procedimiento para
perfundir un órgano para monitorizar, mantener y/o restablecer la
viabilidad del órgano y/o para transportar y/o almacenar y/o
utilizar el órgano. Más particularmente, el procedimiento de
perfusión de órganos según la invención monitoriza, mantiene y/o
restablece la viabilidad de órganos perfundiendo el órgano a
temperatura hipotérmica (modo de perfusión hipotérmica) y/o a
temperaturas normotérmicas (modo de perfusión normotérmica)
preferentemente tras el lavado del órgano tal como mediante lavado
hipotérmico seguido por almacenamiento estático del órgano y/o la
perfusión del órgano a temperaturas hipotérmicas para el transporte
y/o almacenamiento del órgano.
El restablecimiento de la viabilidad del órgano
puede lograrse restableciendo los niveles de nucleótidos de alta
energía (por ejemplo, adenosina trifosfato (ATP)) y los niveles
enzimáticos en el órgano, que se redujeron por el tiempo de
isquemia caliente y/o hipoxia, perfundiendo el órgano con un fluido
médico oxigenado, tal como un fluido médico de bicarbonato a base
de hemoglobina reticulada oxigenada, a temperaturas normotérmicas o
casi normotérmicas. El órgano puede lavarse con un fluido médico
antes de la perfusión con el fluido médico oxigenado. Tal perfusión
puede realizarse o bien a temperaturas normotérmicas o bien
hipotérmicas, preferentemente a temperaturas hipotérmicas. Para el
lavado hipotérmico, el almacenamiento estático y la perfusión
hipotérmica, el fluido médico contiene preferentemente poco o nada
de oxígeno y preferentemente incluye antioxidantes, tanto
moleculares (por ejemplo, ácido 2-ascórbico,
tocoferol) y enzimáticos (por ejemplo, catalasa y superóxido
dismutasa (SOD)). La perfusión normotérmica y/o hipotérmica, y
preferentemente la perfusión hipotérmica, pueden realizarse in
vivo así como in vitro. Tal perfusión detiene la lesión
isquémica en la preparación para el transporte, almacenamiento y/o
trasplante del órgano.
El tratamiento normotérmico se utiliza
preferentemente después de que un órgano se ha sometido a
temperaturas hipotérmicas, de manera estática y/o con perfusión.
Tal exposición hipotérmica puede producirse, por ejemplo, durante
el transporte y/o almacenamiento de un órgano tras su extracción. El
tratamiento también es adecuado para órganos que en última
instancia se almacenarán y/o transportarán en condiciones
hipotérmicas. En otras palabras, puede aplicarse el tratamiento a
órganos antes del almacenamiento y/o transporte en frío.
En el modo de perfusión normotérmico, la presión
de perfusión de órganos bruta se proporciona preferentemente por
un depósito de fluido médico presurizado neumáticamente controlado
en respuesta a un sensor dispuesto en un extremo de los tubos
colocados en el órgano, que puede utilizarse en combinación con un
motor paso a paso/válvula de leva o válvula de pinza que
proporciona un ajuste preciso de la presión de perfusión, evita la
presurización en exceso y/o proporciona un corte del flujo de
emergencia. Alternativamente, puede perfundirse el órgano
directamente a partir de una bomba, tal como una bomba de rodillos o
una bomba peristáltica, con un control de la bomba apropiado y/o
controladores suficientemente a prueba de fallos para evitar la
presurización en exceso del órgano, especialmente como resultado de
un mal funcionamiento del sistema. La eliminación sustancial de la
presurización en exceso evita y/o reduce el daño al revestimiento
endotelial vascular y al tejido del órgano en general. La
viabilidad del órgano puede monitorizarse, preferentemente de manera
automática, en el modo de perfusión normotérmica, preferentemente
monitorizando los niveles de resistencia del órgano (presión/flujo)
y/o pH, pO_{2}, pCO_{2}, LDH, T/GST, proteína T, lactato,
glucosa, exceso de base y/o calcio ionizado en el fluido médico que
se ha perfundido a través del órgano y recogido.
La perfusión normotérmica puede ir precedida de
y/o seguida por perfusión hipotérmica. En el modo hipotérmico, el
órgano se perfunde con un fluido médico que no contiene
sustancialmente nada de oxígeno, preferentemente una solución
cristaloide sencilla que puede aumentarse preferentemente con
antioxidantes, de manera intermitente o a una velocidad de flujo
continuo lenta. También puede realizarse la perfusión hipotérmica
in vivo así como in vitro antes de la extracción del
órgano del donante. La perfusión hipotérmica reduce la tasa
metabólica del órgano, permitiendo conservar el órgano durante
periodos prolongados de tiempo. El fluido médico se alimenta
preferentemente al órgano mediante presión a partir de un tanque
intermedio que presenta una baja altura piezométrica de modo que se
evita la presurización en exceso del órgano. Alternativamente, en
las formas de realización, puede utilizarse la gravedad para
alimentar el fluido médico al órgano a partir de un tanque
intermedio, si fuera apropiado. Alternativamente, el órgano puede
perfundirse directamente a partir de una bomba, tal como una bomba
de rodillos o una bomba peristáltica, con un control de bombeo
apropiado y/o controladores suficientemente a prueba de fallos para
evitar la presurización en exceso del órgano, especialmente como
resultado de un malfuncionamiento del sistema. La eliminación
sustancial de la presurización en exceso evita o reduce el daño al
revestimiento endotelial vascular del órgano y al tejido del órgano
en general, en particular a temperaturas hipotérmicas cuando el
órgano presenta una menor capacidad para protegerse mediante
constricción vascular. La viabilidad del órgano también puede
monitorizarse, preferentemente de manera automática, durante el
proceso de recuperación, preferentemente monitorizando los niveles
de resistencia del órgano (presión/flujo) y/o pH, pO_{2},
pCO_{2}, LDH, T/GST, proteína T, lactato, glucosa, exceso de base
y/o calcio ionizado en el fluido médico que se ha perfundido a
través del órgano y recogido.
También puede proporcionarse un aparato de
diagnóstico de órganos para producir datos de diagnóstico tales
como un índice de viabilidad de órganos. El aparato de diagnóstico
de órganos incluye características de un aparato de perfusión de
órganos, tales como sensores y controladores de temperatura, así
como características de interconexión con la bandeja, y proporciona
un análisis del órgano y fluidos de entrada y de salida en un
sistema de perfusión. Normalmente, el aparato de diagnóstico de
órganos es un aparato de perfusión simplificado que proporciona
datos de diagnóstico en un único paso, perfusión en línea.
Puede proporcionarse un índice de viabilidad de
órganos teniendo en cuenta los diversos factores medidos
identificados anteriormente, tales como resistencia vascular, pH
etc. El índice puede ser específico de órgano, o puede ser
adaptable a diversos órganos. El índice recopila los parámetros
monitorizados en un sumario de diagnóstico que va a utilizarse para
tomar decisiones sobre el tratamiento de los órganos y decidir si se
trasplanta el órgano. El índice puede generarse automáticamente y
proporcionarse al médico.
Las formas de realización de esta invención
incluyen un sistema de control para controlar automáticamente la
perfusión de uno o más órganos seleccionando entre modos de
perfusión y parámetros de control. La perfusión automática puede
basarse en condiciones detectadas en el sistema o parámetros
introducidos manualmente. El sistema puede programarse previamente
o programarse durante su utilización. Se utilizan valores por
defecto y comprobaciones de la viabilidad.
Puede utilizarse el aparato de perfusión para
diversos órganos, tales como los riñones, corazones y pulmones, y
puede adaptarse a órganos más complejos, tales como el hígado,
múltiples estructuras de vasculatura, por ejemplo, las vasculaturas
hepática y porta del hígado.
También se describe una bandeja de órganos que
permite desplazar un órgano fácilmente y de manera segura entre
aparatos para perfundir, almacenar, analizar y/o transportar el
órgano. La bandeja de órganos puede estar configurada para
proporcionar condiciones estériles ininterrumpidas y una
transferencia de calor eficaz durante el transporte, la
recuperación, el análisis y el almacenamiento, incluyendo la
transición entre el transportador, el aparato de perfusión y el
aparato de diagnóstico de órganos.
Además se describe un transportador de órganos
que permite el transporte de un órgano a lo largo de largas
distancias. El transportador de órganos puede utilizarse para
diversos órganos, tales como los riñones, y puede adaptarse a
órganos más complejos, tales como el hígado, que presenta múltiples
estructuras de vasculatura, por ejemplo, las vasculaturas hepática
y porta del hígado. El transportador de órganos incluye
características de un aparato de perfusión de órganos, tales como
sensores y controladores de temperatura, así como características de
interconexión con la bandeja.
La presente invención se centra en evitar el
daño a un órgano durante la perfusión mientras se monitoriza,
mantiene y/o restablece la viabilidad del órgano y se conserva el
órgano para su almacenamiento y/o transporte y/o trasplante y/u
otra utilización. Por diversos motivos, puede decidirse que el
órgano no debe trasplantarse. Debido a la dificultad para obtener
órganos de donantes y restablecer su viabilidad, es preferible que
no se deseche completamente ningún órgano. Como tal, según la
presente invención, aunque un órgano pudiera no ser adecuado para
trasplante, puede utilizarse el mismo órgano para otros fines tales
como el examen del órgano con agentes bioactivos para la
investigación de fármacos o similares.
Según las formas de realización
ejemplificativas, el aparato de perfusión, diagnóstico y
transportador puede utilizarse junto con las técnicas y los
procedimientos anteriores y/o junto con técnicas y procedimientos
adicionales, para realizar una investigación con un órgano o tejido.
Excepto cuando se especifique lo contrario, el órgano en la
presente memoria descriptiva incluye tejido. Durante el periodo en
el que se conserva y/o se mantiene el órgano, pueden realizarse
diversas actividades de desarrollo e investigación de fármacos en
y/o con el órgano. El órgano puede perfundirse con un fluido médico
que puede contener una sustancia tal como un fármaco u otro agente
bioactivo u otra sustancia de prueba, para obtener datos referentes
a la interacción del fluido médico y/o la sustancia y el órgano.
Los datos pueden utilizarse entonces para proporcionar información
referente a la eficacia, toxicidad u otras propiedades de la
sustancia, por ejemplo como apoyo para los registros establecidos
por ley para nuevos fármacos o nuevas utilizaciones de los
mismos.
El aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador puede utilizarse para perfundir un fluido médico a
través de un órgano mientras que se monitoriza el órgano y el flujo
de salida del órgano para analizar el estado del órgano y/o para
determinar el efecto sobre el mismo a partir de la introducción del
fluido médico y/o sustancia tal como un fármaco u otro agente
bioactivo.
Pueden recopilarse los datos del órgano, el
fluido médico y la interacción entre los mismos. Adicionalmente,
puede proporcionarse un índice de datos de órganos para utilizarse
para almacenar los datos generados a partir de la perfusión del
órgano. Los datos permiten la pronta investigación del órgano y el
fluido médico y puede recuperarse directamente información a partir
del aparato de perfusión, diagnóstico o transportador para
monitorizar el estado del órgano. Pueden agruparse diversos tipos
de datos e información en subregistros o subdirectorios para ayudar
a la transferencia y la gestión de los datos. Pueden combinarse
todos los subregistros para formar un registro de examen de órganos
global, que puede divulgarse a o recuperarse por médicos,
científicos u otras organizaciones para fines de investigación.
El aparato de perfusión, transportador, bandeja
y aparato de diagnóstico de órganos pueden estar interconectados
para permitir la gestión, seguimiento y monitorización remotos de la
ubicación y los parámetros terapéuticos y de diagnóstico del órgano
u órganos que se están almacenando o transportando. Los sistemas de
información pueden utilizarse para recopilar datos históricos del
transporte y almacenamiento de órganos, y proporcionar referencias
cruzadas con datos de hospitales y de United Network for Organ
Sharing (UNOS) sobre el donante y el receptor. Los sistemas pueden
proporcionar datos de salida para permitir una pronta búsqueda de
parámetros de perfusión y desenlaces de trasplantes.
Éstos y otros aspectos y ventajas de la
invención resultarán evidentes a partir de la descripción detallada
siguiente de las formas de realización haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un aparato de perfusión de
órganos;
la figura 2 es un diagrama esquemático del
aparato de la figura 1;
la figura 3 es un diagrama de los componentes
electrónicos del aparato de la figura 1;
la figura 4 es una vista explosionada de un
primer módulo de bomba de un aparato de bomba, filtración,
oxigenación y/o desburbujeador combinado;
la figura 5 es una vista explosionada de un
módulo de filtración de un aparato de bomba, filtración, oxigenación
y/o desburbujeador combinado;
la figura 6 es una vista explosionada de un
módulo de oxigenación de un aparato de bomba, filtración,
oxigenación y/o desburbujeador combinado;
la figura 7 es una vista explosionada de un
módulo de desburbujeador de un aparato de bomba, filtración,
oxigenación y/o desburbujeador combinado;
la figura 8 es una vista explosionada de un
segundo módulo de bomba de un aparato de bomba, filtración,
oxigenación y/o desburbujeador combinado;
la figura 9 es una vista en perspectiva
explosionada que representa los módulos de las figuras 4 a 8 unidos
entre sí;
la figura 10 es una vista en perspectiva
anterior de un aparato de bomba, filtración, oxigenación y/o
desburbujeador combinado modular ensamblado;
las figuras 11A a 11D representan vistas en
perspectiva lateral de diversas formas de realización de un bandeja
de órganos;
la figura 12 es un diagrama esquemático de un
aparato de perfusión de órganos configurado para perfundir
simultáneamente múltiples órganos;
las figuras 13A y 13B representan un motor paso
a paso/válvula de leva;
las figuras 14A a 14F representan otro motor
paso a paso/válvula de leva;
la figura 15 representa un diagrama de bloques
que ilustra esquemáticamente un sistema de control según la
invención;
la figura 16 representa un diagrama a título de
ejemplo de posibles etapas de procesamiento según la invención;
las figuras 17 y 17A representan una forma de
realización de una bandeja de órganos;
las figuras 18 y 18A representan una forma de
realización de un asiento para órganos;
la figura 19 representa una vista en perspectiva
exterior de un transportador de órganos;
la figura 20 representa una vista en sección
transversal de un transportador de órganos de la figura 19;
la figura 21 representa un diagrama de bloques
de un transportador de órganos de la figura 19;
la figura 22 representa estados de
funcionamiento de un transportador de órganos de la figura 19;
la figura 23 representa una vista en sección
transversal alternativa de un transportador de órganos de la figura
19;
la figura 24 representa estructuras de datos y
esquemas de transferencia de información de un sistema de perfusión
y trasplante de órganos utilizado en la presente invención;
las figuras 25 y 25A representan el control de
motor de una bomba de perfusión;
la figura 26 representa un aparato de perfusión
para hígado;
la figura 27 representa una vista en detalle de
una bomba peristáltica para su utilización en un aparato de
perfusión según la figura 26;
la figura 28 representa una vista global de un
sistema de diagnóstico de órganos;
la figura 29 representa una vista en perspectiva
de un instrumento de evaluación de órganos para su utilización en
un sistema de diagnóstico de órganos según la figura 28;
la figura 30 representa un sistema de perfusión
en línea para su utilización en un sistema de diagnóstico de
órganos según la figura 28; y
la figura 31 representa un circuito lógico para
un sistema de diagnóstico de órganos según la figura 28.
Para un entendimiento de las características de
la invención, se hace referencia a los dibujos. En los dibujos, se
han utilizado en toda la memoria números de referencia iguales para
designar elementos iguales.
La figura 1 representa un aparato de perfusión
de órganos 1. La figura 2 es una ilustración esquemática del
aparato de la figura 1. El aparato 1 es preferentemente un
microprocesador por lo menos parcialmente controlado, y que se
acciona neumáticamente. La conexión del microprocesador 150 a los
sensores, válvulas, unidades termoeléctricas y bombas del aparato 1
se muestra esquemáticamente en la figura 3. El microprocesador 150 y
el aparato 1 pueden estar configurados para y preferentemente
pueden estar conectados además a una red informática para
proporcionar la posibilidad de compartir datos, por ejemplo a
través de una red de área local o a través de internet.
El aparato de perfusión de órganos 1 puede
perfundir uno más órganos simultáneamente, tanto a temperaturas
normotérmicas como hipotérmicas (en adelante en la presente memoria,
modos de perfusión normotérmica e hipotérmica). Todas las
superficies de contacto con el fluido médico están formadas
preferentemente por o recubiertas con materiales compatibles con el
fluido médico utilizado, más preferentemente materiales no
trombogénicos. Tal como se representa en la figura 1, el aparato 1
incluye un alojamiento 2 que incluye la cubierta 4 frontal, que es
preferentemente translúcida, y una puerta 3 de acceso al depósito.
El aparato presenta preferentemente una o más zonas de control y
visualización 5a, 5b, 5c, 5d para monitorizar y controlar la
perfusión.
Tal como se muestra esquemáticamente en la
figura 2, encerrado dentro del alojamiento 2 se encuentra un
depósito 10 que comprende preferentemente tres tanques de depósito
15a, 15b, 17. Dos de los tanques de depósito 15a, 15b son bolsas de
infusión de un litro convencionales, cada una con un manguito de
presión respectivo 16a, 16b. Puede proporcionarse una fuente de
presión 20 para presurizar los manguitos de presión 16a, 16b. La
fuente de presión 20 es preferentemente neumática y puede ser una
unidad de compresor 21 sobre la placa que suministra por lo menos
una activación del manguito externa de 10 LPM por medio de tubos de
gas 26, 26a, 26b, tal como se muestra en la figura 2. La invención,
sin embargo, no se limita a la utilización de una unidad de
compresor sobre la placa ya que puede utilizarse cualquier fuente
de presión adecuada, por ejemplo, un tanque de gas comprimido (por
ejemplo, aire, CO_{2}, oxígeno, nitrógeno, etc.) (no representado)
preferentemente con un volumen de tanque de 1,5 litros a ~690 kPa
(100 psi) o mayor para la presurización interna. Alternativamente,
puede utilizarse un tanque de depósito presurizado de manera interna
(no representado). Los tanques de depósito 15a, 15b, 17 pueden ser,
en las formas de realización, botellas u otros depósitos rígidos
adecuados que pueden suministrar el perfundido por gravedad o
pueden presurizarse mediante gas comprimido.
Están previstas unas válvulas de gas
22-23 en el tubo de gas 26 para permitir el control
de la presión proporcionada por la unidad de compresor sobre la
placa 21. Pueden estar previstas unas válvulas de flujo antirretorno
24a, 24b respectivamente en los tubos de gas 26a, 26b. Pueden estar
previstos sensores de presión P5, P6 respectivamente en los tubos
de gas 26a, 26b para transmitir las condiciones en los mismos al
microprocesador 150, representado en la figura 3. El aparato de
perfusión, diagnóstico y/o transportador puede estar provisto de
sensores para monitorizar la presión del fluido de perfusión y el
flujo en el aparato particular para detectar fallos en el aparato
particular, tal como una presión elevada por encima de un nivel
adecuado para el mantenimiento del órgano. Pueden estar previstas
unas válvulas de gas GV_{1} y GV_{2} para liberar la presión de
los manguitos 16a, 16b. Una o las dos válvulas de gas GV_{1} y
GV_{2} puede(n) estar provista(s) de orificios de
ventilación a la atmósfera. Puede estar prevista la válvula de gas
GV_{4} en comunicación con los tanques de depósito 15a, 15b por
medio de tubos 18a, 18b para expulsar el aire de los tanques de
depósito 15a, 15b a través del tubo 18. Los tubos 18, 18a, 18b, 26,
26a y/o 26b pueden estar configurados con filtros y/o válvulas de
retención para evitar que entren materiales biológicos en los tubos
o que avancen más a lo largo de la trayectoria del fluido. Las
válvulas de retención y/o filtros pueden utilizarse para evitar que
materiales biológicos salgan de un conjunto de tubos de perfusión
de órganos y se transfieran al conjunto de tubos de un órgano
posterior en una configuración de perfusión de múltiples órganos.
Las válvulas de retención y/o filtros pueden utilizarse también
para evitar que materiales biológicos, tales como bacterias y virus,
se transfieran de un órgano a otro en utilizaciones posteriores del
aparato de perfusión en el caso de que tales materiales biológicos
permanezcan en el aparato de perfusión tras su utilización. Las
válvulas de retención y/o filtros evitan problemas de contaminación
asociados con el reflujo en las canalizaciones de gas y/o
ventilación. Por ejemplo, las válvulas pueden estar configuradas
como válvulas antirreflujo para evitar el reflujo. El tercer tanque
de depósito 17 se presuriza preferentemente mediante la presión
liberada a partir de uno de los manguitos de presión a través de la
válvula de gas GV_{2}.
El fluido médico puede ser sangre o un fluido
sintético y puede ser, por ejemplo, una solución cristaloide
simple, o puede aumentarse con un soporte de oxígeno apropiado. El
soporte de oxígeno puede ser, por ejemplo, emulsiones a base de
fluorocarbono o hemoglobina pegilada, hemoglobina reticulada,
glóbulos rojos estabilizados, lavados. El fluido médico puede
contener también antioxidantes de los que es conocido que reducen la
peroxidación o el daño por radicales libres en el entorno
fisiológico y agentes específicos de los que se conoce que ayudan
en la protección tisular. Tal como se expone en detalle a
continuación, para el modo normotérmico resulta preferida una
disolución oxigenada (por ejemplo, bicarbonato a base de hemoglobina
reticulada), mientras que para el modo hipotérmico resulta
preferida una disolución no oxigenada (por ejemplo, solución
cristaloide simple preferentemente aumentada con antioxidantes).
Los fluidos médicos específicos utilizados tanto en los modos
normotérmicos como hipotérmicos están concebidos para reducir o
evitar la eliminación del revestimiento endotelial vascular del
órgano. Para el modo de perfusión hipotérmica, así como para el
lavado y/o almacenamiento estático, una disolución preferida es la
disolución dada a conocer en la patente US nº 6.432.103. También se
dan a conocer ejemplos de aditivos que pueden utilizarse en
disoluciones de perfusión para la presente invención en la patente
US nº 6.046.046 concedida a Hassanein. Por supuesto pueden
utilizarse otros materiales y disoluciones adecuados, como resulta
conocido en la técnica.
\newpage
La disolución de perfusión puede proporcionarse
en un kit de disolución de perfusión, por ejemplo, un envase
comercial que contiene preferentemente por lo menos un primer
recipiente que contiene una primera disolución de perfusión para
perfusión normotérmica y por lo menos un segundo recipiente que
contiene una segunda disolución de perfusión diferente para
perfusión hipotérmica, opcionalmente la caja 10 representada en la
figura 2. La primera disolución de perfusión puede contener por lo
menos un soporte de oxígeno, puede estar oxigenada y/o puede
seleccionarse de entre el grupo constituido por una hemoglobina
reticulada y glóbulos rojos estabilizados. La segunda disolución de
perfusión puede no estar oxigenada, puede contener por lo menos un
antioxidante, y/o puede contener por lo menos un vasodilatador.
Adicionalmente, la disolución contiene preferentemente no más de 5
mM de sal de piruvato disuelta. Además, el primer recipiente y el
segundo recipiente pueden estar configurados para conectarse
funcionalmente a una máquina de perfusión como depósitos de fluido
de perfusión en comunicación de fluido con los conductos de
perfundido de dicha máquina de perfusión. Además, uno de entre los
primer y segundo recipientes puede ser compresible para aplicar
presión a la disolución de perfusión dentro del mismo. Además, por
lo menos uno de entre los primer y segundo recipientes puede incluir
una primera abertura para el paso de una disolución de perfusión
contenida hacia fuera del recipiente y una segunda abertura para el
paso de un gas comprimido hacia el interior del recipiente. El
envase puede ser una bandeja configurada para conectarse
funcionalmente a una máquina de perfusión para la conexión del
primer y el segundo recipientes dentro de la bandeja en
comunicación de fluido con conductos o tubos de perfundido de la
máquina de perfusión.
En otras formas de realización, el kit de
disolución de perfusión puede contener por lo menos un primer
recipiente que contiene una primera disolución de perfusión para la
perfusión hipotérmica a una primera temperatura y por lo menos un
segundo recipiente que contiene una segunda disolución de perfusión
diferente para la perfusión hipotérmica a una segunda temperatura
inferior a la primera temperatura. En el kit, la primera disolución
de perfusión puede contener por lo menos un cristaloide y puede
contener por lo menos un vasodilatador. La segunda disolución de
perfusión puede mejorarse con soporte de oxígeno, seleccionándose el
soporte de oxígeno de entre el grupo constituido por una
hemoglobina y glóbulos rojos estabilizados. Además, la segunda
disolución de perfusión puede contener, si se desea, por lo menos
un antioxidante o eliminador de radicales libres. Preferentemente,
la segunda disolución contiene no más de 5 mM de sal de piruvato
disuelta. Tal como anteriormente, el primer recipiente y el segundo
recipiente pueden estar configurados para conectarse funcionalmente
a una máquina de perfusión como depósitos de fluido de perfusión en
comunicación de fluido con los conductos de perfundido de dicha
máquina de perfusión. Además, uno de entre los primer y segundo
recipientes puede ser compresible para aplicar presión a la
disolución de perfusión dentro del mismo. Además, por lo menos uno
de entre los primer y segundo recipientes puede incluir una primera
abertura para el paso de una disolución de perfusión contenida
hacia fuera del recipiente y una segunda abertura para el paso de un
gas comprimido hacia el interior del recipiente. El envase puede
ser una bandeja configurada para conectarse funcionalmente a una
máquina perfusión para la conexión al primer y el segundo
recipientes dentro de la bandeja en comunicación de fluido con
conductos o tubos de perfundido de la máquina de perfusión.
El fluido médico dentro del depósito 10 se lleva
preferentemente hasta una temperatura predeterminada mediante una
unidad termoeléctrica 30a en comunicación de transferencia de calor
con el depósito 10. Un sensor de temperatura T3 transmite la
temperatura dentro del depósito 10 al microprocesador 150, que
ajusta la unidad termoeléctrica 30a para mantener una temperatura
deseada dentro del depósito 10 y/o representa visualmente la
temperatura en zonas de control y visualización 5a para el ajuste
manual. Alternativamente o además, y preferentemente cuando va a
transportarse el dispositivo de perfusión de órganos, pueden
enfriarse el fluido médico dentro del depósito de fluido de
perfusión hipotérmica utilizando un aparato intercambiador de calor
de fluido criogénico tal como el dado a conocer en la patente US nº
6.014.864
Se proporciona una cámara de órganos 40 que
soporta una bandeja 65, tal como se representa en la figura 2, que
contiene un órgano que va a perfundirse, o una pluralidad de
bandejas 65, 65, 65, tal como se representa en la figura 12,
preferentemente dispuestas adyacentes entre sí. En las figuras 11A a
11D están representada varias formas de realización de la bandeja
65. La bandeja 65 está constituida preferentemente por un material
que es ligero pero duradero, de modo que la bandeja 65 es sumamente
portátil. El material puede ser también transparente para permitir
la inspección visual del órgano.
Preferentemente, la bandeja 65 incluye paredes
laterales 67a, una pared inferior 67b y una superficie 66 de
soporte de órganos, que está formada preferentemente por un material
poroso o de malla para permitir que los fluidos pasen a su través.
La bandeja 65 puede incluir también una parte superior 67d y puede
estar provista de abertura(s) 63 para tubos (ver, por
ejemplo, la figura 11D). La(s) abertura(s) 63
puede(n) incluir obturaciones 63a (por ejemplo, obturaciones
de septo u obturaciones de junta tórica) y opcionalmente pueden
estar provistas de tapones (no representados) para evitar la
contaminación del órgano y mantener un entorno estéril. Además, la
bandeja 65 puede esta provista de un orificio de ventilación de aire
61 que puede cerrarse (véase, por ejemplo, la figura 11D).
Adicionalmente, la bandeja 65 puede estar provista de tubos para la
conexión al órgano o para eliminar el fluido médico del baño de
órganos y dispositivo(s) 64 de conexión para conectar los
tubos a, por ejemplo, los tubos 50c, 81, 82, 91 y/o 132 (véase, por
ejemplo, la figura 11D). La bandeja 65, y más particularmente el
soporte de órganos, abertura(s), tubo(s) y/o
conexión/conexiones, pueden adaptarse específicamente al tipo de
órgano y/o tamaño del órgano que va a perfundirse. Pueden utilizarse
los límites 67c externos de las paredes laterales de soporte 67a
para soportar la bandeja 65 dispuesta en la cámara de órganos 40. La
bandeja 65 puede incluir adicionalmente una parte 68 de asa que
permite manejar fácilmente la bandeja 65, tal como se muestra, por
ejemplo, en las figuras 11C y 11D. Cada bandeja 65 puede estar
provista también de su propio motor paso a paso/válvula de leva 75
(por ejemplo, en la parte 68 de asa, tal como se muestra en la
figura 11C) para el ajuste preciso de la presión de fluido médico
perfundido en el órgano 60 dispuesto en la misma, expuesto con
mayor detalle a continuación. Alternativamente, puede controlarse la
presión, en las formas de realización, por medio de una cámara
neumática, tal como una cámara neumática individual para cada
órgano (no representado), o mediante cualquier válvula variable tal
como una válvula de paso giratoria o una válvula de paso
helicoidal.
La figura 17 muestra una realización alternativa
de la bandeja 65. En la figura 17, se muestra la bandeja 65 con el
conjunto 400 de tubos. Puede conectarse el conjunto 400 de tubos al
aparato de perfusión 1 o a un transportador de órganos o un aparato
de diagnóstico de órganos, y permite desplazarse la bandeja 65 entre
diversos aparatos sin poner en peligro la esterilidad del interior
de bandeja 65. Preferentemente, la bandeja 65 está realizada en un
material suficientemente duradero que puede resistir la penetración
e impactos fuertes. La bandeja 65 está provista de una tapa,
preferentemente de dos tapas, una tapa interna 410 y una tapa
externa 420. Las tapas 410 y 420 pueden ser extraíbles o pueden
estar unidas por bisagra o conectadas de otro modo al cuerpo de la
bandeja 65. La presilla 405 proporciona un mecanismo para sujetar
las tapas 410 y 420 a la parte superior de la bandeja 65. La
presilla 405 puede estar configurada adicionalmente con un elemento
de bloqueo para proporcionar seguridad y estabilidad adicionales.
Adicionalmente puede incluirse un puerto 430 de biopsia en la tapa
interna 410 o tanto en la tapa interna 410 como en la tapa externa
420. El puerto 430 de biopsia proporciona acceso al órgano para
permitir el diagnóstico adicional del órgano con una alteración
mínima del órgano. La bandeja 65 puede presentar también una
depresión 440 para flujo en exceso (representada en la figura 17A).
La depresión 440 para flujo en exceso es un canal presente en la
parte superior de la bandeja 65. Cuando las tapas 410 y 420 están
sujetas sobre la bandeja 65, la depresión 440 para flujo en exceso
proporciona una región que es fácil de examinar para determinar si
se está produciendo una fuga por la obturación interna. El
perfundido puede verterse dentro y fuera de la bandeja 65 y puede
drenarse de la bandeja 65 a través de un tapón extraíble o una
llave de paso.
La bandeja 65 y/o ambas tapas 410 y 420 pueden
estar realizadas en un material óptimamente transparente para
permitir la visión del interior de la bandeja 65 y la monitorización
del órgano y para permitir tomar fotografías e imágenes de vídeo
del órgano. El aparato de perfusión 1 o la bandeja 65 pueden estar
conectados y equipados con una videocámara o una cámara
fotográfica, digital o de otro modo, para registrar el progreso y el
estado del órgano. Las imágenes capturadas pueden resultar
disponibles a través de una red informática tal como una red de
área local o internet para proporcionar análisis de datos adicional
y monitorización remota. La bandeja 65 puede estar provista también
de una etiqueta que indicaría, por ejemplo, a través de un código de
barras, magnetismo, radiofrecuencia u otros medios, la ubicación de
la bandeja, que la bandeja está en el aparato, y/o la identidad del
órgano para el aparato de perfusión o transportador. La bandeja 65
puede envasarse de manera estéril y/o puede envasarse o venderse
como una bandeja desechable de un solo uso, tal como en una bolsa
de apertura por despegado. Un envase de un solo uso que contiene la
bandeja 65 puede incluir también el conjunto 400 de tubos.
La bandeja 65 puede estar provista
adicionalmente de un asiento 1800 para órganos representado en las
figuras 18 y 18A. El asiento 1800 para órganos es extraíble y
proporciona una superficie de soporte para el órgano dentro de la
bandeja 65. La utilización de un asiento 1800 para órganos extraíble
permite canular y sujetar el órgano en condiciones frías cuando se
extrae el órgano de un donante antes de colocarse en la bandeja 65.
El asiento 1800 para órganos puede ser reutilizable o de un solo
uso. El asiento 1800 para órganos puede construirse específicamente
para corresponder a cada tipo de órgano, tal como el riñón, corazón
o hígado. El asiento 1800 para órganos está concebido
preferentemente para ser de forma que se adecúe al órgano pero que
permite el intervalo antropométrico completo de tamaños de
órgano.
Preferentemente, el asiento 1800 para órganos
está por lo menos parcialmente perforado para permitir que los
fluidos pasen a través del asiento 1800 para órganos. Las
perforaciones en el asiento 1800 para órganos pueden estar
dimensionadas para captar residuos de, o una capa de filtro
adicional, preferentemente construido de tela, tejido, nailon,
plástico, etc., para captar residuos de órgano de por lo menos 15
micras de diámetro. Además, puede utilizarse un filtro separado en
los tubos que introducen fluido directamente del baño de perfundido
para evitar que entren en los tubos de perfusión residuos de órgano
de un tamaño predeterminado, por ejemplo por lo menos de 10 a 15
micras de diámetro.
El asiento 1800 para órganos puede estar
configurado también con un muestreador 1810 de flujo de salida en
exceso. El asiento 1800 para órganos canaliza el flujo de salida
venoso hacia el muestreador 1810 de flujo de salida venoso. El
muestreador 1810 de flujo de salida venoso proporciona una fuente
fácilmente disponible para capturar el flujo de salida venoso del
órgano. La captura del flujo de salida venoso de esta manera permite
el análisis del perfundido que sale del órgano sin canular una vena
y permite medir la viabilidad del órgano con un alto grado de
sensibilidad analizando de manera diferencial el perfundido que
fluye hacia dentro y hacia fuera del órgano. Alternativamente,
puede capturarse el flujo de salida venoso canulando directamente
una vena, pero este procedimiento aumenta el riesgo de dañar la vena
o el órgano. El asiento 1800 para órganos también puede subirse y
bajarse dentro de la bandeja 65 para facilitar la toma de muestras a
partir del muestreador 1810 de flujo de salida venoso.
Alternativamente, puede drenarse una cantidad suficiente del baño de
órganos a partir de la bandeja 65 para obtener acceso al
muestreador 1810 de flujo de salida venoso o para capturar el flujo
de salida venoso antes de que el flujo de salida se mezcle con el
resto del perfundido en el baño de órganos.
El asiento 1800 para órganos está configurado
preferentemente de manera adicional con una cánula 1820 que se une
a la arteria perfundida, tal como la arteria renal. La cánula 1820
puede ser reutilizable o puede ser adecuada para un solo uso,
preferentemente proporcionada en un envase estéril con la bandeja
65, el asiento 1800 para órganos y el conjunto 400 de tubos. La
cánula 1820 está provista de una abrazadera 1830 de cánula para
sujetar la cánula 1820 alrededor de la arteria perfundida y para
proporcionar preferentemente una perfusión a prueba de fugas.
También puede utilizarse una cánula rebordeada que se introduce
directamente, sin embargo resulta preferido sujetar con abrazadera
alrededor de la arteria para evitar el contacto con la superficie
interna de la arteria, que se daña fácilmente. La cánula 1820 puede
estar configurada también con conexiones de ramificación
adicionales para arterias auxiliares. Pueden utilizarse múltiples
tamaños de abrazadera de cánula y cánula para albergar arterias de
diversos tamaños o puede utilizarse una cánula o abrazadera de
cánula ajustable para albergar arterias de diversos tamaños. La
abrazadera 1830 de cánula puede presentar una configuración bivalva
o pueden presentar un diseño de dos partes. La abrazadera 1830 de
cánula puede estar configurada con medios integrados o separados
para tensar la abrazadera 1830 de cánula hasta la presión apropiada
para proporcionar una perfusión a prueba de fugas. Además, la
cánula 1820 puede estar provista de un cierre 1840 a presión para
mantener la cánula 1820 cerrada. La cánula 1820 puede estar provista
también de una ventilación 1850 para eliminar las burbujas de aire
de la cánula 1820.
El asiento 1800 para órganos presenta
preferentemente una región 1860 con retén que corresponde a los
salientes 1870 en la cánula 1820. Tales retenes, carriles o ranuras
en el asiento 1800 para órganos permiten que la cánula 1820 se
coloque en varias ubicaciones para proporcionar diversas tensiones
en la arteria perfundida. Esto permite que se fije la tensión
mínima ideal para cada arteria. La abrazadera 1830 de cánula sujeta
el tubo de perfundido a la arteria perfundida. La cánula 1820 se
sujeta de manera ajustable al asiento 1800 para órganos para
proporcionar la colocación de la arteria perfundida para adaptarse a
las variaciones en el tamaño del órgano y la longitud de la arteria
para evitar el estiramiento, la torsión, el combado o la deformación
de la arteria. La combinación del asiento 1800 para órganos, la
cánula 1820 y correas o cintas anchas adicionales proporciona una
plataforma segura para transportar el órgano y para transferir el
órgano entre la bandeja y el campo quirúrgico.
El asiento 1800 para órganos, la cánula 1820 y/o
la abrazadera 1830 de cánula pueden estar realizados en un material
ópticamente transparente para facilitar la monitorización del órgano
y el estado de perfusión.
La bandeja 65 está configurada de manera que
puede extraerse del aparato 1 de perfusión de órganos y
transportarse a otro aparato de perfusión de órganos en un aparato
transportador portátil, tal como, por ejemplo, un refrigerador
convencional o un recipiente portátil tal como el dado a conocer en
la patente US nº 6.209.343 o la patente US nº 5.586.438 concedida a
Fahy.
En las formas de realización, cuando se
transporta, el órgano se dispone sobre la superficie 66 de soporte
de órganos y la bandeja 65 se encierra preferentemente en una bolsa
69 preferentemente estéril, tal como se muestra, por ejemplo, en la
figura 11A. Cuando se perfunde el órgano con fluido médico, el
fluido médico efluente se recoge en la bolsa 69 para formar un baño
de órganos. Alternativamente, la bandeja 65 puede estar formada con
un parte inferior estanca a los fluidos en la que puede recogerse el
fluido médico efluente, o el fluido médico efluente puede recogerse
en la cámara de órganos 40 para formar el baño de órganos. En
cualquier caso alternativo, la bolsa 69 debe extraerse
preferentemente antes de insertar la bandeja en la cámara de órganos
40. Además, cuando va a perfundirse una pluralidad de órganos,
puede proporcionarse una cámara de órganos para cada órgano.
Alternativamente, la bandeja 65 puede transportarse en la bandeja de
tapa doble de la figura 17 y llevarse adicionalmente dentro de un
transportador de órganos
portátil.
portátil.
La figura 19 muestra una vista externa de una
forma de realización del transportador 1900 de la invención. El
transportador 1900 de la figura 19 presenta una base estable para
facilitar una posición derecha y asas 1910 para llevar el
transportador 1900. El transportador 1900 también puede estar
provista de una correa para el hombro y/o ruedas para ayudar a
llevar el transportador 1900. También se proporciona preferentemente
un panel 1920 de control. El panel 1920 de control puede
representar características, tales como, pero sin limitarse a
presión de infusión, encendido/apagado, estado de error o fallo,
velocidad de flujo, resistencia al flujo, temperatura de la
infusión, temperatura del baño, tiempo de bombeo, carga de la
batería, perfil de la temperatura (máximos y mínimos), cubierta
abierta o cerrada, gráfico o registro de historia y detalles y
mensajes de estado adicionales, que preferentemente pueden
transmitirse adicionalmente a una ubicación remota para el
almacenamiento y/o el análisis de los datos. Pueden utilizarse
transductores o sensores de flujo y presión en el transportador
1900 para calcular diversas características de los órganos,
incluyendo la presión de bomba y la resistencia vascular de un
órgano, que pueden almacenarse en una memoria informática para
permitir el análisis de, por ejemplo, la historia de resistencia
vascular, así como para detectar fallos en el aparato, tales como
presión elevada.
El transportador 1900 presenta cierres 1930 que
requieren la acción positiva del usuario para abrirse, evitando así
la posibilidad de que el transportador 1900 se abra inadvertidamente
durante el transporte. Los cierres 1930 mantienen la parte superior
1940 en su sitio sobre el transportador 1900. La parte superior 1940
o una parte de la misma puede estar realizada en un material
ópticamente transparente para proporcionar la visualización de la
bandeja y el estado de perfusión de los órganos. El transportador
1900 puede estar configurado con un detector de cubierta abierta
que monitoriza y representa visualmente si la cubierta está abierta
o cerrada. El transportador 1900 puede estar configurado con un
exterior aislante de diversos espesores para permitir que el
usuario configure el transportador 1900 para extensiones y
distancias de transporte variables. En las formas de realización,
puede proporcionarse el compartimento 1950 para conservar datos del
paciente y los órganos tales como diagramas, suministros de prueba,
baterías adicionales, dispositivos informáticos manuales y/u otros
accesorios para su uso con el transportador 1900. El transportador
1900 también puede estar configurado con medios para representar
visualmente una etiqueta UNOS y/o información de identificación y
transporte de retorno.
La figura 20 muestra una vista en sección
transversal de un transportador 1900. El transportador 1900 contiene
la bandeja 65 y la bomba 2010. La bandeja 65 puede colocarse dentro
y extraerse del transportador 1900 sin desconectar el conjunto 400
de tubos de la bandeja 65, manteniendo así la esterilidad del
órgano. Los sensores en el transportador 1900 pueden detectar la
presencia de la bandeja 65 en el transportador 1900, y dependiendo
del sensor, pueden leer la identidad del órgano de un código de
barras o radiofrecuencia u otra etiqueta inteligente que puede
estar integrada en la bandeja 65. Esto permite la identificación y
el seguimiento automáticos del órgano y ayuda a monitorizar y
controlar la cadena de custodia. Puede añadirse un sistema de
posicionamiento global al transportador 1900 y/o a la bandeja 65
para facilitar el seguimiento del órgano. El transportador 1900
puede interconectarse a una red informática mediante conexión de
cableado a una red de área local o mediante comunicación
inalámbrica mientras está en tránsito. Esta interconexión permite
que se realice un seguimiento de los parámetros de perfusión, la
resistencia vascular y la identificación de los órganos y la
ubicación de la bandeja y el transportador y que se visualicen en
tiempo real o que se capturen para un análisis futuro.
El transportador 1900 también contiene
preferentemente un filtro 2020 para eliminar el sedimento y otra
materia particulada, comprendido preferentemente en tamaño entre
0,05 y 15 micras de diámetro o mayor, del perfundido para evitar la
obstrucción del aparato o el órgano. El transportador 1900 también
contiene baterías 2030, que pueden estar situadas en la parte
inferior del transportador 1900 o debajo de la bomba 2010 o en
cualquier otra ubicación que proporcione un fácil acceso para
cambiar las baterías 2030. Las baterías 2030 pueden recargarse
fuera del transportador 1900 o mientras están intactas dentro del
transportador 1900 y/o preferentemente pueden cambiarse en caliente
una cada vez. Las baterías 2030 preferentemente pueden recargarse
rápidamente y sin descargarse totalmente. El transportador 1900
también puede proporcionar un espacio 2040 de almacenamiento
adicional en la parte inferior del transportador 1900 para cables
eléctricos, baterías y otros accesorios. El transportador 1900
también puede incluir un puerto de suministro eléctrico para una
conexión de CC a un vehículo tal como un automóvil o un avión y/o
para una conexión de CA.
La figura 21 muestra un diagrama de bloques del
transportador 1900. Se pretende que el transportador 1900 de la
figura 21 proporcione perfusión principalmente hipotérmica y puede
funcionar a cualquier temperatura, por ejemplo en el intervalo de
-25 a 60ºC, aproximadamente de 0 a 8ºC, de manera preferible
aproximadamente 4ºC. La temperatura puede ajustarse basándose en
los fluidos particulares utilizados y puede adaptarse a los
detalles de transporte particulares, tales como la duración del
tiempo de transporte. El transportador 1900 se enfría mediante el
refrigerante 2110, que puede ser un baño de hielo y agua o un
material criogénico. En las formas de realización que utilizan
materiales criogénicos, el diseño debe ser tal que se evite la
congelación de los órganos. La temperatura del baño de perfundido
que rodea al órgano se monitoriza mediante el transductor de
temperatura 2115. El transportador 1900 también contiene filtros
2020 para eliminar el sedimento y material particulado, que oscila
en tamaño desde 0,05 hasta 15 micras de diámetro o mayor, del
perfundido para evitar la obstrucción del aparato o el órgano. La
utilización de un filtro 2020 aguas abajo de la bomba 2010 permite
la captura de residuos de la bomba inadvertidos y también hace
perder picos de presión de la bomba 2010.
El flujo de perfundido dentro del transportador
1900 se controla mediante la bomba 2010, que es preferentemente una
bomba peristáltica o de rodillos. La bomba 2010 preferentemente no
está en contacto con el perfundido para ayudar a mantener la
esterilidad. Además, el conjunto 400 de tubos puede unirse a la
bomba 2010 sin abrir el circuito de tubos. La bomba 2010 se
controla mediante un ordenador o microcontrolador. El ordenador
puede modular activamente la velocidad angular de la bomba 2010
para reducir las acciones de impulso naturales de la bomba 2010 a
un nivel inferior, dando como resultado un flujo esencialmente no
pulsátil. El control informático adicional puede imponer un perfil
de impulsos de presión sintetizados que puede ser sinusoidal o
fisiológico o de otro modo. La presión y la velocidad de flujo
promedio pueden hacerse independientes de la velocidad de
repetición de impulsos mediante la modulación de la anchura de
impulsos o la modulación de la amplitud de los pulsos de presión
sintetizados. El control sobre algunos o todos los parámetros de
impulso puede hacerse disponible para los usuarios a través del
panel 1920 de control o sobre una red. El control de impulsos puede
ser específico de órgano. En el caso de un hígado, una única bomba
puede proporcionar un flujo continuo a la vena porta a, por
ejemplo, de 1 a 3 litros por minuto, mientras que se proporciona
flujo pulsátil a la arteria hepática a, por ejemplo, de 100 a 300
ml por minuto. La sincronización de las válvulas de derivación con
el controlador de la bomba permite la regulación de presión
independiente de los dos flujos.
El flujo del perfundido hacia el órgano se
monitoriza mediante el sensor de flujo 2125. Pueden estar presentes
transductores de presión 2120 para monitorizar la presión que ejerce
perfundido en los tubos. Los transductores de presión 2120 pueden
utilizarse para monitorizar la presión de la bomba y/o la presión de
infusión. Puede estar presente un transductor de presión 2120 justo
aguas arriba del órgano para monitorizar la presión de infusión del
órgano. El transportador 1900 puede estar configurado con un
detector 2125 de burbujas para detectar burbujas antes de que el
perfundido entre en la trampa de burbujas 2130. El detector de
burbujas, tal como el detector 2125 de burbujas, puede utilizarse
para detectar burbujas en, por ejemplo, la canalización de infusión
y/o en la canalización de salida de la bomba. La trampa de burbujas
2130 elimina las burbujas de aire del perfundido y expulsa las
burbujas hacia el tubo de lavado. La trampa de burbujas 2130 puede
ser desechable y puede construirse integrada en el conjunto 400 de
tubos. El perfundido que sale de la trampa de burbujas 2130 puede o
bien continuar a través de la válvula de infusión 2140 o bien de la
válvula de lavado 2150. La válvula de lavado 2150 normalmente está
abierta y la válvula de infusión 2140 normalmente está cerrada.
Preferentemente, la válvula de lavado 2150 y la válvula de infusión
2140 funcionan dependientes de una manera encendida/apagada, de
manera que si una válvula está abierta, la otra válvula está
cerrada. Aunque la válvula de infusión 2140 normalmente está
cerrada, si el sensor y los monitores informan en su totalidad de
parámetros de perfusión adecuados presentes en el transportador
1900, entonces la válvula de infusión 2140 puede estar abierta para
permitir la perfusión de los órganos. Cuando se produce un fallo,
tal como presión de perfusión elevada superior a un nivel adecuado
para el órgano, la válvula de infusión 2140 vuelve a cambiar a
cerrada y la válvula de lavado 2150 se abre para desviar el flujo
de fluido hacia el baño de perfundido que rodea al órgano. Esto
proporciona un mecanismo a prueba de fallos que automáticamente
deriva el flujo de perfundido y evita la perfusión de órganos en
caso de un fallo de potencia o un mal funcionamiento electrónico o
informático. Un transductor de presión 2120, tal como se designa
mediante P_{2}, puede estar conectado mediante cables, redundante
al ordenador y al control de software, a la válvula de lavado 2150
y la válvula de infusión 2140 para emitir rápidamente un mensaje de
fallo a las válvulas en el caso de un mal funcionamiento de la
presión. En las formas de realización, el fluido desviado puede
recogerse separadamente en otro recipiente o compartimento.
La figura 22 muestra diversos estados de
funcionamiento del transportador 1900. Por ejemplo, utilizando los
controles proporcionados en el panel 1920 de control, un usuario
puede seleccionar operaciones tales como perfundir, funcionar en
vacío, lavar y cebar. La figura 22 muestra diversas opciones
dependiendo del estado del transportador 1900 presente. Los rótulos
funcionar en vacío, cebar, lavar, perfundir y manejo de errores
indican el estado del transportador 1900 que preferentemente se
representa visualmente en el panel 1920 de control durante la
operación correspondiente. Por ejemplo, cuando el transportador 1900
está en una operación de lavado, el panel 1920 de control presenta
el indicador de operación de lavado, tal como una pantalla LED. Las
flechas que conectan las diversas operaciones del transportador 1900
indican las acciones manual y automática que pueden producirse para
la transición del transportador 1900 entre estados de
funcionamiento. Las acciones manuales requieren que el usuario
actúe, por ejemplo presionando un botón o girando una palanca o
dial. La figura 22 muestra a título de ejemplo presionar un botón u
otro indicador, por ejemplo, para cambiar desde una operación de
perfusión hasta una operación de funcionamiento en vacío presionando
el botón de parada (presionar parada). Para cambiar directamente a
una operación de perfusión desde una operación de funcionamiento en
vacío, un usuario presiona el botón de perfundir (presionar
perfundir).
Las operaciones automáticas pueden controlarse
mediante el paso del tiempo y/o mediante un monitor interno dentro
del transportador 1900. En la figura 22 se muestra una operación
automática de este tipo, por ejemplo, que conecta la operación de
cebado con la operación de funcionamiento en vacío. Si la operación
de cebado se ha completado según los parámetros internos del
programa del transportador antes de que se haya presionado el botón
de lavado, el transportador 1900 vuelve a una operación de
funcionamiento en vacío. Durante la operación de perfusión se
producen otras operaciones automáticas si se produce un fallo o
error, tal como la presurización en exceso del órgano. Cuando se
produce un error o fallo, el transportador 1900 puede cambiarse a
una operación de manejo de errores para determinar el nivel o grado
del fallo o error. Si se determina que el fallo o error es un error
pequeño o corregible, el transportador 1900 cambia a una operación
de lavado. Si el transportador 1900 puede ajustar entonces los
parámetros del sistema para manejar el fallo o error, el
transportador 1900 vuelve a cambiar a perfundir (recuperación del
error). Si el transportador 1900 no puede ajustar los parámetros
del sistema para manejar el fallo o error, el transportador 1900
cambia a una operación de funcionamiento en vacío. Si se determina
que el error o fallo detectado es sustancial, el transportador 1900
puede cambiar directamente a una operación de funcionamiento en
vacío.
La figura 23 muestra una sección transversal
alternativa del transportador 1900. El transportador 1900 puede
presentar un recinto 2310 exterior realizado en metal, o
preferentemente en resina sintética o plástico que es
suficientemente fuerte para resistir la penetración y el impacto. El
transportador 1900 contiene el aislamiento 2320, preferentemente un
aislamiento térmico realizado en, por ejemplo, lana de vidrio o
poliestireno expandido. El aislamiento 2320 puede presentar
diversos espesores comprendidos entre 0,5 pulgadas y 5 pulgadas de
espesor o más, preferentemente entre 1 y 3 pulgadas, tal como
aproximadamente 2 pulgadas de espesor. El transportador 1900 se
enfría mediante el refrigerante 2110, que puede ser, por ejemplo, un
baño de hielo y agua o un material criogénico. En las formas de
realización que utilizan materiales criogénicos, el diseño debe ser
tal que se evite la congelación de un órgano. Una mezcla de hielo y
agua está preferentemente en una mezcla inicial de aproximadamente
1 a 1, sin embargo, en las formas de realización el baño de hielo y
agua puede solidificarse por congelación. El transportador 1900
puede estar configurado para contener diversas cantidades de
refrigerante, preferentemente de hasta 10 a 12 litros. Un baño de
hielo y agua resulta preferido porque es barato y no puede llegar a
enfriarse lo suficiente como para congelar el órgano. El
refrigerante 2110 preferentemente dura un mínimo de 6 a 12 horas y
más preferentemente dura un mínimo de 30 a 50 horas sin cambiar el
refrigerante 2110. El nivel de refrigerante 2110 puede observarse a
través de una región transparente del transportador 1900 o puede
detectarse o monitorizarse automáticamente mediante un sensor. El
refrigerante 2110 puede sustituirse sin detener la perfusión o sin
extraer la bandeja 65 del transportador 1900. El refrigerante 2110
se mantiene en un compartimento impermeable 2115 del transportador
1900. El compartimento 2115 evita la pérdida de refrigerante 2110
en el caso de que el transportador 1900 se incline o invierta. El
calor se conduce desde las paredes del depósito de perfusión y la
bandeja 65 hacia el refrigerante 2110 lo que permite el control
dentro del intervalo de temperatura deseado. El refrigerante 2110
es un mecanismo de refrigeración a prueba de fallos porque el
transportador 1900 vuelve automáticamente a almacenamiento en frío
en el caso de pérdida de potencia o mal funcionamiento eléctrico o
informático. El transportador 1900 también puede estar configurado
con un calentador para aumentar la temperatura del perfundido.
El transportador 1900 puede alimentarse mediante
baterías o mediante alimentación eléctrica proporcionada a través
del enchufe 2330. También se proporciona un módulo electrónico 2335
en el transportador 1900. El módulo electrónico 2335 se enfría
mediante convección 2370 de aire expulsado, y puede enfriarse además
mediante un ventilador. Preferentemente, el módulo electrónico 2335
está colocado separado de los tubos de perfusión para evitar que el
perfundido humedezca el módulo electrónico 2335 y para evitar añadir
calor externo desde el módulo electrónico 2335 hasta el perfundido.
El transportador 1900 presenta una bomba 2010 que proporciona
presión al tubo de perfundido 2360 para suministrar perfundido 2340
al órgano 2350. El transportador 1900 puede utilizarse para
perfundir diversos órganos tales como un riñón, corazón, hígado,
intestino delgado y pulmón. El transportador 1900 y la bandeja 65
pueden adaptarse a diversas cantidades de perfundido 2340, por
ejemplo hasta de 3 a 5 litros. Preferentemente, se utiliza
aproximadamente 1 litro de un perfundido 2340 hipotérmico para
perfundir el órgano 2350. El órgano 2350 puede ser diversos órganos,
incluyendo pero sin limitarse a un riñón, corazón, pulmón, hígado o
intestino delgado.
La bandeja 65 y el transportador 1900 están
construidos preferentemente para ajustarse o acoplarse de manera
que se permita la transferencia eficaz del calor. Los elementos
geométricos de la bandeja 65 y el transportador 1900 están
construidos preferentemente de manera que cuando la bandeja 65 está
colocada dentro del transportador 1900, los elementos están sujetos
para su transporte.
La figura 24 muestra diversas estructuras de
datos y conexiones de información que pueden facilitarse para
ayudar en la comunicación global y transferencias de datos que
pueden ser beneficiosos antes, durante y tras el trasplante de
órganos. El aparato de perfusión, el transportador, la bandeja y el
aparato de diagnóstico de órganos pueden estar interconectados para
permitir la gestión, seguimiento y monitorización remotos de la
ubicación y los parámetros de diagnóstico y terapéuticos del órgano
u órganos que se están almacenando o transportando. Los sistemas de
información pueden utilizarse para recopilar datos históricos del
transporte y el almacenamiento de órganos, y para proporcionar
referencias cruzadas con datos de hospitales y UNOS sobre el
donante y cualquier receptor y/o información sobre por qué puede ser
inapropiado el trasplante. Los sistemas también pueden proporcionar
datos de salida para permitir la pronta búsqueda de los parámetros
de perfusión y los desenlaces de trasplante. Por ejemplo, puede
introducirse información referente al donante en la ubicación en la
que se recupera un órgano de un donante. También puede recuperarse
información directamente del aparato de perfusión, diagnóstico o
transportador para monitorizar el estado y la ubicación del órgano.
Pueden agruparse diversos tipos de datos e información en
subregistros o subdirectorios para ayudar a la transferencia y la
gestión de los datos. Pueden combinarse todos los subregistros para
formar un registro de trasplante global, que puede divulgarse a o
recuperarse por médicos, científicos u otras organizaciones para su
seguimiento y monitorización.
Las formas de realización preferidas del
transportador 1900 pueden introducir automáticamente muchos o todos
los datos del proceso de perfusión y los acontecimientos del
transportador 1900 en una base de datos interna. Una etiqueta
marcada con código de barras o radiofrecuencia o similar para cada
bandeja 65 permite que en el transportador 1900 se haga referencia
a los datos únicamente para cada órgano. Cuando el transportador
1900 alcanza un puerto de acoplamiento, el transportador 1900 puede
descargar los datos a un ordenador con base de datos principal en
una LAN. El transportador 1900 también puede proporcionar el estado
en tiempo real siempre que el transportador 1900 esté conectado a
la LAN. El transportador 1900 también puede estar configurado con
una configuración de comunicaciones inalámbrica para proporcionar la
transferencia de datos en tiempo real durante el transporte. El
aparato de perfusión 1 también puede estar conectado a la LAN y dado
que el aparato de perfusión generalmente es estacionario, la
descarga de los datos puede producirse de manera continua y en
tiempo real. Puede hacerse referencia cruzada a los datos con los
datos de UNOS para utilizar los datos de UNOS sobre la
identificación de los órganos, el estado del donante, la logística
del donante, la logística del receptor y los desenlaces del
receptor. Se pueden presentar los datos y accederse a ellos en
internet para facilitar la monitorización desde cualquier
ubicación.
Dentro del aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador, el baño de órganos se enfría preferentemente hasta
una temperatura predeterminada mediante una segunda unidad
termoeléctrica 30b, tal como se muestra en la figura 2, en
comunicación de transferencia de calor con la cámara de órganos 40.
Alternativa y preferentemente, cuando el dispositivo de perfusión
de órganos va a transportarse, puede enfriarse el fluido médico
dentro del depósito 10 utilizando un dispositivo de transferencia
de calor, tal como un aparato intercambiador de calor de fluido
criogénico o un baño de hielo y agua tal como se da a conocer en la
patente US nº 6.014.864. Un sensor de temperatura T2 dentro de la
cámara de órganos 40 transmite la temperatura del órgano 60 al
microprocesador 150, que ajusta la unidad termoeléctrica 30b para
mantener una temperatura del órgano deseada y/o representa
visualmente la temperatura en las áreas de control y visualización
5c para el ajuste manual.
El fluido médico puede alimentarse desde la
bolsa 15a directamente a un órgano 60 depositado en la cámara de
órganos 40 a través de los tubos 50a, 50b, 50c o desde la bolsa 15b
a través de los tubos 50d, 50e, 50c abriendo la válvula LV_{4} o
LV_{3}, respectivamente. Pueden utilizarse conexiones de tubo y
bolsas de fluido médico convencionales. Todos los tubos son
preferentemente desechables, fácilmente sustituibles e
intercambiables. Además, todos los tubos preferentemente están
formados de o están recubiertos con materiales compatibles con los
fluidos médicos utilizados, más preferentemente materiales no
trombogénicos. Un extremo del tubo 50c está insertado en el órgano
60. Los tubos pueden estar conectados al/a los órgano(s) con
procedimientos convencionales, por ejemplo, con suturas. Los tubos
pueden incluir un reborde para facilitar la conexión al órgano.
Alternativamente, la cánula 1820 descrita anteriormente puede
utilizarse con o sin conexión a un asiento 1800 para órganos. Sin
embargo, la conexión y los procedimientos específicos dependen del
tipo de órganos(s) que va(n) a perfundirse.
El microprocesador 150 controla preferentemente
la fuente 20 de presión en respuesta a señales desde el sensor de
presión P1 para controlar la presión del fluido médico alimentado en
el órgano 60. El microprocesador 150 puede representar visualmente
la presión en las áreas de control y visualización 5a, opcionalmente
para el ajuste manual. También puede proporcionarse un monitor F1
de flujo de fluido en el tubo 50c para monitorizar el flujo de
fluido médico que entra en el órgano 60 para indicar, por ejemplo,
si hay cualquier fuga presente en el órgano.
Alternativamente, el fluido médico puede
alimentarse desde el tanque de depósito 17 mediante el tubo 51 hacia
un tanque intermedio 70 que presenta preferentemente una altura
piezométrica de aproximadamente 5 a 40 mm Hg. Entonces se alimenta
el fluido médico mediante gravedad o, preferentemente, presión,
desde el tanque intermedio 70 hasta el órgano 60 a lo largo de del
tubo 50c mediante la activación de una válvula LV_{6}. Puede
proporcionarse un sensor de nivel 71 en el tanque intermedio 70 con
el fin de mantener la altura piezométrica. Cuando se proporciona
una pluralidad de cámaras de órganos 40 y órganos 60, los órganos 60
se conectan en paralelo al depósito 10 utilizando tubos adecuados
por duplicado tal como se muestra en la figura 2. Véase, por
ejemplo, la figura 12. La utilización de bombas de fluidos
alimentadas por gravedad y presurizadas neumáticamente configuradas
para evitar la presurización en exceso incluso en casos de fallo del
sistema, reduce o evita el daño tisular general al órgano y la
eliminación por lavado de o el daño al revestimiento endotelial
vascular del órgano. Por tanto, puede realizarse la perfusión de
órganos en este sistema, por ejemplo, con o bien perfusión
hidrostática (flujo alimentado por presión o gravedad) o bien
perfusión peristáltica introduciendo el flujo en el órgano desde una
bomba peristáltica (de rodillos).
Puede instalarse un sistema de detección de
burbujas para detectar burbujas en el perfundido. Preferentemente
se utiliza un sensor de aire y una placa de sensores. La salida del
sensor activa un sistema desburbujeador, tal como una válvula de
solenoide abierta, para deshacerse de las burbujas del flujo de
perfundido antes de la introducción en el órgano. Al igual que con
los sensores y los detectores en este sistema, el detector de
burbujas puede colocarse en cualquier punto en el sistema que sea
eficaz basándose en los parámetros particulares o las
características de diseño del sistema. Por ejemplo, puede colocarse
un detector de burbujas y sistema desburbujeador BD entre la
válvula de leva 205 y el sensor de presión P1, tal como se muestra
en la figura 1.
Un motor paso a paso/válvula de leva 205, u otra
válvula variable adecuada tal como una válvula de paso giratoria,
pueden disponerse en el tubo 50c para proporcionar suministro
pulsátil del fluido médico al órgano 60, para disminuir la presión
del fluido médico alimentado en el órgano 60 y/o para detener el
flujo de fluido médico hacia el órgano 60 si la presión de
perfusión supera una cantidad predeterminada. Alternativamente,
puede proporcionarse un desviador de flujo o una canalización de
derivación en el aparato de perfusión al que se desvía el flujo de
fluido cuando se produce un fallo, tal como presión en exceso, por
ejemplo abriendo y cerrando una válvula o una serie de válvulas. En
las figuras 13A a 13B y 14A a 14F se muestran formas de realización
específicas del motor paso a paso/la válvula de leva. Las figuras
13A a 13B muestran un motor paso a paso/válvula de leva de tipo
rotacional.
La figura 13A es una vista superior del aparato.
Los tubos, por ejemplo, el tubo 50c, están interpuestos entre un
soporte 203 y la leva 200. La leva 200 está interconectada mediante
una varilla 201 al motor paso a paso 202. La figura 13B es una
vista lateral del aparato. La línea discontinua muestra el espacio
rotacional de la leva 200. En la figura 13B, la leva 200 está en su
posición de no oclusión. Cuando se gira 180 grados, la leva 200
ocluye totalmente el tubo 50c con diversos grados de oclusión entre
ellos. Este motor paso a paso/válvula de leva es relativamente
rápido, por ejemplo, con respecto a la forma de realización
representada en las figuras 14A a 14F; sin embargo, requiere un
fuerte motor paso a paso.
Las figuras 14A a 14F dan a conocer otro motor
paso a paso/válvula de leva 210. La figura 14A es una vista lateral
del aparato mientras que la figura 14C es una vista superior. Los
tubos, por ejemplo, el tubo 50c, están interpuestos entre la leva
220 y el soporte 223. La leva 220 está conectada al motor paso a
paso 222 mediante los soportes 221a - 221d y el tornillo 225
helicoidal, que está conectado al motor paso a paso 222 mediante la
placa 222a. La figura 14B muestra los soportes 221a y la placa 222a
en vista frontal. Tal como se muestra en la figura 14D, cuando el
soporte 221d está a la izquierda con respecto al centro del tornillo
225 helicoidal, el tubo 50c no está ocluido. Sin embargo, dado que
el tornillo 225 helicoidal se gira mediante el motor paso a paso
222, el soporte 221d se mueve hacia la izquierda (con respecto a las
figuras 14D a 14F) hacia una posición en la que la leva 220 ocluye
parcial o completamente el tubo 50c. Un aparato de este tipo es más
lento que el aparato de las figuras 13A a 13B, pero tiene más
rendimiento energético.
El fluido médico expulsado desde el órgano 60
que se ha recogido en la parte inferior de la bolsa 69 (la bandeja
65 o la cámara de órganos 40) o bien se expulsa por bombeo a través
del tubo 81 mediante una bomba 80 para su filtración, pasando a
través de una unidad 82 de filtro y volviendo al baño de órganos, o
bien se expulsa por bombeo mediante una bomba 90 para su
circulación a través del tubo 91. Las bombas 80, 90 son
preferentemente bombas de rodillos convencionales o bombas
peristálticas; sin embargo, también pueden resultar adecuados otros
tipos de bombas.
La figura 25 muestra un esquema simplificado de
un controlador 2500 de bomba e impulsos y de la interacción del
controlador de bomba e impulsos con un aparato de perfusión, tal
como se muestra en la figura 1. El controlador 2500 de bomba e
impulsos recibe la entrada 2510 de datos del sensor de presión del
sensor de presión P y la entrada 2520 de datos del tacómetro. Puede
utilizarse un tacómetro para fijar el ángulo de fase de la onda
activa. El controlador 2500 de bomba e impulsos convierte esta
información en la salida 2530 de accionamiento por motor, que
impulsa la bomba 2540. La figura 25A muestra diversos modos de
funcionamiento que puede proporcionar el controlador 2500 de bomba
e impulsos y cómo el controlador 2500 de bomba e impulsos elimina
las ondas de impulsos de presión del flujo de perfundido y cómo
modula la velocidad de flujo del mientras mantiene una velocidad de
impulsos de presión constante.
Una bomba peristáltica accionada a una velocidad
constante proporciona una onda de presión constante en los tubos
asociados. La figura 25A muestra en el primer modo de funcionamiento
las formas de onda que resultan de una velocidad de accionamiento
constante aplicada a una bomba peristáltica. El segundo modo de
funcionamiento, denominado activo continuo, muestra cómo puede
eliminarse o cancelarse la onda de impulsos de presión aplicando
una onda accionada por motor que es opuesta a la onda de presión de
la bomba. En el tercer modo de funcionamiento, denominado
modulación de la amplitud de la forma de onda activa, se cancela la
onda de impulsos de presión de la bomba mediante la onda de
accionamiento por motor, y se añade una onda seleccionada con una
nueva amplitud en comparación con la amplitud de la onda de
impulsos de presión original. En el cuarto modo de funcionamiento,
denominada modulación de la anchura de los impulsos de la forma de
onda activa, se cancela la onda de impulsos de presión de la bomba
mediante la onda de accionamiento por motor, y se añade una onda
seleccionada con una nueva anchura de impulsos en comparación con
la anchura de la onda de impulsos de presión original. En un modo
de funcionamiento alternativo, puede modularse la frecuencia
añadiendo una nueva onda de frecuencias a las ondas canceladas.
Un sensor de nivel L2 en comunicación con el
microprocesador 150 (véase la figura 3) garantiza que se mantiene
un nivel predeterminado de fluido médico efluente dentro de la
cámara de órganos 40. Tal como se muestra en la figura 2, un sensor
de temperatura T1 dispuesto en el tubo 91 transmite la temperatura
del fluido médico expulsado por bombeo del baño de órganos a lo
largo del tubo 91 al microprocesador 150, que monitoriza la misma.
Un sensor de presión P2 dispuesto a lo largo del tubo 91 transmite
la presión en él al microprocesador 150, que desconecta el sistema
si la presión del fluido en el tubo 91 supera un límite
predeterminado, o activa una alarma para notificar al operario que
debe desconectarse el sistema, por ejemplo, para limpiar los filtros
o similares.
Cuando el fluido médico se bombea a lo largo del
tubo 91, preferentemente pasa a través de una unidad de filtro 95
(por ejemplo, filtros de 25 \mu, 8 \mu, 2 \mu, 0,8 \mu, 0,2
\mu y/o 0,1 \mu); un lavador químico de
CO_{2}/membrana de O_{2} 100 y un oxigenador 110, por ejemplo,
un oxigenador JOSTRA^{TM}. La lavador químico de
CO_{2}/membrana de O_{2} 100 es preferentemente una membrana
macroporosa hidrófoba con un recubrimiento hidrófilo (por ejemplo,
Hypol) en un recinto. Se utiliza una fuente de vacío (no
representada) para aplicar un bajo vacío en un lado opuesto al
recubrimiento hidrófilo mediante la activación de la válvula
VV_{1}. Resulta preferida una presión hidrostática de
aproximadamente
100 mm Hg para el paso acuoso a través de la membrana. La válvula de descarga mecánica (no representada) evita que el diferencial de presión alcance este nivel. Puede incluirse anhidrasa carbónica pegilada inmovilizada en el recubrimiento hidrófilo. Esto permite que el bicarbonato se convierta en CO_{2} y que posteriormente se elimine mediante ventilación a vacío. Sin embargo, con órganos tales como los riñones que presentan la capacidad de eliminar el bicarbonato, esto puede ser innecesario excepto en ciertos casos.
100 mm Hg para el paso acuoso a través de la membrana. La válvula de descarga mecánica (no representada) evita que el diferencial de presión alcance este nivel. Puede incluirse anhidrasa carbónica pegilada inmovilizada en el recubrimiento hidrófilo. Esto permite que el bicarbonato se convierta en CO_{2} y que posteriormente se elimine mediante ventilación a vacío. Sin embargo, con órganos tales como los riñones que presentan la capacidad de eliminar el bicarbonato, esto puede ser innecesario excepto en ciertos casos.
El oxigenador 110 es preferentemente un
oxigenador en dos fases que incluye preferentemente una membrana
permeable al oxígeno de baja porosidad recubierta de manera
hidrófila. Una parte del fluido médico se desvía alrededor del
oxigenador a lo largo del tubo 111 en el que está dispuesto un
sensor de viabilidad V1, que detecta las características del
fluido, tales como niveles de resistencia del órgano
(presión/flujo), pH, pO_{2}, pCO_{2}, LDH, T/GST, proteína T,
lactato, glucosa, exceso de base y calcio ionizado indicativos de la
viabilidad de un órgano. El sensor de viabilidad V1 está en
comunicación con el microprocesador 150 y permite que se evalúe la
viabilidad del órgano o bien automática o bien manualmente. Se
coloca uno de dos gases, preferentemente 100% de oxígeno y 95/5% de
oxígeno/dióxido de carbono, en el lado opuesto de la membrana
dependiendo del nivel de pH del fluido médico desviado.
Alternativamente, puede proporcionarse otra bomba (no representada)
que bombea fluido médico efluente fuera de la cámara de órganos 40
y a través de un sensor de viabilidad antes de devolverlo al baño,
o el sensor de viabilidad puede colocarse en el tubo 81 utilizando
la bomba 80. En las formas de realización, pueden analizarse las
características del fluido en un analizador y/o aparato de
diagnóstico separado, tal como se muestra en las figuras 28 a
31.
Las características del fluido detectadas, tales
como niveles de resistencia del órgano (presión/flujo), pH,
pO_{2}, pCO_{2}, LDH, T/GST, proteína T, lactato, glucosa,
exceso de base y calcio ionizado pueden utilizarse para analizar y
determinar la viabilidad de un órgano y/o el efecto de la sustancia
bioactiva u otra sustancia de prueba sobre el mismo. Las
características pueden analizarse individualmente o pueden
analizarse múltiples características para determinar el efecto de
diversos factores. Las características pueden medirse capturando el
flujo de salida venoso del órgano y comparando su composición
química con el flujo de entrada de perfundido. Puede capturarse y
medirse directamente el flujo de salida venoso o puede medirse el
baño de órganos para proporcionar una aproximación aproximada de
las características del fluido para realizar comparaciones a lo
largo de un periodo de tiempo.
En las formas de realización, se proporciona un
índice de viabilidad de órgano teniendo en cuenta los diversos
factores medidos identificados anteriormente, tales como la
resistencia vascular, el pH, etc. El índice puede ser específico de
órgano, o puede ser adaptable a diversos órganos. El índice recopila
los parámetros monitorizados en un resumen de diagnóstico que puede
utilizarse para tomar decisiones sobre el tratamiento de un órgano
y decidir si trasplantar el órgano o hacer otro uso de él. El índice
puede generarse y proporcionarse automáticamente al médico. El
índice se genera preferentemente por ordenador mediante una conexión
al aparato de perfusión, transportador, bandeja y/o aparato de
diagnóstico de órganos. Puede introducirse información adicional,
tal como información específica del donante, en un único ordenador
en el sitio del aparato de perfusión, transportador, bandeja y/o
aparato de diagnóstico de órganos o puede introducirse en un
ordenador remoto y asociarse al aparato de perfusión, etc. En las
formas de realización, el índice puede hacerse disponible en una red
informática tal como una red de área local o internet para la
comparación rápida, el análisis remoto y el almacenamiento de
datos.
El índice de viabilidad de órgano proporciona
mediciones e intervalos normales para cada característica, tal como
resistencia vascular y las características de composición química
del perfundido basándose en niveles de pH, pO_{2}, pCO_{2},
LDH, T/GST, proteína T, lactato, glucosa, exceso de base y calcio
ionizado. Por ejemplo, a aproximadamente 5ºC, el pH normal puede
ser de desde 7,00 hasta 8,00, preferentemente desde 7,25 hasta 7,75
y más preferentemente desde 7,50 hasta 7,60 y el exceso de base
puede estar en el intervalo de desde -10 hasta -40, preferentemente
desde -15 hasta -30 y más preferentemente desde -20 hasta -25. Las
mediciones que están fuera del intervalo normal pueden indicarse
visualmente, por ejemplo, mediante un asterisco u otra notación
adecuada, de manera auditiva o mediante señales que pueden
percibirse por la máquina. Las características proporcionan al
médico una visión general sobre el metabolismo del órgano, tal como
sobre la estabilidad del metabolismo, el consumo de glucosa, la
creación de ácido láctico y el consumo de oxígeno.
El índice también puede proporcionar información
de identificación, tal como la edad, el sexo, el tipo sanguíneo del
donante y cualquier criterio ampliado; información sobre el órgano,
tal como fecha y hora de la extracción del órgano, tiempo de
isquemia caliente, tiempo de isquemia fría y resistencia vascular;
información sobre el aparato, tal como velocidad de flujo, tiempo
transcurrido en el que la bomba ha estado funcionando y presión; y
otros identificadores tales como número y médico(s) de UNOS a
cargo. El índice puede proporcionar adicionalmente correcciones de
temperatura si se desea.
Volviendo a la figura 2 y el flujo y/o
tratamiento del fluido médico o perfundido en el aparato de
perfusión 1, de manera alternativa a la bomba 90, la unidad de
filtro 95, el lavador químico de CO_{2}/la membrana de O_{2}
100 y/o el oxigenador 110, puede utilizarse un aparato combinado
modular de bomba, filtración, oxigenación y/o desburbujeador, tal
como se describe en detalle en la patente US nº 6.241.845. Tal como
se muestra en las figuras 4 a 10, el aparato 5001 está formado de
módulos apilables. El aparato 5001 puede bombear un fluido a través
de un sistema, así como oxigenar, filtrar y/o desburbujear el
fluido. Los módulos pueden estar formados cada uno por una
pluralidad de elementos de soporte apilables y pueden combinarse
fácilmente para formar un aparato compacto que contiene los
componentes deseados. Entre los elementos de soporte se disponen
membranas de filtración, oxigenación y/o desgasificación.
Las figuras 4 a 8 muestran diversos módulos que
pueden apilarse para formar un aparato combinado de bomba,
filtración, oxigenación y/o desburbujeador, tal como el aparato
combinado de bomba, filtración, oxigenación y desburbujeador 5001
representado en las figuras 9 a 10. Tal como se representa en estas
figuras, el aparato combinado de bomba, filtración, oxigenación y
desburbujeador 5001 está formado preferentemente por una pluralidad
de elementos de soporte apilables que pueden agruparse para formar
uno o más módulos.
Interpuestas entre la pluralidad de elementos de
soporte apilables están dispuestas membranas de filtración,
oxigenación y/o desgasificación, dependiendo de las necesidades
particulares del usuario. Las membranas de filtración, oxigenación
y/o desgasificación son preferentemente membranas poliméricas
hidrófobas macrorreticulares comercialmente disponibles injertadas
de manera hidrófila en una forma comercialmente conocida, tal como,
por ejemplo, etoxilación, para evitar la privación de proteínas,
mejorar la biocompatibilidad con, por ejemplo, la sangre y reducir
las tendencias de coagulación. La/las membrana(s) de
filtración está(n) preferentemente injertadas de manera hidrófila
en toda su longitud y presenta(n) preferentemente una
porosidad (tamaño de poro) dentro de un intervalo de 15 a
35 \mu, más preferentemente de 20 a 30 \mu, para filtrar residuos en un fluido, preferentemente sin eliminar por filtración los componentes celulares o moleculares del fluido. La(s) membrana(s) de desgasificación y la(s) membrana(s) de oxigenación presentan la superficie tratada de manera hidrófila para mantener un límite líquido-gas. La(s) membrana(s) de desgasificación y la(s) membrana(s) de oxigenación presenta(n) preferentemente una porosidad de 15 \mu o menos, más preferentemente de 10 \mu o menos.
35 \mu, más preferentemente de 20 a 30 \mu, para filtrar residuos en un fluido, preferentemente sin eliminar por filtración los componentes celulares o moleculares del fluido. La(s) membrana(s) de desgasificación y la(s) membrana(s) de oxigenación presentan la superficie tratada de manera hidrófila para mantener un límite líquido-gas. La(s) membrana(s) de desgasificación y la(s) membrana(s) de oxigenación presenta(n) preferentemente una porosidad de 15 \mu o menos, más preferentemente de 10 \mu o menos.
Los módulos pueden incluir un primer módulo de
bomba 5010, tal como se muestra en vista explosionada en la figura
4; un módulo de filtración 5020, tal como se muestra en vista
explosionada en la figura 5; un módulo de oxigenación 5030, tal
como se muestra en vista explosionada en la figura 6; un módulo
desburbujeador 5040, tal como se muestra en vista explosionada en
la figura 7; y un segundo módulo de bomba 5050, tal como se muestra
en vista explosionada en la figura 8. Los módulos de bomba están
conectados cada uno a una fuente del fluido de la bomba y se
accionan o bien manualmente o bien mediante el microprocesador. Los
elementos de soporte están conformados preferentemente de manera
similar. Por ejemplo, los elementos de soporte pueden tener cada
uno forma de placa; sin embargo, también pueden ser apropiadas otras
formas. Tal como se muestra en la figura 10, los elementos de
soporte están conectados preferentemente de manera extraíble
mediante tornillos o pernos 5065; sin embargo, también pueden ser
apropiados otros elementos de sujeción para montar el aparato.
El primer módulo de bomba 5010 incluye
preferentemente un primer elemento de soporte (de extremo) 5011, un
segundo elemento de soporte 5012 con una zona central de corte
5012c, un diafragma 5013 y un tercer elemento de soporte 5014. Los
elementos de soporte de este módulo y cada uno de los otros módulos
son preferentemente delgados y sustancialmente planos (de tipo
placa) y pueden estar realizados en cualquier material apropiado
con rigidez adecuada y también preferentemente biocompatibilidad.
Por ejemplo, pueden ser aceptables diversas resinas y metales. Un
material preferido es una resina acrílica/de policarbonato.
El primer elemento de soporte (de extremo) 5011
es preferentemente sólido y proporciona soporte para el módulo de
bomba 5010. El primer elemento de soporte (de extremo) 5011 incluye
preferentemente una cavidad abombada hacia fuera para alojar fluido
de la bomba tal como aire. El tubo 5011t se proporcionan para
permitir que el fluido de la bomba entre en el módulo de bomba
5010. El diafragma 5013 puede estar realizado en cualquier material
elástico y preferentemente biocompatible adecuado, y es
preferentemente poliuretano. El tercer elemento de soporte 5014
incluye una cavidad para fluido bombeada hacia fuera 5014d y el tubo
5014t para alojar el fluido, tal como, por ejemplo, sangre o un
perfundido artificial, en la cavidad 5014d del módulo de bomba
5010. El primer módulo de bomba, o cualquiera de los otros módulos,
también puede incluir un puerto 5014p para sensores o similares.
Preferentemente, las válvulas de flujo antirretorno hemocompatibles
sirven para permitir el flujo unidireccional a través del módulo de
bomba 5010.
El módulo de filtración 5020 incluye
preferentemente una membrana de filtración 5021m que forma un límite
de cavidad 5014d, un primer elemento de soporte 5022 con una zona
central de corte 5022c, una membrana de desgasificación 5022m y un
segundo y un tercer elementos de soporte 5023 y 5024. La membrana de
filtración 5021m es preferentemente una membrana de filtración
macrorreticular de 25 \mu modificada para memorar la
biocompatibilidad con, por ejemplo, la sangre y para reducir las
tendencias de coagulación (como los otros soportes, filtros y
membranas en el dispositivo). La membrana de desgasificación 5022m
es preferentemente una membrana de desgasificación macrorreticular
de 0,2 - 3 \mu con un diferencial de presión acuosa de flujo
inverso de por lo menos 100 mm Hg para la superficie de eliminación
de CO_{2} modificada para mejorar la biocompatibilidad.
El primer soporte 5022 incluye el tubo 5022t
para enviar el fluido hacia el módulo de oxigenación 30, u otro
módulo adyacente, si es aplicable, una vez que ha pasado a través de
la membrana de filtración 5021m y a lo largo de la membrana de
desgasificación 5022m. El segundo elemento de soporte 5023 del
módulo de filtración 5020 incluye una cavidad para fluidos abombada
hacia fuera 5023d y el tubo 5023t a través del que puede aplicarse
un vacío a la cavidad 5023d para extraer el gas del fluido a través
de la membrana de desgasificación 5022m. El cuarto elemento de
soporte 5024 es preferentemente sólido y proporciona soporte para el
módulo de filtración 5020. El tercer elemento de soporte también
puede incluir el 5024t a través del que puede aplicarse un vacío
para extraer el gas del fluido a través de la membrana de
desgasificación 5031m del módulo de oxigenación 5030 tal como se
trata más adelante. El módulo de filtración 5020, o cualquiera de
los otros módulos, también puede incluir un puerto 5023p para
sensores o similares.
El módulo de oxigenación 5030 incluye una
membrana de desgasificación 5031m, un primer elemento de soporte
5032, una membrana de filtración 5033m, una membrana de oxigenación
5034m, un segundo elemento de soporte 5034 con una zona central de
corte 5034c, y un tercero y un cuarto elementos de soporte 5035,
5036. La membrana de desgasificación 5031m es preferentemente una
membrana de desgasificación macrorreticular de 0,2 - 3 \mu con un
diferencial de presión acuosa de flujo inverso de por lo menos 100
mm Hg para la superficie modificada para mejorar la
biocompatibilidad.
El primer elemento de soporte 5032 incluye una
cavidad para fluidos abombada hacia fuera 5032d. La superficie de
la cavidad para fluidos abombada hacia fuera 5032d preferentemente
forma una trayectoria tortuosa para el fluido, lo que mejora la
oxigenación y la desgasificación del fluido. La membrana de
filtración 5033m es preferentemente una membrana de filtración
macrorreticular de 25 \mu modificada para mejorar la
biocompatibilidad. La membrana de oxigenación 5034m es
preferentemente una membrana de oxigenación macrorreticular de 0,2 -
1 \mu con un diferencial de presión acuosa de flujo inverso de
por lo menos 100 mm Hg para la superficie modificada para mejorar la
biocompatibilidad.
El segundo elemento de soporte 5034 incluye el
tubo 5034t para enviar el fluido fuera del módulo de oxigenación
5030 hacia el módulo desburbujeador 5040, u otro módulo adyacente,
si es aplicable. El tercer elemento de soporte 5035 incluye una
cavidad abombada hacia fuera 5035d y el tubo 5035t para alojar
oxígeno desde una fuente externa. El cuarto elemento de soporte
5036 es preferentemente sólido y proporciona soporte para el módulo
de oxigenación 5030.
El módulo desburbujeador 5040 incluye un primer
elemento de soporte 5041, una membrana de filtración 5042m, una
membrana de desgasificación 5043m, un segundo elemento de soporte
5043 que presenta una zona central de corte 5043c y un tercer
elemento de soporte 5044. El primer elemento de soporte 5041
presenta una cavidad para fluidos abombada hacia fuera 5041d.
La membrana de filtración 5042m es
preferentemente una membrana de filtración macrorreticular de 25
\mu modificada para mejorar la biocompatibilidad. La membrana de
desgasificación 5043m es preferentemente una membrana de
desgasificación macrorreticular de 0,2 - 3 \mu con un diferencial
de presión acuosa de flujo inverso de por lo menos 100 mm Hg para
la superficie modificada para mejorar la biocompatibilidad. El
segundo elemento de soporte 5043 presenta el tubo 5043t para enviar
el fluido fuera del módulo desburbujeador 5040 hacia el módulo de
bomba 5050, u otro módulo adyacente, si es aplicable. El tercer
elemento de soporte 5044 incluye una cavidad abombada hacia fuera
5044d y el tubo 5044t a través del que puede aplicarse un vacío para
extraer gas del fluido a través de la membrana de desgasificación
5043m.
El segundo módulo de bomba 5050 puede
corresponderse con el primer módulo de bomba 5010. Incluye
preferentemente un primer elemento de soporte 5051, un diafragma
5052, un segundo elemento de soporte 5053 con una zona central de
corte 5053c, y un tercer elemento de soporte (de extremo) 5054. El
primer elemento de soporte 5051 incluye una cavidad para fluidos
abombada hacia fuera 5051d y el tubo 5051t para permitir que el
fluido salga del módulo de bomba. El diafragma 5052 es
preferentemente una cámara de aire de poliuretano.
El tercer elemento de pieza de soporte (de
extremo) 5054 es preferentemente sólido y proporciona soporte para
el módulo de bomba 5050. El elemento de soporte 5054 incluye
preferentemente una cavidad abombada hacia fuera (no representada)
para alojar el fluido de la bomba. El tubo 5054a se proporciona para
permitir que el fluido de la bomba tal como aire, entre en el
módulo de bomba 5050. Preferentemente, las válvulas de flujo
antirretorno hemocompatibles pueden servir para permitir el flujo
unidireccional a través del módulo de bomba 5050.
En funcionamiento, la sangre y/u otro fluido
médico entra en el primer módulo de bomba 5010 y a través del tubo
5014t pasa a través de la membrana de filtración 5021m y a lo largo
de la membrana de desgasificación 5022m. Se aplica un pequeño vacío
a través del tubo 5023t para extraer el gas a través de la membrana
de desgasificación 5022m. A continuación, la sangre y/o el fluido
médico se desplaza hacia el módulo de oxigenación 5030 por el
interior del tubo 5022t, pasando a lo largo de la membrana de
desgasificación 5031m, a través de la membrana de filtración 5033m
y a lo largo de la membrana de oxigenación 5034m. El oxígeno se
aloja en la cavidad abombada hacia fuera 5035d del tercer elemento
de soporte del módulo de oxigenación 5030 mediante el tubo 5035t y
pasa a través de la membrana de oxigenación 5034m hacia la sangre
y/u otro fluido médico a medida que la sangre y/o otro fluido médico
se desplaza a lo largo de su superficie.
Tras haberse oxigenado mediante el módulo de
oxigenación 5030, la sangre y/u otro fluido médico se desplaza
entonces por el interior del tubo 5034t hacia el módulo
desburbujeador 5040. La sangre y/u otro fluido médico pasa a través
de la membrana de filtración 5042m y a lo largo de la membrana de
desgasificación 5043m. Se aplica una pequeña fuerza de vacío a
través del tubo 5044t para extraer el gas de la sangre y/u otro
fluido médico a través de la membrana de desgasificación 5043m.
Tras pasar a través del módulo de desgasificación 5040, la sangre
y/u otro fluido médico se desplaza hacia el segundo módulo de bomba
5050 a través del tubo 5041t, y sale del segundo módulo de bomba
5050 a través del tubo 5051t.
Tras pasar a través del oxigenador 110, o
alternativamente a través del aparato combinado de bomba,
oxigenación, filtración y/o desgasificación 5001, el fluido médico
recirculado o bien se dirige selectivamente al depósito 15a o 15b
que no está en utilización a lo largo de los tubos 92a o 92b,
respectivamente, mediante la activación de la válvula LV_{2} y
LV_{5} respectiva en los tubos 92a o 92b, o bien hacia la cámara
de órganos 40 para complementar el baño de órganos mediante la
activación de la válvula LV_{1}. Los sensores de presión P3 y P4
monitorizan la presión del fluido médico devuelto a la bolsa 15a o
15b que no está en utilización. Se proporciona una válvula de
seguridad mecánica MV_{2} en el tubo 91 para permitir un corte de
flujo manual de emergencia a su través. Además, el tubo 96 y la
válvula manual MV_{1} se proporcionan para permitir que el
aparato se drene tras su utilización y que funcione bajo un modo en
un único paso en el que el perfundido que sale del órgano se
desecha en lugar de recircularse (modo de recirculación).
También se proporciona un depósito de
bicarbonato 130, una bomba de jeringa 131 y el tubo 132 y una unidad
de retirada de excreción 120, en comunicación con un vacío (no
representado) mediante la válvula de vacío VV_{2}, y los tubos
121a, 122a adyacentes a y en comunicación con la cámara de órganos
40.
El presente aparato también está adaptado para
órganos con estructuras de vasculatura complejas, tales como el
hígado. Utilizando el hígado como ejemplo, la figura 26 muestra el
aparato de perfusión 2600. El aparato de perfusión 2600 presenta
una única bomba 2610, que es preferentemente una bomba de rodillos o
una bomba peristáltica. Los tubos se separan en dos o más
direcciones, por ejemplo, dirigiéndose tres tubos hacia el lado de
la vena porta del hígado (tubos porta 2625) y dirigiéndose un tubo
hacia el lado de la arteria hepática del hígado (tubo hepático
2626). El lado porta del aparato de perfusión 2600 presenta más
tubos porque el lado porta del hígado utiliza de tres a diez veces
el flujo que utiliza el lado hepático. La figura 27 muestra una
vista en perspectiva de la bomba 2610 y los tubos divididos en los
tubos porta 2625 y el tubo hepático 2626.
Tanto el lado porta como el lado hepático del
aparato de perfusión 2600 preferentemente presentan un filtro 2630,
una trampa de burbujas 2640, un transductor de presión 2650, un
transductor de temperatura 2660 y un sensor de flujo 2670. Puede
estar presente un transductor de temperatura 2660 adicional en el
tubo de retorno de fluido 2620. El órgano puede enfriarse tal como
se trató anteriormente, por ejemplo mediante un baño de hielo y
agua 2680 o mediante un fluido criogénico. En las formas de
realización que utilizan fluidos criogénicos, el diseño debe ser
tal que se evite la congelación del órgano.
Pueden utilizarse múltiples bombas; sin embargo,
la utilización de múltiples bombas generalmente aumenta el tamaño y
el coste del aparato. La utilización de una única bomba 2610 para
ambos sistemas de vasculatura proporciona una variedad de modos que
pueden utilizarse para perfundir un hígado. Tras cada trampa de
burbujas 2640, los tubos se dividen en dos direcciones. En el lado
hepático, la válvula de infusión hepática 2685 controla el flujo al
lado hepático del hígado y la válvula de lavado hepático 2686
controla el flujo hacia el baño de órganos. En el lado porta, la
válvula de infusión porta 2695 controla el flujo al lado porta del
hígado y la válvula de lavado porta 2696 controla el flujo hacia el
baño de órganos. Preferentemente, cada par de válvulas de infusión
y válvulas de lavado funcionan de una manera encendida/apagada una u
otra. En otras palabras, cuando, por ejemplo, se fija el lado porta
para infundir, se cierra la válvula de lavado porta 2696. La
siguiente tabla muestra diversos modos de funcionamiento para el
aparato de perfusión 2600.
\vskip1.000000\baselineskip
Los modos de funcionamiento identificados en la
tabla anterior muestran opciones para infundir un hígado. En el
primer modo, únicamente porta, se infunde el lado porta del hígado.
Por tanto, se fijan las válvulas porta para infundir, lo que
significa que la válvula de infusión porta 2695 está abierta y la
válvula de lavado porta 2696 está cerrada. Además, en un modo
únicamente porta, la válvula de infusión hepática 2685 está cerrada
y la válvula de lavado hepática 2686 está abierta. En un modo
únicamente porta, la presión porta es dominante, lo que significa
que la presión está controlada por el transductor de presión 2650 en
el lado porta. En este modo, no existe infusión hepática.
En un modo de prioridad de porta, las válvulas
porta y las válvulas hepáticas se fijan para infundir. La presión
porta es dominante; y por tanto, el lado hepático es subordinado al
lado porta. En un modo alterno, las válvulas porta se fijan para
infundir y las válvulas hepáticas se intercambian entre una
configuración de infusión y una configuración de lavado. En un modo
alterno, cuando las válvulas hepáticas se fijan para infundir, el
lado hepático proporciona la presión dominante. Cuando las válvulas
hepáticas se fijan para lavar, el lado porta proporciona la presión
dominante. Este tipo de control de presión alterno dota al lado
porta de un flujo ondulatorio y dota al lado hepático de un flujo
pulsado.
La presente invención utiliza un sistema 2800 de
diagnóstico de órganos representado en la figura 28. El sistema
2800 de diagnóstico de órganos presenta un ordenador 2810 y un
analizador 2820. Conectado tanto al ordenador 2810 como al
analizador 2820 se encuentra un instrumento 2830 de evaluación de
órganos, también representado en la figura 29. El sistema 2800 de
diagnóstico de órganos está provisto preferentemente de pantallas
adecuadas para mostrar el estado del sistema y el órgano. El
instrumento 2830 de evaluación de órganos presenta una cámara de
perfundido 2840 y una cámara de órganos 2850. Conectando el
analizador 2820 y el instrumento 2830 de evaluación de órganos se
encuentra una canalización 2860 de transferencia. El sistema 2800 de
diagnóstico de órganos proporciona el análisis de un órgano y
produce un índice de viabilidad de órgano rápidamente y en una
bandeja estéril, que puede transferirse preferentemente desde el
aparato 1 de perfusión y/o el transportador 1900. El índice de
viabilidad de órgano se produce preferentemente mediante análisis
automático en línea y perfusión en un único paso con flujo y
temperatura programados. El análisis puede realizarse en un sistema
de múltiples pasos. El sistema de múltiples pasos hará recircular el
flujo para el análisis mientras que sustenta y evalúa el órgano. El
flujo puede controlarse mediante una válvula (no representada) y
puede recircularse de nuevo al comienzo del sistema antes de
alcanzar el analizador 2820.
Un aspecto beneficioso del sistema de un único
paso es que puede configurarse con un número limitado de sensores y
requiere solamente perfundido suficiente para realizar el análisis.
La perfusión en un único paso también permite un flujo de entrada
en un órgano con un perfundido que presenta una química conocida y
predeterminada. Esto aumenta la flexibilidad de tipos y contenido
de perfundidos que pueden suministrarse tales como sangre o un
soporte de sangre sintética o una combinación de los mismos, que
pueden modificarse y adaptarse al análisis particular en
proceso.
La figura 29 muestra una vista en perspectiva
del instrumento 2830 de evaluación de órganos. El instrumento 2830
de evaluación de órganos presenta una cámara de perfundido 2840 y
una cámara de órganos 2850. La cámara de órganos 2850 puede
aislarse y presenta preferentemente una tapa 2910 que puede ser
extraíble o puede estar unida por bisagra. La cámara de órganos
2850 está configurada preferentemente para alojar la bandeja 65,
preferentemente sin abrir la bandeja 65 o poner en peligro la
esterilidad del interior de la bandeja 65. La bandeja 65 y la
cámara de órganos 2850 están construidas preferentemente para
ajustarse o acoplarse de manera que se permita la transferencia
eficaz del calor. Los elementos geométricos de la bandeja 65 y la
cámara de órganos 2850 están construidos preferentemente de manera
que cuando la bandeja 65 está colocada dentro de la cámara de
órganos 2850, los elementos están sujetos para su análisis. También
se proporciona un puerto 2920 para conectar la canalización 2860 de
transferencia.
La figura 30 muestra un sistema de fluido de un
único paso del sistema 2800 de diagnóstico de órganos. Los fluidos
3000 de perfusión iniciales están contenidos en una cámara 3010. La
cámara 3010 presenta preferentemente una temperatura controlada
mediante un sistema de calentamiento y refrigeración. El flujo de
fluido dentro del sistema se monitoriza mediante un sensor de
fluido 3020 y se controla mediante señalización con válvulas de
pinza 3030 y bombas 3040. El sistema de fluido también proporciona
una trampa 3050 de burbujas, un transductor de presión 3060 y un
transductor de temperatura 3070. El intercambiador 3080 de calor
proporciona control de la temperatura y calentamiento y
refrigeración al fluido dentro del sistema antes de la perfusión del
órgano. El órgano se perfunde en la bandeja 65. El fluido del baño
de órganos puede recogerse, o puede capturarse el flujo de salida
venoso, para analizarse. El fluido se recoge y se hace pasar a
través de la canalización 2860 de transferencia al analizador 2820.
La canalización 2860 de transferencia también puede dotarse de una
unidad de calentamiento y refrigeración separada. Tras analizarse el
fluido, puede recogerse en un receptáculo 3090 de desechos.
La figura 31 muestra un circuito lógico para el
sistema 2800 de diagnóstico de órganos. El ordenador proporciona
parámetros de control y recibe resultados y datos del analizador. El
circuito lógico muestra las entradas de los sensores al
microcontrolador y las salidas a elementos de hardware, tales como
refrigeradores del perfundido, calentadores del perfundido,
válvulas de pinza, bombas, calentador/refrigerador de la
canalización de transferencia y pantallas.
El procedimiento según la invención utiliza
preferentemente un aparato tal como el que se trató anteriormente
para perfundir un órganos para mantener, monitorizar y/o restablecer
la viabilidad de un órgano y/o para transportar y/o almacenar el
órgano. La conservación de la viabilidad de un órgano es importante
para un trasplante de órganos satisfactorio u otra utilización del
órgano. A menudo, los órganos carecen de oxígeno (conocido como
isquemia) durante periodos de tiempo prolongados debido a enfermedad
o lesión en el cuerpo del donante; durante la extracción del órgano
del cuerpo del donante y/o durante el almacenamiento y/o transporte
del órgano. El aparato de perfusión, diagnóstico y/o transportador
de la presente invención presenta la capacidad de detectar la
química celular de un órgano que va a transplantarse con el fin de
ajustar el perfundido y controlar el metabolismo celular para
reparar el daño isquémico al órgano y prevenir la lesión por
reperfusión. Un resultado específico de la lesión isquémica puede
ser la apoptosis o muerte celular programada. Aditivos y agentes
específicos proporcionados a un órgano mediante el aparato de
perfusión, diagnóstico y/o transportador, en condiciones
controladas por el aparato particular, pueden interrumpir, disminuir
y/o revertir la apoptosis.
En procedimientos preferidos de la presente
invención, se trata un órgano o tejido ex vivo mediante
modificación y/o manipulación mecánica, física, química o genética
para tratar una enfermedad y/o tratar el daño y/o para potenciar
las propiedades del órgano o tejido. Puede extraerse una muestra de
tejido u órgano de un primer cuerpo, modificarse, tratarse y/o
analizarse fuera del primer cuerpo y devolverse al primer cuerpo o
transplantarse a un segundo cuerpo o utilizarse de otro modo. Una
ventaja del aparato es que prolonga el tiempo que puede estar
disponible un órgano para el tratamiento ex vivo, por ejemplo
durante horas (por ejemplo 2, 4, 6, 8, 10, 12 o más horas) o
incluso días (por ejemplo 2, 4, 6, 8, 10, 12 o más días) o semanas
(por ejemplo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 o más semanas). En formas de
realización preferidas, el aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador utilizado en la presente invención puede utilizarse
para proporcionar agentes o productos químicos o disoluciones
particulares a un órgano o tejido o puede utilizarse para realizar
tratamientos particulares incluyendo lavar con chorro o lavar un
órgano o tejido con productos químicos o disoluciones particulares.
Pueden realizarse tratamientos ex vivo en tejido o un órgano
que va a transplantarse, pueden realizarse en tejido o un órgano
que se ha extraído de un paciente y que va a devolverse al paciente
tras realizarse el procedimiento deseado, o pueden realizarse en
tejido o un órgano que va a utilizarse en pruebas de sustancias o
similares. Los tratamientos ex vivo incluyen pero no se
limitan al tratamiento de tejido o un órgano que ha soportado un
periodo o periodos de isquemia y/o apoxia. Los tratamientos ex
vivo pueden implicar realizar técnicas quirúrgicas en un
órgano, tales como cortar y suturar un órgano, por ejemplo para
extraer tejido necrótico. Cualquier técnica quirúrgica u otro
tratamiento que pueda realizarse en tejido o un órgano in
vivo también puede realizarse en tejido o un órgano ex
vivo. El beneficio de tal tratamiento ex vivo puede
observarse, por ejemplo, en la aplicación de radiación o
quimioterapia para tratar un tumor presente en o sobre un órgano,
para evitar que otras partes del paciente se sometan a radiación o
quimioterapia ajenas al mismo durante el tratamiento. El aparato de
perfusión y transportador utilizado en la presente invención
también proporciona un tiempo adicional para que un médico mantenga
el tejido u órgano antes, durante y/o tras realizar una técnica
particular en el tejido u órgano.
Las partículas atrapadas en la vasculatura de un
órgano pueden impedir que el órgano se perfunda apropiadamente, o
pueden provocar que el órgano funcione inapropiadamente, antes y/o
tras el trasplante. El aparato de perfusión, diagnóstico y
transportador expuesto en la invención proporciona técnicas ex
vivo incluyendo perfusión, lavado con chorro o lavado de un
órgano con cantidades adecuadas de un agente trombolítico, tal como
estreptocinasa, para disolver coágulos de sangre que se han formado
o para evitar la formación de coágulos de sangre en un órgano y
para abrir la vasculatura del órgano.
Otro problema del trasplante de órganos es el
grado en el que un receptor puede medicarse para prevenir el
rechazo de órganos. En el trasplante de órganos, una técnica ex
vivo adicional implica modificar el órgano para evitar tener
que activar el sistema inmunitario del receptor para evitar o
reducir el rechazo de órganos y para limitar o evitar la necesidad
de suprimir el sistema inmunitario del receptor antes, durante y/o
tras el trasplante de órganos de manera que se aumenta la
tolerancia del receptor al órgano transplantado. Las modificaciones
de un órgano pueden fomentar, por ejemplo, que el cuerpo del
receptor reconozca el órgano trasplantado como autólogo.
El aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador de la presente invención puede suministrar sustancias
tales como compuestos químicos, anticuerpos naturales o modificados,
inmunotoxinas o similares, a un órgano y puede ayudar al órgano a
adsorber, absorber o metabolizar tales sustancias para aumentar la
probabilidad de que el órgano no se rechace. Estas sustancias
también pueden enmascarar el órgano bloqueando, destruyendo,
reduciendo y/o impidiendo la maduración de células aloestimuladoras
(células dendríticas, leucocitos pasajeros, células presentadoras
de antígeno, etc.) de manera que el sistema inmunitario del receptor
no lo reconoce o por el contrario reconoce el órgano como autólogo.
Puede tratarse un órgano justo antes del trasplante o puede
tratarse previamente horas, días o semanas antes del trasplante.
También pueden proporcionarse a un órgano o
tejido sustancias, tales como inmunoglobulina modificada o no
modificada, esteroides y/o una disolución que contiene
polietilenglicol (PEG) y un antioxidante tal como glutatión, para
enmascarar el órgano o tratar la aparición de hiperplasia de la
íntima durante la crioconservación y/o el trasplante de órganos o
tejidos. También pueden proporcionarse estas disoluciones a un
órgano o tejido mediante el aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador de la invención. Se dan a conocer tales disoluciones
y procedimientos a título de ejemplo en la patente US nº
6.280.925.
Tal como se expuso anteriormente, la presente
invención implica evitar el daño a un órgano durante la perfusión
mientras que se monitoriza, mantiene y/o restablece la viabilidad
del órgano y se conserva el órgano para su almacenamiento y/o
transporte. Sin embargo, no todos los órganos que se donan y
perfunden según las formas de realización a título de ejemplo
rexpuestas anteriormente se transplantan en última instancia en un
receptor. Tras un análisis cuidadoso, se realiza una determinación
de que el órgano podría no ser adecuado para trasplantar. Sin
embargo, el órgano no debe desecharse innecesariamente. Es decir, el
mismo órgano que se determina que no es adecuado para trasplante
puede servir para otro fin.
Según las formas de realización a título de
ejemplo adicionales de esta invención, el órgano puede perfundirse
con fluidos médicos con el fin de seleccionar agentes bioactivos u
otros agentes de prueba y proporcionar datos para investigación y
desarrollo. Dado que el órgano o tejido puede mantenerse y/o
analizarse a o casi parámetros fisiológicos, puede someterse a
prueba un órgano para determinar los efectos de diversos
tratamientos utilizando sustancias tales como agentes bioactivos o
fármacos, sobre el órgano o tejido, ex vivo. El tratamiento
ex vivo puede utilizarse para órganos de pequeños mamíferos,
grandes mamíferos incluyendo animales de cría tales como ganado,
cerdos, ovejas y cabras, y/o seres humanos. Además, el tratamiento
ex vivo de órganos puede utilizarse para diversos órganos,
tales como los riñones, intestino, páncreas, corazón y pulmones, y
puede adaptarse a órganos más complejos, tales como el hígado, que
presenta múltiples estructuras de vasculatura, por ejemplo, las
vasculaturas porta y hepática del hígado.
Puede utilizarse el dicho aparato de perfusión,
diagnóstico y transportador junto con las técnicas y procedimientos
anteriores y/o junto con técnicas y procedimientos adicionales, para
realizar investigación en un órgano o tejido. Los diversos aparatos
pueden conservar y/o mantener el órgano y permitir que el órgano
esté disponible para su utilización ex vivo.
Durante el periodo en el que el órgano se
conserva y/o mantiene, pueden realizarse diversas actividades en
y/o con el órgano. Por ejemplo, el órgano, o múltiples órganos
simultáneamente, pueden perfundirse con un fluido que contiene una
sustancia, tal como uno o más agentes bioactivos u otros (por
ejemplo agentes supuestamente inertes) para obtener datos
referentes al comportamiento de la sustancia y/o el órgano y/o la
interacción entre la sustancia y el órgano.
El aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador puede utilizarse para reunir datos mediante perfusión
de sangre, un sustituto de sangre sintética o una combinación de los
mismos, células sanguíneas mezcladas con un perfundido que presenta
propiedades químicas conocidas o desconocidas, a través de un órgano
mientras que se monitoriza el órgano, el flujo de salida vascular
del órgano u otro flujo de salida del órgano, para realizar
investigación y para analizar el estado del órgano y/o para
determinar el efecto sobre el órgano mediante selección con la
sustancia.
Por ejemplo, tal como se expone con respecto a
las figuras 28-31 de la presente invención, el
sistema 2800 de diagnóstico de órganos presenta un ordenador 2810 y
un analizador 2820. Conectado tanto al ordenador 2810 como al
analizador 2820 se encuentra un instrumento 2830 de evaluación de
órganos para proporcionar una toma de muestras automática. Los
sistemas y el procedimiento de la invención permiten la toma de
muestras manual. El sistema 2800 de diagnóstico de órganos
proporciona el análisis de un órgano y el perfundido. Según las
formas de realización de esta invención, la perfusión del órgano
permite un flujo de entrada en un órgano con un perfundido que
presenta una química conocida y predeterminada. Esto aumenta la
flexibilidad de tipos y contenido de perfundidos que pueden
suministrarse tales como sangre o un soporte de sangre sintética o
una combinación de los mismos, que pueden modificarse y/o adaptarse
al análisis particular en proceso.
El flujo de fluido dentro del sistema se
monitoriza mediante el sensor de flujo 3020. El fluido se recoge y
se hace pasar a través de la canalización 2860 de transferencia al
analizador 2820. Las características detectadas pueden medirse
capturando cualquier flujo de salida medible del órgano, tal como el
flujo de salida venoso, biliar, intraluminal y urinario, y
mediciones de las vías respiratorias de órganos tales como los
pulmones y comparando las características detectadas, por ejemplo,
con características del flujo de entrada o de otros órganos reales
o idealizados. El flujo de salida venoso puede capturarse
directamente y medirse o puede medirse el baño de órganos para
proporcionar una aproximación aproximada de las características del
fluido para comparaciones.
Tal como se expuso anteriormente, las
características del órgano y fluido médico pueden analizarse
opcionalmente, por ejemplo, en un analizador y/o aparato de
diagnóstico separado tal como se muestra en las figuras
28-31. Las características detectadas proporcionan
a los investigadores una determinación de cuánto de una sustancia
de prueba entró en el órgano y cuánto salió. Además, la sustancia de
prueba puede marcarse con radioisótopos para ayudar a su
seguimiento y a su interacción, si existe alguna, con el órgano.
Pueden seguirse los radioisótopos con instrumentos tales como un
espectrómetro de masas. El resultado de tales características
detectadas puede permitir al investigador analizar los resultados
de la exploración de órganos tales como absorción, distribución,
metabolismo, excreción, famacocinética, farmacodinámica y toxicidad,
pueden usarse para proporcionar datos, por ejemplo, para el
desarrollo de fármacos en los que los datos pueden ayudar en última
instancia a determinar la toxicidad y/o eficacia del fármaco. Las
características detectadas pueden analizarse individualmente o
pueden analizarse múltiples características para determinar el
efecto tras y/o la interacción entre el fluido médico que contiene
una sustancia y el órgano.
Aunque, tal como se expuso anteriormente, el
sistema 2800 de diagnóstico de órganos analiza el órgano y/o el
perfundido y/o la interacción entre ellos, pueden generarse datos
referentes al resultado del análisis. Tal como se trató
anteriormente, la figura 31 muestra un circuito lógico para el
sistema 2800 de diagnóstico de órganos. El ordenador proporciona
parámetros de control y recibe resultados y datos del analizador
2820. El ordenador controla además características de la presente
invención tales como la toma de muestras automática, el control
sobre el mantenimiento de la toma de muestras y otras
características de garantía de calidad. Los datos reunidos según
las formas de realización de la invención proporcionan eficacia en
la reunión de datos referentes, por ejemplo, a absorción,
distribución, metabolismo y excreción (ADME). Los datos pueden
generarse y representarse visualmente en tiempo real, almacenarse,
transmitirse a un sitio remoto y/o transferirse a un medio de
registro. La reunión de este tipo de datos permite a los científicos
e investigadores determinar qué efecto presenta la sustancia sobre
el órgano y a la inversa, qué efecto presenta el órgano sobre la
sustancia. Con estos datos, los investigadores pueden contribuir a
un proceso de investigación más eficaz y seguro y analizar
sustancias y sus efectos, si hay alguno, sobre órganos antes de
someter a prueba tales sustancias al nivel de animal completo.
Adicionalmente, los datos que pueden determinarse según las diversas
formas de realización a título de ejemplo mencionadas anteriormente
incluyen datos que se refieren a la eliminación presistémica,
absorción y suministro del fármaco, farmacocinética y metabolismo,
farmacodinámica, toxicocinética, interacciones
fármaco-fármaco y similares. Las diversas formas de
realización a título de ejemplo de la presente invención permiten
la reunión de cualquier dato que se refiera a las sustancias, el
órgano y la interacción entre los mismos.
Pueden proporcionarse diversas estructuras de
datos y conexiones de información y subregistros de análisis para
ayudar en la comunicación global y las transferencias de datos que
pueden ser beneficiosos antes, durante y tras el tratamiento de un
órgano. El aparato de perfusión, transportador y de diagnóstico de
órganos puede interconectarse para permitir la monitorización y
gestión remotos del órgano, fluidos médicos y sustancias de prueba.
Los sistemas de información pueden utilizarse para recopilar datos
del órgano, el fluido médico, la sustancia de prueba y la
interacción entre los mismos. Los sistemas también pueden utilizarse
para recopilar datos referentes a la limpieza química e integridad
química de los propios sistemas y proporcionar información
referente a cantidades traza de productos químicos en el sistema.
Los sistemas también pueden proporcionar datos de resultados para
permitir una pronta investigación del órgano y el fluido médico y la
sustancia, y también puede recuperarse directamente información del
aparato de perfusión, diagnóstico o transportador para monitorizar
tales datos. Pueden agruparse diversos tipos de datos e información
en subregistros o subdirectorios para ayudar en la transferencia y
gestión de datos. Todos los subregistros pueden combinarse para
formar un registro global, que puede divulgarse a o recuperarse por
médicos, científicos u otras organizaciones para fines de
investigación.
Las formas de realización preferidas del aparato
de perfusión, diagnóstico y transportador pueden introducir
automáticamente muchos o todos los datos en una base de datos
interna. El aparato también puede conectarse a una LAN y pueden
producirse subidas de datos de manera intermitente o continua y en
tiempo real. Los datos pueden presentarse y accederse a ellos en
internet para facilitar la monitorización desde cualquier
ubicación.
Según las formas de realización
ejemplificativas, se genera un índice de datos de órganos teniendo
en cuenta los diversos factores medidos y analizados identificados
anteriormente. El índice de datos puede ser específico de órgano,
puede adaptarse a diversos órganos. El índice de datos recopila las
características detectadas y los datos en un resumen de diagnóstico
que va a utilizarse para tomar decisiones sobre investigación y
tratamiento de órganos. El índice de datos puede generarse
automáticamente y proporcionarse al investigador o médico. El
índice se genera preferentemente por ordenador mediante una conexión
con el aparato de perfusión, transportador y/o aparato de
diagnóstico de órganos. En las formas de realización, el índice
puede resultar disponible en una red informática tal como una red
de área local o internet para una comparación rápida, análisis
remoto y almacenamiento de datos. El índice de datos de órganos
puede proporcionar mediciones e intervalos normales para cada
característica, tal como para absorción, distribución, metabolismo,
excreción, farmacocinética, farmacodinámica y toxicidad. Las
mediciones que están fuera del intervalo normal pueden indicarse
visualmente, por ejemplo, mediante un asterisco u otra anotación
visible adecuada, de manera auditiva o mediante señales que pueden
percibirse por una máquina. Las características facilitan al médico
o investigador llegar a comprender efectos tales como el
metabolismo del órgano, tales como la estabilidad del metabolismo,
consumo de glucosa, creación de ácido láctico y consumo de
oxígeno.
Los procedimientos según la invención utilizan
preferentemente aparatos tales como los tratados anteriormente para
perfundir un órgano para mantener, monitorizar y/o restablecer la
viabilidad de un órgano y/o para transportar y/o almacenar el
órgano. A menudo, los órganos carecen de oxígeno (conocido como
isquemia) durante periodos de tiempo prolongados debido a
enfermedad o lesión en el cuerpo del donante; durante la extracción
del órgano del cuerpo del donante y/o durante el almacenamiento y/o
transporte. El aparato de perfusión, diagnóstico y/o transportador
de la presente invención presenta la capacidad de detectar la
química celular de un órgano con el fin de ajustar el perfundido y
controlar el metabolismo celular para reparar el daño isquémico al
órgano y prevenir la lesión por reperfusión. Un resultado
específico de la lesión isquémica puede ser la apoptosis o muerte
celular programada. Aditivos y agentes específicos proporcionados a
un órgano mediante el aparato de perfusión, diagnóstico y/o
transportador, en condiciones controladas por el aparato particular,
pueden interrumpir, disminuir y/o revertir la apoptosis.
Los procedimientos preferidos según la presente
invención se centran en tres conceptos con el fin de conservar la
viabilidad de un órgano antes del trasplante del órgano en un cuerpo
de receptor, o antes de utilizar el órgano para investigación y
desarrollo: tratar las mitocondrias celulares para mantener y/o
restablecer los niveles enzimáticos y de energía anteriores a la
isquemia, evitar el daño tisular general al órgano y evitar la
eliminación de o el daño al revestimiento endotelial vascular del
órgano.
Las mitocondrias son la fuente de energía de las
células. Necesitan grandes cantidades de oxígeno para funcionar.
Cuando carecen de oxígeno, su capacidad para producir energía se
reduce o inhibe. Adicionalmente, a temperaturas inferiores a 20ºC,
las mitocondrias no pueden utilizar el oxígeno para producir
energía. Mediante la perfusión del órgano con un fluido médico rico
en oxígeno a temperaturas normotérmicas, las mitocondrias se dotan
de cantidades suficientes de oxígeno de manera que los niveles
anteriores a la isquemia de nucleótido de reserva de alta energía,
es decir, los niveles de ATP en el órgano reducidos por la falta de
oxígeno se mantienen y/o restablecen junto con los niveles de
enzimas que protegen a las células del órgano de eliminadores de
radicales libres. Las disoluciones ricas en piruvato, tales como las
dadas a conocer en la patente US nº 5.066.578, no pueden
restablecer y/o mantener los niveles de energía anteriores a la
isquemia y sólo funcionan a corto plazo para elevar el nivel de ATP
una pequeña cantidad. Es decir, los órganos presentan de manera
natural niveles de piruvato significativos. Dotar a un órgano de
piruvato adicional no ayudará a restablecer y/o mantener los
niveles de energía anteriores a la isquemia del órgano si las
mitocondrias no se dotan de oxígeno suficiente para producir
energía. Por tanto, el fluido de perfusión normotérmica puede
contener piruvato pero también puede contener poco o nada de
piruvato. Por ejemplo, puede contener menos de 6 mM de piruvato, 5
mM, 4 mM o incluso nada de piruvato. Otras disoluciones de
conservación conocidas, tales como las dadas a conocer en la
patente US número 5.599.659, tampoco contienen suficiente oxígeno
para restablecer y/o mantener los niveles enzimáticos y de energía
anteriores a la isquemia.
Tras mantener y/o restablecer los niveles de
energía anteriores a la isquemia del órgano perfundiendo el órgano
con un primer fluido médico rico en oxígeno a temperaturas
normotérmicas o casi normotérmicas (el modo normotérmico), el
órgano puede perfundirse con un segundo fluido médico a temperaturas
hipotérmicas (el modo hipotérmico). Las temperaturas hipotérmicas
ralentizan el metabolismo del órgano y conservan la energía durante
el almacenamiento y/o transporte del órgano. El fluido médico
utilizado en el modo hipotérmico contiene poco o nada de oxígeno,
que no puede utilizarse por las mitocondrias para producir energía
por debajo de aproximadamente 20ºC. El fluido médico puede incluir
antioxidantes y otros agentes protectores de tejidos, tales como,
por ejemplo, ácido ascórbico, glutatión, vitamina E soluble en
agua, catalasa o superóxido dismutasa para proteger frente a la
alta formación de radicales libres que se produce a bajas
temperaturas debido a la reducción en la producción de
catalasa/superóxido dismutasa. Además, pueden añadirse diversos
fármacos y agentes tales como hormonas, vitaminas, nutrientes,
antibióticos y otros a cualquier disolución cuando sea apropiado.
Adicionalmente, pueden añadirse vasodilatadores, tales como, por
ejemplo, péptidos, al fluido médico para mantener el flujo incluso
en estado de lesión.
Antes de cualquier perfusión normotérmica con el
primer fluido médico rico en oxígeno a temperaturas normotérmicas,
el órgano puede lavarse con una disolución médica que contiene poco
o nada de oxígeno y que contiene preferentemente antioxidantes. El
lavado se realiza habitualmente a temperaturas hipotérmicas pero, si
se desea y/o es necesario, puede realizarse a temperaturas
normotérmicas o casi normotérmicas. Al lavado con chorro le puede
seguir una o más de perfusión hipotérmica, perfusión normotérmica
y/o almacenamiento estático, en cualquier orden necesario y/o
deseado. En algunos casos, puede no ser necesaria la perfusión
normotérmica o la perfusión hipotérmica.
La perfusión normotérmica, con o sin lavado
hipotérmico previo, también puede realizarse en un órgano que ya se
ha sometido a temperaturas hipotérmicas en condiciones estáticas o
de perfusión, así como en órganos normotérmicos.
El órgano puede perfundirse a temperaturas
normotérmicas o casi normotérmicas para mantener, monitorizar y/o
restablecer su viabilidad antes y/o posteriormente a perfundirse a
temperaturas hipotérmicas para su almacenamiento y entonces puede
transportarse sin o preferentemente con perfusión hipotérmica.
Además, puede realizarse la perfusión normotérmica in vivo
antes de la extracción del órgano del cuerpo del donante. Además, el
órgano puede perfundirse a temperaturas normotérmicas para
mantener, monitorizar y/o restablecer su viabilidad antes de
perfundirse a temperaturas hipotérmicas preparatorias para el
almacenamiento y/o transporte. Entonces, el órgano puede
trasplantarse en un cuerpo de receptor o utilizarse para otra
investigación mientras que permanece a temperaturas hipotérmicas, o
en primer lugar puede someterse a perfusión normotérmica para ayudar
a que se recupere de los efectos del almacenamiento y/o transporte.
En el último caso, puede entonces trasplantarse o utilizarse a
temperaturas normotérmicas, o preferentemente, perfundirse de manera
hipotérmica de nuevo para su trasplante a temperaturas
hipotérmicas. Tras el trasplante, el órgano puede perfundirse de
nuevo opcionalmente a temperaturas normotérmicas in vivo, o
dejarse calentar a partir de la circulación del receptor. La
investigación de sustancias se realiza preferentemente a
temperaturas normotérmicas. Además, es preferible realizar las
pruebas de sustancias en condiciones que sean próximas a las
condiciones fisiológicas normales. Por ejemplo, temperatura, niveles
de oxígeno y similares.
Únicamente a título de ejemplo, y sin limitarse
a la misma, la figura 16 muestra un diagrama ejemplificativo de
posibles etapas de procesamiento según la invención. La figura
muestra diversas etapas de procesamiento posibles de la
recuperación de múltiples órganos (MOR) a partir de un explante de
órgano del donante de órganos a través del implante en el receptor
(u otro uso), incluyendo posible evaluación del daño por hipoxia y
WIT (tiempo de isquemia caliente). Se exponen varios casos a modo
de ejemplo en la exposición siguiente.
Por ejemplo, en una realización de la presente
invención, el órgano puede extraerse del donante en condiciones a
corazón latiendo. Tras la extracción, el órgano puede lavarse, tal
como con cualquier material o disolución adecuada incluyendo, pero
sin limitarse a VIASPAN (una disolución de conservación disponible
de DuPont), otra solución cristaloide, dextrano, HES
(hidroxietilalmidón), disoluciones descritas en la patente US nº
6.492.103. Entonces el órgano puede almacenarse de manera estática,
por ejemplo a temperaturas de hielo (por ejemplo de desde
aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10ºC).
En otra forma de realización, tal como cuando el
órgano presenta un WIT mínimo y una oclusión vascular mínima, puede
utilizarse un procedimiento diferente. En este caso, el órgano puede
extraerse de nuevo en condiciones a corazón latiendo, seguido por
lavado, preferentemente a temperaturas hipotérmicas. Si es
necesario, el órgano puede almacenarse en un transportador adecuado
a, por ejemplo, temperaturas de hielo. El flujo hacia el órgano
puede controlarse mediante un máximo de presión fijada, en el que
los valores máximos de presión y mínimos de presión prefijados
controlan la configuración de onda de pulsos. Si es necesario
almacenar el órgano durante un periodo de tiempo más largo, tal
como superior a 24 horas, el órgano puede colocarse en el MOR. En el
MOR, puede utilizarse un perfundido adecuado, tal como una solución
cristaloide, dextrano o similar, y preferentemente a temperaturas
hipotérmicas. Preferentemente, las temperaturas hipotérmicas son de
desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10ºC, pero pueden
utilizarse temperaturas superiores o inferiores, según se desee y/o
sea necesario. Preferentemente, la disolución de perfundido contiene
marcadores específicos para permitir la evaluación del daño, aunque
la evaluación del daño también puede realizarse mediante otros
procedimientos conocidos. Cuando se desee, el órgano puede
devolverse entonces al transportador.
Como variación del procedimiento anterior, puede
extraerse un órgano que presenta un WIT mínimo y una oclusión
vascular mínima en condiciones a corazón parado. En este caso, el
órgano puede lavarse, preferentemente a temperaturas hipotérmicas
y, si es necesario, almacenarse para su transporte en un
transportador adecuado a, por ejemplo, temperaturas de hielo. Como
anteriormente, el flujo hacia el órgano puede controlarse mediante
un máximo de presión fijada, en el que valores máximos de presión y
mínimos de presión prefijados controlan la configuración de la onda
de pulsos. El órgano puede colocarse en el MOR, o bien para su
almacenamiento prolongado y/o para evaluación del daño y/o para
repararlo. En el MOR, puede utilizarse un perfundido adecuado, tal
como una solución cristaloide, dextrano o similar, y preferentemente
a temperaturas hipotérmicas. Preferentemente, las temperaturas
hipotérmicas son de desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente
10ºC, pero pueden utilizarse temperaturas superiores o inferiores,
según se desee y/o sea necesario. Preferentemente, la disolución de
perfundido contiene marcadores específicos para permitir la
evaluación del daño, aunque la evaluación del daño también puede
realizarse mediante otros procedimientos conocidos. Tras la
perfusión hipotérmica, puede utilizarse una segunda perfusión,
preferentemente a temperaturas normotérmicas. Puede utilizarse
cualquier disolución de perfusión adecuada para este proceso,
incluyendo disoluciones que contienen, según se desee, medios
oxigenados, nutrientes y/o factores de crecimiento. Preferentemente,
las temperaturas normotérmicas son de desde aproximadamente 12
hasta aproximadamente 24ºC, pero pueden utilizarse temperaturas
superiores o inferiores, incluyendo aproximadamente 37ºC, según se
desee y/o sea necesario. La perfusión normotérmica puede realizarse
durante cualquier periodo de tiempo adecuado, por ejemplo, durante
desde aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 24 horas. Tras
la recuperación de la perfusión normotérmica, el órgano se devuelve
preferentemente a una perfusión hipotérmica utilizando, por ejemplo,
una disolución adecuada tal como una solución cristaloide, dextrano
o similar, y preferentemente a temperaturas hipotérmicas. Cuando se
desee, el órgano puede devolverse entonces al transportador.
En las formas de realización en las que el
órgano presenta un WIT alto, y/o en las que hay una alta
probabilidad de u oclusión vascular real, pueden utilizarse
variaciones de los procedimientos anteriores. Por ejemplo, en el
caso en el que el órgano se extraiga en condiciones a corazón
parado, el órgano puede lavarse tal como se describió
anteriormente. Sin embargo, además, pueden añadirse eliminadores de
radicales libres a la disolución de lavado, si se desea. Como
anteriormente, el órgano puede almacenarse para su transporte en un
transportador adecuado a, por ejemplo, temperaturas de hielo, en
las que el flujo hacia el órgano puede controlarse mediante un
máximo de presión fijada, y en las que valores máximos de presión y
mínimos de presión prefijados controlan la configuración de onda de
pulsos. El órgano puede colocarse en el MOR, o bien para su
almacenamiento prolongado y/o para evaluación del daño y/o para
repararlo. En el MOR, puede utilizarse un perfundido adecuado, tal
como una solución cristaloide, dextrano o similar, y
preferentemente a temperaturas hipotérmicas. Preferentemente, las
temperaturas hipotérmicas son de desde aproximadamente 4 hasta
aproximadamente 10ºC, pero pueden utilizarse temperaturas
superiores o inferiores, según se desee y/o sea necesario.
Preferentemente, la disolución de perfundido contiene marcadores
específicos para permitir la evaluación del daño, aunque la
evaluación del daño también puede realizarse mediante otros
procedimientos conocidos. Tras la perfusión hipotérmica, puede
utilizarse una segunda perfusión, preferentemente a temperaturas
normotérmicas. Puede utilizarse cualquier disolución de perfusión
adecuada para este proceso, incluyendo disoluciones que contienen,
según se desee, medios oxigenados, nutrientes y/o factores de
crecimiento. Preferentemente, las temperaturas normotérmicas son de
desde aproximadamente 12 hasta aproximadamente 24ºC, pero pueden
utilizarse temperaturas superiores o inferiores, según se desee y/o
sea necesario. La perfusión normotérmica puede realizarse durante
cualquier periodo de tiempo adecuado, por ejemplo, durante desde
aproximadamente 1 hora hasta aproximadamente 24 horas. Si se desea,
y particularmente en el caso de que se determine o se asuma que está
presente oclusión vascular, puede realizarse una perfusión
adicional a temperaturas normotérmicas superiores, por ejemplo de
desde aproximadamente 24 hasta aproximadamente 37ºC. Esta perfusión
adicional puede realizarse utilizando una disolución adecuada que
contiene un material deseado para retrasar la oclusión vascular.
Tales materiales incluyen, por ejemplo, trombolíticos tales como
estreptocinasa. Tras la recuperación de la(s)
perfusión/perfusiones normotérmica(s), el órgano puede
devolverse a una perfusión hipotérmica utilizando, por ejemplo, una
disolución adecuada tal como una solución cristaloide, dextrano o
similar, y preferentemente a temperaturas hipotérmicas. Cuando se
desee, el órgano puede devolverse entonces al transportador.
La bandeja de órganos utilizada en la presente
invención permite que un/unos órgano(s) se
transporte(n) fácilmente a un receptor de órganos y/o entre
aparatos de perfusión, diagnósticos y/o transportadores portátiles
de órganos, tales como, por ejemplo, el transportador 1900 descrito
anteriormente o un refrigerador convencional o un recipiente
portátil tal como el dado a conocer en la solicitud US en
tramitación junto con la presente número 09/161.919. Debido a que
la bandeja de órganos puede dotarse de aperturas para permitir la
inserción de tubos de un aparato de perfusión, transportador o de
diagnóstico de órganos en la bandeja para su conexión con un órgano
dispuesto en la misma, o puede dotarse de sus propios tubos y
dispositivo o dispositivos de conexión para permitir la conexión de
tubos desde un aparato de perfusión, transportador o de diagnóstico
de órganos y/o también de su propia válvula, proporciona un entorno
protector para el almacenamiento, análisis y/o transporte de un
órgano mientras que facilita la inserción del órgano en y/o la
conexión de un órgano a los tubos de un dispositivo de perfusión,
transportador o de diagnóstico de órganos. Además, la bandeja de
órganos también puede incluir un asa para facilitar el transporte
de la bandeja y puede estar formada de un material transparente de
modo que el órgano pueda monitorizarse visualmente.
Opcionalmente, el transportador 1900 y/o la
bandeja 65 pueden incluir un sistema de posicionamiento global
(GPS) (no representado) para permitir el seguimiento de la ubicación
del/de los órgano(s). El aparato también puede incluir un
transmisor y/o registrador de datos (no representado) para permitir
la monitorización del/de los órgano(s) en la ubicación del
aparato o en otra ubicación.
El procedimiento de la invención se tratará a
continuación en cuanto al funcionamiento del aparato representado
en la figura 2. Sin embargo, pueden utilizarse otros aparatos para
realizar el procedimiento inventivo.
Tal como se expuso anteriormente, el aparato
dado a conocer anteriormente puede funcionar en dos modos: un modo
de perfusión normotérmica y un modo de perfusión hipotérmica. Se
tratará en primer lugar el modo de perfusión normotérmica seguido
por una discusión del modo de perfusión hipotérmica. En la medida de
lo posible se omitirá la descripción.
En el modo de perfusión normotérmica o casi
normotérmica, se perfunde un órgano durante preferentemente de ½ a
6 horas, más preferentemente de ½ a 4 horas, lo más preferentemente
de ½ a 1 hora, con un fluido médico mantenido preferentemente
dentro de un intervalo de aproximadamente 10ºC a 38ºC, más
preferentemente de 12ºC a 35ºC, lo más preferentemente de 12ºC a
24ºC o de 18ºC a 24ºC (por ejemplo, temperatura ambiente,
22-23ºC) mediante la unidad termoeléctrica 30a
dispuesta en la comunicación del intercambio de calor con el
depósito de fluido médico
10.
10.
Tal como se expuso anteriormente, en este modo,
el fluido médico es preferentemente una disolución de bicarbonato a
base de hemoglobina reticulada oxigenada. Los fluidos médicos a base
de hemoglobina reticulada pueden suministrar hasta 150 veces más
oxígeno a un órgano por volumen de perfundido que, por ejemplo, un
perfundido de tipo gluconato sencillo de la University of Wisconsin
(UW). Esto permite que la perfusión normotérmica durante de una a
dos horas restablezca parcial o totalmente los niveles de ATP
agotados. Sin embargo, la invención no se limita a esta disolución
de conservación. También pueden ser apropiadas otras disoluciones de
conservación, tales como las dadas a conocer en las patentes US nº
5.149.321, nº 5.234.405, nº 5.395.314 y nº 6.492.103.
En el modo de perfusión normotérmica, el fluido
médico se alimenta directamente a un órgano dispuesto dentro de la
cámara de órganos 40 desde una o las otras de las bolsas 15a, 15b
mediante los tubos 50a, 50b, 50c o 50d, 50e, 50c, respectivamente.
El órgano se perfunde a velocidades de flujo preferentemente dentro
de un intervalo de aproximadamente 3 a 5 ml/gramo/min. El sensor de
presión P1 transmite la presión de perfusión al microprocesador
150, que varía la presión suministrada por la fuente 20 de presión
para controlar la presión de perfusión y/o representa visualmente
la presión en las zonas de presentación visual y de control 5a para
el ajuste manual. La presión se controla preferentemente dentro de
un intervalo de aproximadamente 10 a 100 mm Hg, preferentemente de
50 a 90 mm Hg, mediante la combinación de la fuente 20 de presión y
el manguito de presión 15a, 15b que está en utilización y el motor
paso a paso/válvula de leva 65. El compresor y los manguitos
proporcionan un control bruto de la presión. El motor paso a
paso/válvula de leva 65 (u otra válvula variable o regulador de la
presión), que también controla el operario, o mediante el
microprocesador 150 en respuesta a señales del sensor de presión
P1, reduce además y ajusta de manera precisa la presión y/o pone
una onda de pulsos sobre el flujo hacia el órgano 60. Si la presión
de perfusión supera un límite predeterminado, el motor paso a
paso/válvula de leva 65 puede activarse para cortar el flujo de
fluido hacia el órgano 60.
Las presiones específicas, velocidades de flujo
y duración del tiempo de perfusión a las temperaturas particulares
variarán dependiendo del órgano u órganos particulares que están
perfundiéndose. Por ejemplo, los corazones y riñones se perfunden
preferentemente a una presión de aproximadamente 10 a 100 mm Hg y
una velocidad de flujo de aproximadamente 3 a 5 ml/gramo/min.
durante hasta de aproximadamente 2 a 4 horas a temperaturas
normotérmicas para mantener y/o restablecer la viabilidad del
órgano restableciendo y/o manteniendo los niveles de energía
anteriores a la isquemia del órgano, y entonces se perfunden
preferentemente a una presión de aproximadamente 10 a 30 mm Hg y a
una velocidad de flujo de aproximadamente 1 a 2 ml/gramo/min.
durante tanto como de aproximadamente 72 horas a 7 días a
temperaturas hipotérmicas para su almacenamiento y/o transporte. Sin
embargo, estos criterios variarán dependiendo del estado del órgano
particular, el cuerpo del donante y/o el cuerpo del receptor, el
uso pretendido y/o el tamaño del órgano particular. Un experto en la
materia puede seleccionar las condiciones apropiadas sin
experimentación excesiva en vista de la orientación expuesta en la
presente memoria.
El fluido médico efluente se recoge en el fondo
de la cámara de órganos 40 y se mantiene dentro del intervalo de
temperatura establecido mediante la segunda unidad termoeléctrica
30b. El sensor de temperatura T2 transmite la temperatura del
órgano al microprocesador 150, que controla la unidad termoeléctrica
30a para ajustar la temperatura del fluido médico y el baño de
órganos para mantener el órgano 60 a la temperatura deseada, y/o
presente la temperatura en las zonas de presentación visual y
control 5c para el ajuste manual.
El fluido médico efluente recogido se bombea
mediante la bomba 80 por la tubería 81 a través de la unidad de
filtro 82 y luego se devuelve al baño de órganos. Esto filtra
residuos quirúrgicos y/o celulares del fluido médico efluente y
luego devuelve el fluido médico filtrado para que actúe como baño
para el órgano 60. Una vez que el sensor de nivel L2 detecta que
está presente un nivel predeterminado de fluido médico efluente en
la cámara de órganos 40 (preferentemente suficiente para mantener el
órgano 60 sumergido en el fluido médico efluente), se bombea fluido
médico efluente adicional mediante la bomba 90 a través del tubo 91.
El sensor de temperatura T1 transmite la temperatura del baño de
órganos al microprocesador 150, que controla la unidad
termoeléctrica 30b para ajustar la temperatura del fluido médico
para mantener el órgano 60 a la temperatura deseada y/o representa
visualmente la temperatura en la zona 5c de presentación visual y
control para el ajuste manual y la monitorización.
Tal como se indicó anteriormente, el fluido
médico puede desecharse en un modo de un único paso o hacerse
recircular finalmente de nuevo hacia el órgano y/o baño (modo de
recirculación).
A lo largo del tubo 91, el fluido médico
recirculado se bombea en primer lugar a través de la unidad de
filtro 95. La utilización de un fluido médico de hemoglobina
reticulada permite la utilización de filtración submicrométrica
para eliminar residuos quirúrgicos grandes y residuos celulares, así
como bacterias. Esto permite la utilización de niveles mínimos de
antibiótico, ayudando a prevenir el daño a órganos tal como daño
renal.
A continuación, el fluido médico recirculado se
bombea a través del lavador químico de CO_{2}/membrana de O_{2}
100. El fluido médico pasa sobre la membrana macroporosa hidrófoba
con un recubrimiento hidrófilo (por ejemplo, Hypol) y se aplica un
bajo vacío en el lado opuesto mediante la activación de la válvula
VV_{1} que elimina CO_{2} del fluido médico recirculado.
Posteriormente, una parte del fluido médico
entra entonces en el oxigenador 110 (por ejemplo, un oxigenador
JOSTRA^{TM}) y se desvía una parte alrededor del mismo pasando por
el tubo 111 a través del sensor V1 de pH, pO_{2}, pCO_{2}, LDH,
T/GST y proteína T. En este punto, se colocan dos gases,
preferentemente 100% de oxígeno y 95/5% de oxígeno/dióxido de
carbono, respectivamente en los lados opuestos de la membrana
dependiendo del nivel de pH del fluido médico desviado. Los gases
se aplican a una presión de hasta 200 mm Hg, preferentemente de 50
a 100 mm Hg, preferentemente a través de una válvula de gas
micrométrica GV_{3}. El fluido médico de bicarbonato a base de
hemoglobina reticulada puede formularse para que requiera una
pCO_{2} de aproximadamente 40 mm Hg para que esté en el punto
medio (7,35) de un intervalo de pH preferido de
7,25-7,45.
Si el fluido médico que sale del oxigenador está
dentro del intervalo de pH preferido (por ejemplo,
7,25-7,45), se suministra un 100% de oxígeno a la
cámara de intercambio de gas, y entonces no se abre la válvula
LV_{1}, permitiendo que el perfundido retorne al depósito 10
hacia el interior de la bolsa 15a o 15b que no están en
utilización. Si el pH del perfundido de retorno está fuera del
intervalo en el lado ácido (por ejemplo, inferior a 7,25), se
suministra un 100% de oxígeno a la cámara de intercambio de gas y
entonces se abre la válvula LV_{1} permitiendo que el perfundido
retorne a la cámara de órganos 40. El accionamiento de la bomba de
jeringa 131 bombea, por ejemplo, un cc de una disolución de
bicarbonato a partir del depósito de bicarbonato 130, a través del
tubo 132 hacia el baño de órganos. Los fluidos médicos con un alto
contenido en hemoglobina proporcionan una capacidad tamponante
significativa. La adición de bicarbonato ayuda en la capacidad
tamponante y a proporcionar un mecanismo de control del pH
reversible.
Si el pH del perfundido de retorno está fuera
del intervalo en el lado básico (por ejemplo, superior a 7,25), se
suministra un 95/5% de oxígeno/dióxido de carbono a la cámara de
intercambio de gas y no se acciona la válvula LV_{1}, permitiendo
que el perfundido retorne a la bolsa 15a o 15b que no está en
utilización. Se permite que la bolsa 15a o 15b que no está en
utilización se desgasifique (por ejemplo, cualquier oxígeno en
exceso) a través de la válvula GV_{4}. Cuando la bolsa 15a o 15b
que está en utilización presenta aproximadamente 250 ml o menos de
fluido médico que queda en la misma, se permite que su manguito
respectivo 16a, 16b se ventile mediante su válvula de gas
respectiva GV_{1}, GV_{2}. Entonces, se suministra gas al
manguito respectivo 16a, 16b de la bolsa 15a o 15b que
anteriormente no está en utilización a partir de la fuente de gas
comprimido 20 para suministrar fluido médico al órgano para
continuar la perfusión del órgano.
En el modo hipotérmico, se perfunde un órgano
con un fluido médico refrigerado, preferentemente a una temperatura
dentro de un intervalo de aproximadamente 1ºC a 15ºC, más
preferentemente de 4ºC a 10ºC, todavía más preferentemente de
aproximadamente 10ºC. El fluido médico es preferentemente un
perfundido cristaloide sin oxigenación y complementado
preferentemente con antioxidantes y otros agentes protectores de
tejido, tales como, por ejemplo, ácido ascórbico, glutatión,
vitamina E soluble en agua, catalasa o superóxido dismutasa.
En lugar de alimentar el fluido médico
directamente al órgano, el fluido médico puede alimentarse desde el
tanque de depósito 17 mediante el tubo 51 hacia un tanque intermedio
70 que presenta preferentemente una altura piezométrica de
aproximadamente 5 a 40 mm Hg, más preferentemente de 10 a 30 mm Hg,
todavía más preferentemente de aproximadamente 20 mm Hg. Entonces
se alimenta el fluido médico por gravedad o, preferentemente,
presión, desde el tanque intermedio 70 hasta el órgano 60 a lo
largo del tubo 50c mediante la activación de una válvula LV_{6}.
El sensor de nivel 71 en el tanque intermedio 70 se utiliza para
controlar la alimentación desde el tanque de depósito 17 para
mantener la altura piezométrica deseada. Debido a que el fluido
médico se alimenta al órgano por gravedad o, preferentemente,
presión, en el modo hipotérmico, se produce menos daño inducido por
la presión de perfusión en la microvasculatura delicada del órgano.
De hecho, la presión a la que el órgano se perfunde está limitada
por la altura piezométrica hasta como máximo 40 mm Hg.
El motor paso a paso/válvula de leva 205 (u otro
regulador de presión o válvula variable) puede disponerse en el
tubo 50c para proporcionar el suministro pulsátil del fluido médico
al órgano 60, para disminuir la presión del fluido médico
alimentado en el órgano 60 para fines de control, o para detener el
flujo de fluido médico hacia el órgano 60, tal como se describió
anteriormente.
Además, en el modo hipotérmico, debido a que el
órgano 60 presenta menor demanda de nutrientes, el fluido médico
puede proporcionarse al órgano 60 de manera intermitente (por
ejemplo, cada dos horas a una velocidad de flujo de hasta
aproximadamente 100 ml/min.), o a una velocidad de flujo continua
lenta (por ejemplo, hasta aproximadamente 100 ml/min.) a lo largo
de un periodo de tiempo largo. Puede implementarse la perfusión
intermitente en el modo de un único paso o modo de recirculación.
La bomba 80, la unidad de filtro 82 y el tubo 81 pueden utilizarse
para filtrar el baño de órganos junto con la utilización del sensor
de pH, pO_{2}, pCO_{2}, LDH, T/GST y proteína T; sin embargo,
debido a que el órgano no puede utilizar oxígeno a temperaturas
hipotérmicas, no se utiliza el oxigenador. Si se desea y/o es
necesario, puede obtenerse oxígeno adecuado a partir de aire del
espacio filtrado u otra fuente adecuada.
Tanto el flujo de perfundido como la regulación
de la temperatura pueden controlarse automáticamente. Tal control
automático permite una respuesta rápida y fiable a las condiciones
de perfusión durante el funcionamiento. El control de flujo
automático puede basarse en los parámetros medidos a partir del
sistema, incluyendo la velocidad de flujo de perfundido, el pH del
perfundido que sale del órgano, la presión de entrada en el órgano
o las secuencias cronometradas tales como velocidades de flujo
preseleccionadas o conmutando entre modos de perfundido.
Preferentemente, el control del flujo se basa en la monitorización
de la presión del flujo de entrada de perfundido en el órgano. Los
beneficios del control de flujo automático incluyen el mantenimiento
de un control del pH y oxigenación apropiados mientras que se opera
bajo flujo continuo o flujo intermitente controlado. El control
térmico de los dispositivos termoeléctricos (TED) puede regular la
temperatura del recipiente o la bandeja de órganos y el depósito de
perfundido. El control térmico se basa en mediciones térmicas
realizadas por ejemplo mediante sondas de termistor en la disolución
de perfundido o dentro del órgano o mediante sensores en los
TED.
El control automático se efectúa preferentemente
mediante un programa de control interactivo que utiliza iconos de
menú y representaciones visuales que pueden hacerse funcionar
fácilmente. Los parámetros pueden almacenarse previamente para su
selección por un usuario o programarse por el usuario durante el
funcionamiento del sistema. El programa de control se implementa
preferentemente en un ordenador de fin general programado. Sin
embargo, el controlador también puede implementarse en un ordenador
de fin especial, un microcontrolador o microprocesador programado y
elementos de circuito integrado periféricos, un ASIC u otro circuito
integrado, un procesador de señal digital, un circuito lógico o
electrónico cableado tal como un circuito de elementos discretos, un
dispositivo lógico programable tal como un PLD, PLA, FPGA o PAL, o
similares. En general, puede utilizarse cualquier dispositivo que
pueda implementar una máquina de estado finito que a su vez pueda
implementar el procedimiento de control descrito en la presente
memoria. El programa de control se implementa preferentemente
utilizando una ROM. Sin embargo, también puede implementarse
utilizando una PROM, una EPROM, una EEPROM, un disco ROM óptico,
tal como un CD-ROM o DVD-ROM, y
unidad de disco o similar. Sin embargo, si se desea, el programa de
control puede utilizarse utilizando RAM estática o dinámica. También
puede implementarse utilizando un disco flexible y una unidad de
disco, un disco óptico de escritura y una unidad de disco, un disco
duro, una memoria flash o similares.
En funcionamiento, tal como se observa en la
figura 15, las etapas básicas de funcionamiento para controlar la
perfusión de uno o más órganos incluyen en primer lugar introducir
datos de órganos. Los datos de órganos incluyen por lo menos el
tipo de órgano y el peso. Entonces, el programa ayudará al usuario a
seleccionar uno o más tipo de modos de perfusión. Los tipos de
modos de perfusión, tratados anteriormente, incluyen perfusión
hipotérmica, perfusión normotérmica y perfusión secuencial
utilizando tanto perfusión normotérmica como hipotérmica. Cuando se
utilizan tanto perfusión normotérmica como hipotérmica, el usuario
puede seleccionar entre fluidos médicos a diferentes temperaturas.
Por supuesto, el sistema incluye valores por defecto basados en
valores almacenamos anteriormente apropiados para el órgano
particular. El usuario también puede seleccionar perfusión
intermitente, perfusión en un único paso y perfusión por
recirculación. Dependiendo del tipo de perfusión seleccionada,
pueden especificarse fluidos médicos aerobios o anaerobios.
A continuación, se fija el tipo de control de
flujo para cada modo de perfusión seleccionado. El selector de
flujo de control selecciona el control de flujo basándose en por lo
menos uno de entre la velocidad de flujo de perfundido, el pH del
perfundido, la presión de entrada en el órgano y las secuencias
cronometradas. En la forma de realización preferida, el control de
flujo se basa en la presión detectada en la entrada de perfusión al
órgano. El flujo del fluido médico se basa entonces en el modo de
perfusión seleccionado y el control de flujo.
Durante el funcionamiento, las condiciones
experimentadas por el sistema, en particular por el órgano y el
perfundido, se detectan y monitorizan. Las condiciones de
funcionamiento detectadas se comparan con las condiciones de
funcionamiento almacenadas previamente. Entonces puede generarse una
señal indicativa de la viabilidad del órgano basada en la
comparación. Los diversos detectores, sensores y dispositivos de
monitorización se describieron anteriormente, pero incluyen por lo
menos un sensor de presión, un detector de pH, un sensor de oxígeno
y un medidor de flujo.
El sistema de control también puede incluir un
controlador térmico para controlar la temperatura de por lo menos
uno del perfundido y el órgano. El controlador térmico puede
controlar la temperatura de los depósitos de fluido médico y el
recipiente de órganos controlando los TED. Tal como se indicó
anteriormente, los sensores de temperatura están conectados al
controlador para facilitar la monitorización y el control.
El sistema de control puede ajustarse
manualmente en cualquier momento o fijarse para seguir parámetros
por defecto. El sistema incluye un circuito lógico para impedir que
el operario fije parámetros que comprometerían la viabilidad del
órgano. Tal como se indicó anteriormente, el sistema también puede
operarse en un modo manual para perfusión hipotérmica y/o
normotérmica secuencial, así como en el modo controlado por
ordenador para perfusión hipotérmica y/o normotérmica
secuencial.
El procedimiento y aparato descritos
anteriormente puede utilizarse para órganos pequeños o de niños así
como órganos grandes o de adultos con modificación según se
necesite de las bandejas y o de las presiones y velocidades de
flujo en consecuencia. Tal como se trató anteriormente, la(s)
bandeja(s) de órganos puede(n) configurarse en las
formas y tamaños de órganos específicos o tamaños de órganos. El
procedimiento y aparato también puede utilizarse para proporcionar
un suministro de sangre artificial a, tal como, por ejemplo,
placentas artificiales, cultivos celulares, para hacer
crecer/clonar órgano(s).
Aunque la invención se ha descrito haciendo
referencia a las formas de realización específicas de la misma,
resulta evidente que las formas de realización preferidas de la
invención tal como se exponen en la presente memoria se
proporcionan a título ilustrativo y no limitativo.
Claims (17)
1. Procedimiento de determinación de los efectos
ex vivo de una sustancia sobre por lo menos un órgano, que
comprende:
analizar dicho por lo menos un órgano para
determinar si el órgano resulta adecuado para ser trasplantado;
y
basándose en una determinación de que el órgano
no resulta adecuado para ser trasplantado, que comprende además:
perfundir dicho por lo menos un órgano con un
primer fluido médico para conservar dicho por lo menos un
órgano;
exponer dicho por lo menos un órgano a por lo
menos una sustancia de prueba; y
reunir datos con respecto a por lo menos uno de
dicho por lo menos un órgano, dicha por lo menos una sustancia de
prueba, y la interacción entre dicho por lo menos un órgano y dicha
por lo menos una sustancia de prueba.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa de exposición se lleva a cabo perfundiendo el
órgano con un segundo fluido médico que contiene la sustancia de
prueba.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que los primer y segundo fluidos médicos son iguales.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que los primer y segundo fluidos médicos son diferentes.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que por lo menos uno de dicho por lo menos un órgano y un
efluente del órgano se monitoriza mediante un sensor que detecta
características de por lo menos uno del efluente y dicho por lo
menos un órgano.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, que
comprende además generar datos constituidos por las características
detectadas.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
el que los datos se generan y representan visualmente en tiempo
real, se almacenan, se transmiten a un sitio remoto, se transfieren
a un medio de registro, o se envían a un microprocesador para su
evaluación.
8. Procedimiento según la reivindicación 2, que
comprende además recoger el segundo fluido médico que ha pasado a
través de dicho por lo menos un órgano a partir de un baño de
órganos y detectar las características del fluido médico recogido
indicativas de la interacción entre dicho por lo menos un órgano y
la sustancia de prueba.
9. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la sustancia de prueba es un compuesto químico.
10. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la sustancia de prueba es por lo menos uno de entre
anticuerpos naturales y modificados.
11. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la sustancia de prueba es una inmunotoxina.
12. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que el segundo fluido médico es sangre.
13. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que las características detectadas se refieren a por lo menos
una de entre absorción, distribución, metabolismo y excreción.
14. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que las características detectadas se refieren a por lo menos
una de entre farmacocinética, farmacodinámica y toxicidad.
15. Procedimiento según la reivindicación 5, en
el que las características detectadas se refieren a por lo menos
una de entre determinar qué está haciendo la sustancia a dicho por
lo menos un órgano y qué está haciendo dicho por lo menos un órgano
a la sustancia.
16. Procedimiento de exploración ex vivo
de por lo menos un órgano con un agente bioactivo, que
comprende:
analizar dicho por lo menos un órgano para
determinar si el órgano resulta adecuado para ser trasplantado;
y
basándose en una determinación de que el órgano
no resulta adecuado paraser trasplantado, que comprende además:
perfundir dicho por lo menos un órgano con un
primer fluido médico para conservar el órgano;
exponer dicho por lo menos un órgano a por lo
menos una sustancia de prueba; y
reunir los datos con respecto a por lo menos uno
de dicho por lo menos un órgano, dicha por lo menos una sustancia
de prueba, y la interacción entre dicho por lo menos un órgano y
dicha por lo menos una sustancia de prueba.
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
que comprende además las etapas que consisten en:
perfundir dicho por lo menos un órgano con un
primer fluido médico; y
detectar las características del fluido
indicativas de la viabilidad del órgano.
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