ES2328660B1 - Dispositivo para la preservacion de un injerto hepatico en condiciones de normotermia. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo para la preservación de un injerto hepático en condiciones de normotermia.
La invención se refiere a un dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) en condiciones de normotermia que comprende un receptáculo (2) en el que en una solución de preservación se aloja dicho injerto hepático (1), un circuito de perfusión arterial (3), un circuito de perfusión portal (5), al menos un sensor de flujo (7) de un circuito de perfusión, y al menos un sensor de presión (8) de un circuito de perfusión. Con el fin de aumentar la preservación del injerto hepático (1), el dispositivo de preservación comprende adicionalmente un oxigenador arterial (11) conectado al circuito de perfusión arterial (3), un oxigenador portal (12) conectado al circuito de perfusión portal (5), al menos una bomba de perfusión arterial (9), al menos una bomba de perfusión portal (10), un módulo intercambiador de temperatura (13), configurado para mantener la temperatura en el interior del receptáculo (2) en condiciones de normotermia, y un dispositivo de control (14) de presión y flujo.

Description

Dispositivo para la preservación de un injerto hepático en condiciones de normotermia.
Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de los dispositivos de preservación de órganos, bien sea para un transplante posterior o para la toma de muestras. Más concretamente, se refiere a un dispositivo para la preservación de injerto hepático en condiciones de normotermia, es decir, en una temperatura similar a la del cuerpo humano.
Antecedentes de la invención
El trasplante hepático constituye la única terapia válida en pacientes con enfermedad hepática en estadio terminal. Sin embargo, su aplicabilidad es muy reducida debido a la escasez de órganos para el trasplante. En la Unión Europea y en Estados Unidos, entre un 10 y un 30% de los pacientes fallecen en lista de espera antes de recibir un hígado adecuado para el trasplante.
La selección de un donante adecuado es crucial para el éxito del trasplante hepático. El objetivo de la evaluación del donante de hígado es identificar aquellos órganos que tienen elevadas probabilidades de funcionar adecuadamente y rechazar aquellos que previsiblemente fracasaran.
El tiempo de preservación hipotérmica o isquemia fría (0-4º), que se realiza utilizando soluciones de preservación como la solución de Wisconsin para disminuir la actividad metabólica de los órganos, es uno de los parámetros más importantes que determinan la viabilidad posterior del injerto. De este modo, es bien conocido cómo los periodos superiores a 10 horas de isquemia fría se asocian con una elevada incidencia de fallo funcional del injerto hepático y cómo los injertos denominados subóptimos toleran peor la isquemia fría. La disfunción primaria del injerto hepático, que puede presentarse hasta en el 23% de los trasplantes, es una de las principales causas de muerte tras el trasplante.
Durante la preservación isquémica se produce una interrupción en el aporte de oxígeno, de cofactores y de nutrientes al hígado. La anoxia condiciona un metabolismo anaeróbico que utiliza como fuente de energía la glicólisis láctica, lo que determina un descenso del pH intracelular y una acumulación de ácido láctico. Esta acidosis produce una cascada de reacciones a nivel celular responsables de la pérdida del gradiente electrolítico transcelular con el consiguiente edema celular, influjo libre de calcio y la activación de enzimas proteolíticas intracelulares. Por otro lado, la ausencia de oxígeno a nivel mitocondrial determina la depleción de los depósitos energéticos celulares de ATP, cuyos metabolitos son reducidos a hipoxantina. La hipoxantina da lugar a la producción de grandes cantidades de radicales libres de oxígeno durante la reperfusión, uno de los principales responsables de la lesión tisular.
Debido a la lesión por isquemia/reperfusión (I/R) inherentes al proceso de preservación hepática, y especialmente en los órganos procedentes de donantes subóptimos, hay que buscar nuevas alternativas de conservación de órganos que permitan la utilización de los mismos. Con el fin de minimizar las lesiones debidas a la isquemia tisular es necesario buscar alternativas a la preservación en frío ya que no es un método eficaz para recuperar la mayoría de los hígados de donantes subóptimos como los procedentes de donantes a corazón parado o los injertos con estetosis.
Sin embargo, la realización de una perfusión hepática normotérmica ex vivo, que permite mantener un hígado funcionado en condiciones fisiológicas fuera del organismo, conlleva ciertas dificultades técnicas que han motivado que su uso no se haya establecido como práctica habitual en el ámbito clínico.
Modelos experimentales han mostrado cómo la preservación hepática con máquinas de perfusión oxigenada mejora significativamente la viabilidad del parénquima y mitiga la inmunogenicidad vascular de los hígados pre-lesionados. Además, el uso de máquinas de perfusión normotérmica permiten evaluar la eficacia de sustancias citoprotectoras al poder evaluar la respuesta del órgano durante esta periodo y así determinar si pueden ser útiles tras el trasplante en el receptor del órgano.
Se ha conseguido mantener hígados de origen porcino durante 24 horas utilizando máquinas de perfusión normotérmica demostrando la superioridad en la viabilidad de estos órganos comparándolos con hígados preservados en frío. Parámetros relacionados con el metabolismo de la glucosa, aclaración de galactosa y producción de bilis o de factor V son claramente superiores con la perfusión normotérmica sanguínea.
Entre los dispositivos patentados para perfundir el hígado en normotermia encontramos, por ejemplo, la patente china CN 1543785. En esta patente el órgano se mantiene en normotermia mediante un baño de agua caliente. Es decir, se introduce la cámara donde está el injerto hepático en otra cámara de mayor tamaño en la que existe agua caliente y de este modo se mantiene el órgano y la solución de perfusión en normotermia.
Las solicitudes de patente americana US 2006/0154357 y US 2006/0154358 describen una máquina portátil para mantenimiento de un órgano ex vivo en condiciones fisiológicas pero está diseñada específicamente para el mantenimiento de un corazón en estado latiente. Las especiales características anatómicas y fisiológicas del corazón hacen que este sistema tenga unas especificaciones que no hacen a este dispositivo apto para su uso como sistema de perfusión hepática.
La solicitud de patente estadounidense US 2007/0009881 describe una máquina que puede ser utilizada para perfundir distintos órganos y tejidos. La máquina referida en dicha patente presenta una cubierta que rodea el órgano para aislarlo completamente del líquido de perfusión. Por otro lado, el sistema lleva incorporado un dializador como parte del sistema de recirculación.
La solicitud PCT WO 2005/009125 se refiere a una máquina de preservación en hipotermia. El diseño de la misma es diferente e incluye un reservorio para ser llenado con hielo y así mantener el órgano en condiciones de hipotermia. Aunque en el texto se comenta que si esto último no se lleva a cabo, se puede mantener un órgano a 37ºC no hay un sistema especificado que permita analizar la viabilidad técnica de esta alternativa.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un dispositivo para la preservación de un injerto hepático, o hígado, en condiciones de normotermia. Por normotermia se considerará la conservación del injerto hepático a una temperatura considerada normal para el cuerpo humano, es decir, entre los 35,5ºC y los 37,5ºC.
El dispositivo de la presente invención constará de un receptáculo en donde se alojará el injerto hepático. El injerto hepático en el receptáculo estará rodeado de una solución de preservación, la cual tendrá las características necesarias para mantener en condiciones óptimas el injerto hepático. Típicamente, dicha solución de preservación podrá ser sangre completa o hematíes aislados que se diluirán en otro tipo de soluciones. El receptáculo podrá estar diseñado de tal modo que su cierre sea deslizable y hermético, de tal modo que una vez el receptáculo se cierre, las únicas vías de entrada y salida al exterior sean las conducciones o cánulas que se practiquen.
En este sentido, el dispositivo comprende un circuito de perfusión arterial, el cual permite la perfusión de una solución de perfusión al injerto hepático. La perfusión se llevará a cabo con una determinada presión y con un determinado flujo de la solución de perfusión. El circuito de perfusión podrá comprender una cánula que desde el exterior del receptáculo entra en el mismo, conectándose a la arteria hepática. Adicionalmente, comprenderá un circuito independiente de perfusión portal. Como en el caso anterior, el circuito de perfusión portal perfundirá por la vena porta una solución de perfusión con una determinada presión y con un determinado flujo. Del mismo modo, una cánula diferente se introducirá en el receptáculo y se conectará a la vena porta para llevar a cabo la perfusión.
De acuerdo con la invención, dicho dispositivo para la preservación de un injerto hepático adicionalmente comprende al menos un sensor de flujo para medir el valor del flujo de la solución de perfusión en al menos un circuito de perfusión. Tanto el circuito de perfusión arterial como portal podrán incluir dicho, al menos un, sensor de flujo. Con el fin de determinar o medir la presión en los circuitos de perfusión, arterial y portal, dichos al menos un circuitos de perfusión podrán incluir al menos un sensor de presión. De esta manera se podrá medir aisladamente la presión y flujo de los circuitos de perfusión que pueda haber en el dispositivo. Esta medida independiente de la presión y el flujo es vital, dado que el circuito de perfusión arterial y el circuito de perfusión portal tienen unas características de flujo y presión radicalmente diferentes, como se detallará posteriormente. Uno tendrá una alta presión y un flujo pulsátil y otro una baja presión y flujo continuo.
El dispositivo de preservación comprende al menos un oxigenador conectado con al menos un circuito de perfusión. El oxigenador podrá ser de membrana y podrá estar conectado a una fuente de oxígeno. De este modo, el oxígeno se podrá difundir por la membrana y acabar oxigenando la solución de perfusión. Podrá existir un único oxigenador, común para los circuitos de perfusión portal y arterial, o bien dos oxigenadores, uno para el circuito de perfusión arterial y otro para el circuito de perfusión portal. La presencia de estos dos oxigenadores garantiza el aporte de oxígeno necesario para la correcta preservación del injerto hepático. Adicionalmente, frente a las condiciones normales de perfusión, el injerto hepático preservado en el dispositivo de la invención contará con un aporte adicional de oxígeno por el circuito de perfusión portal, en el que, en condiciones normales, no llega oxígeno al injerto hepático.
Cada circuito de perfusión contará con al menos una bomba de perfusión, siendo la, al menos una, bomba del circuito de perfusión arterial independiente de la, al menos una, bomba de perfusión portal. Las características de ambas bombas serán distintas, debido a las diferentes exigencias de presión de los circuitos arterial y portal. Por lo tanto, la, al menos una, bomba de perfusión arterial podrá ser de alta presión y flujo pulsátil, mientras que la, al menos una, bomba de perfusión portal podrá ser de baja presión y flujo continuo.
El dispositivo de preservación del injerto hepático comprende adicionalmente un módulo intercambiador de temperatura, de tal modo que dicho módulo mantiene la temperatura en el interior del receptáculo en condiciones de normotermia, es decir, entre los 35,5ºC y 37,5ºC comentados anteriormente. La temperatura por lo tanto de preservación del injerto hepático podrá ser controlada con el módulo intercambiador de temperatura, garantizando de este modo que a pesar de las condiciones exteriores al dispositivo de preservación, el injerto estará a una temperatura considerada normal.
Con el fin de controlar y monitorizar el funcionamiento del dispositivo de preservación, éste incluye un dispositivo de control de presión y temperatura. A partir de las lecturas de los sensores de presión en los circuitos de perfusión arterial y portal, el dispositivo de control seleccionará el valor del flujo en dichos circuitos de perfusión.
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De este modo, el dispositivo de preservación del injerto hepático de la invención logra unos mayores periodos de conservación del injerto ya que el circuito de perfusión arterial es independiente del circuito de perfusión portal, adaptándose por tanto cada uno de ellos a las exigencias propias de cada uno de los circuitos.
En este sentido cada uno de los circuitos de perfusión cuenta con su propia bomba que adapta la presión y el flujo dentro del propio circuito de perfusión. Del mismo modo, tanto el circuito de perfusión arterial como el portal tienen un oxigenador, aportando de este modo al injerto hepático el oxígeno para lograr que, fuera del cuerpo, el injerto hepático tenga el suficiente aporte de esta sustancia para poder ser preservada durante el periodo de tiempo más largo posible. La incorporación de un oxigenador en el circuito de perfusión portal, en el que a priori no debería haber aporte de oxígeno, mejora la preservación debido al aporte adicional de oxígeno a través de este circuito, por el que, en la situación en la que el injerto hepático está en el cuerpo, antes no recibía oxígeno.
El dispositivo propuesto es una máquina de preservación hepática para realizar una perfusión normotérmica con una solución oxigenada, que puede contener hematíes como elemento transportador de oxígeno, en sustitución de la preservación fría. Con la perfusión normotérmica, podemos mantener el metabolismo aeróbico fisiológico evitando la acidosis tisular y proporcionar al injerto hepático los sustratos necesarios para la homeostasis celular. Esto permite restablecer la carga energética y la normalización de los niveles de ATP intracelulares así como la eliminación de los posibles metabolitos nocivos generados en el órgano durante el proceso de donación. Con todo ello se mejora la calidad del injerto.
Adicionalmente, se contempla la posibilidad de que el injerto hepático se pueda colocar en el receptáculo en una posición inversa a la posición anatómica normal. Quiere esto decir que la cara inferior hepática se situaría arriba y la cara superior debajo, de tal modo que las estructuras vasculares del hilio hepático quedarían situadas superiormente, facilitándose así la canulación del injerto hepático, y por lo tanto su preservación. En esta situación, una tela porosa podrá sostener el injerto hepático en el interior del receptáculo. La tela porosa podrá situarse a unos dos o tres centímetros, aproximadamente, del fondo, parte o extremo inferior del receptáculo, de modo que todo el injerto hepático quede sumergido o rodeado de solución de preservación.
La solución de perfusión empleada podrá ser la misma que la solución de preservación. Esto podrá ser así, por ejemplo, si la solución de perfusión, que acaba siendo expulsada del injerto, hepático por la vena hepática, no es canalizada y queda recogida en el receptáculo para preservar el injerto hepático. Esta solución podrá ser evacuada por la parte inferior del receptáculo para posteriormente ser filtrada y canalizada de nuevo por los circuitos de perfusión arterial y portal, siendo así la solución de perfusión la misma que la solución de preservación.
La producción biliar producida por el injerto hepático mientras que está siendo preservado podrá ser aislada y canalizada mediante una cánula que la aislará de las soluciones de perfusión y de conservación y la canalizará a un reservorio. Dicha producción biliar podrá ser controlada por el dispositivo de control, dado que la producción biliar es un indicador del estado de preservación del injerto hepático.
Una medida que debe ser seguida y controlada a lo largo de todo el proceso de preservación es la temperatura del injerto hepático. Con el fin de poder llevar a cabo este control, el dispositivo de preservación comprende un sensor de temperatura que medirá la temperatura del injerto hepático mientras que está confinado en el interior del receptáculo.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del dispositivo para la preservación de un injerto hepático objeto de la presente invención.
Realización preferente de la invención
A continuación, con referencia a las figuras, se describe un modo de realización preferente del dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) que constituye el objeto de esta invención.
La figura 1 muestra el receptáculo (2), o cámara, en el que el injerto hepático (1) queda confinado para su preservación. Dicho receptáculo (2) podrá abrirse para introducir el injerto hepático (1) y llevar a cabo la canulación. Una vez el injerto hepático (1) ha sido introducido y las cánulas acopladas, se procederá a cerrar herméticamente el receptáculo (2).
El injerto hepático (1) en el interior del receptáculo (2) se colocará sobre una tela porosa (15), quedando el injerto hepático (1) sumergido en una solución de preservación. Dicha solución de preservación podrá ser sangre en una realización preferente, o dilución de hematíes en suero.
La posición del injerto hepático (1) en la tela porosa (15) será una posición contraria a la posición normal del injerto hepático (1) en un cuerpo humano erguido. Aquella parte que constituye el extremo superior del injerto hepático (1) en un cuerpo erguido, reposará en la tela porosa (15), quedando por lo tanto en una posición inferior. En sentido contrario, el extremo inferior del injerto hepático en un cuerpo erguido quedará en orientado superiormente encima de la tela porosa (15). Este acomodo del injerto hepático (1) provoca que las estructuras vasculares (4, 6) del hilio hepático queden situadas superiormente, facilitando la canulación, y por tanto la preservación.
La invención consta de dos circuitos de perfusión (3, 5) independientes con sus correspondientes cánulas de entrada al receptáculo (2), un circuito de perfusión arterial (3) y un circuito de perfusión portal (5), el primero de ellos conectado a la arteria hepática (4) y el segundo a la vena porta (6). Cada uno de estos dos circuitos de perfusión (3, 5) comprende un sensor de flujo (7), un sensor de presión (8), un oxigenador (11, 12) y una bomba de perfusión (9, 10).
El circuito de perfusión arterial (3) comprenderá por tanto un oxigenador arterial (11) independiente y una bomba de perfusión arterial (9). Dicha bomba de perfusión arterial (9) proporcionará al circuito de perfusión arterial (3) una alta presión y un flujo pulsátil, similar a la que tendría la arteria hepática (4) en el cuerpo. Del mismo modo, el circuito de perfusión portal (5) comprenderá un oxigenador portal (12) y una bomba de perfusión portal (10). La bomba de perfusión portal (10), sin embargo, proporcionará al circuito de perfusión portal (5) una baja presión y un flujo continuo, similar al que tendría la vena portal (6) si el injerto hepático (1) estuviera en su posición anatómica. El oxigenador arterial (11) y el oxigenador portal (12) son dos oxigenadores de membrana conectados a una fuente de oxígeno, que podrá ser común para ambos.
Los circuitos de perfusión arterial (3) y portal (5) perfundirán una solución de perfusión al injerto hepático (1), compartiendo un módulo de intercambiador de temperatura (13) que mantendrá la temperatura de la solución de perfusión en condiciones de normotermia, entre 35,5ºC y 37,5ºC. Esta temperatura de perfusión, que es la normal del cuerpo, permitirá una preservación de injerto hepático (1) en unas condiciones de temperatura semejantes a las que podría encontrarse el injerto hepático en condiciones normales, aumentando el tiempo de preservación, así como minimizando las operaciones de enfriamiento y calentamiento de aquellos dispositivos que requieren de refrigeración.
Una vez perfundida la solución de perfusión será evacuada por su conducto natural, es decir, la vena hepática. La solución de perfusión en ese momento quedará retenida en el interior del receptáculo, cubriendo el injerto hepático (1) y pasando a llevar a cabo las funciones de la solución de preservación. El receptáculo (2) tiene un orificio por el cual se filtrará la solución de preservación, pudiéndose tomar muestras de la solución de preservación tanto en el interior del receptáculo (2) como en el exterior del mismo con el fin de determinar la situación de injerto hepático (1) a través del análisis de las características de la solución de preservación.
El receptáculo (2) tiene una tercera cánula para la exteriorización de la producción biliar (16) y el almacenamiento de la misma en un reservorio destinado a tal fin. El injerto hepático (1) en condiciones normales lleva a cabo un producción biliar (16). La producción biliar (16) llevada a cabo durante la preservación puede ser de utilidad para comprobar el estado de preservación del injerto hepático (1). Por lo tanto, el reservorio podrá disponer de medios para obtener muestras de dicha producción biliar (16), así como para medir la cantidad producida.
Las medidas de los sensores de flujo (7) y de presión (8) de cada uno de los circuitos de perfusión (3, 5) son comunicadas a un dispositivo de control (14), el cual, con los resultados de presión obtenidos calculará el flujo necesario de solución de preservación en cada uno de los circuitos de perfusión (3, 5). Por lo tanto, el control, o determinación de los parámetros de trabajo, de cada uno de los circuitos de perfusión (3, 5) es independiente, mejorando también por esto la preservación del injerto hepático (1).
La temperatura real del injerto hepático, que no tiene porque coincidir con la temperatura mantenida por el módulo intercambiador de temperatura (13), es medida a través de un sensor de temperatura (17). Dicha temperatura será controlada por el dispositivo de control (14) con el fin de comprobar el estado de la preservación que se está llevando a cabo del injerto hepático (1).
El dispositivo de control (14) adicionalmente podrá llevar a cabo el control de la producción hepática (16) comentada anteriormente, así como la situación de la solución de preservación. Del mismo modo, el dispositivo de control (14) podrá contar con una pantalla en la que se muestren los parámetros controlados, pudiendo también incluir mandos de selección de los parámetros de operación.
El dispositivo de preservación se alimentará mediante energía eléctrica, siendo la fuente de esta energía eléctrica convencional, entre las que se pueden contar la alimentación desde la red o baterías.
De todo el material comentado, el receptáculo (2), las cánulas del circuito de perfusión arterial (3) y portal (5), los oxigenadores (11, 12), la tela porosa (15), la tapa o cierre del receptáculo (2), la zona de recogida de muestras y la cánula de recogida de la producción biliar (16) será material fungible.
No lo serán, sin embargo, el dispositivo de control, con la pantalla de datos, los sensores de flujo (7) y presión (8), las fuentes de oxígeno que alimentan los oxigenadores (11, 12), la bomba de perfusión arterial (9) y de perfusión portal (10) y fuentes de energía o baterías.
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según una realización preferente de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dicha realización preferente, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.
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Claims (6)

1. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) en condiciones de normotermia que comprende:
-
un receptáculo (2) para el injerto hepático (1), configurado para alojar el injerto hepático (1) en una solución de preservación,
-
un circuito de perfusión arterial (3), configurado para prefundir una solución de perfusión al injerto hepático (1) con una presión y un flujo al injerto hepático (1) por la arteria hepática (4),
-
un circuito de perfusión portal (5), configurado para prefundir una solución de perfusión al injerto hepático (1) con una presión y un flujo al injerto hepático (1) por la vena porta (6),
caracterizado por que el dispositivo para la preservación del injerto hepático (1) adicionalmente comprende:
-
al menos un sensor de flujo (7) de al menos un circuito de perfusión (3, 5),
-
al menos un sensor de presión (8) de al menos un circuito de perfusión (3, 5),
-
al menos un oxigenador (11, 12) conectado con al menos un circuito de perfusión (3, 5),
-
al menos una bomba de perfusión arterial (9),
-
al menos una bomba de perfusión portal (10),
-
un módulo intecambiador de temperatura (13), configurado para mantener la temperatura en el interior del receptáculo (2) en condiciones de normotermia,
-
un dispositivo de control (14) de presión y flujo.
2. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el injerto hepático (1) se coloca en el receptáculo (2) en una posición inversa a la posición anatómica normal, quedando las estructuras vasculares del hilio hepático situadas superiormente.
3. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que una tela porosa (15) sostiene el injerto hepático (1).
4. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que la solución de perfusión empleada es la misma que la solución de preservación.
5. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que comprende una cánula para aislar la producción biliar (16) de la solución de perfusión y la solución de conservación y recoger dicha producción biliar (16).
6. Dispositivo para la preservación de un injerto hepático (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que comprende un sensor de temperatura (17) configurado para medir la temperatura del injerto hepático (1).
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