NO162003B - Hjertehjelpeanordning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører hjertehjelpeanordninger for intrakorporal anvendelse. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en hjertehjelpeanordning beregnet til å settes inn i brysthulen til en pasient, for i det minste å omslutte kammerdelen av pasientens hjerte.

Som det påvises i Lundbåck S., "Cardiac Pumping and Function of the Ventricular Septum", Stockholm 1986, skjer det menneskelige hjertets pumping og regulering på en måte som avviker fra den herskende synsmåte.

Ifølge den anførte publikasjon utfører det friske hjertet sitt pumpearbeide uten vesentlig å endre sin ytre form og volum.

Nærmere bestemt skjer pumpingen slik at det såkalte klaffplanet, dvs. det plan som inneholder de atrioventrikulære hjerteklaffene, under kammersystole (hjertesyklusens aktive, utdrivende fase) trekkes mot hjertespissen og presser blodet ut i kamrene til lungekretsløpet og systemkretsløpet, samtidig som blod suges inn i forkammeret som følge av klaffplanets bevegelse.

Under kammersystole, den fasse av h j er tesyklusen under hvilken hjertemuskelen er slapp, tilbakeføres klaffplanet til utgangsstillingen under innvirkning av den bevegelsesmengde som det innstrømmende blod påføres som følge av klaffplanets bevegelse nedad under kammersystole.

Som det også vises i publikasjonen (på grunnlag av opp-dagelsen av at hjertets ytre volum og form er vesentlig konstant under hjertesyklusen), beror hjertets evne til å endre høyre og venstre kammeres volumer i forhold til hverandre, kun på den felles kammerveggen, kammerseptum, nemlig dennes bøyelighet i hjertets avslappede tilstand. Under kammersystole inntar kammerseptum sammen med resten av venstrekammermuskulatoren, alltid sirkulær tverrsnittsform og en bestemt stilling, uavhengig av hvilken form og hvilken stilling kammerseptum har under diastole. Dette beror på at trykket i venstre kammer under kammersystole alltid er høyere enn trykket i høyre kammer. Hvis kammerseptums form og stilling under diastole, den avslappede tilstand, skiller seg fra formen og stillingen under systole, den aktive tilstand, kommer derfor kammerseptum, ved at det virker som en membran-pumpe, til å gi øket slagvolum for det ene kammer og et tilsvarende minsket slagvolum for det andre kammer. På denne måte tilveiebringer kammerseptum en dobbeltvirkende regulering som opprettholder balanse mellom de to deler av sirkula-sjonssystemet (lungekretsløpet og systemkretsløpet).

Denne arbeids- og reguleringsmåte hos hjertet, innebærer mange fordeler, og innsikten om at hjertet arbeider på den beskrevne måte gir svar på spørsmål vedrørende hjertets fysiologi som tidligere ikke har vært besvart tilfreds-stillende.

For at hjertet skal pumpe og regulere med konstant ytre form og volum, er det nødvendig at kammerseptum ikke har betydelig redusert muskelkraft sammenlignet med venstrekammermuskula-turen, slik som tilfellet kan være f.eks. hvis kammerseptum er rammet av et infarkt. Som en følge av en slik skade, blir kammerseptum ute av stand til under kammersystole, å motstå trykket i venstre kammer og utføre en korrekt regulering. Kammerseptum kommer derfor til å gi etter for trykket i venstre kammer, og bevirke et abnormt øket slagvolum på høyre side av hjertet og en tilsvarende minskning på venstre side av hjertet. Som følge derav kommer mer blod til å bli pumpet til lungekretsløpet enn til systemkretsløpet. Dette forårsaker igjen, som følge av kammerseptums svekkede eller tapte reguleringsfunksjon, en ansamling av blod i lungene og derved følgende lungeødem. En slik hendelsesutvikling er livstruende.

Eksperimenter utført på dyr med hjertet arbeidende i åpnet brystkurv,dvs.omgitt av luft, har imidlertid vist at simulerte infarkter i kammerseptum ikke har de katastrofale følger som er angitt ovenfor.

Under de forhold under hvilke eksperimentene ble utført, arbeider hjertet som en annen type fortrengningspumpe, nemlig som en pumpe som utfører sitt arbeid med varierende ytre volum og form. Dette innebærer også at kamrene under diastole kan endre sitt volum ikke bare som følge av forskyvning av kammerseptum, men også som følge av en forskyvning av resten av kammerveggene. Under systole kan kamrene derfor gi forskjellige slagvolumer uten å innvirke like meget på hverandre som under diastole. Denne type av pumping og regulering er forenlig med det hittil rådende syn på hvordan hjertet arbeider når det er innesluttet i legemet.

Bak den foreliggende oppfinnelse ligger innsikten om at hjertet arbeider på en annen måte når det er innesluttet i kroppen enn når det er frilagt, slik som når det er omgitt av luft, og at i det førstnevnte tilfellet kan store infarkter i kammerseptum føre til katastrofale sirkulasjonsforstyrrelser, mens simulerte infarkter i kammerseptum til et hjerte omgitt av luft, ikke forårsaker livstruende sirkulasjonsforstyrrelser .

Gjenstand for oppfinnelsen er en hjertehjelpeanordning beregnet til å settes inn i brysthulen til en pasient og omfattende en mantel anordnet til å omslutte i det minste kammerdelen av pasientens hjerte, hvilken hjertehjelpeanordning har de kjennetegn som er angitt i krav 1.

Som det forklares nærmere i det etterfølgende, anvendes anordningen ifølge oppfinnelsen, for å tilveiebringe en ettergivelig støtte for i det minste kammerdelen til hjertet inne i brysthulen. Takket være denne ettergivelige støtte , kan hjertet endog når det er innesluttet i pasientens brysthule, arbeide med den ytre form og volum, varierende i takt med hjerteslagene.

Anordningen ifølge oppfinnelsen er først og fremst anvendbar, for terapeutiske formål i det tilfellet der kammerseptum til en pasients hjerte er rammet av et infarkt, og derfor ikke kan utføre sin normale reguleringsfunksjon for å opprettholde balansen mellom lungekretsløpet og systemkretsløpet.

I samsvar med oppfinnelsen tillater mantelen at den del av venstre kammers vegg mot hvilken mantelens indre vegg ligger an, beveger seg utad som tilbakesvar på øket diastolisk fyllingstrykk i venstre kammer. Venstre kammer kan derfor øke sitt slagvolum ikke bare ved en forflytning av kammerseptum i retning mot høyre kammer, men også gjennom en utadrettet bevegelse i resten av venstrekammerveggen.

Den utadrettede bevegelse til venstrekammerveggen og de som følge derav økede fyllings- og slagvolumer, forårsaker en bevegelse hos mantelens indre vegg i retning mot den ytre veggen, som støttes temmelig fast av de nærliggende organer i brystkurven, dvs. de deler av pasientens kropp som avgrenser det hulrom hvori hjertet ligger. Fluider kommer derfor til å bli omlagret inne i mantelen og forårsake en minskning av høyre kammers fyllings- og slagvolumer, f.eks. ved en innadrettet bevegelse av den del av høyre kammers vegg mot hvilken mantelen ligger an. Denne virkning bidrar til balansering av utstrømningene fra kamrene.

Med andre ord kommer, i samsvar med oppfinnelsen, kammerseptums regulerende funksjon til å bli overtatt av den del av venstrekammerveggen, mot hvilken mantelens indre vegg ligger an.

Fortrinnsvis er den i mantelens innesluttede væske eller i det minste en del av denne, kompressibel. For at væske skal kunne tilføres eller fjernes, kan en ende på en bøyelig ledning være koplet til mellomrommet, mens den andre enden er forsynt med en selvtettende avslutning gjennom hvilket fluidum kan tilføres til mantelen eller føres bort fra denne ved hjelp av en injeksjonssprøyte. Avslutningen plasseres hensiktsmessig under pasientens hud.

Det ligger også innen rammen for oppfinnelsen å forsyne mantelen med et ekspansjonskar som kommuniserer med det indre av mantelen og kan omfatte organ for regulering av fluidum-trykket inne i mantelen.

En mantel som omslutter kun hjertets kammerdel, kan være tilstrekkelig for praktiske formål og har fordelene ved å være konstruktivt enkel og lett å anbringe på hjertet.Hvis mantelen er anordnet til å omslutte hovedsakelig hele hjertet, kan imidlertid funksjonelle fordeler oppnås. For eksempel kan variasjoner i volumene til den del av mantelen som omslutter hjertets kammerdel, anvendes for å tilveiebringe variasjoner i volumene til forkamrene i hjertet i mottakt til variasjonene i kamrenes volumer.

Mantelen kan være en enhetlig eller i ett stykke utført anordning som er bøybar for å omslutte enten bare kammerdelen eller også hele hjertet. Alternativt kan mantelen være fremstilt i to eller flere separate deler som kan settes sammen omkring hjertet.

Hvis mantelen er utformet for å omslutte hele hjertet, har dens kanter hensiktsmessige utsparinger på passende steder, slik at gjennomføringsåpninger for de til og fra hjertet gående blodkar, kan dannes.

Hvis mantelen er gjort i to eller flere separate deler, kan de lukkede rom mellom delenes vegger settes i fluidumledende forbindelse med hverandre slik at fluidene kan forflyttes frem og tilbake mellom delene.

Når mantelen settes Inn 1 kroppen, kan det være hensiktsmessig å forsterke kammerseptum med et passende materiale. Dette skjer med fordel på den side som er vendt mot høyre kammer, slik at eventuelle embolier forårsaket av forsterk-ningsmaterialet kan hindres fra å komme inn i systemkretsløp-et .

De etterfølgende tegninger viser skjematisk to utførelses-f ormer av hj ertehj elpeanordningen ifølge oppfinnelsen, og dens anvendelse for støtte av et menneskehjerte in situ.

Fig. 1 er et tverrsnittsriss som viser en utførelsesform der anordningens mantel omslutter kun hjertets kammerdel,

fig. 2 er et lignende tverrsnittsriss som viser en ut-førelsesform der anordningens mantel omslutter hele hjertet og har åpninger eller gjennomføringspassasjer for de til og fra hjertet gående blodkar, og

fig. 3 viser anordningen i fig. 2 sett ovenfra og anskuelig-gjør oppdeling av mantelen i to halvdeler eller deler som er satt sammen for å omslutte hjertet.

På tegningene, nærmere bestemt i fig. 1 og 2, vises ved T veggen til det hulrom i pasientens brysthule som rommer hjertet H. Videre vises øvre hulvene S og undre hul vene I, hvilke begge munner ut i høyre forkammer RA, som igjen munner ut i høyre kammer RV via den høyre atrioventrikulære klaff RAV; lungearterien P, som mottar blod fra høyre kammer RV via pulmonalisklaffen PV; lungevenene V, hvilke munner ut i venstre forkammer LA, som igjen munner ut i venstre kammer LV via den venstre atrioventrikulære klaff LAV; aorta A, som mottar blod fra venstre kammer LV via aortaklaffen AV; og kammerseptum W, som atskiller de to kammere.

Mellom veggen T og hjertet H er den ifølge oppfinnelsen hjertehjelpeanordnings blåse- eller sekklignende mantel innsatt. Denne mantel er betegnet med 10 i fig. 2 og med 10a i fig. 2 og 3.

Slik som den er vist i fig. 1, har mantelen 10 form av en skål hvis innvendige form tilsvarer formen på hjertets H kammerdel. Mantelens indre vegg 11 er fremstilt av et biokompatibelt, fortrinnsvis helt eller delvis radiopakt materiale i form av et tynt, bøyelig ark, slik at den lett kan forme seg til og ligge tett an mot utsiden av hjertets kammerdel og anta dennes form. Den indre mantelvegg 11 kan således bevege seg sammen med ytterveggen på hjertets kammerdel.

Endog den ytre mantelvegg 12 består med fordel av et tynt, bøyelig ark av biokompatibelt materiale, slik at når mantelen 10 innsettes i brysthulen, kan den ytre vegg 12 tilpasse seg formen på den omgivende brysthulevegg T.

Det hermetisk lukkede rom 13 mellom den indre vegg 11 og den ytre vegg 12 er fylt med et hensiktsmessig fluidum, markert med prikking, som kan være en gass eller en væske eller delvis en gass og delvis en væske. Fortrinnsvis er i det minste en del av fluidet en gass.

Hvis ikke materialet i den indre veggen 11 og den ytre veggen 12 selv har passende lavfriksjonsegenskaper, bør et hensiktsmessig smøremiddel i form av en væske eller en væskesuspen-sjon utgjøre del av fluidet i mellomrommet 13 eller flatene på den indre veggen 11 og den ytre veggen 12 kan være belagt med et hensiktsmessig smøremiddel, slik at den indre vegg 11 lett kan gli på den ytre vegg 12 ifall veggene skulle komme i kontakt med hverandre når mantelen er i bruk.

En bøyelig ledning 14 er tilkoplet den forøvrig hermetisk lukkede mantel 10, gjennom hvilken ledning 14 mellomrommet 13 kommuniserer med et hermetisk lukket, implanterbart ekspansjonskar 15. Dette ekspansjonskar er vist forsynt med innløps- og utløpsventiler 16 resp. 17, hvilke utgjøres av tilbakeslagsventiler og er innstilt for å åpne ved oppnåelse av en på forhånd bestemt trykkforskjell mellom ekspansjonskaret og mellomrommet 13. Ventilene er imidlertid ikke uunngåelig nødvendige.

Som vist i fig. 1, omfatter ekspansjonskaret 15 en sekk eller blåse som kan presses sammen eller tillates å utvide seg og endre sitt volum.

Ved at hjertets kammerdel støttes ettergivelig (elastisk hvis i det minste en del av fluidet er kompressibelt) av den indre mantelvegg 11, kan kammerveggene til hjertet H bevege seg uten større hinder, slik at hjertet kan pumpe på den ovenfor beskrevne måte, dvs. slik at kamrene RV, LV kan samvirke ikke bare under formidling av kammerseptum ¥, men også under formidling under resten av kammerveggene, hvilket i tilfelle en skade på kammerseptum W er nødvendig for at reguleringsfunksjonen skal kunne opprettholdes. Ekspansjonskaret 15 er slik dimensjonert at endringen av mellomrommets 13 volum ikke fører til alt for store trykkendringer.

Mantelen 10a i fig. 2 og 3 atskiller seg fra mantelen i fig. 1 ved at den omslutter hele hjertet H som en kapsel. For at mantelen lettere skal kunne anbringes på hjertet H, er den fremstilt i to deler 10al, 10a2, som kan brettes eller sammenføres omkring hjertet og forbindes med hverandre ved hjelp av hensiktsmessige festeorganer 18, slik som vist i fig. 3. De to deler er utformet med utsparinger 16al, 16a2 ved de kanter som er beregnet til å ligge an mot eller ligge inntil hverandre når delene er ført sammen omkring hjertet. Utsparingene er slik beliggende og formet at de kan danne gjennomføringsåpninger for den øvre hulvene S, undre hulvene I (ikke vist i fig. 3), lungearterien P, lungevenene V og aorta A.

Mellomrommene 13a 1 de forskjellige deler er hermetisk lukket, men står eller kan settes i forbindelse med hverandre ved hjelp av hensiktsmessige ledningsorganer, slik som er merket med 19, slik at fluidet kan forflyttes mellom delene.

Som det fremgår av fig. 2 kommer en innadrettet bevegelse av ytterveggen på kamrene RV, LV til å øke volumet til den del av mantelen 10a som ligger an mot kamrene og forårsake en tilsvarende minskning av volumet til den del av mantelen som ligger an mot ytterveggene på forkamrene RA, LA. Denne volumminskning og den resulterende omlagring av fluidene i mantelen, forårsaker en utadrettet bevegelse av forkammerets yttervegger og dermed en økning av forkammerets volum. På lignende måte forårsaker en utadrettet bevegelse av kamrene yttervegg en innadrettet bevegelse hos forkammerets yttervegger. Disse bevegelser i mottakt, forbedrer hjertets pumpevirkning.

I den i fig. 2 viste utførelsesform finnes intet ekspansjonskar. I stedet er den ytre ende på ledningen 14 forsynt med en implanterbar avslutningsanordning 20 med et selvtettende, punkterbart membran 21, gjennom hvilket når det er nødvendig, fluidum kan innføres i eller bortføres fra mellomrommene 13 ved anvendelse av en injeksjonssprøyte hvis kanyle stikkes gjennom membranet. Naturligvis kan et ekspansjonskar tilsvarende ekspansjonskaret i fig. 1, anordnes i stedet for eller foruten avslutningsanordningen 20. På lignende måte kan i utførelsesformen ifølge fig. 1, en avslutningsanordning tilsvarende avslutningsanordningen 20, anordnes foruten eller i stedet for ekspansjonskaret 15.

I en tredje, ikke vist utførelsesform omslutter mantelen likeledes hele hjertet. I denne utførelsesform omfatter mantelen en undre del som er likedan med mantelen 10 i fig. 1, (med eller uten ekspansjonskaret 15) og en øvre del anordnet til å omslutte hjertets øvre del eller forkammerdel. Den øvre manteldel er sammensatt av to seksjoner for lettere å kunne bli anbragt på hjertet, slik at den sett ovenfra, ligner den del av mantelen 10a som er synlig i fig. 3. Et tverrsnittsriss av den tredje utførelsesform skulle i alt vesentlig være lik avbildningen i fig. 2.

Om så ønskes, kan den øvre og den undre del i den tredje utførelsesform være forsynt med sammenbindingsledninger gjennom hvilke de lukkede rom i delene står i forbindelse med hverandre. Denne forbindelse kan imidlertid unnværes.

Det bør observeres at samtlige utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen, danner et hermetisk lukket system i hvilket fluidet er omlagringsbart og at når anordningen anvendes for å tilveiebringe den regulering som i et friskt hjerte besørges av kammerseptum, men overtas av de øvrige kammervegger i tilfelle av et infarkt i kammerseptum, tilføres ingen kraft på hjertet fra utsiden av pasientens kropp under formidling av mantelen. Anordningen ifølge oppfinnelsen skal således ikke forveksles med anordninger som anvendes for å tilføre en ytre kraft på hjertet for å sammenpresse dette, f.eks. i den hensikt å minske kamrenes volum eller stimulere hjertemuskelen.

Claims (8)

1. Hj ertehjelpanordning for innsetting i brysthulen på en pasient og omfattende en mantel anordnet til å omslutte og ligge an mot i det minste kammerdelen av pasientens hjerte, karakterisert ved at mantelen (10,10a) har i forhold til hverandre bevegelige indre og ytre vegger (11,12), som avgrenser et mellomliggende, lukket mellomrom (13,13a) inneholdende et fluid som er forflyttbart innen mellomrommet som tilbakesvar på relative bevegelser ved den indre veggen og den ytre veggen, og at i det minste den indre veggen (11) er bøyelig, slik at den kan passe tett omkring hjertet og bevege seg sammen med den hjertevegg mot hvilken den ligger an.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at mantelen (10a) er anordnet til å omslutte hele hjertet (H).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at mantelen (10) omfatter minst to deler (10al,10a2), hvilke er anordnet til sammen å danne en kapsel omkring hjertet (H).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at mellomrommet (13a) mellom veggene til hver del (10al,10a2) er lukket, men kommuniserer med mellomrommet i den andre delen eller hver av de øvrige delene.

5. Anordning ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at mellomrommet (13,13a) mellom mantelens vegger (11,12) er 1 fluidumledende forbindelse med et ekspansj onskar (15).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at ekspansjonskarets (15) volum er variabelt.

7. Anordning ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at i det minste en del av fluidet er kompressibelt.

8. Anordning ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved en bøyelig ledning (14) hvis ene ende er koplet til mantelen (10a) og hvis andre ende er forsynt med en implanterbar avslutningsanordning (20) med ett selvtettende organ (21) gjennom hvilket fluidum kan tilføres til og bortføres fra mantelen.