DE3002496C2

DE3002496C2 - Kühlvorrichtung für medizinische Zwecke

Info

Publication number: DE3002496C2
Application number: DE3002496A
Authority: DE
Inventors: Andrew Graham Evergreen Col. Hood III
Original assignee: Cobe Laboratories Inc
Current assignee: Terumo BCT Inc
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1983-03-10
Also published as: CA1097933A; GB2040169A; US4259961A; FR2447185A1; GB2040169B; FR2447185B1; DE3002496A1

Description

a) die Pumpe (30) derart mit dem Kühlkissen (10, 60) verbunden ist, daß in diesem ein Unterdruck auftritt, wenn die Kühlflüssigkeit von der Pumpe durch das Kühlkissen gefördert wird und daß außerdem

b) sich zwischen den den Beutel bildenden Wänden (16, 67) eine flexible und poröse Füllung (18, 70) befindet, die so ausgebildet ist, daß sie trotz des im Beutel herrschenden Unterdruckes die flexiblen Wände (16, 67) auseinanderhält und einen Strömungsweg für die Kühlflüssigkeit zwischen der Einlaßleitung (20, 66) durch die Poren zur Auslaßleitung (22, 68) gewährleistet und im Zusammenwirken mit den flexiblen Wänden (IS, 67) die Form des um das Organ (11) gelegten Beutels unter der Wirkung des Unterdruckes im wesentlichen aufrechterhält

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pu- /pe (30) in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit stromabwärts vom Kühlkissen (10) angeordnet ist

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkissen (10) mit einem Wärmetauscher (40) verbunden ist, der sich unterhalb des Niveaus des Kühlkissens (10) befindet.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (18,70) aus 10-PPI-Polyester-Polyurethan-Schaum besteht

5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (70) die Form eines plattenförmigen Körpers aus offenzelligem Schaumstoff aufweist

6. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Füllung die Form von Schaumstoff-Flocken aufweist

7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkissen (10} rechteckig ist und daß die Einlaßleitung und die Auslaßleitung (14) an entgegengesetzten Enden derselben Längsseite angeordnet sind (F ig. 2).

8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlkissen (70) rechteckig ist und eine mittige Abdichtung (63) aufweist, die sich von der Mitte der einen kurzen Seite (61) längs eines Teiles der Längsachse des KOhlkissens erstreckt (F i g. 4 und 5).

9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (62) und die Auslaßleitung (64) an der erwähnten kurzen Seite (61) des KUhlkissens angeordnet und durch die Abdichtung (63)getrennt sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung mit einem Kühlkissen zur Herabsetzung des 5 Organstoffwechsels, insbesondere zum Herabsetzen des Herzmetabolismus während der Herzchirurgie.

Bei der Herzchirurgie ist es oft erforderlich, das Herz eine Zeitlang von der Blutzufuhr abzuschneiden. Während dieser Zeit muß dann der Energiebedarf des

ίο Herzens herabgesetzt werden, um Schädigungen des Herzens zu verhindern.

Bisher hat man für die Herabsetzung des Organstoffwechsels bzw. den Schutz des Myokards zwei Verfahren angewendet: Bei dem ersten bekannten Verfahren wird

zuerst eine die Herzfunktion lähmende Lösung in die Herzkranzgefäße infundiert und anschließend eine Infusion mit niedriger Strömungsgeschwindigkeit oder intermittierender höherer Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt Die erste Infusion bewirkt eine anfängli ehe Kühlung des Herzens und setzt dieses still, während die anschließende Infusion die niedrige Temperatur aufrecht erhält Ein wesentlicher Naehieil dieses Verfahrens besteht darin, daß die bei der anfänglichen Infusion verwendete kardioplegische Lösung in den Blutkreislauf des Patienten gelangt und das Blut mit einem Medikament verdünnt, das dazu neigt, die Herztätigkeit stillzusetzen.

Bei dem zweiten Verfahren, das manchmal mit dem obenerwähnten ersten Verfahren kombiniert wird, wird das Herz von außen mit einer physiologischen Salzlösung behandelt Ein Hauptnachteil einer solchen örtlichen Waschung besteht darin, daß die über das Herz gegossene Salzlösung sich mit dem Blut im Brustraum des Patienten mischt und es verdünnt Die Waschung hat außerdem den Nachteil, daß es die Finger des Chirurgen kalt macht

Es ist ferner bekannt. Organe durch ein angelegtes Kissen zu kühlen oder zu erwärmen, durch das eiri kaltes oder warmes Fluid geleitet wird. So ist aus der US-PS 37 38 372 ein elastisches Küivlkissen bekannt, das sich an das zu kühlende Organ, z. B. eine Niere, anschmiegt und es kühlt wenn das betreffende Organ von der Blutzufuhr abgeschnitten wird. Die Wände dieses Kühlkissens sind jedoch nur durch das durchgeleitete, unter Oberdruck stehende Fluid getrennt

Aus der US-PS 38 88 259 ist ein Standard-Hyperthermiekissen bekannt, das um einen Patienten gelegt oder anderweitig mit ihm in Berührung gebracht werden kann. Dieses Wärmekissen ist über eine Abflußleitung mit einer Fluidpumpe verbunden, es paßt sich jedoch wegen des in ihm herrschenden Unterdruckes nicht an die Körperform des Patienten an. Das Fluid strömt außerdem nur durch eine Schlauchleitung im Kissen, dessen Wände sonst nicht auseinandergehalten werden.

Aus dem DE-GM 17 54 539 ist eine Kühlkompresse bekannt, die aus einem vollständig geschlossenen flachen Beutel besteht, in dem sich eine Füllung aus einem saugfähigen Schwamm-Moos- oder Schaumstoff befindet, welcher mit einer leicht gefrierbaren Flüssig keit, insbesondere Wasser, getränkt ist. Diese Kühlkom- presse wird vor ihrer Verwendung in das Gefrierfach eines Kühlschrankes gelegt. Für die Einschaltung in einen KühlflUssigkeitskreislauf ist diese Kühlkompresse nicht gedacht.

Schließlich ist aus der GBPS 12 13 123 eine Wärmedecke bekannt, die aus zwei Folien besteht, zwischen denen sich eine Schicht aus einem porösen Schaumstoff geringer Dichte befindet. Mit der einen

Längsseite dieser Wärmedecke ist eine Schlauchleitung zur Zuführung von Warmluft verbunden, die sich dann durch den Schaumstoff ausbreitet und die Wärmedecke durch Poren in den Folien und/oder durch eine öffnung an dem der Schlauchleitung gegenüberliegenden Rand verläßt Bei Speisung mit kalter Luft kann diese Wärmedecke auch zum Kühlen eines einer Hypothermiebehandlung zu unterwerfenden Patienten verwendet werden. Die Schaumstoff-Füllung hat hier nur den Zweck, die mit Oberdruck zugeführte erwärmte oder gekühlte Luft gleichmäßig über die Fläche der Decke zu verteilen. Infolge ihrer geringen Dichte wäre die Schaumstoff-Füllung auch nicht geeignet, die beiden Folien gegen die Einwirkung des äußeren Luftdruckes auseinander zu halten und einen Strömungsweg durch die Poren des Schaumstoffes zu gewährleisten, wenn in dem Raum zwischen den beiden Folien ein Unterdruck erzeugt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich das Kühlkissen der Form des zu kühlenden Organs oder Körperteils leicht anpassen läßt und die ihr? dabei erteilte Form ohne weitere Hilfsmittel aufrecht erhält

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Kühlvorrichtung gelöst

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Kühlkissen der Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung setzt den Organstoffwechsel wirkungsvoll herab, wenn das Kühlkissen unter das betreffende Organ des Patienten gelegt wird und ein Kühlfluid, insbesondere eine isotonische Lösung, durch das Kühlkissen gepumpt wird. Das flexible Kühlkissen läßt sich um das Organ formen und es wird die ihm gegebene Form beibehalten, wenn in ihm ein Unterdruck aufrechterhalten wird, was vorteilhafterweise der Fall ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders starker Kühleffekt Der Unterdruck verhindert außerdem das Austreten des Kühlfluids, wenn das Kühlkissen während der Operation beschädigt wird.

Das Kühlkissen hat vorteilhafterweise eine rechteckige Form und einen Einlaß sowie einen Auslaß an entgegengesetzten Enden der gleichen langen Seite. Mit dem Einlaß und dem Auslaß ist jeweils ein Schlauch dicht verbunden und die Schläuche slrd stromaufwärts mit einem Wärmetauscher, der niedriger liegt als das Kühlkissen, bzw. stromabwärts mit einer Pumpe verbunden, die beide einen negativen Druck im Kühlkissen erzeugen. Di« beschriebene Anordnung bildet einen geschlossenen Kreislauf; in das Kühlkissen ist ein flexibler und poröser Schaum als Füllstoff eingeschlossen, der die Wände des Kühlkissens trennt, die vorteilhafterweise aus PVC-Folien bestehen. Die Ränder der Wände tind mit Ausnahme der Einlaß- und der Auslaßstelle miteinander verschweißt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das rechteckige Kühlkissen durch eine zentrale Verbindung oder Verschweißung so unterteilt, daß sich zwischen dem Einlaß und dem Auslaß ein U-förmiger Strömungskana! ergibt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematischc Darstellung einer Ausführungsform der Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung, die zum Kühlen des Herzens eines Patienten während eines chirurgischen Eingriffs am Herzen dient,

Fig.2 eine in größerem Maßstab gezeichnete perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines Kühlkicsens gemäß der Erfindung,
F i g. 3 eine Querschnittsansicht in einer Ebene 3-3 der Fig.1,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Kühlkissens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 5 einen Schnitt längs der strichpunktierten Linie 5-5 in F i g. 4.

In F i g. 1 ist schematisch eine Herzkühlvorrichtung 100 dargestellt weiche im wesentlichen ein Kühlkissen 10, eine Pumpe 30 und einen Wärmetauscher 40 enthält die durch Schlauch- oder Rohrleitungen in einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf geschaltet sind. Bei der Chirurgie am offenen Herzen wird das Kühlkissen 10 unter das Herz 11 des Patienten gelegt so daß es dieses teilweise umgibt und der Wärmetauscher 40 wird unterhalb des Niveaus des Herzens und des Kühlkissens angeordnet Wie die die Strömungsrichtung angebenden Pfeile in F i g. 1 zeigen, befindet sV*a die Pumpe 30 stromabwärts vom Kühlkissen 10.

Bei der derzeit am vorteilhaftesten angesehenen Ausführungsform der Erfindung hat das Kühlkissen 10, wie es in Fig.2 und 3 dargestellt ist eine im wesentlichen rechteckige Form sowie einen Einlaß 12 und einen Auslaß 14, die sich durch entgegengesetzte Enden der einen langen Seite des Kühlkissens erstrecken. Das Kühlkissen 10, dessen Außenabmessungen etwa 23 χ 9 cm betragen können, hat Wände 16 aus flexibler PVC-Folie einer für Blutbehälter geeigneten Qualität mit einer Dicke von etwa 40 μπι. Die Folie ist an ihrer Innenseite genoppt oder geprägt. Im Kühlkissen 10 ist eine Füllung 18 in Form eines Schaumstoffes aus 10-PPI-PoIyester-Urethan eingeschlossen. Die Füllung 18 trennt die Folienwände des Kissens 10, ist jedoch flexibel und offenporig. Die Ränder der Kissenwände 16 sind mit Ausnahme des Einlasses 12 und des Auslasses 14 miteinander durch Wäi meeh.wirkung verschweißt. Bei der Verschweißung wird darauf geachtet daß keine Luft oder Schaumstoff-Füllung eingeschlossen werden und daß der Rand gratfrei ist.

Durch die den Einlaß 12 und den Auslaß 14 bildenden Öffnungen reichen ein Einlaßschlauch 20 und ein Auslaßschlauch 22 dicht ein Stück in das Kissen 10. Bei den Schläuchen 20 und 22 handelt es sich um normale PVC-Schläuche, die einen Außendurchmesser von etwa 53 und einen Innendurchmesser von etwa 3,18 mm haben können. Die sich außerhalb des Kissens 10 befindenden Teile der Schläuche 20 und 22 sind an andere flexible Schlauchleitungen anschließbar. Die Unterseite des Kühlkissens 10 ist vorteilhafterweise mit einer Wärmeisolationsschicht 24 versehen, die aus ein^m uft^h'ossenzelligen Schaumstoff bestehen kann. Bei der Pumpe 30 handelt es sich um einen Typ mit konstanter Förderleistung, wie eine in Dialyse-Geräten verwendete Blutpumpe. Eine Rollenquetschpumpe kann ebenfalls verwendet werden. Die Pumpe 30 hat einen Druckkessel (nich*. dargestellt) aus Silicon, der bei den niedrigen Temperaturen des Kühlmittels im System nicht hart wird= Die Pumpe 30 ist mit ihrem Einlaß 32 über einen Schlauch 36 mit dem Auslaßschlauch 22 des Kühlkissens 10 verbunden. Mit ihrem Auslaß 34 ist die Pumpe über einen Schlauch 38 mit einem Wärmetauscher 40 verbunden.

Der Wärmetauscher 40 enthält einen Behälter 42,;:. B. einen Mehrzweck-Kühlbehälter. Der Behälter 42 kann

an die Pumpe 30 angeklemmt sein und enthält ein Eiswasserbad. In das Eisw;>sserbad taucht ganz oder teilweise ein Salzlösungsbeutel 46 ein, bei dem es sich um einen üblichen Infusionsbeutel handeln kann. Der Beutel 46 hat am einen Ende zwei Anschlüsse 50, 52 und ί ist so im Behälter 42 angeordnet, daß sich die Anschlüsse 50 und 52 beim Boden des Behälters befinden. Das der Pumpe 30 entgegengesetzte Ende des Schlauches 38 ist mit dem ersten Anschluß 50 verbunden. Ein Teil des Schlauches 38, der den Auslaß ni 34 der Pumpe 30 mit dem Anschluß 50 des Beutels 46 verbindet, ist zu einer Kühlschlange 48 aufgewickelt, die sich ebenfalls im Eiswasser-Kühlbad befindet. Der zweite Anschluß 52 ist über einen Schlauch 54 mit dem Einlaßschlauch 20 des Kühlkissens 10 verbunden. Bei r> den Schläuchen 36,38 und 54 handelt es sich jeweils um normale PVC-Schläuche.

Beim Gebrauch der beschriebenen Kühlvorrichtung werden zuerst das KUhlkissen 10. die Pumpe 30 und der Beutel 46 mit den Schläuchen 36, 38 und 54 verbunden. >n Der Beutel 46 und die Kühlschlange 48 werden dann in das Eisbad des Behälters 42 des Wärmetauschers 40 eingetaucht, der unterhalb des Herzens des Patienten angeordnet wird.

Nun wird die Pumpe 30 angestellt und die Luft wird 2> aus dem System entfernt, das dann mit einer Salzlösung, insbesondere einer physiologischen Kochsalzlösung oder anderen isotonischen Flüssigkeit gefüllt wird. Die Strömung verläuft in Richtung der in F i g. I eingezeichneten Pfeile, der Durchsatz der Kühlflüssigkeit kann jo z. B. 300 bis 400 ml/min betragen.

Bei der Chirurgie am offenen Herzen wird die Aorta, durch die das Blut zum Herzen strömt, abgeklemmt und dadurch die Blutzufuhr zum Herzen unterbrochen. Der Metabolismus des Herzens wird dann zuerst durch eine Infusion oder eine »Bolusw-Injektion einer kardioplegischen Lösung in die Koronararterien herabgesetzt. Durch diese Lösung wird das Herz stillgesetzt und abgekühlt. Der auf diese Weise herabgesetzte Stoffwechsel wird dadurch aufrechterhalten, daß man das Kühlkissen 10, durch das die gekühlte Salzlösung gepumpt wird, unter das Herz schiebt. Wegen der Form und Größe des Kühlkissens ist es dabei nicht erforderlich, das Herz herauszuheben. Das Kühlkissen 10 wird longitudinal so unter dem Herz angeordnet, daß die Wiirmcisolalionsschicht 24 dein Herzen angewandt ist. Das Gewicht des Herzens strebt dazu, das Kiihlkissen zusammenfallen und sich um das Herz legen zu lassen. Die Außenseite des Kühlkissens 10 ist steril und seine Innentemperatur wird auf etwa 8~C gehalten.

Im Betrieb des beschriebenen Kühlsystems herrscht im Kühlkissen ein Unterdruck. Dieser Unterdruck ergibt sich unabhängig voneinander sowohl dadurch, daß der Wärmetauscher 40 tiefer liegt als das Kühlkissen 10 und das Herz, als auch dadurch, daß die Pumpe 30 stromabwärts vom Kühlkissen argeordnet ist. Beim Anlegen wird das Kiihlkissen 10 um das Herz geformt. Ein fluchiger Kontakt mit dem Herzen ist jedoch nicht notwendig. Wegen des Unterdruckes bleibt das Kühlkissen, das sich sonst in seine ursprüngliche ebene Form ziirückbiegen würde, in der um das Herz gebogenen Form. Der Unterdruck verhindert ferner ein Austreten des Kühlmittels aus dem Kühlkissen, wenn dieses versehentlich beschädigt werden sollte. Im Betrieb beträgt der Druck im Kühlkissen beispielsweise etwa 6,7 kPa(50mm Hg).

In den Fig.4 und 5 ist als weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ein Kühlkissen 60 dargestellt, das eine rechteckige Form hat und zum Teil durch eine mittige Verschweißung 63 der gegenüberliegenden Wände 67 unterteilt ist, die sich von der Mitte eines Randes 61 der einen kurzen Seite längs der Mitte'achse des Kissens bis in die Nähe des entgegengesetzten Randes 65 erstreckt. Hierdurch wird im Kühlkissen ein U-förmiger Strömungskanal geschaffen. Im Rand 61 sind auf entgegengesetzten Seiten der mittigen Verschweißung 63 ein Einlaß 62 und ein Auslaß 64 vorgesehen. Durch den Einlaß 62 und den Auslaß 64 erstrecken sich eine Einlaßröhre 66 bzw. eine Auslaßröhre 68 in das Innere des Kissens 60. Die Röhren 66 und 68 sind dicht eingeschweißt. Im Kühlkissen befindet sich eine flexible und poröse Füllung 70 in Form eines plattenförmigen Körpers aus offenzelligem Schaumstoff. Der Schaumstoff kann auch die Form von mehr oder weniger groben Flocken haben.

Das Kühlkissen kann selbstverständlich auch eine andere Form als die beschriebene Rechteckform aufweisen und kann auch zur Kühlung anderer Organe als des Herzens verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung für medizinische Zwecke, mit einem um ein zu kühlendes Organ zu legenden Kühlkissen, das zwei an ihren Rändern miteinander verbundene, einen ilüssigkeitsdichten Beutel bildende folienartige flexible Wände sowie eine Einlaßleitung und eine Auslaßleitung, die mit dem Inneren des Beutels in Verbindung stehen, aufweist, und mit einer Pumpe zum Fördern einer Kühlflüssigkeit durch das Kühlkissen, dadurch gekennzeichnet, daß