DE3307211A1 - Implantierbare vorrichtung zur unterstuetzung der aktivitaet des myokardium - Google Patents
Implantierbare vorrichtung zur unterstuetzung der aktivitaet des myokardiumInfo
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Description
Implantierbare Vorrichtung zur Unterstützung der Aktivität des Myokardium
Die Erfindung betrifft eine implantierbare Vorrichtung zur Unterstützung der Aktivität des Myokardium.
Bisherige Versuche, Vorrichtungen zu schaffen, die die Aktivität des Myokardium unterstüten oder das Myokardium
entlasten,können grundsätzlich in zwei grundlegende Forschungsrichtungen unterteilt werden.
Die erste Forschungsrichtung bezieht sich auf künstliche Vorrichtungen, die gänzlich das physiologische Organ
ersetzen und daher die tatsächliche Entfernung des Herzens selbst voraussetzen. Solche Vorrichtungen haben
zahlreiche Nachteile, insbesondere kommen sie in direkter Berührung mit dem zirkulierenden Blut, so dass leicht
Thromboembolien und Hämolyse auftreten kann. Dies bedeutet, dass solche Vorrichtungen tatsächlich nur
über sehr kurze Zeitdauer eingesetzt werden können, bis die künstliche Vorrichtung durch ein biologisches
Herz ersetzt werden kann.
Die andere Forschungsrichtung betrifft die Schaffung von Vorrichtungen, die nur den linken Ventrikel unterstützen
und ohne Entfernung des Herzens wie eine organische Pumpe wirken. Die künstliche Vorrichtung- k-ann—efttwed-er--ausserhalb
oder innerhalb des "Körpers angeordnet sein und wird in Reihe längs eines Ventile aufweisenden
Schlauches angeordnet, der auf chirurgischem Wege zwischen
der Apex des linken Ventrikels und der Aorta gewöhnlich abdominal angeordnet wird. Diese technische Löschung
hat die gleichen Nachteile wie oben beschrieben, wobei nur ein Unterschied darin besteht, dass, da eine
physiologische Entfernung des Herzens nicht erforderlich ist, eine Wiederaufnahme der physiologischen Funktionen
dieses Organes grundsätzlich in Betracht kommt, sobald das kritische" Stadium, das die Implantation der künstlichen
Vorrichtung erforderlich machte,überschritten ist.
Neben den vorerwähnten Vorrichtungen sind auch sog. Aortagegenpulsatoren bekannt, die, abgesehen von dem
Umstand, dass sie die Unterbrechung der Funktion einer vitalen Arterie (z.B. der Oberschenkelarterie)
erfordern und schon aus diesem Grund eine begrenzte Einsatzzeit haben, praktisch nur dann verwendbar
sind, wenn die Funktion des physiologischen Herzens oberhalb eines gewissen Mindestmasses verblieben ist.·
Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung von einer implantierbaren Vorrichtung zur Unterstützung
der Aktivität des Myokardium, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und rasch selbst unter extremen
Notfallsituationen angelegt werden kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeichnet sich aus
durch
ein Behältergehäuse, das wenigstens teilweise den ventrikularen
Bereich des Myokardium umgibt,
eine Membraneinrichtung, die an der inneren Oberfläche des Behältergehäuses angebracht ist und zwischen der
inneren Oberfläche und der Herzmuskelwand Pumpkammern vorsieht, wenn das Behältergehäuse das Myokardium umgibt, und
eine Einrichtung zum gezielten Zuführen eines Pumpfluides zu den Kammern, um eine Expansion der Kammern
und damit eine Kompression der Herzmuskelwand zu bewirken.
5
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Die erfindungsgemässe implantierbare Vorrichtung erfordert
nicht die Entfernung des physiologischen Herzens und braucht nicht weggenommen werden, wenn die physiologische
Aktivität des Herzens sich wieder eingestellt hat.
Die Vorrichtung nach der Erfindung wird im allgemeinen mittels Sternotomie angebracht. Da sie nicht in Berührung
mit dem zirkulierenden Blut kommt, besteht nicht die Gefahr, dass Thromboembolien und Hämolyse auftreten. Die
Vorrichtung kann daher über praktisch unbegrenzte Zeit im Körper verbleiben, ohne dass das Blut des Patienten
einer antikoagulierenden Behandlung unterzogen werden muss.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
umfasst die Membraneinrichtung separate Pumpkammern, die unabhängig voneinander auf die linke ventrikulare Wand
und die rechte ventrikulare Wand des Myokardium einwirken.
Dies erlaubt -das Anlegen von unterschiedlichen Pumpdrücken
an die beiden Ventrikel sowie eine separate Ausserbetriebnahme der beiden Pumpkammern, wenn die Funktion von
einem der natürlichen Ventrikel wieder einen zufriedenstellenden Zustand angenommen hat, während der andere
Ventrikel weiterhin eine unterstützende Einflussnahme
benötigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines Myokardium,
Fig. 2 eine erläuternde Ansicht bezüglich des Anlegens der erfindungsgemässen implantierbaren
Vorrichtung an das Myokardium gemäss Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von oben zur schematischen Darstellung einer erfindungsgemäss
aufgebauten Vorrichtung vor der Implantation, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Vorrichtung nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit H allgemein das Myokardium bezeichnet und
tragen dessen rechte und linke Ventrikel die Bezugszeichen VD bzw. VS.
Der rechte und linke Vorhof des Myokardium H sind ebenfalls in Fig. 1 zu sehen und mit den Bezugszeichen AD bzw.
AS versehen.
Zwischen dem rechten Ventrikel VD und dem linken Ventrikel VS erstreckt sich der xnterventrikulare Sulcus, der schematisch
bei S1 angedeutet ist.
Die ventrikuläre Region VD, VS des Myokardium H ist von dem atrialen Bereich AD, AS durch den atrioventrxkularen
Sulcus getrennt, der schematisch bei SA angedeutet ist. 30
Die zu dem Myokardium H führenden Hauptgefässe, d.h.
die obere Vena Cava, die Aorta und die Lungenschlagader tragen das Bezugszeichen CV, AA bzw. PA.
Nach Fig. 3 umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung
ein Behältergehäuse 1, bestehend aus zwei steifen oder
halbsteifen Schalen 1a, 1b, die durch einen verformbaren
und nicht dehnbaren Verbindungsstreifen 2 miteinander verbunden sind.
Das Gehäuse 1·stellt eine Art Kappe dar, die auf den
ventrikularen Bereich VD, VS des Myokardium H aufgesetzt
werden kann.
Das Behältergehäuse 1, das auch in Form eines Netzes ausgebildet
sein kann, besteht aus einem biologisch kompatiblen Material, wie Titan, mit einem Silikon- oder
Polyurethanharz beschichteten Metall, Polyamid oder Polytetrafluorethylen.
Der die Schalen 1a, 1b verbindende Streifen 2 besteht dagegen aus einem biologisch kompatiblen Gewebe aus z.B.
Polytetrafluorethylen oder ähnlichem Material, das eine eventuelle Verbindung des Streifens 2 mit dem Herzmuskelgewebe
durch Nähen erlaubt.
Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, besteht der Verbindungsstreifen 2 aus einem Band 2a, das sich entsprechend dem
interventrikularen Sulcus S1 erstreckt, und aus einem Kragen 2b, der etwa der Linie des atrioventrikualren
Sulcus SA folgt.
Zwei Bänder 3, die ebenfalls aus Polytetrafluorethylen oder einem ähnlichen Material bestehen, erstrecken sich
von dem Kragen 2b,um um die Wurzel der Aor.ta-AA-oind die Wurzel
der Lungenschlagader PA gewickelt zu werden, so dass das Behältergehäuse 1 in der Position fixiert wird,
bei der es den ventrikularen Bereich des Myokardium H umgibt (Fig. 2).
Darauf hinzuweisen ist, dass die Gestalt des Behältergehäuses 1 so ist/ dass es an dem Myokardium H angelegt
werden kann, ohne dass eine Operation an einem der Hauptgefässe CV, AA, PA, die an dem Myokardium H zusammenlaufen,
vorgenommen werden muss.
Dies ermöglicht eine Implantation der erfindungsgemässen
Vorrichtung durch Sternotomie, die selbst unter extremen NotfallSituationen durchgeführt werden kann (z.B.
Operationen an einem Myokardium, bei dem eine Infarktepisode gerade abläuft ), ohne dass hierfür notwendigerweise
die Funktion des Organes unterbrochen werden muss, indem eine ausserhalb des Körpers befindliche Kreislaufmaschine
zum Einsatz kommt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine sackförmige Umhüllung 4 in dem Behältergehäuse 1 untergebracht, die eine doppelte
Wand aus einer biologisch kompatiblen elastischen Membran aufweist.
Das Material für die elastische Membran 4 kann im allgemeinen
aus Silikonharzen, z.B. Harzen mit der Handelsbezeichnung Silastic, Polyurethanharz oder ähnlichen Materialien
ausgewählt werden.
Die membranartige Umhüllung 4 ist in zwei Kammern 4a, 4b entsprechend den beiden Schalen 1a, 1b des Behältergehäuses
1 unterteilt.
Entsprechende Zuführschläuche 5, 6 stehen mit den Kammern 4a, 4b in Verbindung und erstrecken sich zu_einem_.transkutanen
Anschlusstück 7, das in Fig·. 4 schematisch dargestellt
ist.
-r-
Die Schläuche 5, 6 ermöglichen die Zufuhr eines Pumpfluides,
bestehend aus einer sterilen physiologischen Flüssigkeit,zu den Kammern 4a, 4b. Die Verwendung der
sterilen Flüssigkeit in dem hydraulischen Speisekreislauf der Kammern 4a, 4b ist zu bevorzugen, da irgendein
eventuelles Leck an diesem Kreislauf nicht zu septischen Erscheinungen führt. Darüberhinaus ist darauf
hinzuweisen, dass mangels einer direkten Berührung mit dem zirkulierenden Blut eine Verbreitung einer eventuellen
Infektion nicht möglich ist.
Bei der vorbeschriebenen Vorrichtung verursacht die Zufuhr der unter Druck stehenden Flüssigkeit zu jeder Kammer 4a,
4b eine Ausdehnung der Kammer und damit eine Kompression der Herzmuskelwand.
Bei dem gezeigten Beispiel wirkt die Kammer 4a auf das rechte Ventrikel VD, während die Kammer 4b auf das linke
Ventrikel VS wirkt.
Die membranartige Umhüllung 4 kann durch eine Schicht aus biologisch kompatiblen Klebstoff an der inneren Oberfläche
des Behältergehäuses 1 angeklebt sein. Eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und der Umhüllung 4 kann
auch durch ein Vernähen,ζ.B. in Ausrichtung zu dem Verbindungsstreifen
2a, bewirkt werden. Die mechanische Verbindung zwischen dem Behältergehäuse 1 und der membranartigen
Umhüllung 4 ist nicht unbedingt erforderlich, da bei ihrem Einsatz die membranartige Umhüllung 4 zwischen
der Herzmuskelwand und der inneren Oberfläche des Behältergehäuses 1 eingeschlossen ist und das. .Behä-1-te-rge——-häuse
1 wiederum an dem Myokardium H über die Aortawurzel und Wurzel der Lungenschlagader fixiert ist.
■ ΑΛ
Die Enden der Zuführschläuche 5, 6, die aus dem Körper
über das transkutane Anschlusstück 7 austreten, sind über zwei zwischengeordnete Kapseln 9, 10 mit einem
ausserhalb des Körpers befindlichen Beaufschlagungskreis
11 verbunden.
Der Beaufschlagungskreis 11 bewirkt eine rhythmische
Beaufschlagung der Pumpkammern 4a, 4b über die Schläuche 5,- 6. Die Funktion der Kapseln 9, 10 ist die Unterteilung
des Pumpkreislaufes in zwei Äste. Einer dieser Äste erstreckt sich zum grössten Teil innerhalb des
Körpers des Patienten und ist mit einer sterilen physiologischen Flüssigkeit gefüllt/ die bei einem Leck
keine septischen Erscheinungen hervorruft. Der andere Ast liegt ausserhalb des Körpers und kann mit irgendeinem
hydraulischen Fluid (z.B. Öl) gefüllt sein, das durch den Beaufschlagungskreis fliesst.
Die vorbeschriebene Anordnung ist so, dass die Bedingungen hinsichtlich des Druckes,der Strömung und der Volumenverdrängung,
die in den Pumpkammern 4a, 4b stattfinden, wahrheitsgetreu in den ventrikularen Kammern VS, VD
wiederholt werden. Dies erlaubt eine exakte äussere Steuerung der hydraulischen Parameter in Bezug auf die
Funktion des Myokardium H,an dem die erfindungsgemässe
Vorrichtung angelegt ist.
Der Speisedruck für die Kammern 4a, 4b kann jedoch allmählich verringert werden, wenn die ventrikularen Wände
-wieder ihre normalen Funktionen vornehmen, _b is _d_ie
implantierte Vorrichtung vollständig ausser Betrieb gesetzt wird.
Die Unterstützung des Myokardium kann jedoch, wenn immer erforderlich, wieder in Gang gesetzt werden, da die er-
η-
findungsgemässe Vorrichtung im Organismus über eine
fast unbegrenzte Zeitdauer verbleiben kann.
Bei besonders ernstlichen Herzmuskelbeschwerden, z.B. solchen, die dazu führen, dass ein künstliches interventrikulares
Septum vorgesehen wird, oder bei Herzflimmern oder bei überhöhter Pulsfrequenz wird die
durch den Kreislauf 11 hervorgerufene Wirkung durch ein im Kreislauf 11 angeordnetes Zeittaktelement
rhythmisiert.
Für den Fall, dass das Herzmuskelleiden seine Ursache in einer unzureichenden Kontraktion der ventrikularen
Wände hat, kann die unterstützende Wirkung der erfindungsgemässen
Vorrichtung durch den Herzmuskel rhythmisiert werden.
Aus diesem Grund ist der Beaufschlagungskreis -j -\
einem Eingang 12 versehen, an dem ein Signal von einer Einrichtung 13 zur Erfassung der Aktivität des
Myokardium z.B. von einem Elektrokardiograph oder einer am Myokardium H angelegten Elektrode anliegt.
, te
Leerseite
Claims (13)
- Patentanwälte Dipl.-Ing. ίϊ. ^^icicmann-, Dipl-.tPmys. Dr. K. FinckeDipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. LiSKA , Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel8000 MÜNCHEN 86 |_ ^gp^ $83POSTFACH 860 820MDHLSTRASSE 22 TELEFON (089) 98 03 52 TELEX 5 22 621TELEGRAMM PATENTWIiICKMANN MÜNCHENSdt/ht,Roberto Parravicini, Mailand, ItalienPATENTANSPRÜCHE1J Implantierbare Vorrichtung zur Unterstützung der Aktivität des Myokardium , gekennzeichnet durchein Behältergehäuse (1), das wenigstens teilweise den ventrikularen Bereich des Myokardium umgibt;eine Membraneinrichtung (4), die an der inneren Oberfläche des Behältergehäuses angeordnet ist und zwischen der inneren Oberfläche und der Herzmuskelwand Pumpkammerη (4a, 4b) bildet, wenn das Behältexgehäuse das Myokardium umgibt, undeine Einrichtung (11) zum gezielten Zuführen eines Pumpfluides zu den Kammern/ um eine Ausdehnung der Kammern und damit eine Kompression der Herzmuskelwand hervorzurufen.
5 - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membraneinrichtung (4) auf die linke ventrikulare Wand des Myokardium wirkt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Membraneinrichtung (4) separate Pumpkammern (4a, 4b) vorsieht, die unabhängig voneinander auf die linke ventrikulare Wand und die rechte ventrikulare Wand des Myokardium einwirken.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Membraneinrichtung eine sackartige Umhüllung (4) mit einer doppelten Wand ist, diein dem Behältergehäuse (1) untergebracht ist. 20
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass bandartige Befestigungselemente(3) an dem Behältergehäuse (1) vorgesehen sind, wobei diese bandartigen Befestigungselemente um die Wurzeln der an dem Myokardium zusammenlaufenden Blutgefässe gewickelt werden.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Befestigungselemente (3) um die Wurzel der Aorta gewickelt werden.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch-5, dadurch gekennzeichnet , dass die Befestigungselemente (3) um die Wurzel der Lungenschlagader gewickelt werden.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältergehäuse (1) steife oder halbsteife Schalen (1a, 1b) und verformbare Verbindungsteile (2) umfasst, die an der Herzmuskelwand befestigbar sind.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsteile (2)in Ausrichtung zu dem interventrikularen Sulcus erstrecken. 10
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass sich die Verbindungsteile (2) in Ausrichtung zu dem atrioventrikularen Sulcus erstrecken.
- 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Pumpkammern (4a, 4b) mit einem Hydraulikfluid gespeist werden.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Hydraulikfluid eine sterile physiologische Flüssigkeit ist.
- 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die Zuführeinrichtung Schläuche (5, 6), die mit den Pumpkammern (4a, 4b) verbunden sind, und ein transkutanes Anschlusstück (7) umfasst, zu dem die Schläuche von den Pumpkammern zusammenlaufen.
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