DE19514638C2 - Vorrichtung zur venendruckgesteuerten selektiven Absaugung und Retroinfusion eines Fluids aus bzw. in Körpervenen - Google Patents
Vorrichtung zur venendruckgesteuerten selektiven Absaugung und Retroinfusion eines Fluids aus bzw. in KörpervenenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
venendruckgesteuerten selektiven Absaugung und Retroinfusion
eines Fluids aus bzw. in Körpervenen, insbesondere
Koronarvenen.
Die Retroinfusion von Blut in Koronarvenen spielt insbesondere
im Bereich der Myokardprotektion während eines kurzfristigen
Koronararterienverschlusses im Rahmen eines kardiologischen
Eingriffs eine zunehmend wichtiger werdende Rolle. Ein
typischer derartiger Eingriff ist beispielsweise die
Ballondilatation einer arteriosklerotisch verengten
Koronararterie. Bei dieser auch als perkutane transluminale
Koronarangioplastie (PTCA) bekannten Methode wird ein
Ballonkatheter unter Röntgenkontrolle in den Bereich der
Stenose der Koronararterie geführt und die arteriosklerotische
Plaque durch Aufblasen des am Ende des Katheters befindlichen
Ballons komprimiert. Während der Dilatation des Ballons findet
stromabwärts in der Arterie keine Versorgung des Gewebes mit
sauerstoffhaltigem Blut statt. Dies stellt meist kein Problem
dar, solange die Dilatation nur kurzzeitig erfolgt. Bei
Dilatationen bereits ab 30 Sekunden Dauer lassen sich
allerdings funktionelle Veränderungen im Ischämiegebiet des
Myokard feststellen, so zum Beispiel elektrokardiographisch als
S-T-Veränderungen, echokardiographisch als verminderte
regionale Wandbewegung oder auch subjektiv als Angina pectoris
Beschwerden des Patienten. Darüber hinaus ist das
Komplikationsrisiko bei einer Angioplastie für bestimmte
Patientengruppen erhöht, etwa bei älteren Patienten, bei
Vorliegen einer instabilen Angina pectoris, bei erniedrigter
linksventrikulärer Auswurffraktion oder bei Dilatation eines
Gefäßes, das mehr als 40% des linken Ventrikels versorgt.
Entsprechende Probleme der Ischämieprotektion des Myokard
stellen sich auch bei anderen Eingriffen zur
Koronarvaskularisierung wie z. B. bei Atherektomie,
Koronarendoprothesen und Laseranwendungen.
Zur kurzzeitigen Ischämieprotektion wird daher in Fällen, in
denen Komplikationen zu erwarten sind, seit einiger Zeit eine
Retroinfusion von arteriellem Blut in eine Vene des
betreffenden Ischämiegebiets des Myokards durchgeführt. Das
arterielle Blut wird dabei über die entsprechende Vene in die
nutritiven Kapillaren des Ischämiegebietes gepumpt und versorgt
so das Myokard in dieser Region mit Sauerstoff und Substraten.
Vorrichtungen zur Retroinfusion von Koronarvenen sind seit
einigen Jahren bekannt. So ist in der europäischen
Patentschrift EP 0 297 723 B1 ein Retroinfusionsgerät
beschrieben, mit dem arterielles Blut, beispielsweise aus der
Arteria femoralis dem Patienten entnommen und über ein
Pumpsystem und einen aufblasbaren Ballonkatheter einer
Koronarvene des Ischämiegebiets zugeführt wird. Das Pumpen von
arteriellem Blut in die Koronarvene wird dabei mit der R-Welle
eines Elektrokardiogramms des Patienten synchronisiert, so daß
das Pumpintervall dem Herzzyklus des Patienten angepaßt ist.
Dabei ist das Pumpintervall fest vorgegeben und beginnt bei 45%
des R-R-Intervalls und endet bei 95% des R-R-Intervalls. Der
infundierte Blutfluß ist dabei während des Pumpintervalls im
wesentlichen konstant. Solange gepumpt wird, ist der Ballon des
Ballonkatheters aufgeblasen und blockiert die Vene, so daß
sichergestellt ist, daß arterielles Blut während der Diastole
effektiv in das Ischämiegebiet transportiert wird. Der
Pumpvorgang endet mit dem Ende der Diastole und der Ballon wird
entleert, so daß der Fluß in der Vene an dieser Stelle nicht
mehr blockiert ist. Während der darauffolgenden Systole kann
venöses Blut über die Vene abströmen.
Mit der in der EP 0 297 723 B1 beschriebenen Vorrichtung läßt
sich der Basisstoffwechsel des Ischämiegebiets während eines
kurzzeitigen kardiologischen Eingriffs zufriedenstellend
aufrechterhalten. Ferner konnte beobachtet werden, daß die
Myokardinfarktgröße nach einem Koronararterienverschluß
deutlich reduziert wurde. Allerdings wurde auch festgestellt,
daß die lokale Myokardfunktion nicht ausreichend
aufrechterhalten wird. Beispielsweise kommt die lokale
Myokardfunktion bei fehlender arterieller Kollateralisierung
des Ischämiegebiets vollständig zum Erliegen. Als Ursache
hierfür ist in erster Linie der unvollständige Austausch von
arteriellem und venösem Blut in dem retroinfundierten
Venensystem im Laufe eines Herzzyklus zu sehen.
In dem US-Patent 5,057,120 ist eine EKG-synchronisierte
Perfusionspumpe beschrieben, die es erlaubt, eine
Koronararterie während einer Angioplastie mit
unterschiedlichen, an die systolischen und diastolischen Phasen
angepaßten Flußraten zu perfundieren.
Zur Verbesserung dieses Blutaustauschs mit dem Ziel, eine
verbesserte Aufrechterhaltung der Myokardfunktion im
Ischämiegebiet zu erreichen, haben Boekstegers et al kürzlich
in Cardiovascular Research 1990, 24: 456-464 und in JACC 1994,
23: 459-469 ein System zur Retroinfusion von Koronarvenen
vorgeschlagen, bei dem anstelle des passiven Abströmens von
venösem Blut während der Systole ein aktives Absaugen durch den
Retroinfusionskatheter stattfindet. Dazu bleibt der Ballon des
Katheters auch im Absaugintervall aufgeblasen und blockiert die
Vene auch während der Systole. Mit einer derartigen Vorrichtung
wurde im Tiermodell eine bessere Aufrechterhaltung der
Myokardfunktion während eines Koronararterienverschlusses
nachgewiesen.
Für einen klinischen Einsatz am Patienten weist das System
jedoch noch Nachteile auf.
So ist bei dieser Vorrichtung, wie auch bei der Vorrichtung der
EP 0 297 723 B1 zwar das Pumpvolumen pro Pumpstoß einstellbar,
der Fluß des retroinfundierten Blutes während eines
Pumpintervalls kann jedoch nicht beeinflußt werden. Es zeigt
sich jedoch, daß dadurch der intravenöse Druck im Laufe eines
Pumpintervalls starken Schwankungen unterliegt. Selbst wenn man
den intravenösen Druck registriert, kann man zwar im Laufe
mehrerer Pumpintervalle einen gewünschten mittleren Druck
einstellen, die starken Druckschwankungen innerhalb eines
Pumpintervalls lassen sich jedoch nicht beseitigen.
Mit diesen starken Änderungen des Koronarvenendrucks sind
jedoch einige Probleme verbunden. So wurde festgestellt, daß
mit einem niedrigen Retroinfusionsfluß, d. h. bei niedrigem
Venendruck, eine ausreichende Versorgung des Myokards mit
Sauerstoff nicht gewährleistet ist, so daß die Myokardfunktion
im Ischämiegebiet nicht aufrechterhalten werden kann. Bei hohem
Infusionsfluß, d. h. bei einem zu hohen Koronarvenendruck
besteht jedoch die Gefahr, daß eine Überperfusion auftritt,
welche die retrograde nutritive Kapillarfüllung nicht
verbessert, sondern nur die Kontraktion des Myokard behindert
und zu einem ineffektiven Abstrom des arteriellen Blutes in die
systematische Zirkulation führt. Bei Retroinfusion mit einem zu
hohen Koronarvenendruck besteht außerdem die Gefahr von
irreversiblen Gefäßwandschädigungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Vorrichtung zur venendruckgesteuerten selektiven Absaugung und
Retroinfusion von Körpervenen, insbesondere von Koronarvenen
anzugeben, wobei die Retroinfusion bei einem für die nutritive
Kapillarfüllung optimalen Venendruck durchgeführt wird und
wobei dieser Solldruck im Laufe eines Pumpintervalls möglichst
konstant gehalten wird. Dabei soll die erfindungsgemäße
Vorrichtung es ermöglichen, die Einsatzmöglichkeiten der
Venenretroinfusion über die bisher durchgeführte kurzfristige
Myokardprotektion hinaus zu erweitern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur
venendruckgesteuerten selektiven Absaugung und Retroinfusion
eines Fluids aus bzw. in Köpervenen gemäß vorliegendem
Hauptanspruch.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die am
proximalen Ende offene Schlauchleitung für die Infusion von
Fluiden und das Absaugen von Blut oder Fluid in die zu
infundierende Körpervene eines Patienten eingeführt, die Vene
gegenüber der Leitung im Bereich von deren proximalem Ende
abgedichtet, periodisch das Fluid in die Vene gepumpt und aus
der Vene abgesaugt, wobei die Pump- bzw. Saugintervalle mit dem
Herzschlag des Patienten synchronisiert werden. Außerdem gibt
man einen bestimmten Sollwert des Veneninnendrucks vor, mißt
den Innendruck der Vene und regelt den retroinfundierten
Fluidfluß während der Pumpintervalle so, daß der Sollwert des
Veneninnendrucks möglichst genau eingehalten wird.
Im Gegensatz zu den bekannten Retroinfusionsverfahren ist
erfindungsgemäß der Fluidfluß während eines Pumpintervalls
nicht mehr nur durch das Pumpvolumen pro Pumpstoß bestimmt und
damit der Volumenflußverlauf während der Pumphase nicht
beeinflußbar, sondern er wird dem gemessenen Venendruck
entsprechend reguliert. Als Regulationsverfahren können
allgemeine, in der Meß- und Regelungstechnik bekannte Verfahren
zum Einsatz kommen, wobei der aktuelle Blutdruck in der Vene
als Regelgröße und der aktuell infundierte Fluidfluß als
Stellgröße herangezogen werden. Die Regelfunktion kann dabei
die typischen elastischen Eigenschaften einer Vene anhand
vorgegebener Parameter berücksichtigen und diese Parameter
gegebenenfalls durch Auswertung der Dynamik des Systems an die
im spezifischen Einzelfall vorliegenden Gegebenheiten anpassen.
Insbesondere wird das Regelsystem aufgrund des aktuellen
Druckverlaufs den zukünftigen Druckverlauf extrapolieren und
den Fluidfluß rechtzeitig anpassen. Das Regelsystem wird so
eingestellt, daß die Ansprechzeit weniger als 25 Millisekunden
beträgt.
Der einzustellende Sollwert des Venendrucks ist ein
individueller Wert, der vom jeweiligen Patienten, der zu
infundierenden Vene und dem spezifischen Ort der Retroinfusion
in der Vene abhängig ist.
Überraschend wurde erfindungsgemäß gefunden, daß es möglich
ist, den gewünschten Sollwert des Venendrucks in einer
separaten Messung vor Beginn der eigentlichen Retroinfusion für
die jeweilige Situation individuell festzulegen.
Erfindungsgemäß wird der Sollwert des Veneninnendrucks so
bestimmt, daß man bei abgedichteter Vene entweder ohne
Retroinfusion bei vorhandenem venösem Blutfluß den Venendruck
mißt, oder daß man bei fehlendem Blutfluß einen mit jedem
Pumpintervall ansteigenden Fluidfluß infundiert und dabei den
Veneninnendruck mißt. Man stellt fest, daß der
Venenspitzendruck nicht proportional zum ansteigenden Fluidfluß
zunimmt, sondern sich vielmehr einem Grenzwert (Plateaudruck)
nähert. Es ist zu vermuten, daß bei diesem Plateaudruck die
maximale retrograde nutritive Kapillarfüllung erreicht ist, und
daß bei höherem Fluidfluß lediglich ein ineffektiver Abstrom in
die systematische Zirkulation stattfindet. Erfindungsgemäß wird
daher vorgeschlagen, diesen Plateaudruck als Sollwert für den
Venendruck bei der Retroinfusion vorzugeben.
Im Fall der Ischämieprotektion des Myokards oder der
Gewebeprotektion allgemein ist das infundierte Fluid bevorzugt
ein Sauerstoffträger. Vorteilhaft verwendet man als
Sauerstoffträger Blut, wobei besonders vorteilhaft arterielles
Blut des Patienten selbst verwendet wird, das beispielsweise
aus der Arteria femoralis entnommen und über eine Pumpe, einem
Blutfilter zur Reinigung und einer Luftfalle zur Befreiung des
Blutes von Luftblasen unter einem Druck von bevorzugt ca. 2 bar
über eine Durchflußkontrolle der Vene, die retroinfundiert
werden soll, zugeführt wird. Es ist aber auch möglich, einen
Blutersatzstoff, wie z. B. eine Fluorcarbon- oder
Perfluorcetylbromid-Lösung als Sauerstoffträger zu verwenden.
Das dem Patienten venös infundierte Fluid kann aber auch
therapeutische oder diagnostische Wirkstoffe, wie z. B.
Gerinnungshemmer, Kontrastmittel oder β-Blocker enthalten.
Handelt es sich bei der zu retroinfundierenden Körpervene
beispielsweise um eine Beinvene, in der sich ein Thrombus
befindet, so wird man dem Fluid vorteilhaft Mittel zur
Auflösung dieses Thrombus zugeben. Damit lassen sich
beispielsweise hohe Konzentrationen eines Medikaments lokal
applizieren, ohne daß die übrigen Körperfunktionen davon
nachteilig beeinflußt werden.
Erfindungsgemäß wird venöses Blut bzw. Retroinfusat zwischen
den Pumpphasen aktiv abgesaugt. Dieses Blut wird über eine
Unterdruckpumpe in ein Reservoir geleitet. Bei einer
kurzzeitigen Retroinfusion einer Körpervene ist die so
abgesaugte Blutmenge relativ gering. Bei einer längerfristigen
Retroinfusion, beispielsweise bei einer Ischämieprotektion des
Myokard während eines längerfristigen
Koronararterienverschlusses, kann es vorteilhaft sein, das in
einem Saugintervall abgesaugte Blut zu entschäumen und von
Luftblasen zu befreien und es dann dem Patienten über eine
Körpervene wieder zuzuführen. Damit wird ein, die
Anwendungsdauer des Verfahrens begrenzender Blutverlust des
Patienten wirkungsvoll vermieden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zufuhr- und
Absaugleitung ein mehrläufiger Katheter, besonders bevorzugt
bin vierläufiger Katheter, wobei eine Zufuhrleitung für das
Fluid, eine Absaugleitung für das abgesaugte Blut, eine
Meßleitung zur Bestimmung des Veneninnendrucks und eine
Steuerleitung für das vergrößerbare Dichtungsmittel vorgesehen
sind.
Das Dichtungsmittel ist vorteilhaft ein druckgesteuert
aufblasbarer Ballon, so daß als Katheter ein Ballonkatheter
verwendet werden kann. Der Ballon befindet sich dann bevorzugt
an dem in die Vene eingeführten Ende des Katheters. Die
Meßleitung zur Bestimmung des Veneninnendrucks kommuniziert an
einem Ende mit dem Inneren der Vene und weist an ihrem anderen
Ende einen Drucksensor auf. Es ist aber auch möglich, einen
Drucksensor am proximalen Ende der Leitung anzuordnen, der mit
einem feinen Kabel, das beispielsweise durch die Steuerleitung
für den aufblasbaren Ballon geführt sein kann, mit der
Steuereinheit verbunden ist. In diesem Fall wäre beispielsweise
ein dreiläufiger Katheter ausreichend. Zudem können
Zufuhrleitung und Absaugleitung am proximalen Ende des
Katheters als eine Leitung ausgeführt sein, die dann über ein
schaltbares 3-Wege-Ventil mit dem Versorgungsreservoir oder dem
Absaugreservoir verbunden wird.
Je nach Aufgabenstellung kann man auch einen Katheter vorsehen,
der zusätzliche Leitungen, beispielsweise ein Glasfaserkabel
für Laseranwendungen oder Videoaufzeichnungen enthält.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Durchflußkontrolle so ausgebildet, daß die Zufuhrleitung im
Bereich dieser Durchflußkontrolle einen elastisch nachgiebigen
Schlauch aufweist, wobei die Durchflußkontrolle ein von einem
Elektromotor betriebenes Klemmorgan umfaßt, das den elastischen
Schlauch mehr oder weniger stark zusammenpreßt und so den
retroinfundierten Fluß des Fluids in die Vene steuert.
Bevorzugt ist der Elektromotor ein von der Steuereinheit
gesteuerter Schrittmotor, wobei ein auf der Achse des
Schrittmotors angebrachter Exzenter das Klemmorgan betätigt,
wobei das Klemmorgan bevorzugt als ein im wesentlichen zur
Fluidzufuhrleitung senkrecht orientierter Querbalken
ausgebildet ist. Dabei liegt die Zufuhrleitung auf einer
starren Unterlage auf.
Bevorzugt ist das distale Ende der Zufuhrleitung mit einem
unter Druck stehenden Reservoir für das Fluid verbunden, das
vorteilhaft einen Druckaufnehmer zur Überwachung des Drucks in
dem Reservoir besitzt. Aus diesem Reservoir wird die
Zufuhrleitung mit dem zu infundierenden Fluid versorgt.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird dieses Reservoir über
eine Rollerpumpe mit dem aus einer Arterie des Patienten
entnommenen Blut gespeist.
Die Absaugvorrichtung für das venöse Blut weist bevorzugt eine
Unterdruckpumpe und einen Behälter für das abgesaugte Blut auf.
Will man das abgesaugte Blut dem Patienten wieder zuführen, so
wird man dieses Blut bevorzugt in ein Reservoir leiten, aus dem
es dann über eine Rollerpumpe, eine Luftfalle und eine
Entschäumanordnung einer Vene des Patienten zugeführt werden
kann.
Die Synchronisation mit dem Herzzyklus des Patienten wird
bevorzugt über die Ableitung eines Elektrokardiogramms (EKG)
durchgeführt, wobei besonders vorteilhaft die R-Zacke als
Triggersignal verwendet wird. Der Pumpzyklus beginnt
vorteilhaft zwischen 15 und 50% des R-R-Intervalls und endet
mit dem Beginn der folgenden R-Zacke. Es ist aber auch denkbar,
die Pumpphase in weiten Grenzen zu variieren, so daß es
gegebenenfalls auch über die folgende R-Zacke des EKGs hinaus
andauern kann. Üblicherweise wird eine festes Verhältnis von
Pumpphasen zu Herzzyklen gewählt, beispielsweise 1 : 1, 1 : 2, 1 : 3
usw. Bevorzugt wird zwischen den einzelnen Pumpphasen immer
abgesaugt. Es kann aber auch vorteilhaft sein, Phasen
vorzusehen, in denen weder gepumpt noch gesaugt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des
Koronarvenendrucks während eines einzelnen Pumpintervalls weist
gegenüber den bekannten Retroinfusionsvorrichtungen zahlreiche
Vorteile auf:
Durch die Verhinderung einer wesentlichen Erhöhung des Koronarvenendrucks über einen zuvor eingestellten Grenzwert im Laufe eines Pumpintervalls, kann es nicht zu potentiell gefährlichen Spitzendruckerhöhungen kommen, die Gefäßwandschädigungen und im Extremfall Gefäßrupturen verursachen könnten.
Durch die Verhinderung einer wesentlichen Erhöhung des Koronarvenendrucks über einen zuvor eingestellten Grenzwert im Laufe eines Pumpintervalls, kann es nicht zu potentiell gefährlichen Spitzendruckerhöhungen kommen, die Gefäßwandschädigungen und im Extremfall Gefäßrupturen verursachen könnten.
Der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung konstant einstellbare
diastolische, venös-arterielle Druckgradient erlaubt eine
äußerst wirksame Retroinfusion, da einerseits der optimale
Druckgradient für eine nutritive Durchblutung vorhanden ist und
andererseits eine Überperfusion vermieden wird.
Da der individuell unterschiedliche Koronarvenendruck, ab dem
es zu einem vermehrten Abfluß von retroinfundiertem arteriellem
Blut in die systematische Zirkulation kommt, mittels des
Plateaudrucks bei Koronarvenenokklusion noch vor der
Unterbrechung der antegraden Perfusion bestimmbar ist,
ermöglicht die Erfindung die Einstellung des optimalen
Koronarvenendruckbereichs für jeden Patienten.
Vor allem aber werden sowohl der Basisstoffwechsel als auch die
regionale Myokardfunktion im Ischämiebereich gegenüber dem
bekannten Verfahren deutlich verbessert. Dabei ist die
Effektivität der Myokardprotektion insbesondere bei Patienten
mit gering ausgeprägter arterieller Kollateralisierung deutlich
erhöht. Eine Schädigung der retroinfundierten Venen kann mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung praktisch ausgeschlossen
werden. Erste klinische Tests lassen vermuten, daß bei
Angioplastien das Komplikationsrisiko verringert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur venendruckgesteuerten
selektiven Absaugung und Retroinfusion von Körpervenen ist aber
nicht nur auf Anwendungen bei der kurzzeitigen
Ischämieprotektion begrenzt.
Darüber hinaus sind länger andauernde Anwendungen der Methode,
beispielsweise bei Komplikationen mit anhaltendem Verschluß der
Koronararterie als Überbrückung bis zur operativen,
notfallmäßigen Bypass-Versorgung möglich. Diese längerfristige
Ischämieprotektion wird erst durch die hohe Effektivität der
Gewebeversorgung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ermöglicht. Insbesondere, wenn das abgesaugte venöse Blut,
gereinigt und entschäumt, in eine Körpervene des Patienten
reinfundiert wird, ist auch eine längerfristige Anwendung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Retroinfusionsverfahren unter
Aufrechterhaltung des Funktionsstoffwechsels möglich.
Ein weiterer Anwendungsbereich liegt in der Identifizierung von
chronischer, aber reversibler regionaler linksventrikulärer
Dysfunktion, die auch als sogenanntes "hybernating myocardium"
bezeichnet wird. Dabei kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Ergänzung zu nuklearmedizinischen Methoden und
NMR-Methoden eine Bestimmung des myokardialen Stoffwechsels
ermöglicht werden, die eine Differenzierung des nekrotischen
oder vernarbten Myokardgewebes von noch potentiell
stoffwechselaktiven Myokardzellen erlaubt. Dabei kann,
beispielsweise zur Abklärung des möglichen Erfolgs einer
Bypass-Operation, über retrograde Perfusion festgestellt
werden, ob und in welchem Umfang die Myokardfunktion durch
Verbesserung der nutritiven Perfusion wieder hergestellt werden
kann.
Als ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet der Erfindung
zeichnet sich bereits heute die Reinfusion von in vitro
gentherapeutisch behandelter Zellen in den Körper von Patienten
ab.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur venendruckgesteuerten selektiven
Absaugung und Retroinfusion von Körpervenen;
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des venenseitigen
Endes der Retroinfusionsleitung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wobei die Leitung im vorliegenden Fall
als vierläufiger Ballonkatheter ausgebildet ist;
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III des
Katheters der Fig. 2;
Fig. 4 eine Detaildarstellung einer bevorzugten Ausführungs
form des Durchflußreglers der Vorrichtung der Fig. 1;
Fig. 5 die schematische Darstellung einer Anwendung der
vorliegenden Erfindung bei der Myokardprotektion bei
Angioplastie;
Fig. 6 Schaubilder des zeitlichen Verlaufs bestimmter
Systemparameter bei der Durchführung des
Retroinfusionsverfahrens mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zur venendruckgesteuerten,
selektiven Absaugung und Retroinfusion von Körpervenen
dargestellt. Die Vorrichtung weist eine, im vorliegenden Fall
vierläufige Schlauchleitung 60 auf, die als
Retroinfusionskatheter in die zu infundierende Körpervene 200
(beispielsweise die AIV-Vene) eingeführt wird. Am proximalen
(venenseitigen) Schlauchende ist ein Dichtungsmittel 65
vorgesehen, bei dem es sich vorteilhaft um einen aufblasbaren
Ballon handelt, der die Vene 200 gegenüber der Leitung 60
abdichtet, aber gleichzeitig den Durchtritt von Fluid aus der
Schlauchleitung in die Vene oder umgekehrt ermöglicht. Zu
diesem Zweck ist insbesondere eine Zufuhrleitung 61 vorgesehen,
durch die Fluid in die Vene 200 gepumpt werden kann. Dazu ist
die Zufuhrleitung an ihrem distalen (dem venenseitigen Ende
gegenüberliegenden) Ende mit einer Fluidversorgung 80
verbunden. Die Fluidversorgung 80 umfaßt ein unter Druck
stehendes Fluidreservoir 81, wobei der Druck im Reservoir
mittels eines Druckaufnehmers 82 überwacht wird. Wenn es sich
bei dem zu retroinfundierenden Fluid um körpereigenes Blut des
Patienten handelt, kann das Reservoir 81 über eine Pumpe 83 mit
einer Körperarterie 300 (z. B. mit der Arteria femoralis) des
Patienten verbunden sein. In diesem Fall wird Blut aus der
Arterie 300 abgesaugt und gegebenenfalls über eine Luftfalle
und/oder Entschäumer 84 und ein Blutfilter 85 in das Reservoir
81 geleitet. An der Zufuhrleitung 61 sind Mittel 30 zur
Regelung des Fluidflusses vorgesehen. Zu diesem Durchflußregler
30 gehört insbesondere ein Verschlußventil 34, mit dessen Hilfe
die Verbindung zwischen Reservoir 81 und Vene 200 vollständig
unterbrochen werden kann. In einer besonders einfachen
Ausführungsform des Durchflußreglers ist die Zufuhrleitung 61
im Bereich des Reglers als elastisch nachgiebiger Schlauch
ausgebildet, wobei der Durchflußregler 30 ein auf diesen
Schlauch wirkendes Klemmorgan 31 umfaßt, das über einen
Elektromotor, bevorzugt einen Schrittmotor 32, betätigt wird.
Durch mehr oder weniger starkes Abquetschen der Schlauchleitung
wird der retroinfundierte Fluidfluß reguliert. Als Maß für den
zu infundierenden Fluidfluß dient der intravenöse Druck in der
Körpervene 200. Hierzu weist der Retroinfusionskatheter 60 eine
Meßleitung 63 auf, die eine kommunizierende Verbindung zwischen
einem am distalen Ende der Meßleitung 63 angeordneten
Drucksensor 51 und dem Veneninneren herstellt. Der Drucksensor
kann aber auch als proximaler Drucksensor am venenseitigen Ende
66 der Schlauchleitung 60 vorgesehen sein. In diesem Fall kann
auch ein dreiläufiger Katheter verwendet werden, wobei die
elektrische Verbindung des Drucksensors mit den Mitteln zur
Messung des Venendrucks 50 durch eines der übrigen Lumen des
Katheters geführt werden kann.
Die so gemessenen intravenösen Druckwerte werden von einer
Steuereinheit 10 geregelt, die über den Schrittmotor 32 des
Durchflußreglers 30 das Klemmorgan entsprechend einstellt. An
der Zufuhrleitung 61 kann außerdem ein Ultraschallmeßkopf 35
vorgesehen sein, der einerseits zur Detektion von Luftblasen in
dem zu retroinfundierenden Fluid und andererseits zur
Bestimmung des Fluidflusses selbst dient. Hierzu weist der
Ultraschallmeßkopf 35 einen Ultraschallsender und einen
Ultraschallempfänger auf, wobei das reflektierte
Ultraschallsignal zur Detektion von Luftblasen und das Doppler
verschobene Ultraschallsignal zur Bestimmung des Fluidflusses
herangezogen wird.
Ein weiteres Lumen des Katheters ist eine Absaugleitung 62, die
zum Absaugen von Blut oder Retroinfusat aus der Vene 200 des
Patienten dient. Die Absaugeinrichtung 90 umfaßt ein
Verschlußventil 91, eine Unterdruckpumpe 92 und einen Behälter
93 zum Auffangen des abgesaugten Fluids. Gegebenenfalls kann
vorgesehen sein, das abgesaugte Fluid nicht aufzufangen und zu
verwerfen, sondern es gereinigt dem Patienten wieder
zuzuführen. Dies ist besonders bei längerfristigen Anwendungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sinnvoll. Hierzu ist ein
Zwischenreservoir 94 vorgesehen, wobei das dort aufgefangene
Blut über eine Rollerpumpe 95, und eine Luftfalle 96 und
gegebenenfalls ein Blutfilter dem Patienten in eine andere Vene
400 wieder zugeführt wird.
Für eine effektive Retroinfusion ist es wichtig, daß die zu
infundierende Vene 200 stromaufwärts, in Infusionsrichtung
gesehen, dicht verschlossen ist, so daß das Retroinfusat
ausschließlich in den zu versorgenden Gewebebereich fließt.
Hierzu ist am proximalen Ende 66 des Katheters 60 als
Dichtungsmittel 65 ein pneumatisch aufblasbarer Ballon,
vorgesehen. Ein viertes Lumen des Katheters bildet daher die
Steuerleitung 64, die sich nicht in die Vene 200 öffnet,
sondern den Ballon 65 mit einer druckgesteuerten Ballonpumpe 70
verbindet. Zur Drucksteuerung ist ein Drucksensor 71 für den
Ballondruck an der Leitung 64 vorgesehen. Wenn der Katheter in
die zu retroinfundierende Vene eingeführt ist, kann der Ballon
65 durch Einpumpen von Luft, gegebenenfalls aber auch durch
Einpumpen einer Flüssigkeit, aufgeblasen werden. Er verschließt
dann die Vene am proximalen Ende der Schlauchleitung 60 dicht,
wobei aber die kommunizierende Verbindung zwischen
Zufuhrleitung 61, Absaugleitung 62 und Druckmeßleitung 63 mit
dem Inneren der Vene 200 gewährleistet bleibt.
In Fig. 2 ist das in die Vene eingeführte, proximale Ende des
Retroinfusionskatheters 60 der in Fig. 1 dargestellten
Retroinfusionsvorrichtung 100 vergrößert dargestellt. Die
einzelnen Leitungen 61, 62, 63, 64 des vierläufigen Katheters
60 sind in dem in den Patienten einführbaren Abschnitt des
Katheters zusammen verschweißt und trennen sich erst außerhalb
des Patienten in Einzelleitungen. Dabei muß beispielsweise die
Zufuhrleitung 61 keine durchgehende Leitung sein, sondern kann,
außerhalb des Patienten, über ein nicht dargestelltes
Kupplungsstück mit einer weiteren Leitung zum
Versorgungsreservoir 61 verbunden sein.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III des
proximalen Endes des Katheters der Fig. 2. Der Ballon ist
dabei in der aufgeblasenen Stellung dargestellt und verschließt
den Bereich zwischen Leitung 60 und Vene 200 dicht.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung einer
bevorzugten Ausführungsform des Durchflußreglers der
Vorrichtung der Fig. 1. Die Zufuhrleitung 61 besteht in diesem
Bereich aus einem elastischen Schlauch und wird von einem als
Querbalken ausgebildeten Klemmorgan 31 zusammengepreßt. Der
Querbalken wird von einem Schrittmotor 32 betätigt, auf dessen
Welle eine exzentrische Steuerscheibe vorgesehen ist, die auf
den Querbalken 31 einwirkt. Die Taktfrequenz des Schrittmotors
ist dabei so gewählt, daß in weniger als 25 ms ein neuer
Fluidfluß in der Zufuhrleitung 61 eingestellt werden kann. Die
entsprechende Steuerung erfolgt über die Steuereinheit 10, die
aus dem jeweils gemessenen Druck und insbesondere dem
momentanen Druckverlauf die erforderliche Stellung des
Klemmorgans berechnet und entsprechende Instruktionen an den
Schrittmotor schickt. Die Leitung 61 ruht dabei auf einem
Gegenlager 36, das eine Bewegung der Leitung beim
Zusammenquetschen verhindert.
In Fig. 5 ist schematisch eine typische Anwendung der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Es handelt sich dabei um
den Einsatz bei der Myokardprotektion während einer
Angioplastie. Dabei wird eine durch arteriosklerotische Plaque
verengte Koronararterie 500 mittels eines Ballonkatheters 510
erweitert. Solange der Ballon 515 des Ballonkatheters
aufgeblasen ist, wird der von dieser Arterie normalerweise
versorgte Bereich des Myokard 530 nicht mehr ausreichend mit
Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Zu diesem Zweck wird in
eine diesen Myokardbereich drainierende Vene 200 ein
Retroinfusionskatheter 60 der erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Röntgenkontrolle eingeschoben. Aus einer anderen Arterie
des Patienten entnommenes sauerstoff- und nährstoffhaltiges
Blut wird durch die Leitung 60 in das Ischämiegebiet
retroinfundiert, so daß eine funktionelle Beeinträchtigung
dieses Gebietes verhindert wird.
Bei der Myokardprotektion wird die zu retroinfundierende Vene
des Patienten in Abhängigkeit von dem in Betracht kommenden
Myokardbereich ausgewählt und der Retroinfusionskatheter 60 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 vorzugsweise unter
Röntgenkontrolle in die Nähe des zu schützenden Myokardbereichs
vorgeschoben. Je nachdem ob venöser Blutfluß vorhanden ist oder
nicht, wird der intravenöse Druck bestimmt oder eine mit jedem
Pumpintervall höher werdende Fluidmenge infundiert und der sich
dabei einstellende Plateaudruck gemessen. Daraus läßt sich der
gewünschte Sollwert des intravenösen Drucks während der
Retroinfusionsintervalle bestimmen. Vorzugsweise entspricht der
der Sollwert dem gewünschten Plateaudruck, er kann aber auch
etwas höher oder niedriger gewählt werden.
Die Retroinfusion mit Blut oder einem anderen Fluid wird
erfindungsgemäß mit dem Herzschlag des Patienten
synchronisiert. Dazu wird beispielsweise ein Elektrokardiogramm
mit einem EKG-Gerät 20 (siehe Fig. 1) abgeleitet. In Fig. 6
ist der zeitliche Verlauf einiger wichtiger Systemparameter
während der Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die
Steuereinheit 10 wertet die R-Zacke 612 der EKG-Ableitung 610
aus. Mit dieser R-Zacke des Herzzyklus werden die
Retroinfusions- bzw.
Absaugphasen synchronisiert. Die Linie 614 zeigt die
Triggerphase für das Retroinfundieren von Fluid. Diese Phase
beginnt bevorzugt nach 15 bis 50% eines R-R-Intervalls. Die
Linie 620 zeigt die momentane Stellung des Durchflußreglers,
wobei Änderungen nach oben eine Erhöhung und Änderungen nach
unten eine Erniedrigung des Durchflusses bedeuten. Die Kurve
630 zeigt den aktuellen Druck in der zu retroinfundierenden
Vene wobei die horizontale Linie 632 den vorgewählten
Solldruck darstellt. Die Einheit des Drucks ist hier mmHg.
Die Linie 640 zeigt das retroinfundierte Fluidvolumen in
ml/min. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist es mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, den gewünschten
intravenösen Solldruck gut einzuhalten.
Zwischen den Triggerphasen wird Blut bzw. Retroinfusat aus der
Vene 200 abgesaugt.
Typischerweise werden pro Pumpintervall ca. 0,5 bis 1,5 ml
Fluid infundiert. Damit liegt die durchschnittliche Pumpmenge
zwischen 30 und 150 ml/min. Diese Werte werden aber von dem
verwendeten Kathetervolumen, der Katheterlänge und dem Vordruck
im zufuhrseitigen Hochdrucksystem mitbeeinflußt.
Typische Retroinfusionsdrucke (Sollwerte) liegen je nach
Patient und retroinfundierter Vene zwischen 30 und 110 mmHg.
Claims (21)
1. Vorrichtung zur venendruckgesteuerten selektiven Absaugung
und Retroinfusion eines Fluides aus bzw. in Körpervenen
mit einer in eine Körpervene (200) eines Patienten einbringbaren, am proximalen Ende offenen Schlauchleitung (60), die mit einem unter Druck stehenden Fluid beschickbar ist, das in die Körpervene (200) gepumpt werden soll,
wobei am proximalen Ende ein vergrößerbares Dichtungsmittel (65) vorgesehen ist, mit dem die Vene (200) gegenüber der Leitung (60) abdichtbar ist,
und die Leitung (60) mit einer Absaugeinrichtung (90) für Blut aus der Vene (200) des Patienten verbunden ist,
mit einer Steuereinheit (10), die Signale vom Herzschlag des Patienten empfängt und welche die Pump- und Saugintervalle mit dem Herzzyklus des Patienten synchronisiert, und
mit Mitteln (50) zur Messung des Veneninnendrucks,
dadurch gekennzeichnet, daß
außerdem Mittel (30) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Steuereinheit (10) den retroinfundierten Fluidfluß so regelt, daß ein bestimmter Sollwert des Veneninnendruckes während der Pumpintervalle konstant gehalten wird.
mit einer in eine Körpervene (200) eines Patienten einbringbaren, am proximalen Ende offenen Schlauchleitung (60), die mit einem unter Druck stehenden Fluid beschickbar ist, das in die Körpervene (200) gepumpt werden soll,
wobei am proximalen Ende ein vergrößerbares Dichtungsmittel (65) vorgesehen ist, mit dem die Vene (200) gegenüber der Leitung (60) abdichtbar ist,
und die Leitung (60) mit einer Absaugeinrichtung (90) für Blut aus der Vene (200) des Patienten verbunden ist,
mit einer Steuereinheit (10), die Signale vom Herzschlag des Patienten empfängt und welche die Pump- und Saugintervalle mit dem Herzzyklus des Patienten synchronisiert, und
mit Mitteln (50) zur Messung des Veneninnendrucks,
dadurch gekennzeichnet, daß
außerdem Mittel (30) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Steuereinheit (10) den retroinfundierten Fluidfluß so regelt, daß ein bestimmter Sollwert des Veneninnendruckes während der Pumpintervalle konstant gehalten wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (10) den Sollwert des Veneninnendrucks
dadurch bestimmt, daß sie bei abgedichteter Vene und fehlendem
venösem Blutfluß einen mit jedem Pumpintervall ansteigenden
Fluidfluß infundiert und den Veneninnendruck mißt, wobei als
Sollwert der sich dabei in der Vene ausbildende Plateaudruck
gewählt wird.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (10) den Sollwert des Veneninnendrucks
dadurch bestimmt, daß sie bei abgedichteter Vene und
vorhandenem venösem Blutfluß den Veneninnendruck mißt, wobei
als Sollwert der sich dabei in der Vene ausbildende
Plateaudruck der Venendruckspitzen gewählt wird.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leitung (60) ein mehrläufiger Katheter
ist, der eine Zufuhrleitung (61) für das Fluid umfaßt.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Katheter ein vierläufiger Katheter ist, wobei außer der
Zufuhrleitung (61) für das Fluid, eine Absaugleitung (62) für
das abgesaugte Blut, eine Meßleitung (63) zur Bestimmung des
Veneninnendrucks und eine Steuerleitung (64) für das
vergrößerbare Dichtungsmittel (65) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Dichtungsmittel (65) ein druckgesteuert
aufblasbarer Ballon ist.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßleitung (63) an einem Ende mit dem Veneninneren
kommuniziert und an ihrem anderen Ende einen Drucksensor (51)
aufweist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (50) zur Messung des Venendrucks
einen am proximalen Ende der Leitung (60) angeordneten
Drucksensor umfassen, der mit der Steuereinheit (10) verbunden
ist.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Regelungsmittel (30) für den
retroinfundierten Fluidfluß, einen mit der Leitung (60)
zusammenwirkenden Durchflußregler umfassen.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrleitung (60, 61) im Bereich des Durchflußreglers (30)
von einem elastisch nachgiebigen Schlauch gebildet wird, wobei
der Durchflußregler (30) ein von einem Elektromotor betriebenes
Klemmorgan (31) umfaßt, das den elastischen Schlauch mehr oder
weniger stark zusammenpreßt und so den Fluß des Fluids in die
Vene steuert.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das distale Ende der Zufuhrleitung (60, 61)
mit einem unter Druck stehenden Reservoir (81) für das Fluid
verbunden ist, wobei ein Druckaufnehmer (82) zur Überwachung
des Drucks in dem Reservoir (81) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das zu infundierende Fluid ein
Sauerstoffträger ist.
13. Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sauerstoffträger Blut oder ein Blutersatz ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das Blut vom Patienten entnommenes arterielles Blut ist, das
vor der Retroinfusion in die Vene (200) von Luftblasen befreit
wird.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
das Blut außerdem gereinigt wird.
16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Reservoir (81) über eine Rollerpumpe
(83) mit dem aus einer Arterie (300) des Patienten entnommenen
Blut gespeist wird.
17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß das Fluid therapeutische oder diagnostische
Wirkstoffe enthält.
18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung (90) eine
Unterdruckpumpe (92) und einen Behälter (93) für das abgesaugte
Blut umfaßt.
19. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man das in den Saugintervallen
abgesaugte Blut von Luftblasen
befreit und dem Patienten über eine Körpervene (400) wieder
zuführt.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
man das abgesaugte Blut außerdem entschäumt.
21. Vorrichtung gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Absaugvorrichtung (90), ein Reservoir
(94), eine Rollerpumpe (95) und eine Luftfalle (96) miteinander
verbunden sind, um einer Vene (400) des Patienten das
abgesaugte Blut gereinigt zuzuführen.
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