DK163344B - Hjertehjaelpeindretning - Google Patents

Description

i

DK 163344 B

Den foreliggende opfindelse henhører til hjertehjælpeind-retninger for intrakorporal anvendelse. Nærmere bestemt vedrører opfindelsen en hjertehjaelpeindretning beregnet til at indsættes i brysthulen på en patient for at omslutte i 5 det mindste kammerdelen af patientens hjerte.

Som det påvises i lundbåck S., "Cardiac Pumping and Function of the Ventricular Septum", Stockholm 1986, sker det menneskelige hjertes pumpning og regulering på en måde, som 10 afviger fra den rådende mening.

Ifølge den anførte publikation udfører det raske hjerte sit pumpearbejde uden at ændre sin ydre form og volumen væsentligt.

15 Nærmere bestemt sker pumpningen således, at det såkaldte klapplan, det vil sige det plan, som indeholder de atrio-ventrikulære hjerteklapper, under kammersystole (hjertecyklens aktive, uddrivende fase) trækkes mod hjertespidsen og 20 presser blodet ud ± kamrene til lurigekredsløbet og systemkredsløbet, samtidig med at blodet suges ind i forkamrene som følge af klapplanets bevægelse.

Under kammerdiastole, den fase af hjertecyklussen under 25 hvilken hjertemusklen er slap, tilbageføres klapplanet til udgangsstillingen under påvirkning af den bevægelsesmængde, som det indstrømmende blod tilføres som følge af klapplanets bevægelse nedad under kammersystole.

30 Som det også påvises i publikationen (på grundlag af opdagelsen, at hjertets ydre volumen og form er i det væsentlige konstant under hjertecyklussen) afhænger hjertets evne til at ændre højre og venstre kammers volumen i forhold til hinanden alene af den fælles kammervæg, kammerseptum, nem-35 lig dennes bøjelighed i hjertets afslappede tilstand. Under kammersystole indtager kammerseptum sammen med resten af

DK 163344B

2 venstre kanunermuskulaturen altid cirkulær tværsnitsform og en bestemt stilling uafhængig af, hvilken form og hvilken stilling kammerseptum har under diastole. Dette beror på, at trykket i venstre hjertekammer under kammersystole altid 5 er højere end trykket i højre hjertekammer. Hvis kammersep-tums form og" stilling under diastole, den afslappede tilstand, adskiller sig fra formen og stillingen under systole, den aktive tilstand, kommer kammerseptum derfor, idet den virker som membranpumpe, til at give øget slagvolumen 10 for det ene hjertekammer og en tilsvarende formindsket slagvolumen for det andet hjertekammer. På denne måde afstedkommer kammerseptum en dobbeltvirkende regulering, som opretholder balance mellem de to dele af cirkulationssystemet (lungekredsløbet og systemkredsløbet).

15

Denne arbejds- og reguleringsmåde hos hjertet indebærer mange fordele, og kendskabet til, at hjertet arbejder på den beskrevne måde, giver svar på spørgsmål vedrørende hjertets fysiologi, som ikke tidligere er besvaret til-20 fredsstillende.

For at hjertet skal kunne pumpe og regulere med konstant ydre form og volumen, er det nødvendigt, at kammerseptum ikke har væsentligt forringet muskelkraft sammenlignet med 25 venstre kammermuskulaturen, som det kan være tilfældet, for eksempel hvis kammerseptum har været ramt af en infarkt.

Som en følge af en'· sådan skade bliver kammerseptum ude af stand til under kammersystole at modstå trykket i venstre hjertekammer og udføre en korrekt regulering. Kammerseptum 30 kommer derfor til at give efter for trykket i venstre hjertekammer og afstedkommer et abnormt forøget slagvolumen i højre side af hjertet og en tilsvarende formindskning i venstre side af hjertet. Som følge deraf bliver mere blod pumpet til lungekredsløbet end til systemkredsløbet. Dette 35 forårsager på sin side, som følge af kammerseptums forringede eller mistede reguleringsfunktion, en ansamling af

DK 163344 B

3 blod 1 lungerne og deraf følgende lungeødem. En sådan begivenhedsudvikling er livstruende.

Eksperimenter udført på dyr med hjertet arbejdende i åbnet 5 brystkurv, det vil sige omgivet af luft, har imidlertid vist, at simulerede infarkter i kammerseptum ikke har de katastrofale følger, som er angivet ovenfor.

Under de forhold under hvilke eksperimenterne bliver ud-10 ført, arbejder hjertet som en anden type fortrængningspumpe, nemlig som en pumpe, som udfører sit arbejde med varierende ydre volumen og form. Dette indebærer også, at hjertekamrene under diastole kan ændre deres volumen ikke alene som følge af en forskydning af kammerseptum, men også som 15 følge af en forskydning af resten af kammervæggene. Under systole kan hjertekamrene derfor give forskellige slagvolumener uden at indvirke på hinanden lige så meget som under diastole. Denne type pumpning og regulering er forenelig med det hidtil rådende syn på, hvorledes hjertet arbejder, 20 når det er indesluttet i kroppen.

Bag den foreliggende opfindelse ligger kendskabet til, at hjertet arbejder på en anden måde, når det er Indesluttet i kroppen, end når det er frilagt, altså når det er omgivet 25 af luft, og at i det førstnævnte tilfælde svære infarkter i kammerseptum kan føre til kraftige cirkulationsforstyrrelser, medens simulerede infarkter i kammerseptum i et hjerte omgivet af luft ikke forårsager livstruende cirkulationsforstyrrelser.

30

Genstand for opfindelsen er en hjertehjælpeindretning beregnet til at indsættes i brysthulen på en patient og omfattende en kappe indrettet til at omslutte i det mindste kammerdelen af patientens hjerte, hvilken hjertehjælpeind-35 retning har de kendetegn, som er angivet i krav 1.

DK 163344 B

4

Som det forklares nærmere i det følgende, anvendes Indretningen ifølge opfindelsen til at tilvejebringe en eftergi-velig støtte for i det mindste kammerdelen af hjertet i brysthulen. Takket være denne eftergivelige støtte kan 5 hjertet, også når det er indesluttet i patientens brysthule, arbejde med den ydre form og volumen varierende i takt med hjerteslagene.

Indretningen ifølge opfindelsen er i første række an-10 vendelig til terapeutiske formål i tilfælde, hvor kammer-septum i en patients hjerte er blevet ramt af en infarkt og derfor ikke kan udføre sin normale reguleringsfunktion for at opretholde balancen mellem lungekredsløbet og systemkredsløbet.

15

Ifølge opfindelsen tillader kappen, at den del af venstre hjertekammervæg, mod hvilken kappens indre væg ligger an, * · bevæger sig udad som reaktion på øgende diastolisk fyldningstryk i venstre hjertekammer. Venstre hjertekammer kan 20 derfor forøge sit slagvolumen ikke alene ved en forflytning af kammerseptum i retning mod højre hjertekammer men også ved en udadrettet bevægelse af restén af venstre hjertekammervæg.

25 Den udadrettede bevægelse af venstrekammervæggen og de som følge deraf forøgede fyldnings- og slagvolumener forårsager en bevægelse af kappens indre væg i retning mod den ydre væg, som støttes temmelig fast af de nærliggende organer i brystkassen, det vil sige de dele af patientens krop, som ' <· ; . · . : 30 afgrænser det hulrum, hvori hjertet ligger. Fluidet bliver derfor omlejret inden i kappen og forårsager en formindskelse af højre kammers fyldnings- og slagvolumen ved:for eksempel en indadrettet bevægelse af den del af højre hjer-tekammers væg, mod hvilken kappen ligger an. Denne virkning 35 bidrager til afbalancering af strømmen udad fra kamrene.

DK 163344 B

5

Med andre ord vil ifølge opfindelsen kammerseptums regulerende funktion blive overtaget af den del af venstre kammervæggen, mod hvilken kappens indre væg ligger an.

5 Fortrinsvis er det i kappen indesluttede fluid eller i det mindste en del af det komprimerbar. For at dette fluid skal kunne tilføres eller fjernes, kan en ende af en bøjelig ledning være tilsluttet til mellemrummet, medens den anden ende er forsynet med en selvtætnende afslutning, gennem 10 hvilken fluidet kan tilføres til kappen eller føres bort fra denne ved hjælp af en injektionssprøjte. Afslutningen placeres fortrinsvis under patientens hud.

Det ligger også indenfor opfindelsens rammer at forsyne 15 kappen med et ekspansionskar, som står i forbindelse med kappens indre, og kan omfatte organer til regulering af fluidtrykket inden i kappen.

En kappe, som kun omslutter kammerdelen af hjertet, kan væ-20 re tilstrækkelig til praktiske formål og har fordelene ved at være konstruktionsmæssig enkel og let at anbringe på hjertet. Hvis kappen er indrettet til at omslutte i hovedsagen hele hjertet, kan der imidlertid opnås funktionsmæssige fordele, eksempelvis kan^ variationer i volumen af den 25 del af kappen, som omslutter hjertets kammerdel, udnyttes til at frembringe variationer i volumenerne i forkamrene i hjertet i modsat takt af variationerne i kamrenes volumen.

Kappen kan være en indretning lavet ud i et stykke, som kan 30 bøjes for at omslutte enten alene kammerdelen eller også hele hjertet. Alternativt kan kappen være lavet i to eller flere separate dele, som kan sættes sammen omkring hjertét.

Hvis kappen er udformet til at omslutte hele hjertet, har 35 dens kanter også egnede udsparinger på egnede steder, så at der kan dannes gennemføringsåbninger for de til og fra

DK 163344 B

6 hjertet førende blodårer.

Hvis kappen er lavet i to eller flere dele,- kan de lukkede rum mellem delenes vægge sættes i fluidledende forbindelse 5 med hinanden, så at fluiden kan strømme frem og tilbage mellem delene.

Når kappen indsættes i kroppen kan det være formålstjenligt at forstærke kammerseptum med et passende materiale. Dette 10 sker med fordel på den side, der vender mod højre hjertekammer, så at eventuelle embolier forårsagede af forstærkningsmaterialet forhindres i at komme ind i systemkredsløbet.

15 De medfølgende tegninger viser skematisk to udførelsesformer af hjertehjælpeindretningen ifølge opfindelsen og deres anvendelse til støtte for et menneskehjerte in situ.

Fig. 1 er et tværtsnitsbillede, som viser en udførelses-20 form, hvor indretningens kappe kun omslutter hjer tets kammerdel.

Fig. 1 er et lignende tværsnitsbillede, som viser en udførelsesform, hvor indretningens kappe omslutter 25 hele hjertet og har åbninger eller gennemførsels passager for de til og fra hjertet førende blodårer.

Fig. 3 viser indretningen i fig. 2 set oppefra, og an-30 skueliggør opdelingen af kappen i to halvdele el ler dele, som er sat sammen for at omslutte hjertet.

På tegningerne, nærmere bestemt i fig. 1 og 2, vises ved T 35 væggen til det hulrum i patientens brysthule, som rummer hjertet H. Videre vises øverste hulvene S og nederste hul-

DK 163344 B

7 vene I, hvilke begge udmunder i højre forkammer RA, som igen udmunder i højre hjertekammer RV via den højre atrio-ventrikulære klap RAV, lungearterien P, som modtager blod fra højre hjertekammer RV via pulmonalisklappen PV, lunge-5 venerne V, som udmunder i venstre forkammer LA, som på sin side udmunder i venstre hjertekammer LV via den venstre atrioventrikulære klap LAV, aorta, A, som modtager blod fra venstre hjertekammer LV via aortaklappen AV, og kam-merseptum W, som adskiller de to hjertekamre.

10

Mellem væggen T og hjertet H er hjertehjælpeindretningens blære- eller sækkelignende kappe indsat. Denne kappe er betegnet med 10 i fig, 1 og med 10a i fig. 2 og 3.

15 Sådan som den vises i fig. 1 har kappen 10 form af en skål, hvis indvendige form modsvarer formen på hjertets H kammerdel. Kappens indre væg 11 er lavet af et biokompatibelt, fortrinsvis helt eller delvis radiopakt materiale i form af et tyndt bøjeligt ark, så at den let kan tilpasse sig til 20 at ligge tæt an mod ydersiden af hjertets kammerdel og antage dennes form. Den indre kappevæg 11 kan således bevæge sig sammen med ydervæggen på hjertets kammerdel.

Også den udvendige kappevæg 12 består med fordel af et 25 tyndt bøjeligt ark af biokompatibelt materiale, så at når kappen 10 indsættes i brysthulen, kan den udvendige væg 12 tilpasse sig til formen på den omgivende brysthulevæg T.

Det hermetisk lukkede mellemrum 13 mellem den indre væg 11 30 og den ydre væg 12 er fyldt med et egnet fluid, markeret ved prikker, som kan være en gas eller en væske eller delvis en gas og delvis en væske. Fortrinsvis er i det mindste en del af fluidet en gas.

35 Hvis ikke materialet i den ipdvendige væg 11 og den ydre væg 12 selv har lavfriktionsegenskaber, bør et egnet smøre-

DK 163344 B

8 middel i form af en væske eller en væskesuspension udgøre en del af fluidet i mellemrummet 13, eller overfladerne på den indre væg 11 og den ydre væg 12 bør være belagte med et formålstjenligt smøremiddel, så at den indre væg 11 let kan 5 glide på den.ydre væg 12, hvis væggene skulle komme i kontakt med hinanden, når kappen er i brug.

En bøjelig ledning 14 er tilsluttet til den iøvrigt hermetisk lukkede kappe 10, gennem hvilken ledning mellemrummet 10 13 står i forbindelse med et hermetisk lukket implanterbart ekspansionskar 15. Dette ekspansionskar vises forsynet med indløbs- og udløbsventiler 16 henholdsvis 17, som udgøres af kontraventiler og er indstillede til at åbne ved opnåelse af en bestemt trykforskel mellem ekspansionskarret og 15 mellemrummet 13. Ventilerne er imidlertid ikke uomgængeligt nødvendige.

Som det vises i fig. 1, omfatter ekspansionskarret 15 en sæk eller en blære, som kan sammenpresses eller tillades at 20 udvide sig for at ændre sit volumen.

Ved at hjertets kammerdel støttes eftergiveligt (elastisk, hvis i det mindste en del af fluidet er komprimerbart) af den indre kappevæg 11, kan kammervæggene i hjertet H bevæge 25 sig uden større hindringer, så at hjertet kan pumpe på den ovenfor beskrevne måde, det vil sige, så at hjertekamrene RV, LV kan samvirke ikke blot un$er formidling af kammer-septum W, men også under medvirkning af resten af kammervæggene, hvilket i tilfælde af en skade på kammerseptum W 30 er nødvendigt for at reguleringsfunktionen skal kunne opretholdes. Ekspansionskarret 15 er således dimensioneret, at ændringen af mellemrummets 13 volumen ikke fører til alt for store trykændringer.

35 Kappen 10a i fig. 2 og 3 adskiller sig fra kappen i fig. 1 ved, at den omslutter hele hjertet som en kapsel. For at

DK 163344B

9 kappen lettere skal kunne anbringes på hjertet H er den lavet i to dele lOal og 10a2, som kan bøjes eller sammenføres omkring hjertet og forenes med hinanden ved egnede fastgørelsesorganer 18, som det vises i fig. 3. De to dele er ud-5 formede med udsparinger 16al, 16a2 ved de kanter, som er beregnet til at ligge an mod hinanden eller ligge ind til hinanden, når delene er ført sammen omkring hjertet. Udsparingerne er således beliggende og udformede, at de kan danne gennemføringsåbninger for den øverste hulvene S, underlet ste hulvene I (ikke vist på fig. 3) lungearterien P, lungevenerne V og aorta A.

Mellemrummene 13a i de forskellige dele er hermetisk tillukkede men står eller kan sættes i forbindelse med hinan-15 den ved hjælp af egnede ledningsorganer, som er markeret ved 19, så at fluidet kan bevæge sig mellem delene.

Som det fremgår af fig. 2 vil en indadrettet bevægelse af ydervæggen i kamrene RV, LV forøge volumet i den del af 20 kappen 10a, som ligger an mod kamrene og forårsager en tilsvarende formindskelse af volumet af den del af kappen, som ligger an mod forkamrene RA, LA. Denne volumenformindskelse og den resulterende omlejring af fluidet i kappen forårsager en udadrettet bevægelse af forkamrenes ydervægge og 25 dermed en forøgelse af forkamrenes volumen. På lignende måde forårsager en udadrettet bevægelse af kamrenes ydervægge en indadrettet bevægelse af forkamrenes ydervægge. Disse bevægelser i modtakt forbedrer hjertets pumpevirkning.

30 I den i fig. 2 viste udførelsesform findes der ikke noget ekspansionskar. I stedet er den yderste ende af ledningen 14 forsynet med en implanterbar afslutningsindretning 20 med en selvtætnende punkterbar membran 21, gennem hvilken fluidet, når det er påkrævet, kan indføres i eller bortfø-35 res fra mellemrummene 13 ved anvendelse af en injektionssprøjte, hvis kanyle stikkes gennem membranen. Naturligvis

DK 163344B

10 kan der anbringes et ekspansionskar svarende til det i fig.

1 i stedet for eller udover afslutningsindretningen 20. På lignende måde kan i udførelsesformen ifølge' fig. 1 en afslutningsindretning svarende til afslutningsindretningen 20 5 anbringes udover eller i stedet for ekspansionskarret 15.

1 en tredje ikke vist udførelsesform, omslutter kappen ligeledes hele hjertet. I denne udførelsesf orm omfatter kappen en nederste del, som er ligesom kappen 10 i fig. 1 (med 10 eller uden ekspansionskarret 15) og en øverste del indrettet til at omslutte hjertets øverste del eller forkammerdel. Den øverste kappedel er sammensat af to sektioner for lettere at kunne anbringes om hjertet, så at den set oppefra ligner den del af kappen 10a, som er synlig på fig. 3.

15 Et tværsnitsbillede af den tredje udførelsesform ville være i alt væsentligt lig afbildningen i fig. 2.

Hvis det ønskes kan den øverste og den nederste del i den tredje udførelsesform være forsynede med sammenbindingsled-20 ninger, gennem hvilke de lukkede rum i delene står i forbindelse med hinanden. Denne forbindelse kan imidlertid undværes.

Det bør bemærkes, at samtlige udførelsesformer af indret-25 ningen ifølge opfindelsen danner et hermetisk lukket system, i hvilket fluidet kan omlejres, og at når indretningen anvendes til at afstedkomme den regulering, som i et rask hjerte udføres af kammerseptum, men overtages af de øvrige kammervægge i tilfælde af infarkt i kammerseptum, 30 påføres der ingen kraft på hjertet fra ydersiden af patientens krop under medvirken af kappen. Indretningen ifølge opfindelsen må således ikke forveksles med indretninger, som anvendes for at påføre en ydre kraft på hjertet for at sammenpresse dette for eksempel på at formindske kamrenes 35 volumen eller stimulere hjertemusklen.

Claims (8)

1. Hj ertehjælpeindretning til Indsættelse i brysthulen på en patient, og som omfatter en kappe indrettet til at om- 5 slutte og ligge an mod i det mindste kammerdelen af patientens hjerte, kendetegnet ved, at kappen (10, 10a) har i forhold til hinanden bevægelige indre og ydre vægge (11, 12), som afgrænser et mellemliggende lukket mellemrum (13, 13a) indeholdende et fluid, som kan forflyttes 10 indenfor mellemrummet som reaktion på relative bevægelser mellem den indre og den ydre væg, og at i det mindste den indre væg (11) er bøjelig, så at den kan passe tæt omkring hjertet og bevæge sig sammen med den hjertevæg, som den ligger an imod. 15

2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kappen (10a) er indrettet til at omslutte hele hjertet (H).

3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegne t-20 ved, at kappen (10) omfatter mindst to dele (lOal, 10a2), som er indrettet til sammen at danne en kapsel omkring hjertet (H).

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at 25 mellemrummet (13a) mellem væggene i hver del (lOal, 10a2) er lukket, men står i forbindelse med mellemrummet i den anden del eller i hver eneste af de øvrige dele.

5. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-4, kende-30 tegnet ved, at mellemrummet (13, 13a) mellem kappens vægge (11, 12) er i fluidledende forbindelse med et ekspansionskar (15).

6. Indretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at 35 ekspansionskarrets (15) volumen er variabelt. DK 163344 B 12

7. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at i det mindste en del af fluidet kan komprimeres. 5

8. Indretning ifølge ethvert af kravene 1-7, kende tegnet ved en bøjelig ledning (14), hvis ene ende er tilsluttet til kappen (10a), og hvis anden ende er forsynet med en implanterbar afslutningsindretning (20) med et selv-tætnende organ (21), gennem hvilket fluid kan tilføres til 10 og bortføres fra kappen*