DE69925568T2 - Unterstützungsvorrichtung für die physiologische dynamik der herzkammern - Google Patents

Unterstützungsvorrichtung für die physiologische dynamik der herzkammern Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur Unterstützung der Kontraktionsfunktion des Herzens.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Apparat zur Behandlung von Herzinsuffizienz durch ein System, das dem physiologischen System ähnelt und die Herzentleerung verbessert, so dass die Kontraktilität und Distensionsparameter anfängliche reguliert und weiter kontrolliert werden können, und die Hohlraumfüll- und Entleerungszeiten an die Mechanik der elektrischen Herzaktivität angepasst werden und ein physiologischer Weg aufrechterhalten wird, weil der Apparat das Herz selbst ähnlich wie bei der systolischen Kontraktion der physiologischen Ventrikel- und Vorhofmuskulatur in seiner Tätigkeit unterstützt.
  • Der erfindungsgemäße Apparat gestattet die Verbesserung der Kontraktion der Herzhohlräume bei globalen Dilatationen (im typischen Fall dilatierter Kardiomyopathie) und der Kontraktion von segmentweisen Dilatationen. Ferner können auch Asynergien, Dyssynergien, Aneurysmen und zonale Dilatationen bei vielen Herzerkrankungen verhindert werden.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Herzinsuffizienz, bei der das Herz nicht ausreichend in der Lage ist, seine Blutpumpenfunktion zu erfüllen, ist ein häufiger Zustand, der mehrere Ursachen haben kann und dem mehrere Mechanismen zugrunde liegen können.
  • Sie ist bei vielen Tausenden von Menschen Ursache von körperlicher Behinderung, Funktionseinschränkungen und Krankheitszuständen und sie ist für zahlreiche Todesfälle verantwortlich.
  • Es gab viele Versuche, Herzinsuffizienz zu überwinden oder zu lindern und in den letzten Jahren gab es erhebliche Fortschritte, weil die physiologischen und pathologischen Mechanismen des Herzens und die Mechanismen der anderen Organe und Systeme, die mit der Herzaktion in Zusammenhang stehen, bestens bekannt sind und weil es Fortschritte in den diagnostischen und therapeutischen Techniken mit ihren pharmakologischen, mechanischen und elektrischen Merkmalen gibt.
  • All dies führte zu einem bedeutenden Fortschritt in der Behandlung von Kardiopathien und zu einer Verbesserung der Überlebensrate, der Lebensqualität und zur Linderung oder Beseitigung der Symptome und Komplikationen, die bei kardiologischen Patienten auftreten können.
  • Das Gebiet, in dem Fortschritte erst noch erzielt werden müssen, ist aber sehr groß. Die Entstehung von Herzinsuffizienz wird durch Arzneimittel unterdrückt und das letztendliche Herzversagen wird heute im Vergleich mit früher signifikant hinausgezögert, aber wir sind noch immer nicht in der Lage, es zu verhindern oder dem Myokard die verlorene Kraft zurückzugeben, wenn es ein bestimmtes Maß an Dilatation und Abschwächung seiner Kontraktionsfähigkeit erreicht hat.
  • In den letzten Jahrzehnten wurden mehrere Herztransplantationseinheiten entwickelt, um Patienten, deren Prognose ungünstig ist, weil die restlichen medizinischen Möglichkeiten ausgeschöpft sind, ein Spenderherz zu geben, um die Weiterentwicklung zu einem definitiven Versagen in einem geschwächten Herzen zu verhindern.
  • Es wurden auch Kunstherzen entwickelt, die im eigentlichen Apparat ein Pumpsystem enthalten. Diese Kunstherzen besitzen aufgrund der von ihnen hervorgerufenen Hämolyse und anderen bedeutenden medizinischen Nachteilen und hohen Wirtschaftskosten aber noch keine Lebensdauer und werden in vielen Fällen nur vorübergehend eingesetzt, während der Patient auf eine Herztransplantation wartet.
  • In Revista Espanola de Cardiologia, Band 51, Seite 23–30, Juli 1998, ist ein Artikel von Dr. Francisco Torrent Guasp veröffentlicht, in dem eine Halteprothese offenbart wird, die aus einem steifen oder formbaren nicht-streckbaren Ring besteht, der in den beiden basalen Dritteln des Ventrikels eine Haltefunktion ausübt und so die Ventrikelmasse verengt. Diese Halteprothese würde eine weitere Dilatation des Herzens einschränken, aber mit ihr könnte das diastolische Volumen nicht reguliert werden und es wären auch keine weiteren Modifikationen möglich, wie auch die systolische Entleerung nicht verbessert werden könnte. Dieser Artikel enthält eine Beschreibung und eine Abbildung der Ventrikelmechanik, wobei bei der Funktion vier Hauptbewegungen des Ventrikels unterschieden werden: Verengung, Verkürzung, Streckung und Vergrößerung (3, Seite 522).
  • Patent US-A-5,383,840 offenbart eine biokompatible Vorrichtung zur Ventrikelunterstützung und Kontrolle von Arrhythmien, die eine Kompressionsanordnung mit einem Band, das um den Umfang des Herzens gewickelt wird, und ein Mittel aufweist, mit dem das Band mehr oder weniger eng um die Außenwände der Ventikelhohlräume in vorbestimmten Zeiträumen angepasst werden kann, damit ein Druck auf die Ventrikel ausgeübt wird, der ungefähr transversal zur Längsachse verläuft, mit einem anpassbaren Wert synchron mit den systolischen Zyklen der Herzhöhlen, zusätzlich zur Verengung/Verkürzung der Höhlenwände, und wobei dieses Mittel eine weitere Lockerung und Dilatation der Wände chronologisch mit dem Herzzyklus gestattet.
  • Das Patent offenbart ausführlich andere Systeme des Standes der Technik, die dasselbe Ziel verfolgen. Dabei wird Patent US-A-4,304,225 erwähnt, das ebenfalls ein Druckband offenbart.
  • Andere Dokumente des Standes der Technik, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betreffen, sind in Patent US-A-4,448,190 offenbart, das eine mit einem Pumpmittel in Verbindung stehende Außenhülle zum engen Anpassen oder Lockern um ein Organ, wie z.B. Aorta oder Ventrikel, aufweist, während eine Reihe von elektrischen Impulsen synchron gesendet werden. Eine andere ähnliche Vorrichtung ist in Patent US-A-5.131.905 offenbart.
  • In allen diesen Hintergrunddokumenten erfolgt eine Kreuzaktion auf die Ventrikel wie bei der Durchführung einer Herzmassage, die zwar wirksam ist, aber vom Verhalten der systolischen Kontraktion der Ventrikelmuskulatur gemäß der Herzphysiologie, die das Blut von der Spitze zum Boden der Ventrikel drückt, abweicht.
  • Andererseits sieht keines der erwähnten Hintergrunddokumente ein Mittel zur Verabreichung einer Kontraktionsbehandlung ähnlich den Vorhöfen und zur gleichzeitigen und separaten Behandlung von Vorhof und Ventrikel vor.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Gegensatz zu den oben erwähnte Hintergrunddokumenten schlägt die Erfindung einen Apparat zur Unterstützung der physiologischen systolischen und diastolischen Dynamik der Herzhohlräume, den wir ESPS (elektrosynchrones Drucksystem) nennen, zur Unterstützung der Kontraktionsfunktion des Herzens vor.
  • Der Apparat umfasst eine als Sitz fungierende stabile Struktur oder Außenhülle mit einer der den sie umgebenden/einhüllenden Herzkammern ähnlichen Kontur, d.h. ungefähr kegelförmig, deren Öffnung einen ersten steifen Ring aufweist, der ebenso wie eine Stelle der Struktur distal vom Ring und an dem der Herzscheitelpunkt angebracht ist, am Körperskelett (Rippen) des Patienten befestigt werden soll, beispielsweise mit flexiblen Spannungsgliedern oder halbsteifen Elementen einer geeigneten Textur, die seine relative Arretierung garantieren.
  • Es gibt einen zweiten Ring mit einem geringfügig kleineren Durchmesser, der mit dem ersten steifen Ring verbunden ist, mit der Möglichkeit einer drehenden Gleitbewegung unter Führung auf dem ersten Ring und einer dazu konzentrischen Bewegung und mit einem gezahnten Element mit einem peripheren Zahnprofil der Außenwand des Innenrings, so dass bei Aktivierung des Motors der Innenring drehend und gleitend auf dem fest stehenden Außenring bewegt wird.
  • Eine ungefähr kegelförmige Tasche aus biegsamem Gewebe ähnlich wie die Herzkammerkontur ist über die Öffnung mit dem oben beschriebenen drehenden Innenring verbunden, und der Scheitelpunkt ist im Innern mit der Stelle der steifen Außenhülle verbunden.
  • Durch diese Anordnung bleibt die flexible Innentasche mit dem die Ventrikel umgebenden Perikard in Kontakt mit dem Herz darin, wobei sie wiederum von der mit dem Außenring einstücken steifen Struktur umgeben ist.
  • Das Verhalten des vorgeschlagenen Apparats entspricht somit der Herzphysiologie der systolischen Kontraktion der Ventrikelmuskulatur, so dass eine Entleerung oberhalb der Aorten- und Pulmonalklappen erfolgt, die besonders wirksam für die systolische Entleerung ist, weil die Entleerungsrichtung die gleiche ist wie die des Myokards bei der Systole.
  • Struktur, Oberfläche und Verteilung der Taschenfasern werden so gewählt, dass verschiedene Drücke auf den oder anderen Ventrikel aufgebracht werden können.
  • Der Apparat enthält ferner: Steuermittel zur Teleüberwachung der beim Pumpen durchgeführten Drehbewegungen in einer oder anderen Richtung des Innenrings synchron mit der physiologischen Dynamik, umfassend:
    • – ein Antriebssystem
    • – eine Batterie oder Stromzufuhr für das Antriebssystem;
    • – ein Reguliersystem; und
    Mittel zur Befestigung des Außenrings und der distal dazu gelegenen Stelle der steifen Struktur auf dem Thorax, damit die Struktur so um das Herz angeordnet ist, dass sie nicht entfernt werden kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Apparat eine Kappe, die auf die Vorhöfe aufgesetzt wird und sich an deren Kontur anpasst, und die Einschnitte der Hohl- und Lungenvenen, die darin einmünden, berücksichtigt. An diese Kappe schließen sich Spannungselement an, die einen Sektor mit Zahnprofil aufweisen und auf kontrollierte Weise zum Antrieb von Zahnrädern auf der Außenseite der stabilen/steifen Struktur, die die Ventrikel umgibt, oder im Außenring ausgelegt sind.
  • Die Anatomie der Vorhöfe und ihre topographische Beziehung zu den großen Gefäßen gestattet keine problemlose enge Anpassung mit einer Tasche oder Hülle ähnlich wie die für die Ventrikel vorgeschlagene, so dass das Vorhofsystem aus einer sie umgebenden Kappe besteht.
  • Diese Kappe muss so geformt sein, dass sie an die Außenfläche der Vorhöfe angepasst werden kann, wobei sie geeignete Einschnitte in den an die Gefäße angrenzenden Bereichen aufweist, damit diese bei Konstriktion der Vorhöfe nicht zusammengepresst werden.
  • Diese Kappe kann verengt sein und in kraniokaudaler Richtung mittels Spannungselementen mit Zahnprofil zum Antreiben von Zahlrädern, die auf der Außenhülle oder dem Außenring des Apparats sitzen, nach unten führen.
  • Durch die Drehung der Räder bewegt sich die Vorhofkappe an den Ventrikeln nach unten und komprimiert die Vorhöfe, so dass sie gezwungen sind sich zu entleeren und die Leerung der Vorhöfe durch Mitral- und Trikuspid-Klappen wird provoziert, oder sie bewegt sich nach oben und entfernt die Kompressionskraft, so dass die Diastole der Vorhöfe möglich ist.
  • Wenn das System nur ein Vorhofsystem ist, hüllt eine Schutzhülle die Ventrikel ein mit dem Ziel, die durch die Spannungselemente erzeugte Reibung zu verhindern und eine Unterstützung für das Antriebssystem zu bieten.
  • Wenn es ein doppeltes System ist, d.h. für Vorhöfe und Ventrikel, sitzen die Spannungselemente des Vorhofmoduls und sein Schließmechanismus in Bezug auf das Ventrikelmodul äußere stabile Struktur) außen, um ebenfalls zu verhindern, dass die Bewegung die Herzoberfläche verletzt.
  • Der Apparat kann so angeordnet werden, dass er nur den Ventrikelteil umgibt, wobei nur die ventrikuläre Diastole und Systole kontrolliert wird.
  • Er kann auch um die Vorhöfe angeordnet werden, wo er die Diastole und Systole der Vorhöfe kontrolliert.
  • Wenn gewünscht können beide Systeme aufeinander abgestimmt werden, aber es muss ganz deutlich sein, dass die Hüllteile für eine oder andere Hohlräume spezifisch sind, wobei das Vorhofsystem, die Vorhofdiastole, die Ventrikelsystole und die Ventrikeldiastole in diesem Fall in einer identischen Reihenfolge wie im physiologischen Herzzyklus gesteuert werden.
  • Ein bedeutender Vorteil des vorgeschlagenen Apparats ist seine Platzierung auf der Außenfläche des Herzens. Somit kommt er nicht mit dem Blut im Hohlraum in Berührung und kann so nicht die Blutzellen beschädigen, wie die bei den derzeitigen Kunstherzen wie oben erwähnt der Fall ist und im Gegensatz zu den Alternativsystemen zur Herzunterstützung, die in den erwähnten Patenten offenbart werden, löst er eine physiologische Wirkung aus und ermöglicht die Applikation auf die Vorhöfe, unabhängig von oder in Kombination mit der Ventrikelbehandlung.
  • Bedienungsmechanismen: A) Ventrikelmodus
  • Gleichzeitig mit der Ventrikelsystole dreht sich der Innenring am Boden der flexiblen Tasche um seine Spitze, angetrieben vom Antriebssystem. Da die Spitze des Innenkegels an der Außenstruktur befestigt bleibt und sich deshalb nicht bewegen kann wenn sich der Boden dreht, werden die Wände eingezwängt und zwingen die darin enthaltenen Ventrikel sich zu entleeren genau wie bei der physiologischen Entleerung des Herzens. Das darin enthaltene Blut wird zum Boden des Kegels hin entleert, d.h. der Stelle, an dem sich die Sigmoid-Klappen (Aorten- und Lungenklappe) befinden, und fließt zu den großen Gefäßen (Aorta und Lungenarterie).
  • Je mehr sich der Innenring dreht umso stärker wird der Kegel verengt und desto niedriger ist das enthaltene Volumen und desto größer ist die bei der Systole der Ventrikel zu den großen Gefäßen ausgestoßene Blutmenge, d.h. desto stärker wird die sogenannte „Ventrikelauswurffraktion" erhöht.
  • Die gewünschte Zeit für jeden Konstriktionszeitraum zum Erreichen einer geeigneten Entleerung wird fallweise bestimmt.
  • Am Ende der systolischen Periode müssen sich die Ventrikel entspannen, damit sie sich in der Diastole füllen können.
  • Bei einer Drehung in der zur oben erwähnten entgegengesetzten Richtung nimmt die die Ventrikel einhüllende flexible Stofftasche wieder ihre frühere Gestalt und Kapazität an, die größer ist, wenn der Ring bei der Rückkehr stärker um sie dreht, so dass die darin enthaltenden Ventrikel in der Diastole entspannen und mit dem Blut von den Vorhöfen gefüllt werden.
  • Zum geplanten Moment dreht sich der Ring in der der vorherigen entgegengesetzten Richtung und das gewünschte diastolische Volumen wird erreicht. Wenn gewünscht ist, wieder das maximal mögliche diastolische Volumen zu erhalten, ist die Rückkehr vollständig bis zu der Stelle, an der der Innenkegel sein maximales Volumen besitzt.
  • Wenn bei einem Patienten gewünscht wird, dass das diastolische Füllen verringt wird, wird die Rückkehr angepasst, so dass der Innenring sich weniger stark dreht und so eine übermäßige Diastolenfüllung vermieden wird.
  • Die Möglichkeit zur Anpassung des Ausmaßes der Ringrückkehr zu seiner primären Position ermöglicht auch die Feststellung der maximalen zulässigen Ventrikelentspannung und somit der Anpassung des diastolischen Volumens.
  • Dadurch kann die übermäßige Herzdistension zusätzlich verringert oder verhindert werden, d.h. die diastolische Stauung, was ein sehr wichtiger Faktor bei Herzinsuffizienz ist, wenn die Ventrikel ein kritische Dilatationsmaß überschritten haben.
  • Die gewünschte Zeit für jeden Entspannungszeitraum wird jeweils so gewählt, dass eine ausreichende Füllung erzielt wird.
  • Die Möglichkeit der Anpassung der Drehung in der einen oder anderen Richtung ermöglicht somit die Regulierung des systolischen Volumens und des diastolischen Volumens und somit die Bekämpfung der beiden Hauptkomponenten von Herzinsuffizienz: unzureichende Kontraktilität und übermäßige Dilatation.
  • B) Vorhofmodus
  • In vielen Fällen leiden die Patienten an Vorhofflimmern. Bis jetzt bestehen die einzelnen medizinischen Maßnahmen für diese Situation aus den folgenden:
    • 1) Versuch, den Sinusrhythmus mithilfe von Arzneimittel oder elektrischer Kardioversion wieder herzustellen
    • 2) Kontrolle der Ventrikelfrequenz bei permanentem Flimmern mit Arzneimitteln
    • 3) Manchmal Ablation des atrioventrikulären Gangs, wenn sich die Ventrikelantwort nicht steuern lässt.
  • In anderen Fällen bestehen Vorhofdilatationen, obwohl der Patient im Sinusrhythmus ist, die von einer mechanischen Unterstützung beim Entleeren profitieren würden.
  • Mit dem von uns vorgeschlagenen System kann versucht werden, die Vorhöfe wie bei der Vorhofsystem zusammenzudrücken, was im Herzzyklus mit dem letzten Teil der Ventrikeldiastole zusammenfällt.
  • Dies hat drei bedeutende Vorteile:
    • 1) der prozentuale Anteil, in dem die Vorhofkontraktion zur Herztätigkeit beiträgt, wird ausgenutzt
    • 2) Dilatation der Vorhöfe wird verhindert
    • 3) Da die Entleerung bleibt, wird verhindert, dass sich Gerinnsel formen, die zu Lungenembolien oder systemischen Embolien führen können.
  • Wenn der Patient von selbst einen Sinusrhythmus hat und die Vorhofsystole unterstützt werden soll, wenn die P-Welle des Elektrokardiogramms erscheint, wird ein Zahnrad gedreht, das die die Vorhöfe umgebende Kappe nach unten ziehen muss.
  • Diese Drehung kann in der Kappe eine Verschiebung parallel zur größeren Herzachse erzeugen, so dass nur eine Bewegung nach unten stattfindet. Wenn gewünscht, können aber die Spannungselemente, die diese Kappe festhalten, mit einer festgelegten Neigung auf der größeren Achse versehen werden, und bei Drehung des Zahnrads würde eine gewisse Verdrehung stattfinden, wobei aber stets darauf geachtet wird, dass die Verdrehung nicht so stark ist, dass die großen Venenzugänge der Vorhöfe erdrückt werden.
  • Implantation und Befestigung
  • Zunächst und solange die technische Systementwicklung kein anderes Verfahren zulässt, erfolgt die Platzierung mit einem chirurgischen Eingriff mit Thorakotomie.
  • Der das Herz umhüllende Apparat wird außerhalb des Perikards angeordnet. Wenn man berücksichtigt, dass die Fragilität des Herzens und des es umgebenden anatomischen Gewebes (Lungen, große Gefäße und alle mediastinalen Strukturen) verhindert, dass sie chirurgisch darauf befestigt werden, müssen sie an benachbarten Strukturen befestigt werden, die stärker sind und deren Anatomie und Funktion durch die Bewegung des Apparats nicht beschädigt werden. Wie bereits erwähnt sind der Außenring und die Außenhüllenstelle an den Rippen fixiert, damit sich der Apparat nicht drehen oder verschieben kann und damit gleichzeitig Stabilität und Unterstützung des Systembetriebs erreicht werden.
  • Bei der chirurgischen Implantation wird das andere Ende jedes Spannungselements aus flexiblen Material eine Rippe umgebend an dem am besten geeigneten Punkt in der Nähte fixiert, so dass es keine Nerven- oder Gefäßstrukturen verletzt.
  • Zweckmäßig befestigen mehrere Spannungselement den Außenring des Apparats und ein oder mehrere fixieren die distale Spitze.
  • Die Anzahl Spannungselemente reicht aus, damit der Apparat fest an der Brust befestigt werden kann. Ihre Breite ist zweckmäßig so, dass die Bewegung nicht die Rippen beschädigt, an denen sie befestigt sind. Die Länge hängt von den Größen des Apparats ab und bei der Operation entscheidet der Chirurg, über welche Länge jedes Spannungselement um sich selbst umgebogen werden muss und mit Nähten befestigt werden muss, damit es ausreichend Stabilität ohne Verzerrung der Anatomie in der Region durch ungeeignete Winkel bietet. Als Alternative zu den Spannungselementen können auch ein oder mehrere halbsteife Elemente mit geeignetem Profil verwendet werden.
  • Damit das Herz im Apparat befestigt bleibt, können den Spannungselementen ähnliche Gürtel mit einem ähnlichen System wie die Träger einer Hose über das Herz gelegt werden, so dass es umhüllt bleibt und mit einem Schließsystem, das mit chirurgischen Nähten oder anderweitig am Apparat selbst befestigt werden kann, damit der Apparat nicht verschoben wird oder das Herz herausrutscht.
  • Das System hat den Vorteil, dass der Apparat später leicht entfernt werden kann, wenn der gleiche Patient einer Herzoperation unterzogen werden muss, beispielsweise um eine aortokoronare Bypassoperation durchzuführen oder für den möglichen Fall, dass es die Umstände erforderlich machen, den Apparat zu ersetzen.
  • Stromzufuhr und Leitungssystem
  • Das ideale Stromzufuhrsystem ist eine Generator mit großer Kapazität vom Batterie-Typ, der in den Körper des Patienten implantiert werden kann und periodisch erneuerbar ist, wie dies heute bei Herzschrittmacher-Generatoren der Fall ist. Dies hat den Vorteil, dass man nicht auf eine externe Stromversorgung angewiesen ist, die eine Verbindung zwischen der Außenseite und dem Körperinneren erfordert.
  • Wenn die Stromerfordernisse prinzipiell nicht gestatten, dass die Batterie im Inneren liegt, kann ein transthorakales Kabel den Motor des Apparats mit der Stromzufuhr verbinden, bei der es sich um externe Batterien handeln kann, die der Patient in einem Rucksack trägt, wie dies zurzeit bei einem Kunstherzen der Fall ist.
  • Chronologische Regulierung in Bezug auf den elektrischen Zyklus des Steuersystems
  • Ein elektronischer Generator ähnlich einem Herzschrittmacher, der bei derselben Operation in den Körper des Patienten implantiert wird, sendet an das Antriebssystem die Impulse zum Starten von Kontraktion und Distension.
  • Außerdem wird bestimmt:
    • a) der Moment des Beginns der Kontraktion
    • b) die Dauer der Kontraktion
    • c) Umfang, Geschwindigkeit und Dauer der Drehung des Rings zur Kontraktion
    • d) Der Moment, an dem die Distension beginnt
    • e) Die Dauer der Distension
    • f) Umfang, Geschwindigkeit und Dauer der Drehung des Rings zur Distension.
  • Zur Aufrechterhaltung einer geeigneten Sequenz bei der Kontraktion der Herzhohlräume und der physiologischen Perioden von Füllen und Leeren, muss die mechanische Aktivität an die elektrischen Aktivitäten des Herzens angepasst werden, wobei die Perioden der isovolumetrischen Kontraktion, Entleerung, isovolumetrischen Entspannung und Füllung beachtet werden.
  • Ein Sensor ähnlich dem Kabel eine Herzschrittmachers weist den Beginn des QRS Ventrikelkomplexes des Elektrokardiogramms nach, damit wie bei der physiologischen Ventrikelsystole, er den Beginn der Konstriktion bestimmt und die systolische Entleerung des Ventrikels unterstützt, wenn das Ventrikelmodul starten soll.
  • Dieser Sensor oder ein ähnlicher Sensor muss die P-Welle des Elektrokardiogramms bei Verwendung des Vorhofmoduls nachweisen.
  • Wenn die Ventrikel durch einen Herzschrittmacher stimuliert werden, ist die Ventrikelspitze der Auslöser für den Beginn der Drehung für die Ventrikelsystole.
  • Wenn der Vorhofmodus gewählt ist und der Patient nicht selbst Vorhofrhythmus mit nachweisbarer P-Welle hat, wird ein Herzschrittmacher im Vorhof- oder Bikamera-Modus benötigt, der den Vorhofmodus aus der Spitze des Vorhofkabels erweckt.
  • Regulierung bei weiteren Kontrollen
  • Wie dies bei einem Herzschrittmacher der Fall ist, können diese Parameter von außen beliebig of gesteuert und angepasst werden, um bei jedem Patienten optimale Leistung zu erhalten.
  • Klinische und radiologische Kontrollen und genauer echokardiographische Kontrollen zeigen den Zustand jedes Patienten und die jeweils durchzuführenden Anpassungen.
  • Antriebsmechanismus
  • Ein verstellbarer Rotor ist das Antriebsglied für das Ventrikelkontraktionssystem. Der mit der Batterie und dem Regulierungssystem verbundene Rotor sorgt dafür, dass sich der Innenring bei der Systole in dem gewünschten Umfang dreht, damit der gewünschte systolische Ausdruck erzielt wird und die Entleerung der Ventrikel unterstützt wird.
  • Durch Drehung dieses Rotors in entgegengesetzte Richtungen erhöhte der durch die Innentasche eingeschränkte Kegel seine Kapazität in der Diastole, damit die Ventrikel in der geplanten Menge zur Erzielung der optimalen hämodynamischen Leistung gefüllt werden können.
  • Der Motor kann am Außenring des Apparats befestigt werden, so dass er relativ zum Herzen stabil bleibt. Die beste Stelle auf diesem Ring oder dieser Hülle hängt von den besetzten Räumen ab, wobei versucht werden muss, dass seine Opazität nicht spätere echokardiographische Kontrolluntersuchungen, die zur Verlaufskontrolle des Patienten nötig werden, oder die Eignung der Betriebsparameter des Apparats beeinträchtigt.
  • Da die Außenhülle (Außenring und distaler Punkt der Hülle) mithilfe der oben erwähnten Spannungselemente im Befestigungssystem auf der Brust fixiert wurde, bleiben der Apparat und der Motor somit auf dem Thorax stabil und umhüllen auf geeignete Weise das Herz.
  • Sie können so angeordnet werden, dass sie nur den Ventrikelteil umhüllen, damit nur die Ventrikelsystole und -diastole gesteuert werden.
  • Ferner kann eine Kappe um die Vorhöfe gelegt werden, die die Systole und Diastole der Vorhöfe steuert.
  • Wenn gewünscht können die Systeme aufeinander abgestimmt werden, so dass die Mechanismen von Vorhofsystole, Vorhofdiastole, Ventrikelsystole und Ventrikelsystole synchronisiert und in identischer Reihenfolge wie der physiologische Herzzyklus reguliert werden.
  • Der erfindungsgemäße Apparat wird nachstehend anhand der in den beiliegenden Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele, die nur der Veranschaulichung dienen und den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen, erläutert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht des Herzens, die schematisch die Anordnung von zwei es umgebenden Ringen und die Spannungselemente oder Befestigungsbänder des Außenrings, fixiert auf den Rippen des Patienten zeigt;
  • 2 einen Längsschnitt durch das Herz, der die Anordnung der den Apparat bildenden Teile und insbesondere der äußeren Hüllstruktur und der inneren flexiblen Stofftasche sowie die Motoranordnung auf dem Innenring zeigt;
  • 3 eine Ansicht eines Details in vergrößertem Maßstab der Kupplung zwischen dem Antriebsgetriebe und einem peripheren gezahnten Abschnitt auf der Außenseite des Innenrings;
  • 4 eine Ansicht entsprechend der in 2, aber mit flexibler verdrehter Innentasche, so dass sie die Ventrikel zusammendrückt, entsprechend der maximalen Drehung des Innenrings in dieser Richtung; wobei die Drehung in der entgegengesetzten Richtung die Tasche wieder in die Situation in 2 zurückbringt und die Ventrikel sich entspannen; und
  • 5 eine Außenansicht des Herzens mit einer auf den Vorhofteil oder den Ventrikel- und Vorhofteil angelegten Ausführungsform des Apparats; und
  • 6 perspektivisch die helikoide Verteilung der ventrikulären Myokardfasern gemäß einer Illustration wie in Cardiac Anatomy von Robert H. Anderson und Anton E. Becker GowerMedical Publishing, London, 1980, gezeigt.
  • DETAILLIERTER ERLÄUTERUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Gemäß diesen Figuren umfasst der erfindungsgemäße Apparat zur Unterstützung der physiologischen systolischen und diastolischen Dynamik der Herzhohlräume:
    eine als Sitz fungierende Außenhülle (12) mit einer der den sie umgebenden Herzkammern (11, 11a) ähnlichen Kontur, deren Öffnung einen ersten steifen Ring (13) aufweist, der ebenso wie eine Stelle der Außenhülle (12), an dem der Herzscheitelpunkt (10) am entfernten des ersten steifen Rings (13) angebracht ist, am Körperskelett des Patienten befestigt werden soll;
    einen zweiten steifen Ring (18) mit einem geringfügig kleineren Durchmesser, der mit dem ihn umgebenden ersten steifen Ring (13) verbunden ist, mit der Möglichkeit einerdrehenden Gleitbewegung unter Führung auf dem ersten Ring (13) und einer dazu konzentrischen Bewegung;
    eine Tasche (19) aus biegsamem Gewebe ähnlich wie die Herzkammerkontur, die über eine Öffnung (19a) mit dem zweiten steifen Ring (18) verbunden ist, wobei der Scheitelpunkt (19b) bzw. der Taschenboden (19) im Innern mit der Stelle (14) der Außenhülle (12) verbunden ist;
    Mittel zur Durchführung von Drehungen am zweiten steifen Ring (18) zu vorgegebenen Zeiten nach rechts und links mit einstellbarer Amplitude synchron mit den systolischen und diastolischen Takten der Herzkammern (11, 11a), wodurch eine Verziehung der Tasche (19) erfolgt, durch die die darin befindlichen Herzkammern (11, 11a) zusammengedrückt werden, wodurch das systolische Leeren und danach bei Drehen des Rings (18) in der entgegengesetzten Richtung eine Entspannung hervorgerufen wird, durch die das diastolische Füllen ermöglicht wird; sowie Steuermittel zur Teleüberwachung der beim Pumpen durchgeführten Drehbewegungen synchron mit der physiologischen Dynamik.
  • Die Außenhülle (12) nimmt eine in etwas konische Konfiguration an und ist vorteilhaft steif und die Tasche (19) ist konisch/trichterförmig.
  • Das Mittel zur Rechts- und Linksdrehung des zweiten steifen Rings (18) umfasst, wie in 2 und besonders in der Vergrößerung von 3 zu sehen ist, ein Antriebsglied (27), dessen Betrieb eine abwechselnde Aufeinanderfolge von spiralförmigen Verziehungen und Expansionen der die Ventrikelwände umgebenden flexiblen Tasche (19) bestimmt, weil sie mit ihrer Spitze (19b) oder dem Boden am Punkt (14) der steifen Außenhülle (12) befestigt ist.
  • Wie in 3 erläutert ist das Antriebsglied (27) über eine Stütze (28) am ersten Außenring (13) befestigt und sein Schaft besitzt einen Zapfen (29), der in ein peripheres Zahnprofil (30) auf der Außenwand des zweiten Innenrings (18) eingreift, damit der Ring (18) bei Aktivierung des Motors (27) drehend verschoben und durch eine Führungskonfiguration auf dem Ring (13), die fixiert bleibt, gleitend bewegt wird.
  • Diese Führungskonfiguration wird im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Vorsprung (32) gebildet, der aus einem Rand des Außenrings (13) vorsteht, wobei der Vorsprung (32) so angeordnet ist, dass er in eine von den Wänden (31) begrenzte Kerbe des Rings (18) eingreift.
  • Nach einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wie in 5 gezeigt umfasst der Apparat eine spezielle Außenhülle, die durch Anordnung (12, 19) festgelegt ist und an die Ventrikel (11, 11a) angelegt werden soll, und eine Außenhülle, die an die bei Bedarf an die Vorhöfe (21, 21a) angelegt werden kann, damit der Apparat einfach nur für die Ventrikel, nur für die Vorhöfe oder sowohl für die Ventrikel als auch für die Vorhöfe verwendet werden kann.
  • Die an die Vorhöfe (21, 21a) angelegte Außenhülle umfasst wie in 5 zu sehen ist ein an ihre Kontur angepasstes kappenartiges Element (20), das die Einschnitte (22) der Hohl- und Lungenvenen (23), die darin einmünden, berücksichtigt, und ein Mittel zum Zusammendrücken der Kappe (20) und Abwärtsführen an den Ventrikeln (11, 11a) ungefähr in kraniokaudaler Richtung zu den Ventrikeln und anschließend zur Freigabe, so dass sich die Vorhofhohlräume erholen bzw. entspannen können (21, 21a).
  • Das Mittel zum Zusammendrücken der Kappe (20) und zum anschließenden Freigeben der Kappe umfasst Spannungselemente (24) mit Zahnprofil (24a) zum Antreiben von Zahnrädern (25), die von einem Motor (26) mit Stützen (28) auf der Außenhülle (12) des Apparats angetrieben werden, wobei die Drehung der von dem Motor (26) angetriebenen Räder (25) die Vorhofkappe (20) zu den Ventrikeln (11, 11a) bringt und die Vorhöfe (21, 21a) zusammendrückt, so dass sie gezwungen sind, sich zu entleeren, und die Leeren der Vorhöfe durch die Mitral- und Triskuspid-Klappen provoziert wird, oder sie nach oben geführt und dekomprimiert werden, damit die Vorhofdiastole erfolgen kann.
  • Obwohl dies in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, wenn das System nur ein Vorhofsystem ist, hüllt eine Schutzhülle die Wände der Ventrikel (11, 11a) ein, um die durch die Spannungselemente (24) erzeugte Reibung zu verhindern und das Antriebssystem zu stützen, wobei die Kappe (20) durch die Spannungselemente (24) mit mehreren Punkten der Peripherie in Verbindung gebracht wird.
  • Wie bereits erwähnt werden der erste steife Außenring (13) der Anordnung und der Punkt (14) der distal davon gelegenen steifen Außenhülle (12) am Körperskelett des Patienten und insbesondere auf der Brust befestigt, so dass die Außenhülle (12) um das Herz (10) angeordnet wird, damit sie nicht entfernt werden kann.
  • Zu diesem Zweck wurden Spannungselemente (15, 16) oder halbsteife Elemente bereitgestellt, die den ersten Ring (13) und den Punkt (14) der Außenhülle (12) mit den Rippen (17) in Verbindung bringen und die erforderliche Kontur annehmen, und die sich selbst an die Anatomie der Region anpassenden Elemente laufen durch die geeigneten Zwischenräume, um ohne Beschädigung oder Komprimierung organischer Strukturen in mindestens drei verschiedenen Bereichen an den Rippen (17) befestigt zu werden.
  • Obwohl sie in den Zeichnungen nicht ausführlich beschrieben sind Bänder oder Streifen vorgesehen, die das Herz (10) umgeben und sich über die steife Außenhülle (12) verbreiten und sie in einer betriebsfähigen Position halten und durch die Verbindung der Bänder oder mit dem äußeren Teil der steifen Außenhülle (12) durch Nähen oder ein anderes Fixiermittel fixiert werden.
  • Im Fall eines gemischten Ventrikel- und Vorhofsystems erstreckt sich das Befestigungsmittel der Außenhülle oder Kappe (20) der Vorhöfe (21, 21a) auf die Außenhülle (12) der Ventrikel (11, 11a).
  • Das Steuermittel zum Antreiben des Apparats umfasst einen kleinen elektronischen Generator mit Impulstransmitter vom Herzschrittmachertyp, der so programmierbar ist, das zwei Arten von differenzierten Impulsen erzeugt werden, wobei die Antriebsglieder (26, 27) ein kleiner kompakter Impulsmotor mit einem elektronischen Betriebskreislauf sind, so dass er je nach Art des empfangenen Impulses den Motorschaft (26, 27) in der einen oder anderen Richtung dreht.
  • Die Stromversorgung des Antriebsglieds (26, 27) ist eine Batterie mit großer Kapazität und langer Lebensdauer, die in den Körper des Patienten implantiert werden kann oder sie erfolgt von der Außenseite über ein transthorakales Kabel, das einen Motor (26, 27) und einen Betriebskreislauf mit einem externen Generator und einer Stromversorgung wie z.B. externen Batterien, die der Patient in einem Rucksack trägt, verbindet.
  • Steuermittel zum Antreiben des Apparats umfassen einen kleinen elektronischen Generator mit einem Impulsüberträger, wie z.B. einem Schrittmacher, der geplant werden kann und vorzugsweise in der Lage ist, mindestens zwei Arten von differenzierten Impulsen zu erzeugen, und der bei der gleichen Operation in den Körper des Patienten implantiert wird. Er ist dann derjenige, der die Impulse zum Starten von Kontraktion und Distension an das Antriebssystem sendet (ein Impulsmotor mit einem elektronischen Betriebskreislauf für eine Drehung in die eine oder andere Richtung).
  • Von diesem elektronischen Generator werden darüber hinaus die folgenden Parameter bestimmt:
    • A) der Moment des Beginns der Kontraktion
    • B) die Dauer der Kontraktion
    • C) die Intensität der Kontraktion, d.h. der Grad des Zusammendrückens der durch das Ausmaß des Ringdrehung bestimmt wird;
    • D) Geschwindigkeit der Kontraktion
    • E) Der Moment, an dem die Distension beginnt
    • F) Die Dauer der Distension
    • G) Umfang der Distension, d.h. maximale diastolische Volumen, das ebenfalls durch das Ausmaß der Ringdrehung bestimmt wird;
    • H) Geschwindigkeit der Distension.
  • Ähnlich wie bei den Herzschrittmachern können diese Parameter von außen beliebig oft gesteuert und angepasst werden, um eine optimale Leistung für jeden Patienten zu erreichen.
  • Stimulationswege:
  • Zunächst gibt es mehrere mögliche Situationen zur Stimulierung von Vorhöfen, Ventrikeln oder allen zusammen je nach verwendetem Unterstützungsmodell und nach Grundrhythmus des Patienten und ob er einen Herzschrittmacher trägt oder nicht.
  • 1) Patient in Sinusrhythmus mit Vorhofunterstützungsmodel:
  • Die spontane elektrische Aktivität der Vorhöfe entsprechend der EKG-P-Welle bestimmt den Beginn der Kontraktion des Vorhofmoduls, um die aktive Entleerung der Vorhöfe im Endstadium der Ventrikeldiastole zu erreichen.
  • 2) Patient in Sinusrhythmus mit Ventrikunterstützungsmodul:
  • Die elektrische Aktivität der Ventrikel entsprechend dem QRS-Komplex des EKGs bestimmt den Beginn der Kontraktion des Ventrikelmoduls, um die systolische Entleerung der Ventrikel zu erreichen.
  • Es muss berücksichtigt werden, dass der physiologische Presphygmo-Zeitraum (auch Zeitraum der isovolumetrischen Kontraktion genannt), der im Allgemeinen zwischen dem Auftreten der elektrischen Aktivität und dem Beginn der Ventrikelmodul-Verkürzung aufrechterhalten wird, berücksichtigt wird.
  • Erste und weitere Regulierungen je nach Situation des Patienten bestimmen, wie lange dieser Zeitraum in jedem Einzelfall sein soll.
  • 3) Patient in Sinusrhythmus mit atrioventrikulärem Modul:
  • Beide Systeme werden aufeinander abgestimmt und regulieren die Vorhöfe mit ihrer elektrischen Aktivität (entsprechend der P-Welle) und die Ventrikel mit ihrer (entsprechend dem QRS-Komplex).
  • 4) Patient mit Vorhofflimmern und nur Vorhofmodul:
  • Es besteht die Möglichkeit, dass der Patient keine nachweisbare elektrische Aktivität in form der P-Welle hat. Die typische und häufigere Situation ist Vorhofflimmern. Wenn in diesem Fall beschlossen wird, das Vorhofmodul zu verwenden, sieht die Lösung einen Vorhofschrittmacher vor, der nicht nur in jedem gewünschten Zeitraum einen Stimulus erzeugt sondern auch die Kontraktion des Vorhofmoduls von außen auslöst. Damit kann ein willkürlicher Rhythmus erzielt werden und die Vorhöfe kontrahieren, so dass die drei schädlichen Faktoren des Vorhofflimmerns gelöst sind:
    • a) Verlust der Rhythmizität
    • b) Verlust der Vorhofkontraktilität
    • c) Dilatation der Vorhöfe
  • 5) Patient mit Flimmern oder Vorhofflattern und nur Ventrikelmodul:
  • Die Regulierung erfolgt auf dieselbe Weise wie bei einem Patienten in Sinusrhythmus aus einem elektrischen Signal der Ventrikel entsprechend dem QRS-Komplex.
  • 6) Patient mit Vorhofflimmern mit atrioventrikulärem Modul:
  • Wie im Fall des Vorhofflimmerns und nur Vorhofflimmern muss ein Herzschrittmacher die Vorhofimpulse erzeugen, aus denen die Kontraktion des Vorhofmoduls beginnt.
  • Nach einigen Millisekunden (physiologischer Bereich 120 bis 200), d.h. der Zeit, die für die atrioventrikuläre elektrische Übertragung notwendig ist und damit sie für jeden Patienten reguliert werden kann, wird das Ventrikelmodul gestartet, so dass die atrioventrikuläre mechanische Sequenz aufrechterhalten wird.
  • 7) Patient mit Herzschrittmachern:
  • Wenn der Patient einen Herzschrittmacher trägt weist der Sensor die Vorhöfe, Ventrikelspitze oder beide nach, je nach Stimulationsmodus, damit die Vorhof- und/oder Ventrikelsystolen angepasst werden.
  • Wenn der Patient Vorhofflimmern hat und der Vorhofkontraktionsmodus verwendet werden soll, erzeugt ein Schrittmacher einen künstlichen elektrischen Vorhofstimulus, der vom System nachgewiesen wird, und die Vorhofmechanik passt sich selbst an, als ob es eine physiologische P-Welle wäre.
  • Das Ventrikelmodul wird so angepasst, dass die Verziehung der flexiblen Tasche einen Moment nach Erscheinen des QRS-Komplexes beginnt, um den physiologischen Zeitraum der isovolumetrischen Ventrikelkontraktion zu treffen. Dieser Zeitraum muss zunächst und in weiteren Kontrollen von außen reguliert werden.
  • Der Moment, an dem die ventrikuläre Taschendrehung und Verziehung beginnen soll, um zur Ventrikelsystole beizutragen, wird wie beim physiologischen Verhalten des Herzens durch den Moment bestimmt, an dem die elektrische Ventrikelaktivität erscheint und ein QRS-Komplex im EKG erzeugt wird. Dazu bestimmt ein Sensor, vergleichbar einer ventrikulären Herzschrittmachersonde, das Erscheinen der elektrischen Ventrikelaktivität entweder spontan durch den Patienten oder von einem künstlichen Schrittmacher erzeugt.
  • An dem Moment, an dem die Kontraktion beginnt, kann sie nach der EKG R-Welle angepasst werden. Dazu kann ein Generator die R-Welle entweder spontan durch den Patienten oder durch Stimulus von einem Herzschrittmacher nachweisen.
  • Das Erscheinen dieser elektrischen Aktivität bestimmt den Beginn der Ringdrehung zur Verengung des Moduls. Dies soll kurze Zeit nach QRS-Beginn beginnen, um mit dem physiologischen Zeitraum der isovolumetrischen Kontraktion zusammenzutreffen. Nach dieser Zeit beginnt die Drehung des Innenrings mit gezahntem Außenprofil und damit die Entleerung der Ventrikelsystole. Damit wird die Möglichkeit zur Erzeugung von asynchronen Ventrikelkontraktionen durch spontane Wirkung des Patienten verhindert.
  • Die bevorzugte Stromversorgung für den Generator und das Antriebsglied ist eine Batterie mit großer Kapazität, die in den Körper des Patienten implantiert werden kann, von Zeit zu Zeit erneuerbar ist wie dies zurzeit bei Herzschrittmachern der Fall ist. Diese Batterie bietet den Vorteil, dass sie nicht auf eine externe Stromzufuhr angewiesen ist, die eine Verbindung zwischen der Außenseite und dem Inneren des Körpers erforderlich machen würde.
  • Mit Bezug auf den obigen Abschnitt kann gesagt werden, dass wie bei Herzschrittmachern die Batterie und der elektronische Generator an einem beliebigen Punkt auf der Brust angebracht werden, wobei die Position so gewählt wird, dass spätere elektrokardiographische Kontrolluntersuchungen nicht erschwert werden.
  • Alternativ und in Fällen, in denen der Energiebedarf es nicht gestattet, dass die Batterie im Körper angebracht wird, verbindet ein transthorakales Kabel, das per se bekannt und nicht dargestellt ist, den Motor des Apparats mit der Stromversorgung, bei der es sich um externe Batterien (nicht gezeigt) handeln kann, die der Patienten wie bei einem Kunstherzen in einem Rucksack trägt.
  • Erneut auf die oben erwähnten Parameter zurückkommend muss der Moment der Kontraktion (A) durch Erscheinen des ventrikulären QRS-Komplexes bestimmt werden, der durch einen Sensor ähnlich einem Herzschrittmacher nachgewiesen wird.
  • Wenn der Patient einen Herzschrittmacher trägt, bestimmten dessen Spitzen den Beginn der Kontraktion in den von ihm erzeugten Schlägen.
  • Es muss eine Verzögerung zwischen dem Moment des Erscheinens des QRS-Komplexes und dem Beginn der Kontraktion geben, damit der physiologische Zeitraum der ventrikulären isovolumetrischen Kontraktion, der auch als Presphygmo-Zeitraum bezeichnet wird, getroffen wird.
  • Diese Zeitverzögerung ist anpassbar und hängt mit der Herzfrequenz zusammen, so dass je höher die Herzfrequenz ist desto kürzer die Zykluslänge ist und desto kürzer die Verzögerung entsprechend der Zeit der isovolumetrischen Kontraktion ist. Je niedriger die Herzfrequenz, d.h. bei längerer Zykluslänge, desto länger ist die Presphygmo-Periode.
  • Da das mit jedem Herzschlag auszustoßende Volumen von der Diastolenzeit des vorherigen Zyklus abhängt, wird die Presphygmo-Periode, d.h. die Zeit zwischen dem Nachweis von QRS und dem Beginn der Kontraktion, entsprechend dem Abstand zwischen QRS des zu regulierenden Herzschlags und QRS des vorherigen Herzschlags angepasst, was in der Elektrokardiographie als vorherige R-R bezeichnet wird.
  • Die Festlegung dieses Presphygmo-Periode kann anfänglich gemäß den physiologischen Parametern je nach Herzfrequenz erfolgen und es muss möglich sein, sie später bei jedem konkreten Patienten entsprechend den medizinischen Kontrollen zur Optimierung der Schlagleistung anzupassen.
  • Die Dauer jeder Kontraktion (B), die als „Auswurfperiode" bezeichnet wird, hängt ebenfalls von der Herzfrequenz ab und steht in umgekehrtem Verhältnis dazu, d.h. je höher die Herzfrequenz und je kürzer die Zykluslänge desto kürzer ist die Auswurfperiode. Bei niedrigerer Herzfrequenz ist die Zykluslänge länger und die Auswurfperiode länger.
  • Wie im obigen Kapitel wird die Dauer der Kontraktion zunächst nach den allgemeinen physiologischen Parametern je nach vorherigem R-R-Intervall geplant, um die Expulsion jedes Schlags an die Füllung bei der vorherigen Diastole anzupassen.
  • Auf die gleiche Weise muss es möglich sein, sie später zu regulieren, je nach Patient, um die Wirksamkeit jedes Schlags zu optimieren.
  • Bei jedem Schlag muss es möglich sein, die Intensität der Kontraktion (C) zu regulieren, d.h. die von dem Apparat auf die darin enthaltenen Hohlräume ausgeübte Konstriktion.
  • Es muss möglich sein, diesen Parameter zunächst nach Wunsch des Arztes und der vorherigen Situation des Patienten zu planen. Es muss auch möglich sein, ihn später je nach erhaltenen Ergebnissen des Patienten und den gewünschten Anpassungen anzupassen.
  • Die maximale Dilatation oder Distension wird teilweise seit Beginn von der Größe des Apparats bestimmt.
  • Darüber hinaus kann die Amplitude der Verziehung der Innentasche entsprechend reguliert werden. Für eine größere Rückkehr bleibt so ein größerer Hohlraum darin enthalten und die diastolische Kapazität ist höher. Für eine kleinere Rückkehr ist das Volumen des Hohlraums kleiner und die diastolische Füllung geringer.
  • Es gibt verschiedene Größen des Apparats, je nach Größe der Brust des jeweiligen Patienten und Größe des Herzens, ähnlich wie bei verschiedenen Größen von künstlichen Herzklappen.
  • Die Größe des Herzens des Patienten wird in den meisten Fällen reduziert, weil dies einer der zu erzielenden Vorteile ist und wenn es im Apparat festgehalten wird, ist sein diastolischer und systolischer Durchmesser kleiner.
  • Da die anfängliche Herzgröße bei den meisten Patienten größer als normal ist, hat es bei Einsetzen dieses Apparats oder einer seiner Abwandlungen ausreichend Platz in dem zuvor von dem anomal erweiterten Herz eingenommenen Raum, so dass keine Verkürzung der Lungenexpansion stattfindet.
  • Neben den Funktionen des beschriebenen Apparats, die zu Beginn der Beschreibung erwähnt wurden, bietet der Apparat folgende Vorteile:
    • – er liefert eine Vorhofkontraktion ähnlich der physiologischen bei Patienten mit Vorhofflimmern;
    • – wahrscheinlich benötigen einige Patientengruppen keine Gerinnungshemmer mehr, wenn sie einen Rhythmus und Kontraktilität in jedem Herzhohlraum erreichen;
    • – die Verbesserung der Herzfunktion kann bedeuten, dass weniger Arzneimittel benötigt werden, ein optimaler Gesundheitszustand erreicht wird, die Lebensdauer verlängert und die Lebensqualität verbessert wird und die Notwendigkeit von Krankenhausaufenthalten verringert wird.

Claims (16)

  1. Apparat zur Unterstützung der physiologischen systolischen und diastolischen Dynamik der Herzhohlräume eines Patienten, wobei der Apparat gekennzeichnet ist durch eine als Sitz fungierende stabile Außenhülle (12) mit einer der den sie umgebenden Herzkammern (11, 11a) ähnlichen Kontur, deren Öffnung einen ersten steifen Ring (13) aufweist, der ebenso wie eine Stelle (14) der Außenhülle (12), an dem der Herzscheitelpunkt (10) distal zum ersten steifen Rings (13) angeordnet ist, am Körperskelett des Patienten befestigt werden soll; einen zweiten steigen Ring (18) mit einem geringfügig kleineren Durchmesser, der mit dem ihn umgebenden ersten steifen Ring (13) verbunden ist, mit der Möglichkeit einer drehenden Gleitbewegung unter Führung auf dem ersten Ring (13) und einer dazu konzentrischen Bewegung; einer Tasche (19) aus biegsamem Gewebe ähnlich wie die Herzkammerkontur, die über die Öffnung (19a) mit dem zweiten steifen Ring (18) verbunden ist, wobei der Scheitelpunkt (19b) bzw. der Taschenboden (19) im Innern mit der Stelle (14) der Außenhülle (12) verbunden ist; Mittel zur Durchführung von Drehungen am zweiten steifen Ring (18) zu vorgegebenen Zeiten nach rechts und links mit einstellbarer Amplitude synchron mit den systolischen und diastolischen Takten der Herzkammern (11, 11a), wodurch eine Verdrehung der Tasche (19) erfolgt, durch die die darin befindlichen Herzkammern (11, 11a) zusammengedrückt werden, wodurch das systolische Leeren und danach bei Drehen des Rings (18) in der entgegengesetzten Richtung eine Entspannung hervorgerufen wird, durch die das diastolische Füllen ermöglicht wird; sowie Steuermittel zur Teleüberwachung der beim Pumpen durchgeführten Drehbewegungen synchron mit der physiologischen Dynamik.
  2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülle (12), bei der es sich um eine steife Struktur handelt, und die Tasche (19) aus biegsamem Gewebe eine ungefähr konische Form annehmen.
  3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine auf die Herzkammern (11, 11a) aufzubringende Spezialaußenhülle (12, 19) sowie eine gegebenenfalls auf die Herzvorhöfe (21, 21a) aufzubringende Außenhülle aufweist, so daß es sich um einen einfachen Apparat handelt, bei dem die Pumpfunktion entweder rein atrial, rein ventrikulär, oder gemischt atrial und ventrikulär erfolgt.
  4. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermöglichung von Drehungen am zweiten steifen Ring nach rechts und nach links ein Antriebsglied (27) aufweisen, wodurch eine wechselseitige Folge von spiralförmigen Verdrehungen und Ausdehnungen der biegsamen Tasche (19), die die Herzkammerwände umgibt und die an deren Scheitelpunkt (19b) befestigt ist, erfolgt.
  5. Apparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (27) über eine Auflage (28) am ersten äußeren Ring (13) befestigt ist und dessen Welle ein Ritzel (29) aufweist, das mit einem peripheren Zahnprofil (30) des zweiten inneren Rings (18) in Eingriff steht, so daß bei Betätigung des Antriebsgliedes (27) der Ring (18) eine Drehbewegung ausführt, wobei er auf dem Ring (13), der weiterhin feststeht, unter Führung durch eine Führungsanordnung (31, 32) eine Gleitbewegung ausführt.
  6. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Herzvorhöfe (21, 21a) aufgebrachte Außenhülle ein kappenähnliches Element (20), das an die Kontur angepaßt ist und die Einschnitte (22) der Hohl- und Lungenvenen (23), die darin einmünden, berücksichtigt, sowie Mittel aufweist zum Zusammendrücken der Kappe (20) und zu deren Verschiebung an den Herzkammern (11, 11a) hinunter in ungefährer kraneokaudaler Richtung und danach zu deren Entspannung, wodurch die Kontraktion-Entspannung der Herzvorhofhohlräume (21, 21a) ermöglicht wird.
  7. Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zusammendrücken und danach zum Entspannen der Kappe (20) Spannglieder (24) mit Zahnprofil (24a) aufweisen, die in Verbindung mit Antriebszahnrädern (25) stehen, die an der externen Außenhülle (12) oder am ersten externen Ring (13) des Apparats aufliegen, wobei durch die durch einen Motor (26) angetriebene Drehung der Räder (25) die Herzvorhofkappe (20) an den Herzkammern (11, 11a) hinuntergleitet und dabei die Herzvorhöfe (21, 21a) zusammenpreßt, wodurch diese sich leeren müssen und die Herzvorhöfe dazu veranlassen, sich über die Mitral- und Trikuspidalklappen zu leeren oder sie aufzunehmen und zu dekomprimieren, wodurch die diastolische Bewegung der Herzvorhöfe ermöglicht wird.
  8. Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, falls es sich lediglich um atriales System handelt, die Herzkammern (11, 11a) mit einer Schutzhülle versehen werden, damit die durch die Spannglieder (24) hervorgerufene Reibung vermieden und das Antriebssystem unterstützt wird, deren Kappe (20) durch die Spannglieder (24) an mehreren Stellen der Peripherie in Verbindung steht.
  9. Apparat nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel zur Überwachung des Apparats einen kleinen elektronischen Generator mit einem Impulssender wie bei einem Schrittmacher aufweisen, der so eingestellt werden kann, daß zwei verschiedene Arten von unterschiedlichen Impulsen erzeugt werden und daß es sich bei dem Antriebsmotor (26, 27) um einen kompakten, kleinen Impulsmotor mit einer elektronischen Ansteuerungsschaltung handelt, so daß sich die Welle des Motors (26, 27) je nach dem empfangenen Impuls in der einen oder der anderen Drehrichtung bewegt.
  10. Apparat nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Stromversorgungsteil des Antriebsglieds (26, 27) um eine leistungsfähige Batterie mit langer Lebensdauer handelt, die in den Körper des Patienten eingebaut werden kann.
  11. Apparat nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung von außerhalb über ein an einen Motor (26, 27) angeschlossenes Verbindungskabel und einen Ansteuerkreis zu einem externen Generator und einer Stromversorgung, wie z.B. externen Batterien, die der Patient in einer Schultertasche mit sich führt, erfolgt.
  12. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Mittel aufweist, mit denen der erste äußere steife Ring (13) des Aufbaus und die am distalen Ende der steifen Außenhülle (12) liegende Stelle (14) fest am Oberkörper befestigt werden, so daß die Außenhülle (12) um das Herz (10) herum angeordnet ist und somit nicht entfernt werden kann.
  13. Apparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel aus Spanngliedern (15, 16) bzw. halbsteifen Gliedern bestehen, mit denen der erste Ring (13) sowie die Stelle (14) der Außenhülle (12) an den Rippen (17) anliegen, wobei sie den erforderlichen Umriß annehmen und sich an die Anatomie in diesem Bereich anpassen, und durch geeignete Zwischenräume verlaufen, damit sie ohne Beschädigung oder Zusammenpressen von organischen Strukturen an den Rippen (17) an mindestens drei voneinander unterschiedlichen Bereichen befestigt werden können.
  14. Apparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem Bänder oder Streifen aufweist, die das Herz (10) umgeben und sich über die steife Außenhülle (12) erstrecken und diese in einer funktionsfähigen Stellung halten, wobei die Bänder über eine Verbindung miteinander oder mit dem äußeren Teil der steifen Außenhülle (12) durch Annähen oder Mittels eines anderen Befestigungsmittels befestigt sind.
  15. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß falls es sich um ein gemischtes atriales und ventrikuläres System handelt, die Befestigungsmittel der Außenhülle bzw. der Kappe (20) der Herzvorhöfe (21, 21a) sich über die Außenhülle (12) der Herzkammern (11, 11a) erstrecken.
  16. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau, die Oberfläche und die Faserverteilung der Tasche so ausgewählt sind, daß sie verdreht und beide Herzkammern (11, 11a) mit verschiedenen Drücken beaufschlagt werden können.
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