EP0858312A2 - Vorrichtung zur unterstützung der herzfunktion mit elastischen füllkammern - Google Patents

Vorrichtung zur unterstützung der herzfunktion mit elastischen füllkammern

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EP0858312A2
EP0858312A2 EP96945508A EP96945508A EP0858312A2 EP 0858312 A2 EP0858312 A2 EP 0858312A2 EP 96945508 A EP96945508 A EP 96945508A EP 96945508 A EP96945508 A EP 96945508A EP 0858312 A2 EP0858312 A2 EP 0858312A2
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EP
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heart
filling chambers
elastic
wall
chambers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96945508A
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English (en)
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Inventor
Arif Kazi
Volker Paul
Peter Feindt
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Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • A61M60/861—Connections or anchorings for connecting or anchoring pumps or pumping devices to parts of the patient's body

Definitions

  • the invention relates to a device for supporting the cardiac function with mechanical pressure-exerting elastic filling chambers which act specifically on the left ventricular area and which can be filled with a medium via connecting lines and then emptied again.
  • DE-33 07 211 AI shows an implementable device for supporting the activity of the myocardium, which consists of a rigid-walled container housing that supports the at least partially surrounds the ventricular area of the myocardium.
  • Pump chambers are provided on the inside of the container housing, which deform the heart muscle wall directly at corresponding points.
  • this known device suffers from the disadvantage that the pressure spread to certain ventricular areas of the heart continues within the organ in such a way that opposite areas of the heart are pressed against the rigid container wall in accordance with the pressure-exerting centers. In this way irreversible damage to the heart or the vessels can be caused.
  • the natural expansion behavior of the heart is permanently impaired by the rigid container wall.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device for supporting the cardiac function with mechanical pressure-exerting elastic filling chambers which act specifically on the left ventricular area and which can be filled with a medium via connecting lines and emptied again such that the device is attached to the heart over a large area is so that on the one hand the heart experiences no significant restrictions in its freedom of movement and on the other hand the device can be attached to the heart surface as non-slip as possible.
  • a device for supporting the heart function is designed in such a way that an elastic sleeve is provided, which can be at least partially placed around the heart and on the wall of which there are filling chambers in the area of the left ventricle.
  • the filling chambers can also be detachably attached by means of suitable connecting elements which are incorporated in the wall of the elastic casing.
  • the filling chamber is particularly preferably located on the outside of the elastic cover and has an expansion behavior which is primarily directed against the elastic cover, so that a targeted pressure can be exerted on the inside of the elastic cover.
  • This can be made possible, for example, in that the filling chamber casing is made more elastic on the side of the elastic casing than on the side facing away from the elastic casing.
  • the elastic sheath according to the invention provides, at suitable points which correspond to the areas of the left ventricle of the heart, filling chambers which are incorporated or attachable to the wall and which in turn likewise consist of an elastic material.
  • the filling chambers which are preferably incorporated in pairs opposite one another on the wall of the elastic casing, have connection valves for filling with a suitable medium, to which corresponding connection lines can be attached.
  • connecting elements are also incorporated on the wall, on which the filling chambers can subsequently be attached to the wall of the elastic sleeve. - Velcro fasteners or the like are suitable for this purpose.
  • the material and size of the elastic sleeve must be selected so that on the one hand the heart can be wrapped tightly and on the other hand the expansion behavior of the heart remains as unimpaired as possible.
  • the sheath must be so slightly stretchy that it hardly or not at all hinders the expansion of the heart in the diastolic state; on the other hand, there must still be sufficient residual elasticity in the diastolic state to prevent the sheath from slipping on the heart surface.
  • Fig. La schematic cross section through a heart with an attached device to support the heart function in the diastolic state
  • Fig. Lb corresponding cross-section in the systolic state.
  • FIG. 1 a shows the cross section of a heart 1 with a flared left ventricle 2 and the right ventricle 3.
  • the elastic sheath 4 is provided close to the outer heart wall and is located at two opposing locations in the area of the left ventricle 2, two filling chambers 5 in the depressurized or emptied state.
  • the filling chambers 5 are either glued or vulcanized onto the wall of the elastic casing. Likewise, the filling chambers can be specially designed and can be detachably connected to the elastic sheath via connecting elements which are incorporated in the wall.
  • connection lines are provided above the respective filling chambers 5 and are rigidly connected to one another via a bracket (not shown in FIG. 1 a). Likewise, no connection valves are drawn on the filling chambers in FIG. 1 a, via which the connection lines (also not shown) for filling can be created.
  • the material of the elastic sheath must be selected such that, on the one hand, the elastic sheath does not slip sideways relative to the heart wall, but on the other hand the elastic sheath has sufficient elasticity to unhinder the expansion behavior of the organ to follow.

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Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit mechanischen Druck ausübenden, gezielt auf den linken Ventrikelbereich wirkenden elastischen Füllkammern, die über Anschlussleitungen mit einem Medium befüllbar und wieder entleerbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine elastische Hülle vorgesehen ist, die um das Herz wenigstens teilweise anlegbar ist und deren Wandung im Bereich der linken Ventrikel Füllkammern vorsieht.

Description

Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit elastischen Füllkammern
B e s c h r e i b u n g
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit mechanischen druck¬ ausübenden, gezielt auf den linken Ventrikelbereich wirkenden elastischen Füllkammern, die über Anschlu߬ leitungen mit einem Medium befüllbar und wieder ent¬ leerbar sind.
Stand der Technik
Beim Pumpversagen des Herzens handelt es sich um eine muskuläre Schwäche der linken Herzkairtmer, durch die nicht genügend Blutvolumen vom Herzen in die Haupt¬ schlagader ausgeworfen werden kann, so daß die Auf¬ rechterhaltung des Kreislaufs nicht mehr gewährleistet ist. Die Ursachen für dieses Pumpversagen des Herzmus¬ kels sind vielfältig. Beispielsweise können Viruser¬ krankungen, Minderdurchblutung des Muskels sowie Pump¬ versagen nach herzchirurgischen Eingriffen zum Verlust der Herzfunktion führen.
Um die Herztätigkeit während Operationen bzw. nach Ope¬ rationseingriffen mechanisch zu unterstützen, sind eine Reihe von Vorrichtungen zur Unterstützung der Herzfunk- tion bekannt. So geht beispielsweise aus der DE-33 07 211 AI eine implementierbare Vorrichtung zur Unterstüt¬ zung der Aktivität des Myokardiums hervor, das aus einem starrwandigen Behältergehäuse besteht, das den ventrikulären Bereich des Myokardiums zumindestens teilweise umgibt. An der Innenseite des Behältergehäu¬ ses sind Pumpkammern vorgesehen, die direkt die Herz¬ muskelwand an entsprechenden Stellen deformieren. Dieser bekannten Vorrichtung haftet jedoch der Nachteil an, daß sich die Druckausbreitung auf bestimmte ventrikuläre Bereiche des Herzens derart innerhalb des Organs fortsetzt, so daß entsprechend den druckausübenden Zentren gegenüberliegende Herzbereiche an die starre Behälterwand gedrückt werden. Auf diese Weise können irreversible Schädigungen des Herzens bzw. der Gefäße verursacht werden. Überdies wird das natürliche Ausde¬ hnungsverhalten des Herzens durch die starre Be¬ hälterwand nachhaltig beeinträchtigt.
Ferner sind gattungsgemäße Pumpsysteme, die die Herz¬ funktion unterstützen können bekannt, die mit Hilfe flexibler Bänder am Herzen positioniert werden. Eine derartige Vorrichtung geht beispielsweise aus der US 5 131 905 hervor. Derartige Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß durch die begrenzte Breite der Befestigungsbänder nur ungenügende Fixierungseffekte erzielt werden können. Darüber hinaus reiben die Ränder der Bänder auf der Herzoberfläche und können zu loka¬ len, irreversiblen Gewebebeschädigungen führen. Ferner ist die operative Befestigung der Bänder um das schla¬ gende Herz operationstechnisch sehr schwierig und auf¬ wendig.
Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile, ist in der WO 94/27552 eine Vorrichtung zur Unterstützung der Herz¬ funktion beschrieben, die zwei sich annähernd gegen¬ überliegende Füllkammern aufweist, die über einen U- förmigen, starren Bügel miteinander verbunden sind und zwischen denen sich der linke ventrikuläre Herzbereich befindet. Der besondere Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß bei Kompression des linken Ventrikel¬ bereiches durch entsprechende Befullung der Füllkammern sich die übrigen Herzbereiche ungehindert ausbreiten können. Entsprechende Beschädigungen der Herzoberfläche aufgrund Quetschungseffekte, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Hartschalen auftreten, können auf diese Weise vermieden werden.
Unbefriedigend bei der vorstehend genannten Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion ist jedoch eine zwischen den Füllkammern und der Herzoberfläche ver¬ bleibende Restbeweglichkeit, so daß ein Verrutschen der Vorrichtung auf der Herzoberfläche nicht ausgeschlossen werden kann.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit mechanischen druckausübenden, gezielt auf den linken Ventrikelbereich wirkenden elastischen Füllkammern, die über Anschlußleitungen mit einem Medium befüllbar und wieder entleerbar sind, derart weiterzubilden, daß die Vorrichtung großflächig am Herz zu befestigen ist, so daß zum einen das Herz keine nennenswerten Einschränkungen in seiner Bewegungsfreiheit erfährt und zum anderen die Vorrichtung möglichst rutschfest an der Herzoberfläche angebracht werden kann.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 sowie 4 angegeben. Vorteilhafte Aus¬ führungsformen sind den Ansprüchen 2,3 u. 5 ff. zu ent¬ nehmen. Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart ausgebildet, daß eine elastische Hülle vorgese¬ hen ist, die um das Herz wenigstens teilsweise anlegbar ist und an deren Wandung im Bereich der linken Ventri¬ kel Füllkammern vorgesehen sind. Ebenso können die Füllkammern auch über geeignete Verbindungselemente, die an der Wandung der elastischen Hülle eingearbeitet sind, abnehmbar angesetzt werden.
Besonders vorzugsweise befinden sich die Füllkammer auf der Außenseite der elastischen Hülle und weisen ein Ausdehnverhalten auf, das vornehmlich gegen die elastische Hülle gerichtet ist, so daß ein gezielter Druck auf die Innenseite der elastischen Hülle ausgeübt werden kann. Dies kann beispielsweise derart ermöglicht werden, indem die Füllkammerhülle zur Seite der elastischen Hülle elastischer ausgebildet ist, als zur Seite, die von der elastischen Hülle abgewandt ist.
Die erfindungsgemäße elastische Hülle sieht an geeigne¬ ten Stellen, die den Bereichen des linken Ventrikels des Herzen entsprechen, an der Wandung eingearbeitete oder ansetzbare Füllkammern vor, die ihrerseits ebenfalls aus einem elastischen Material bestehen. Die Füllkammern, die vorzugsweise paarweise gegenüber¬ liegend an der Wandung der elastischen Hülle einge¬ arbeitet sind, weisen zum Befüllen mit einem geeigneten Medium Anschlußventile auf, an die entsprechende An¬ schlußleitungen angelegbar sind. Alternativ dazu sind an der Wandung auch Verbindungselemte einge¬ arbeitet, an denen nachträglich die Füllkammern an der Wandung der elastischen Hülle anbringbar sind. Bei- spielsweise eignen sich hierzu Klettverschlußverbin¬ dungen o.a..
Material und Größe der elastischen Hülle müssen dabei derart gewählt werden, so daß zum einen das Herz eng anliegend umhüllt werden kann und zum anderen das Herz in seinem Ausdehnungsverhalten möglichst unbeeinträch- tigt bleibt. Die Hülle muß einerseits so leicht dehn¬ bar sein, daß sie im diastolischen Zustand das Herz kaum oder gar nicht in seiner Ausdehnung behindert, andererseits muß im diastolischen Zustand noch genügend Restelastizität vorhanden sein, um ein Rutschen der Hülle auf der Herzoberfläche zu vermeiden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausge¬ staltung der Hülle liegt insbesondere darin, daß zu¬ nächst mit geeigneten Hilfsmitteln die elastische Hülle nebst der an ihrer Wandung angebrachten Füllkammern um das Herz gelegt wird. Nachdem die elastische Hülle in geeigneter Weise am Herz positioniert ist und sich selbst durch ihre Eigenelastizität am Herz fixiert, können die Anschlußleitungen mit den Füllkammern ent¬ sprechend verbunden werden. Ebenso sind Wider¬ lagerelemente, die in der vorzitierten WO 94/27552 beschrieben sind, an den Stellen der Füllkammern ange¬ bracht. Durch das Zusammenfügen einzelner Bestandteile, die in Summe eine vollständige Vorrichtung zur Unter¬ stützung der Herzfunktion ergeben, ist ebenso der operationstechnische Eingriff erheblich vereinfacht, so daß die durch die Operation auf den Patienten ein¬ wirkenden Maßnahmen erheblich reduziert werden können.
Kurze Darstellung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfüh- rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. la schematisierter Querschnitt durch ein Herz mit angelegter Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion im diastolischen Zustand und
Fig. lb entsprechender Querschnitt im systolischen Zustand.
Fig. la zeigt den Querschnitt eines Herzens 1 mit einem aufgeweiteten linken Ventrikel 2 und dem rechten Ven¬ trikel 3. Eng an der äußeren Herzwand anliegend ist die elastische Hülle 4 vorgesehen, die an zwei sich jeweils gegenüberliegenden Stellen im Bereich des linken Ven¬ trikels 2, zwei Füllkammern 5 im drucklosen bzw. ent¬ leerten Zustand aufweist.
Die Füllkammern 5 sind auf der Wandung der elastischen Hülle entweder aufgeklebt bzw. aufvulkanisiert. Ebenso können die Füllkammern extra ausgebildet sein und über Verbindungselemente, die an der Wandung eingearbeitet sind, mit der elastischen Hülle abnehmbar verbunden werden.
Über den jeweiligen Füllkammern 5 sind mechanische Widerlager 6 vorgesehen, die über einen nicht in der Fig. la dargestellten Bügel starr miteinander verbunden sind. Ebenso sind in der Fig. la keine Anschlußventile an den Füllkammern eingezeichnet, über die die ebenfalls nicht dargestellten Anschlußleitungen zur Befullung angelegt werden können.
Fig. lb zeigt das Herz 1 im systolischen Zustand, d.h. der linke Ventrikel wird durch die Ausdehnung der Füll¬ kammern 5 seitlich zusammengedrückt. Durch die feste Zuordnung der Füllkammern an der Außenwandung der ela¬ stischen Hülle ist ein Verrutschen des Pumpsystems relativ zur Herzwandung ausgeschlossen. Die durch die Pfeile in Fig. lb angedeuteten Druckwirkungen setzen sich innerhalb des Herzens durch die Herzwände 1 in Richtung des rechten Ventrikels fort, der sich aufgrund der elastischen Eigenschaft der elastischen Hülle 4 ungehindert ausbreiten kann.
Wie bereits erwähnt, muß das Material der elastischen Hülle derart gewählt sein, daß zum einen kein seit¬ liches Verrutschen der elastischen Hülle relativ zur Herzwandung stattfindet, zum anderen jedoch die elasti¬ sche Hülle genügend Elastizität aufweist, um dem Aus¬ dehnungsverhalten des Organs ungehindert zu folgen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit mechanischen Druck ausübenden, gezielt auf den linken Ventrikelbereich wirkenden elastischen Füllkammern, die über Anschlußleitungen mit einem Medium befüllbar und wieder entleerbar sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine elastische Hülle vorgesehen ist, die um das Herz wenigstens teilweise anlegbar ist und die an deren Wandung Füllkammern vorsieht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Füllkammern auf der Wandung der elastischen Hülle aufgeklebt oder aufvulkanisiert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkammern an der Außenseite der elastischen Hülle angebracht sind.
4. Vorrichtung nach dem Oberbegrif des Anspruchs 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine elastische Hülle vorgesehen ist, die um das Herz wenigstens teilweise anlegbar ist und an deren Wandung Verbindungselemente eingearbeitet sind, an denen die Füllkammern abnehmbar anbringbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Füllkammern vorgesehen sind, die sich derart auf der elatsichen Hülle gegenüberliegen, so daß der linke Ventrikelbereich aus zwei unterschiedlichen Rich¬ tungen zusammendrückbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anschlußleitungen an die Füllkamern abnehmbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die elastische Hülle eng am Herz anliegt, so daß ein Verrutschen der Hülle gegenüber der Herzoberfläche vermeidbar ist und, daß die Hülle derart dehnbar ist, so daß sie das Ausdehnungsbestreben des Herzens im diastolischen Zustand nicht behindert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der dem Herzen abgewandten Seite der Füllkam¬ mern mechanische Widerlager vorgesehen sind, die räum¬ lich derart fixiert sind, so daß die Hauptausdehnungs¬ richtung der Füllkammern bei Befullung mit einem Medium auf die linken Ventrikelbereiche gerichtet sind.
EP96945508A 1995-10-18 1996-10-17 Vorrichtung zur unterstützung der herzfunktion mit elastischen füllkammern Withdrawn EP0858312A2 (de)

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DE19538796A DE19538796C2 (de) 1995-10-18 1995-10-18 Vorrichtung zur Unterstützung der Herzfunktion mit elastischen Füllkammern
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EP (1) EP0858312A2 (de)
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