ES2208671T3

ES2208671T3 - Procedimiento y aparato para suministar oxigeno.

Info

Publication number: ES2208671T3
Application number: ES95901806T
Authority: ES
Inventors: James Richard Spears
Original assignee: Wayne State University
Current assignee: Wayne State University
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2014-11-07
Also published as: CA2176601A1; JPH09509072A; WO1995013843A1; AU1090595A; DE69433265T2; EP0729369A4; EP0729369B1; US5407426A; DE69433265D1; JP3620849B2; EP0729369A1

Abstract

UN METODO Y APARATO PARA ENVIAR OXIGENO EN UNA ZONA DE INTERES, TAL COMO UN PLASMA SANGUINEO (22), CON LA CARACTERISTICA DE POSEER UNA CONCETRACION BAJA DE OXIGENO ANTES DEL ENVIO. EL METODO INCLUYE LOS PASOS DE PREPARAR UNA MEZCLA DE OXIGENO Y LIQUIDO, COMPRIMIR LA MEZCLA DE MANERA QUE EL OXIGENO SE DISUELVA EN EL LIQUIDO PARA FORMAR UN LIQUIDO OXIGENO-ENRIQUECIDO, SUMINISTRAR ESTE A UN CATETER CON UN DIAMETRO INTERNO Y LONGITUD QUE RETIENE EL OXIGENO EN SOLUCION Y EVITA LA FORMACION DE BURBUJAS, COLOCANDO EL CATETER EN LA ZONA DE INTERES, E INYECTANDO EL LIQUIDO OXIGENO-ENRIQUECIDO EN DICHA ZONA A TRAVES DEL CATETER, DE MANERA QUE ESTA ZONA SE ENRIQUEZCA PRONTO CON EL OXIGENO. EL APARATO INCLUYE UN CATETER CON UN TUBO DE SILICIO (20) CON CONDUCTOS ESTRECHAMENTE DEFINIDOS A TRAVES DE LOS CUALES PASA EL LIQUIDO OXIGENO-ENRIQUECIDO PARA OXIGENAR EL PLASMA SANGUINEO (22).

Description

Procedimiento y aparato para suministrar oxígeno.

Esta invención se refiere a un procedimiento y aparato para suministrar oxígeno a un entorno de interés, como, por ejemplo, un plasma sanguíneo.

Descripción de la técnica anterior

La administración de oxígeno por ventilación, incluso a una presión de oxígeno inspirado elevada, puede ser ineficaz en insuficiencia respiratoria potencialmente reversible en una situación clínica. Estas afecciones incluyen síndrome de dificultad respiratoria de adulto, edema pulmonar agudo, aspiración de cuerpo extraño, embolismo pulmonar y síndrome de dificultad de la infancia. El problema de cómo tratar estas afecciones se agrava por la toxicidad pulmonar que puede resultar de la exposición prolongada a presiones de oxígeno inspirado elevadas.

Actualmente, el único enfoque médico potencialmente viable para oxigenación sistémica de pacientes exige el uso de un catéter IVOX. En estos dispositivos, el intercambio gaseoso se produce en la interfaz de una membrana de múltiples pequeños túbulos y sangre en la vena cava interior. Aunque se ha demostrado clínicamente la utilidad potencial de estos dispositivos en un pequeño número de pacientes, el gran tamaño del catéter (7-10 mm de diámetro) que se introduce en la vena femoral y la gran área superficial presentada por los túbulos pueden producir trombosis venosa y embolismo pulmonar.

La patente de EE UU nº 4.986.809 describe un oxigenador percutáneo que tiene un conector tubular en forma de Y y varias fibras huecas permeables a gas. Un extremo de cada fibra está situado en el primer brazo superior del conector. El otro extremo de cada fibra se sitúa en el otro brazo superior del conector, formando cada fibra un bucle que se prolonga fuera de la abertura inferior del conector. Para guiar la inserción del dispositivo en la vena de un paciente, y para proporcionar apoyo estructural para los bucles de fibra, se prolonga un miembro de apoyo hacia abajo desde el conector con una abertura en su extremo distal. Cada uno de los bucles de fibra pasa a través de esta abertura. El dispositivo se introduce a través de una pequeña incisión única en el sistema venoso del paciente. Se une un suministro de oxígeno a uno de los brazos superiores del conector y fluye a través de la longitud de los bucles de fibra. El oxígeno y el dióxido de carbono se difunden a través de las paredes de fibra entre la sangre y el interior de los tubos de fibra.

La solicitud de patente europea 0489496-A describe una técnica para tratamiento de depósitos de placa sobre la pared arterial de un paciente. La técnica emplea un chorro a presión elevada de disolución salina estéril dirigido al depósito de placa.

El chorro a presión elevada se sitúa en el extremo distal de un hilo de guía o catéter que se hace avanzar a través del sistema vascular al sitio del depósito de placa. La retirada opcional de los residuos es por un canal de evacuación dentro del catéter.

En el campo médico, la oxigenación segura y eficaz de sangre hipóxica (por inyección intravascular de espuma de oxígeno o un material que libere oxígeno) no se ha logrado previamente. Típicamente se produciría obstrucción de capilares por espuma estabilizada por agentes tensioactivos, mezcla inadecuada con sangre o liberación de subproductos de descomposición tóxicos (que incluyen fracciones de oxígeno tóxico) de un precursor de oxígeno.

De acuerdo con esto, un objeto de la presente invención es proporcionar un medio para inyección de oxígeno en un medio hipóxico sin formación o coalescencia de burbujas.

Otro objeto de la presente invención es hacer el tamaño de cualquier burbuja formada en la oxigenación tan pequeña que se pueda lograr la mezcla rápidamente, por lo cual no se produzca coalescencia excesiva de burbujas y adherencia entre muchas burbujas.

Resumen de la invención

De acuerdo con la invención, se describen un nuevo procedimiento y aparato para suministrar oxígeno a un entorno de interés, como, por ejemplo, plasma sanguíneo. El entorno tiene la característica de una baja concentración de oxígeno antes del suministro.

El procedimiento comprende preparar oxígeno para suministro a un entorno de interés en el que el procedimiento se lleva a cabo fuera del cuerpo humano o animal caracterizado por las etapas de:

preparar una mezcla de oxígeno y un líquido;

comprimir la mezcla para que el oxígeno se disuelva en el líquido para formar un líquido enriquecido con oxígeno; y

suministrar el líquido enriquecido con oxígeno a un tubo con un diámetro interno y longitud que conserve el oxígeno en disolución e impida la formación de burbujas en el líquido enriquecido con oxígeno.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para suministrar oxígeno a un entorno de interés, como, por ejemplo, plasma sanguíneo, incluyendo el aparato un catéter caracterizado por:

uno o más tubos de presión elevada, cada uno de los cuales incluye un extremo distal con uno o más canales, teniendo cada canal un diámetro interno de 1-10 micrómetros a lo largo de unos cuantos milímetros a unos cuantos centímetros de distancia axial, para que en el extremo distal resida una resistencia principal al flujo.

Otros objetos y ventajas de la invención se aclararán al leer la siguiente descripción detallada y al hacer referencia a los siguientes dibujos.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1 es un diagrama esquemático del aparato usado para emplear un procedimiento según la presente invención para inyectar oxígeno en plasma sanguíneo;

Figura 2 es una vista longitudinal seccional de un catéter construido de acuerdo con la presente invención;

Figura 3 es una vista transversal seccional de una realización alternativa de un catéter construido de acuerdo con la presente invención.

Mejor modo(s) de realizar la invención

Con referencia a las Figuras 1-3 de los dibujos, un aparato usado para emplear el procedimiento descrito incluye un compresor hidráulico 10 adecuado para suministrar un vehículo líquido (como, por ejemplo, agua) bajo presión. Éste y una botella a presión de oxígeno 12 se conectan por un tubo adecuado a un depósito de presión elevada del vehículo líquido y oxígeno. Un filtro 16 está en comunicación fluida con el depósito 14. El filtro tiene típicamente un tamaño de malla por debajo de aproximadamente 1 micrómetro y sirve para retirar partículas sólidas finas de los efluentes que salen del depósito 14. Después de pasar a través de una válvula 18, los efluentes en forma de oxígeno disuelto en agua se suministran bajo presión a un tubo capilar de sílice 20 antes de la inyección en el entorno de interés, como, por ejemplo, plasma sanguíneo hipóxico 22, por un catéter.

También están presentes pero no representados mecanismos adecuados para el control de temperatura, presión y flujo. Describiré en primer lugar el procedimiento y después el aparato usado según la presente invención.

Con mayor detalle, las etapas de procedimiento preferidas para suministrar oxígeno a un entorno de interés, como, por ejemplo, plasma sanguíneo, con la característica de baja concentración de oxígeno antes del suministro, comprende las etapas de:

1. Preparar una mezcla de oxígeno y un líquido, como, por ejemplo, agua, o una disolución al 5% de dextrosa en agua (D_{5}W);

2. Comprimir la mezcla (en el depósito de presión elevada 14) para que el oxígeno se disuelva en el líquido para formar un líquido enriquecido con oxígeno;

3. Suministrar el líquido enriquecido con oxígeno a un catéter con un diámetro interno y longitud que retenga al menos una parte del oxígeno en disolución e impida la formación de cualquier burbuja que pueda salir del líquido enriquecido con oxígeno a la salida del catéter;

4. Situar el catéter en el plasma sanguíneo;

5. Inyectar el líquido enriquecido con oxígeno en el entorno empobrecido de oxígeno a través del catéter para que no se produzca formación de burbujas durante la inyección o durante la oxigenación del entorno empobrecido de oxígeno.

En una serie de experimentos, se puede suministrar oxígeno disuelto en agua (o D_{5}W u otro cristaloide) en una concentración del gas relativamente elevada, del orden de 3-6 cc de oxígeno por gramo de agua, a un entorno acuoso esencialmente sin formación de burbujas. Se suministró oxígeno de una botella a presión de gas médica patrón 12 al depósito de presión elevada 14 que contenía agua del compresor 10. El depósito de presión elevada 14 se aisló de la fuente de gas 12. Se movió un pistón mediante el compresor hidráulico 10 para presurizar la mezcla de agua/oxígeno del depósito 14 a una presión más elevada que lo necesario para disolver totalmente el gas, por ejemplo, en el intervalo de 1 kbar para 3-6 cc de oxígeno por gramo de agua. Después de pasar a través de filtros adecuados 16, el agua con el oxígeno disuelto se suministra entonces a la misma presión elevada (aproximadamente 0,5 a 1 kbar) al tubo capilar 20.

La formación de cualquier burbuja expulsada desde el extremo distal del tubo capilar es una función del diámetro interno del tubo. Se probaron tubos capilares de sílice fundida (Tecnología Polymicro) con diámetros internos que variaban desde 1 micrómetro a 75 micrómetros en términos de la aparición y tamaño de burbujas expulsadas, como se observó en registros de vídeo desde un microscopio óptico.

El parámetro más crítico que permite que desaparezca una burbuja de oxígeno (o de otro gas) en un entorno acuoso es su tamaño. Burbujas del orden de 3-5 micrómetros desaparecen en una pequeña fracción de segundo, una observación consistente con las de la literatura que trata de las tasas de desaparición de burbujas de aire. Por ejemplo, una burbuja de 2 micrómetros puede desaparecer en 10 ms.

Cuando se expulsa fluido desde el extremo distal de un tubo de sílice estirado a 7 micrómetros o menos de diámetro interno a lo largo de una longitud de aproximadamente 1-30 mm de un tubo de diámetro interno de 30 micrómetros, no eran observables burbujas cuando el fluido se sumergía bajo agua, a pesar del hecho de que el contenido de oxígeno era tan elevado como 5 cc de gas/gm de agua.

Estas observaciones sugieren que debería ser posible con este enfoque suministrar oxígeno por un catéter colocado en la aurícula derecha o una gran vena, sin que se produzca ninguna formación de burbujas. Por consiguiente, se evitarían problemas relacionados con la formación de burbujas, como, por ejemplo, formación de espuma, oclusión de capilares pulmonares, etc.

Además, debería ser posible suspender partículas de hidrato de oxígeno en agua inicialmente sin gas, sin la preocupación por una descomposición de hidrato excesiva o difusión excesiva de oxígeno en el vehículo de agua líquida. Esto es porque a 0ºC (o presión gaseosa de 120 bar, que es superada con mucho por la presión hidrostática de 1 kbar), por ejemplo, una concentración de aproximadamente 4-5 cc de oxígeno en agua líquida representa un punto sobre la línea de equilibrio del diagrama de fases entre hidrato sólido y líquido saturado de gas, de modo que la tendencia del hidrato para formarse es tanta como la del hidrato para descomponerse.

En un experimento para suministrar oxígeno en sangre, se usó un compresor hidráulico (Leco/ Div. Tem-Press) para comprimir una mezcla de oxígeno y 5% de dextrosa en agua (D_{5}W) en un recipiente de presión elevada de doble cuello. El volumen interno de 27 cc de éste último se llenó inicialmente con D_{5}W, con la excepción de que se retiró un pequeño volumen (1 a 3 cc) antes del cierre del recipiente.

Después del cierre del recipiente, el extremo distal del recipiente fue comprimido con oxígeno durante aproximadamente 15 segundos por un tanque de éste último a una presión de 2.500 psi. El recipiente se aisló después de la fuente de oxígeno. Se colocó un pistón de acero inoxidable de 3 cm de largo, provisto de dos o tres juntas tóricas, en el extremo proximal del recipiente de presión elevada, de modo que después del cierre del recipiente, presurización con oxígeno y aislamiento de la fuente de oxígeno, la mezcla D_{5}W/oxígeno se comprimió después mediante movimiento del pistón, impulsado mediante el compresor hidráulico a una presión de 3.000 a 15.000 psi.

Después de tener en cuenta 10 minutos o más para que se disolviera el oxígeno en el D_{5}W, se abrió una válvula en el extremo distal del recipiente para permitir el flujo de la mezcla a través de un tubo de acero inoxidable de 1/16'' de d.e./1/64'' de d.i. que se conectó a una fibra óptica de sílice fundida hueca por un filtro de presión elevada y resistencia baja provisto de filtros metálicos de acero inoxidable en polvo sinterizado de 5 micrómetros.

Típicamente, se usó un tubo capilar de sílice fundida hueca (Tecnologías Polymicro) de 30 micrómetros o 50 micrómetros de d.i. (363 micrómetros o 144 micrómetros de d.e.) en el extremo distal del sistema de suministro, y el tubo de sílice se estiró en su extremo distal en un soplete de propano a un diámetro de 1 a 10 micrómetros a lo largo de unos cuantos milímetros de distancia axial. La resistencia al flujo principal residió en esta localización, y el flujo fue gobernado, por consiguiente, por la geometría en esta localización así como por la presión aplicada.

Cuando la punta distal se sumergió bajo agua desgasificada, el descubrimiento notable fue que no eran observables burbujas para una concentración de oxígeno de 1 a aproximadamente 5 cc de oxígeno/g de D_{5}W, cuando el diámetro interno de la punta distal del tubo capilar hueco era menor que aproximadamente 7 micrómetros.

Para examinar el efecto de la infusión de la mezcla oxígeno/D_{5}W sobre la oxigenación de sangre y sobre la integridad de elementos sanguíneos, se colocaron 20-30 cc de sangre de perro venosa citratada en un vaso de precipitación. El aire por encima de la sangre se sustituyó por un gas inerte como, por ejemplo, helio, y el vaso de precipitación se cubrió con parafina. Se colocó en la sangre un catéter de saturación de oxígeno de Oximetrics para la monitorización continua de la saturación de oxígeno. Para mezclar suavemente la sangre, se usó un agitador magnético en el ajuste más bajo, mientras se sumergió el tubo capilar de sílice hueca en la sangre antes del suministro de la mezcla oxígeno/D_{5}W.

Típicamente, la saturación de oxígeno tuvo un nivel de línea de base de 15% a 40%. La infusión se terminó cuando la saturación de oxígeno aumentó a 80% o más. En todos los casos, el aumento de saturación de oxígeno se correspondió con la cantidad de oxígeno suministrado (calculado a partir del caudal de D_{5}W medida y el contenido de oxígeno del fluido).

El d.i. del tubo capilar en su extremo distal se midió mediante inspección bajo un microscopio óptico acoplado a cámara de vídeo y monitor en color a una magnificación global de aproximadamente 1.000 X. El conocimiento del caudal y d.i. del tubo en su extremo distal permitió el cálculo de la velocidad de flujo en esta localización. La velocidad de flujo se comparó después contra medidas de hemoglobina sanguínea libre. Ésta última se determinó, tras centrifugación de los elementos sanguíneos, espectrofotométricamente en el plasma (sobrenadante) mediante la absorción a 572 nm (un pico de absorción intenso de la hemoglobina). Los resultados son consistentes con descubrimientos de otros investigadores que han observado que se produce una marcada hemólisis de eritrocitos a velocidades de flujo mayores que 2.000 cm/s. Cuando la velocidad de flujo era menor que 400 cm/s, no se encontró que se produjera evidencia de hemólisis.

Por tanto, es posible oxigenar la sangre sin formación de burbujas o hemólisis de erictrocitos.

En una realización de esta invención, se estiró en una llama un haz de 25 tubos capilares de sílice fundida, con un d.i. de 105 micrómetros y un d.e. de 144 micrómetros por tubo, de modo que el d.e. del haz fuera suficientemente pequeño para colocar dentro del tubo capilar de sílice fundida de 150 micrómetros de d.i. La longitud del haz fue sólo unos cuantos milímetros en cada caso, y el haz se unió al tubo capilar exterior mediante templado en una llama. Cada pequeño tubo, que ahora tenía un d.i. de aproximadamente 5 micrómetros, proporcionó las mismas pequeñas burbujas y caudal que el sistema descrito anteriormente, y el flujo global del tubo de sílice exterior fue simplemente la suma de los tubos individuales. Típicamente, se puede lograr un caudal de al menos 0,01 cc/min. a través de un tubo de 5-7 micrómetros (d.i.), de modo que el caudal global del haz de tubos era al menos 0,25 cc/min. Mediante el uso de un tubo exterior con un d.i. de 150 micrómetros, se pueden situar en la punta distal aproximadamente 280 tubos con un d.i. de 6 micrómetros, y con el tubo exterior se puede lograr un caudal de más de 2 cc/min. Se pueden añadir tubos exteriores adicionales con el haz de tubos pequeños para lograr un nivel de flujo deseado.

En el sistema de producción de oxígeno relativamente baja descrito anteriormente, en el que se pueden suministrar 2 a aproximadamente 5 cc de oxígeno por gramo de D_{5}W, se pueden suspender partículas de hidrato de oxígeno para proporcionar una producción de oxígeno mucho mayor por gramo de D_{5}W. A una concentración de oxígeno de 4-5 cc de oxígeno/g de D_{5}W a 0ºC-4ºC, la concentración es suficiente para impedir cualquier descomposición de hidrato antes de salir del tubo capilar. Con el uso de un Pulverizador a chorro ha sido posible triturar hielo a un tamaño de partícula medio de 1-2 micrómetros, y debería ser posible, por consiguiente, triturar una mezcla de hidrato de oxígeno y D_{5}W ordinaria juntos a esta misma pequeña dimensión. Las partículas de hidrato permanecerán sólidas bajo presión (por ejemplo, mayor que 300 psi a 0ºC), mientras que la D_{5}W ordinaria proporcionará un vehículo líquido para las partículas de hidrato. Éstas últimas deberían pasar fácilmente a través de tubos con un d.i. de 3 a 7 micrómetros.

La corriente saliente en el extremo distal del tubo capilar se puede modificar de muchos modos para mejorar la mezcla, alterar la velocidad de flujo, etc., para que se pueda lograr mezcla uniforme con sangre sin trauma mecánico a los elementos sanguíneos.

Experimentos adicionales con una fuente luminosa estroboscópica han proporcionado revelación adicional sobre la oxigenación de sangre. En un experimento, se llenó un recipiente de presión elevada de Leco de 30 cc de capacidad con dextrosa al 5% en peso en agua. Después se retiró un pequeño volumen de éste último (2 a 8 cc) antes de conectar el recipiente a una fuente de oxígeno comprimido, típicamente una botella a presión de oxígeno patrón a 1.500 a 2.500 psi, durante un periodo de aproximadamente 15 s. El recipiente se aisló entonces de la fuente de oxígeno, y se comprimieron los contenidos de recipiente mediante un pistón impulsado mediante un compresor hidráulico a una presión de 5.000 a 15.000 psi durante 15 minutos o más.

La elevada presión forzó que todo el gas oxígeno se disolviera en el líquido, de modo que no hubiera burbujas presentes. En el extremo distal del recipiente, una válvula conectaba éste último a un filtro metálico sinterizado de presión elevada con un tamaño de poro promedio de 0,5 micrómetros. Se montó un tubo capilar de sílice en su extremo proximal en un conjunto de tubo capilar de acero inoxidable que se conectó al extremo distal del filtro. El extremo distal del tubo capilar, que tenía un diámetro interno típico de 30 a 150 micrómetros, se había estirado en un soplete de propano a un diámetro interno de 2 a 25 micrómetros. De forma alternativa, se trató con epoxia una longitud de 1-3 cm de tubo de sílice de 5 micrómetros de d.i./140 micrómetros de d.e. dentro del extremo distal del tubo de 150 micrómetros de d.i. Cuando se forzó al líquido oxigenado a través del tubo capilar de sílice, la mayor resistencia al flujo fue en el extremo distal de este tubo, de modo que la presión en el extremo no afilado del tubo fue similar a la del recipiente de presión (5.000 a 15.000 psi). Debido a la elevada resistencia en el extremo del tubo de sílice, el caudal varió típicamente de 0,002 cc a 0,05 cc por minuto.

La corriente de fluido que salió del extremo distal del tubo se vio bajo un microscopio óptico a magnificación de 100 X ó 400 X. Una luz estroboscópica de espectro amplio de 20 nanosegundos (Sistema de nanopulsos de intensidad elevada modelo 437B, Xenon, S.A.) "congeló" el movimiento de la corriente, que se estimó tenía una velocidad de 100 a 4.000 cm/s. Se hicieron registros fotográficos en película Kodak Tmax P3200 en una cámara montada en el microscopio. Se observó la corriente en aire, bajo agua y finalmente bajo plasma.

Los resultados de estos estudios demostraron que, aunque invariablemente estaban presentes burbujas cuando se veía la corriente en aire, como se evidenció aumentando el tamaño de gotita, no se formaron ni estaban presentes burbujas en ninguna porción de las corrientes que se vieron bajo agua o plasma, cuando el contenido de oxígeno del líquido era aproximadamente 5 cc por gramo o menos y el d.i. del extremo distal afilado del tubo de sílice era 7 micrómetros o menos.

Para concentraciones de oxígeno menores, del orden de 1 a 1,5 cc por gramo, se usó un d.i. mayor (<25 micrómetros) del extremo afilado del tubo capilar de sílice sin formación de burbujas. La velocidad de corriente a lo largo de un intervalo de 100 a 4.000 cm/s e impulsar la presión hidráulica a lo largo de un intervalo de 2.000 a 15.000 psi no tuvo efecto sobre esta observación.

Estudios de otros investigadores (por ejemplo, Hemmingsen, E.A., Cavitación en disoluciones supersaturadas gaseosas, R. Física aplicada 1:213-218, 1975) han mostrado que puede supersaturarse el agua hasta algún grado con gases y, tras compresión hidráulica de la mezcla gas/agua a 0,5 a 1 kbar para disolver todos los núcleos gaseosos, una liberación repentina (durante 2-3 segundos) de la presión a 1 bar no produjo, notablemente, formación inmediata de burbujas. En el caso de oxígeno, el límite superior de gasificación de agua que no producía formación de burbujas en la descompresión se encontró que era aproximadamente 140 psi, que corresponde a una concentración gaseosa de aproximadamente 4,2 cc de oxígeno por gramo de agua, y eran factibles concentraciones más elevadas a temperaturas por debajo de 3ºC. Si se perturbaba el fluido tras la descompresión de alguna manera, como, por ejemplo, agitación o calentamiento, sobrevenía formación de burbujas.

Cuando se comprime hidráulicamente agua a 0,5 a 1,0 kbar, se fuerza todas las burbujas y núcleos a disolverse, y la formación espontánea de burbujas requiere entonces que la estructura molecular del agua necesite romperse. Cuando investigadores previos intentaron explicar por qué no era factible una concentración gaseosa mayor sin cavitación espontánea en la liberación a 1 bar, se creyó que pequeños gradientes de densidad o térmicos en el agua permitían que se formara una pequeña colección de moléculas gaseosas (se piensa que son necesarias un mínimo de 10.000 moléculas gaseosas para superar la tensión superficial del agua a dimensiones muy pequeñas). Una vez formadas, se produciría un rápido crecimiento por difusión de la fase de agua.

Por analogía, parece que, cuando dextrosa al 5% en peso en agua se supersatura con oxígeno a una concentración de aproximadamente 5 cc por gramo o menos, la estabilidad del fluido gasificado se mantiene a pesar de la expulsión a través de un tubo, mientras el diámetro interno del tubo sea suficientemente pequeño. El trabajo presente demuestra que se pueden someter fluidos supersaturados a 1 bar y movimiento a las velocidades anteriores sin que se produzca cavitación espontánea, es decir, formación de burbujas. El porqué tubos más largos producen formación de burbujas es desconocido, pero es bastante posible que se magnifiquen los gradientes de densidad y térmicos dentro del agua, comparado con tubos menores, entre sitios diferentes de una sección transversal dada del campo del flujo.

Para resumir, he mostrado que una disolución supersaturada de dextrosa al 5% en peso en agua se puede inyectar en agua o plasma sin formación de burbujas. Aunque el contenido en oxígeno de este enfoque se limita a aproximadamente 5 cc por gramo, el contenido de oxígeno se puede aumentar mucho añadiendo partículas de un hidrato gaseoso, como, por ejemplo, partículas de hidrato de oxígeno. Éstas últimas deberían ser totalmente estables, a 0ºC y >120 bar de presión, puesto que la concentración de oxígeno requerida en la fase líquida bajo condiciones de equilibrio es aproximadamente 5 cc por gramo. Las partículas de hidrato, si son suficientemente pequeñas (por ejemplo, 1-3 micrómetros de diámetro), producirían burbujas de corta duración en la expulsión en sangre y descomposición, mientras que la fase líquida no produciría burbujas. En teoría, se podría lograr un contenido máximo de oxígeno de hasta 100 cc por gramo de fluido inyectado con una suspensión de 2:1 de hidrato:agua (D_{5}W).

La infusión regional de fluidos supersaturados con oxígeno en espacios vasculares específicos tiene utilidad incluso en la ausencia de hipoxia.

La infusión intraluminal de cristaloides supersaturados con oxígeno, como, por ejemplo, dextrosa al 5% en peso en agua, en sangre arterial que está ya saturada con oxígeno se puede usar para supersaturar sangre sin formación de espuma. Otras técnicas para mejora de perfusión de oxígeno regional como, por ejemplo, el uso de peróxido de hidrógeno, producen espuma durante la descomposición en oxígeno y agua al contacto con catalasa del tejido: la formación de espuma bloquea el flujo sanguíneo.

En una variedad de situaciones clínicas, la infusión regional de cristaloides supersaturados con oxígeno a sangre supersaturada se esperaría que tuviera una respuesta beneficiosa. Por ejemplo, en pacientes con infarto de miocardio agudo o un accidente cerebrovascular, la infusión local del fluido supersaturado con oxígeno directamente en una arteria coronaria o una arteria carótida mejoraría mucho el suministro de oxígeno a tejido isquémico. Cuanto mayor sea el contenido de oxígeno de la sangre, mayor será la capacidad del plasma, comparado con los glóbulos rojos, para perfundir tejido isquémico.

Por analogía, la colocación de pacientes que sufren cualquiera de estas afecciones en una cámara de oxígeno hiperbárico reduce la isquemia del tejido más eficazmente que respirar simplemente oxígeno a 1 bar. Las elevadas presiones parciales de oxígeno resultantes, así como el elevado contenido de sangre arterial en el que se infunde fluido enriquecido con oxígeno simularía los efectos beneficiosos del oxígeno hiperbárico. La toxicidad sistémica potencial -en concreto, toxicidad pulmonar- se evitaría mediante la infusión intraarterial local.

Se esperaría también que la infusión intravascular regional de cristaloides enriquecidos con oxígeno en tumores mejorara la eficacia de la radioterapia, puesto que los radicales de oxígeno producidos durante ésta última forman la base para la posterior necrosis del tumor. Hay indudablemente muchos más ejemplos de la utilidad potencial de la infusión intravascular regional de cristaloides enriquecidos con oxígeno, incluyendo la mejora de respuestas del tejido a terapia fotodinámica (por ejemplo, derivado de hemaotoporfirina, ftalocianinas, purpurinas, etc.); tratamiento de fallo de miocardio con infusiones prolongadas; y tratamiento potencial de lesiones crónicas como, por ejemplo, tumores y placas ateromatosas que pueden reabsorberse durante un periodo prolongado de infusión como consecuencia, por ejemplo, de actividad catabólica oxidativa de los macrófagos del tejido.

Claims

1. Un procedimiento para preparar oxígeno para suministro a un entorno de interés en el que el procedimiento se lleva a cabo fuera del cuerpo humano o animal caracterizado por las etapas de:

preparar una mezcla de oxígeno y un líquido;

suministrar el líquido enriquecido con oxígeno a un tubo (20) con un diámetro interno y longitud que conserve el oxígeno en disolución e impida la formación de burbujas en el líquido enriquecido con oxígeno.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el líquido es agua o una disolución cristaloide fisiológica.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa de comprimir la mezcla comprende aplicar una presión de aproximadamente 0,5 a 1 kbar.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tubo tiene un diámetro interno entre 1-250 micrómetros de tamaño.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa de suministrar el líquido enriquecido con oxígeno al tubo (20) comprende inyectar el líquido enriquecido con oxígeno en el tubo sin ninguna formación de burbujas para que no se forme espuma.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el líquido es plasma.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el tubo (20) es un catéter.

8. Un aparato para suministrar oxígeno a un entorno de interés, como, por ejemplo, plasma sanguíneo (22), incluyendo el aparato un catéter (20) y

uno o más tubos de presión elevada, cada uno de los cuales incluye un extremo distal con uno o más canales, caracterizado porque cada canal tiene un diámetro interno de 1-10 micrómetros a lo largo de unos cuantos milímetros a unos cuantos centímetros de distancia axial, para que en el extremo distal resida una resistencia principal al flujo.

9. Un aparato según la reivindicación 8, en el que el catéter (20) comprende un haz de tubos de sílice fundida en el extremo distal del catéter (20).

10. Un aparato según la reivindicación 9, en el que el haz de canales del extremo distal del catéter (20) comprende fibras de carbono huecas, con un diámetro interno de aproximadamente 5 micrómetros y diámetro externo de aproximadamente 10 micrómetros.

11. Un aparato según la reivindicación 9 ó 10, en el que cada tubo del haz de tubos proporciona un caudal de al menos 0,001 cc por minuto bajo 1 kbar de presión, teniendo cada tubo del haz un diámetro interno de 5 micrómetros-7 micrómetros para que el caudal global del haz de tubos sea al menos 0,1 cc por minuto de oxígeno suministrado a la sangre.

12. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que el haz comprende aproximadamente 280 tubos, cada uno con un diámetro interno de 6 micrómetros para que se logre un caudal de líquido > 2 cc por minuto.

13. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que el tubo de presión elevada está compuesto por tubo de metal.

14. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que el tubo de presión elevada está compuesto por tubo capilar de sílice.