способ и устройство консервации органов, конечностей и тканевых лоскутов

Формула изобретения

1. Способ консервации органов, конечностей и тканевых лоскутов путем снабжения органов, конечностей и тканей артериальным, обогащенным кислородом перфузатом, и обогащения венозного перфузата кислородом в первом циркуляционном контуре, отличающийся тем, что консервацию осуществляют при комнатной температуре или температуре тела, консервацию реализуют длительно тремя раздельными циркуляционными контурами, причем в первом контуре дополнительно производят дезинтоксикацию и обмен метаболитов венозного перфузата, во втором циркуляционном контуре производят обогащение физиологического водного раствора кислородом в сосуде разведения, а кислород из этого раствора передают первому контуру в жидкой фазе посредством диализной мембраны, при отключенном первом и втором контурах в третьем контуре осуществляют периодическую промывную чистку органов, конечностей или тканевых лоскутов физиологическим водным раствором.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кислород из физиологического водного раствора во втором контуре подают через диализную мембрану в артериальный перфузат.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перфузат первого контура состоит из водного питательного раствора, из крови или из кровяных продуктов.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дезинтоксикацию и обмен метаболитов осуществляют на диализной мембране.

5. Способ по п.2 или 4, отличающийся тем, что обогащение кислородом осуществляют при нормальном или повышенном давлении.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что циркуляцию в контурах обеспечивают насосами.

7. Устройство консервации органов, конечностей и тканевых лоскутов, содержащее камеру хранения органа с артериальным притоком и венозным оттоком, отличающееся тем, что по меньшей мере один артериальный приток соединен с выходом первого насоса, по меньшей мере один венозный отток соединен с входом второго насоса, при этом камера хранения органа снабжена по меньшей мере одним входом для промывной жидкости, по меньшей мере одним выходом для промывной жидкости и по меньшей мере одним входом управления, а выход второго насоса соединен с входом первого насоса через гемофильтр.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что элементы системы циркуляционных контуров соединены шлангами разового пользования или выполненными из стерилизуемого материала.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что между артериальным притоком камеры хранения органа и выходом первого насоса установлены воздухоуловитель с клапаном для удаления воздуха и прибор для измерения давления органа.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что между венозным оттоком, камерой хранения органа и входом второго насоса установлены резервуар для питательного раствора и весы.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что между выходом второго насоса и входом гемофильтра установлен прибор для измерения давления.

12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что к гемофильтру присоединен циркуляционный контур разведения.

13. Устройство по п.7, отличающееся тем, что вход промывного раствора соединен с резервуаром промывного раствора.

14. Устройство по п.7, отличающееся тем, что выход промывного раствора соединен с сосудом для отработанного промывного раствора.

15. Устройство по п.7, отличающееся тем, что вход управления соединен посредством напорного трубопровода с электрической схемой управления.

16. Устройство по п.7, отличающееся тем, что камера хранения органа выполнена в виде герметичного сосуда из прозрачного материала.

17. Устройство по п.7, отличающееся тем, что первый и второй насосы являются перистальтическими насосами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способа и устройства консервации органов, конечностей, а также тканевых лоскутов и может применяться, в частности, для сохранения жизнедеятельности органов, конечностей и тканевых лоскутов при комнатной температуре или же температуре тела. Главными областями применения изобретения являются оперативная трансплантация, эксплуатация банков органов и тканей, научные исследования.

Как известно из клинической практики, свободные тканевые лоскуты и изолированные органы, извлеченные для трансплантации у человека, хранятся "холодными" при температуре 1-6^oC в кардиоплегических растворах для сокращения до минимума, потребления кислорода и тем самым обмена веществ.

Свободные лоскуты из мышц, кожи и костей при этом не должны храниться более 24 часов до воссоединения с кровообращением. При экспериментах на животных достигнута до сих пор максимальная продолжительность консервации тканевых лоскутов в 45 часов.

Недостатками этих известных решений являются затраты на необходимое охлаждение, а также относительно короткий максимальный срок консервации.

Далее известно при консервации органов путем применения гипотермической перфузии специфических консервирующих растворов, описанных В. Конертцом в доцентской диссертации "Консервация сердца для целей трансплантации при помощи растворов Евро-Коллинса /Euro-Collins/, г. Киль, 1987 г.

Известны также способы диализа, связанные с применением искусственной почки.

Длительная консервация органов, конечностей или тканевых лоскутов при комнатной температуре на базе известных решений невозможна.

В основу изобретения положена задача создания способа и устройства, позволяющих эффективно и экономично хранить длительный период органы, конечности и тканевые лоскуты при комнатной температуре или температуре тела.

Задачей изобретения является также улучшение условий для эффективного проведения научно-исследовательских работ, а также минимизация количества необходимых экспериментов на животных.

Эта задача согласно изобретению решается посредством признаков, указанных в отличительной части п.п. 1-7 формулы изобретения совместно с признаками соответствующих ограничительных частей. Целесообразные формы выполнения изобретения указаны в подпунктах изобретения.

Особое преимущество изобретения заключается в возможности длительной консервации органов, конечностей или тканевых лоскутов в течение 8 дней и больше при комнатной температуре или же температуре тела. При этих температурах обмен веществ продолжается и сохраняется активность фибропластов для раневого лечения и заживления. Так, например, при помощи экстракорпоральной циркуляционной системы обеспечивается заживление свободных тканевых лоскутов без микрохирургического присоединения сосудов.

При этом снабжение кислородом и дезинтоксикация обеспечиваются тремя раздельными системами циркуляционных контуров, причем первый контур обеспечивает снабжение органов, конечностей или тканевых лоскутов обогащенным кислородом артериальным перфузатом, а также обогащение венозного перфузата кислородом, его дезинтоксикацию и обмен метаболитов, причем обогащение физиологического водного раствора второго контура кислородом происходит в горшке разведения, и кислород из этого раствора передается первому контуру в жидкой фазе у диализной мембраны или перед диализной мембраной, и третий контур осуществляет периодическую промывную чистку органов или же тканевых лоскутов физиологическим водным раствором, причем управление тремя циркуляционными контурами осуществляется таким образом, чтобы совместно работали только контуры 1 и 2 или работал контур 3.

В качестве перфузата могут применяться водные питательные растворы или кровь, или кровяные продукты.

Другое преимущество изобретения заключается в том, что можно сократить количество экспериментов на животных благодаря тому, что на базе изолированных органов и тканевых блоков могут быть проведены исследования, требующие в противном случае экспериментов на животных. Также возможна организация работы нескольких рабочих групп на одних и тех же органах одного животного.

Для научных целей предоставляется в распоряжение стандартная модель для изучения изолированных органов и свободных лоскутов. Возможно создание банков изолированных органов и свободных тканевых блоков. Органы и тканевые лоскуты можно хранить без существенной фазы гипоксии, а также кондиционировать перед трансплантацией.

Эффективно и экономично способ осуществляется посредством устройства, камера хранения органа которого имеет, по меньшей мере, один артериальный приток, соединенный с выходом первого насоса, и, по меньшей мере, один венозный отток, соединенный с входом второго насоса, и, по меньшей мере, один вход для промывной жидкости, по меньшей мере, один выход для промывной жидкости, а также, по меньшей мере, один вход управления. Выход второго насоса соединен с входом первого насоса через гемофильтр.

Для действенной защиты тканей от заселения микробами камера хранения органов имеет герметичную конструкцию, и все шланги выполнены либо из материала разового пользования, либо из стерилизуемого материала.

Дополнительно камера хранения органов, по меньшей мере, частично изготовлена из прозрачного материала. Включение третьего контура для промывания ткани осуществляется в автоматическом режиме при помощи часовой микросхемы. Во избежание перемешивания жидкостей во время промывки первый и второй контуры отключены.

Ниже изобретение более подробно поясняется на основе примеров выполнения со ссылками на чертежи, где показано:

Фиг. 1 - Структурная схема устройства для консервации с камерой хранения органа и системой циркуляционных контуров.

Фиг. 2 - Камера хранения органа в двух разных видах.

Фиг. 3 - Горшок разведения из системы разведения.

Согласно фиг. 1 для консервации органов, конечностей или тканевых лоскутов, находящихся в камере хранения органа (1), реализуются три раздельных циркуляционных контура, причем подача жидкостей осуществляется насосами, преимущественно перистальтическими насосами.

Для этого венозные оттоки (4) камеры хранения органа (1) соединены при помощи шлангов с резервуаром (12) питательного раствора. Резервуар (12) соединен с весами (13). От весов (13) идет шланг к входу (5а) насоса (5), выход (5b) которого соединен через прибор для измерения давления (14) с гемофильтром (9). Гемофильтр (9) также соединен с входом (3а) насоса (3), выход (3b) которого соединен через воздухоуловитель (10) с клапаном для удаления воздуха (10а), и другой прибор для измерения давления (11) с артериальным притоком (2) камеры хранения органа (1).

К гемофильтру (9) подключен циркуляционный контур разведения (15) с горшком разведения (15а). Камера хранения органа (1), далее, для реализации третьего циркуляционного контура имеет вход промывного раствора (6) и выход промывного раствора (7), причем вход промывного раствора (6) соединен с резервуаром для антибиотического промывного раствора (16), а выход промывного раствора (7) - с сосудом для отработанного промывного раствора (17). Управление работой контуров осуществляется при помощи электрической схемы управления (18), присоединенной к входу управления (8).

Ниже более подробно описывается функционирование экстракорпоральной циркуляционной системы.

Первый контур при помощи насоса (3) снабжает орган, конечность или тканевый лоскут богатым кислородом перфузатом.

Второй контур обеспечивает циркуляцию обозначаемой диализатом жидкости в физиологической концентрации, которая в резервуаре разведения при нормальном или повышенном давлении обогащается кислородом и затем на диализной мембране осуществляет обогащение кислородом перфузионной жидкости для снабжения органа, а также обмен метаболитов и дезинтоксикацию.

Способ можно реализовать по принципу диализа или гемофильтрации. Из-за поляризации концентраций протеинов при применении принципа гемофильтрации не достигается такой высокий поток как при диализном принципе.

В качестве перфузата могут применяться кровь, кровяные продукты или водные питательные растворы. Снабжение лоскутов из кожи, мышц и костей кислородом может осуществляться в водной форме при условии достаточно высокой скорости потока.

Третий контур обеспечивает регулярную промывную чистку ткани. Он во избежание перемешивания жидкостей включается через определенный интервал часовой микросхемой, не показанной в фигурах. Во время процесса промывки контуры 1 и 2 отключаются.

Указанная промывная чистка ткани и ее хранение в камере хранения органа (1), представляющей собой стерилизуемую, герметичную емкость из прозрачного материала, необходимы для предотвращения заселения ткани микробами. По этой причине все шланги для перекачки жидкостей выполнены из материала разового пользования, а жидкости, применяемые в контурах 1 и 2, ежедневно заменяются по гигиеническим причинам и для обновления субстрата.

Успешное функционирование изобретения уже доказано в экспериментах на животных. В качестве макета тканевого лоскута при этом использован мышечно-кожный трапециевидный лоскут свиньи.

Изобретение не ограничивается описанными здесь примерами реализации. Более того, возможно реализовать другие формы применения, не выходя за пределы изобретения.