Vorrichtung und Perfusionsbeutel zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen, die sich durch eine schwebende Lagerung der Organe bzw. Organteile auszeichnet, sodass diese nur einem sehr geringen, aus jeder Richtung vergleichbar hohen Druck ausgesetzt sind. Die Vorrichtung kann überdies auch zur Lagerung von anderen druckempfindlichen Gegenständen, beispielsweise Scaffolds (Bereich Tissue Engineering) oder Früchte (Bereich Botanik), verwendet werden. Hierbei wird ein Perfusionsbeutel für explantierte Organe und Organteile verwendet, mit welchem eine Perfusion unter sterilen, physiologischen Bedingungen bei sehr geringen Druckbelastungen möglich ist.

Im Bereich der Organtransplantation ist es oft notwendig, Spenderorgane über einen längeren Zeitraum zu konservieren, wobei die volle Funktionsfähigkeit des Organs erhalten werden muss. üblicherweise liegt zwischen der Entnahme eines Organs aus dem Körper des Organspenders und dem Einsetzen in den Körper des Organempfängers ein Zeitraum von bis zu mehreren Stunden.

üblicherweise werden explantierte Organe statisch kalt konserviert oder seltener in verschiedenen Temperaturbereichen perfundiert. Dabei werden die Organe nicht schwebend, im Extremfall sogar auf einer starren Unterlage, gelagert. Für parenchymatöse Organe mit geringem Bindegewebsanteil, die dadurch druckempfindlich sind, bedeutet eine derartige mehrstündige Lagerung eine Schädigung/Zerstörung der unteren Organabschnitte.

Solche Verfahren und Vorrichtungen zur Konservierung von Spenderorganen werden u.a. in DE 43 42 728 A1 und DE 44 07 863 C2 beschrieben. Gemäß beider Schriften werden die Organe auf den Boden von Lagergefäßen gelegt. Aufgrund ihrer Eigenmasse werden die unteren Organpartien schlecht durchblutet und großen Druckbelastungen ausgesetzt, wodurch die Organe irreversible Schäden erleiden.

Eine Alternative hierzu besteht darin, die Organe hängend zu lagern. Das Organ wird üblicherweise mittels der stärksten Gefäße des Organs aufgehängt. Dadurch werden

zwar die Druckbelastungen vermieden, die Organe sind jedoch Zugkräften ausgesetzt. Hinzukommt, dass für eine solche Lagerung nur Organe geeignet sind, deren Gefäße stark genug für die damit verbundenen mechanischen Belastungen sind.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Lösungsvorschläge bekannt, die das Ziel haben, die Druckbelastungen bei der Lagerung von Organen, die perfundiert werden und steril gelagert sind, zu verringern.

So wird in WO 02/089571 A1 ein System zur Lagerung und zum Transport von Or- ganen beschrieben, das über ein System zur Versorgung des Organs mit Blut und einer weiteren Flüssigkeit verfügt. Zur Lagerung wird das Organ in ein anatomisch geformtes, wannenartiges Gefäß gelegt.

Durch die Verwendung eines solchen anatomisch geformten Gefäßes wird die ver- stärkte Druckbelastung der unteren Organpartien zwar verringert, jedoch nicht vollständig vermieden.

In DE 199 28 485 C1 wird ein Perfusionssystem für menschliche oder tierische Organe oder Körperteile, insbesondere für eine Leber mit Einrichtungen zur Blutversor- gung offenbart, das aus einem inneren Beutel zur Aufnahme des Organs besteht, der sich in einem mit Flüssigkeit befüllten äußerem Beutel befindet. Die beiden Beutel sind an einem tischartigen Trägergestell befestigt.

Durch die Lagerung des inneren Beutels in einem flüssigkeitsgefüllten äußeren Beu- tel wird die verstärkte Druckbelastung der unteren Organpartien zwar nachhaltig vermindert, da die Flüssigkeitsschicht zwischen den Beuteln jedoch sehr dünn und zudem der äußere Beutel flexibel ist, ist das Organ gegen Erschütterungen und Stöße, wie sie z.B. beim Transport auftreten, sehr schlecht geschützt. Hinzu kommt ein ungünstiges Handling, da beim Entnehmen des inneren Beutels die Lagerflüssigkeit zwangsläufig unkontrolliert ausläuft.

Des Weiteren wird in DE 103 40 488 B4 eine Anordnung zur extrakorporalen Organaufbewahrung mit mindestens einer temperaturgeregelten Organperfusionskammer vorgestellt, bei dem das Organ in einer impermeablen Schutzhülle eingelagert ist.

Die Schutzhülle ist vollständig von einer gleichzeitig als Perfusat genutzten Lagerflüssigkeit umgeben, die sich in einem kastenartigen Behälter befindet.

Durch die schwebende Lagerung, den starren Kasten und die vergleichsweise große Dicke der Flüssigkeitsschicht um die Schutzhülle ist das Organ zwar vor punktuellen Druckbelastungen und vor Stößen während eines Transports geschützt, das Ein- und Ausbringen der Organe ist jedoch kompliziert. Das Entnehmen des Organs aus der Schutzhülle führt dazu, dass das Organ anschließend nicht mehr steril ist. Soll das Organ steril gelagert bleiben, muss die komplette Schutzhülle entnommen werden. Hierzu ist es jedoch notwendig, entweder die Lagerflüssigkeit abzulassen; anderenfalls muss das unkontrollierte Austreten der Lagerflüssigkeit aus dem Behälter in Kauf genommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die mittels einer schwebenden Lagerung bewirkt, dass die Organe bzw. Organteile nur einem sehr geringen, aus jeder Richtung praktisch gleich hohen Druck ausgesetzt sind. Das Ein- und Ausbringen der Organe soll unkompliziert und unter Beibehaltung der sterilen Lagerbedingungen möglich sein. Dabei soll ein Perfusionsbeutel zum Einsatz kommen, durch den die Organe und Organteile unter physiologischen Bedingungen gelagert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 14.

Die Vorrichtung zur Lagerung von druckempfindlichen Organen und Organteilen besteht aus einem Behälter, der mit einem flüssigen, gelartigen oder pulverförmigen Medium gefüllt ist, in dem sich ein der schwebenden Lagerung der Organe bzw. Organteile dienendes beutel- oder schlauchartiges Behältnis aus luft- und flüssigkeits- dichter Folie befindet. Nach Maßgabe der Erfindung ist mindestens eine öffnung des Behältnisses durch eine Wand des Behälters geführt und der Rand des Behältnisses mit der Wand des Behälters luft- und flüssigkeitsdicht verbunden. Der als geschlossenes System ausgebildete Behälter ist partiell mit dem Lagermedium so gefüllt, dass das ungefüllte Restvolumen im Behälter größer ist, als das maximale Volumen

der zu lagernden Organe/Organteile. Dabei entspricht die spezifische Dichte des Lagermediums etwa der Dichte der Organe.

Die Wahl eines Lagermediums mit ungefähr derselben Dichte, wie sie die Orga- ne/Organteile haben, stellt sicher, dass die Organe schwebend, also völlig von dem Lagermedium umschlossen, gelagert werden. Es wird verhindert, dass die Organe/Organteile schwimmen, und folglich nicht vollständig von dem Lagermedium umschlossen sind, oder gar absinken, und möglicherweise auf dem Gefäßboden aufliegen.

Beim Einbringen der Organe/Organteile wird eine ihrem Volumen entsprechende Menge an Lagermedium verdrängt und infolgedessen das ungefüllte Restvolumen um dieses Volumen verringert. Da der Behälter bezüglich des Lagermediums ein geschlossenes System darstellt, wird das sich im Restvolumen befindende Gas komp- rimiert und infolgedessen der Gasdruck erhöht. Das ungefüllte Restvolumen muss deshalb einerseits um so viel größer als das maximale Volumen der Organe/Organteile eingestellt werden, dass der Gasdruck nach dem Einbringen der Objekte nicht zu groß wird. Andererseits darf das ungefüllte Restvolumen nicht zu groß gewählt werden, da sonst die Menge des Lagermediums nicht mehr für die schwe- bende Lagerung der Organe/Organteile ausreicht.

Das Behältnis zur Aufnahme der Organe/Organteile ist zunächst vollständig vom Lagermedium bedeckt. Um Organe/Organteile ohne schädliche Kraftaufwendungen in das Behältnis einbringen zu können, ist es notwendig, den Spiegel des Lagermedi- ums im Bereich des Behältnisses auf eine unterhalb des Behältnisses liegende Höhe abzusenken. Dies kann entweder durch ein Kippen des die Lagerflüssigkeit enthaltenden Behälters oder mit Hilfe eines höhenverstellbaren Ausgleichsgefäßes, das jeweils mit einem luftführenden und einem die Lagerflüssigkeit führenden Schlauch mit dem Behälter verbunden ist, erfolgen

Vorteilhafterweise werden die Organe/Organteile zuerst steril in Beutel gepackt, die über entsprechende Zu- und Ableitungen für eine Perfusion des Organs mit Blut und/oder Perfusat verfügen. Die Beutel können bequem in das beutel- bzw.

schlauchartige Behältnis der Lagervorrichtungen ein- oder aus diesen ausgebracht werden. Die Organe verbleiben hierbei immer in einer sterilen Umgebung.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich im Behälter eine Heiz- /Kühlvorrichtung oder der Behälter ist in bekannter Weise mittels die Lagerflüssigkeit führenden Leitungen mit einer externen Heiz-/Kühlvorrichtung verbunden, wodurch wahlweise eine normotherme, eine subnormotherme oder eine hypotherme Konservierung ermöglicht wird.

Um eine Lagerung von Organen zur ermöglichen, die gezielten Druckschwankungen ausgesetzt werden müssen, wie zum z.B. für die Simulation von intrabdominalen Atemexkursionen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, an den Behälter Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckschwankungen, wie z.B. steuerbare Druckluftquellen oder Druckzylinder, anzuschließen.

Bevorzugt besteht der Behälter aus einem durchsichtigen Material, wie z.B. Glas oder Kunststoff, und das Behältnis aus einer Klarsichtfolie. Hierdurch wird eine visuelle Kontrolle ermöglicht, ohne dass die Organe/Organteile dazu aus dem Behältnis entnommen werden müssen.

Zur Lagerung der Organe/Organteile unter physiologischen Bedingungen befindet sich in dem Behältnis der Vorrichtung ein Perfusionsbeutel für explantierte Organe und Organteile. Auf der außen- und/oder innenseitigen Oberfläche des Beutels ist erfindungsgemäß mindestens eine Halterung mit mindestens zwei daran befestigten Kabelverschraubungen vorgesehen, die der Durchführung, Justage und gas- und flüssigkeitsdichten Fixierung von mindestens zwei Leitungen für den Anschluss der Gefäße der Organe/Organteile dienen.

Zum Verschließen der öffnung des Perfusionsbeutels dienen entweder kraftschlüs- sige Verbindungen, beispielsweise Klemmleisten, flexible, ggf. mehrfach angeordnete Druckverschlüsse, oder formschlüssige Verbindung, beispielsweise ausgeführt als gas- und flüssigkeitsdichte Reißverschlüsse.

Durch die Verwendung der gas- und flüssigkeitsdichten Verschraubungen und Verschlüsse wird verhindert, dass Keime von außen in den Perfusionsbeutel eindringen. Die Sterilität im Innern des Beutels ist auch dann gewährleistet, wenn er sich in einer nicht sterilen Umgebung befindet.

Neben der Anwendung in der Transplantationsmedizin, kann der Perfusionsbeutel auch vorteilhaft in Verbindung mit anderen Vorrichtungen, z.B. zur wissenschaftlichen Untersuchung der Lagerungseinflüsse auf perfundierte Organe, verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert; hierzu zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 : Die Vorrichtung mit einem beutelartigen Behältnis, Fig. 2: Die Vorrichtung mit einem schlauchartigen Behältnis und in

Fig. 3: Die Vorrichtung mit einem zusätzlichen Ausgleichsbehälter.

Zudem wird in Fig. 4 der Perfusionsbeutel näher dargestellt.

In Fig. 1 ist ein bis zum Füllstand 10 mit dem Lagermedium 2 befüllter kastenförmiger Behälter 1 aus durchsichtigem Kunststoff dargestellt. Durch die Behälterwand 4 ist ein beutelartiges Behältnis 3 aus Klarsichtfolie geführt, dessen Rand 5 luft- und flüssigkeitsdicht mit der Wand 4 des Behälters 1 verbunden ist. Die ursprüngliche Kante 7 zwischen dem Boden 6 und der Seitenwand 8, die der Behälterwand 4 gegenüber- liegt, ist in eine Rundung überführt.

Um die Organe/Organteile, die sich üblicherweise unter sterilen Bedingungen in einem Beutel, der eine Perfusion mit Blut und/oder Perfusat ermöglicht, befinden, ohne schädliche Kraftanwendung in das Behältnis 3 einbringen zu können, wird zuerst der Füllstand 10 des Lagermediums 2 im Bereich des Behältnisses 3 auf eine unterhalb des Behältnisses 3 liegende Höhe abgesenkt. Dies wird dadurch erreicht, dass der Behälter 1 mittels einer Abrollbewegung über die Behälterrundung 7 derart gekippt wird, dass dieser am Ende der Bewegung auf der Seitenwand 8 steht und infolgedessen die öffnung 9 des Behältnisses 3 nach oben weist.

Der Füllstand 10 des Lagermediums 2 befindet sich nun weit unterhalb der öffnung 9 des Behältnisses 3, sodass die in einem Folienbeutel befindlichen Organe/Organteile bequem und ohne schädliche Krafteinwirkung in das Behältnis 3 eingebracht werden 5 können.

In Fig. 2 ist ein Behälter 1 dargestellt, bei welchem ein schlauchartiges Behältnis 3 mit seinen öffnungen 9.1 ; 9.2 durch zwei gegenüberliegende Behälterwände 4.1 ; 4.2 geführt ist. Die Ränder des Schlauches 3 sind wiederum luft- und flüssigkeitsdicht mit0 den Behälterwänden 4.1 ; 4.2 verbunden. Die ursprünglichen Kanten 7 zwischen dem Boden 6 und den beiden Seitenwänden 8, durch die keine öffnungen des Behältnisses 3 geführt sind, sind gleichfalls in Rundungen überführt. Die zum Einbringen der druckempfindlichen Objekte notwendige Absenkung des Füllstandes 10 des Lagermediums 2 wird ähnlich wie im Ausführungsbeispiel 1 durch ein Abrollen über die5 Rundungen bewerkstelligt.

Fig. 3 zeigt einen Behälter 1 , der mit einem höhenverstellbaren Ausgleichsbehälter 11 mittels eines luftführenden Schlauches 12 und eines das flüssige Lagermedium 2 führenden Schlauches 13 verbunden ist. Die Enden des Schlauches 12 sind in den0 oberen Teilen der Behälter 1 , 11 angeschlossen, der Schlauch 13 analog in den unteren Teilen der Behälter 1 , 11. Der Ausgleichsbehälter 11 ist mit einem Linearlager 14, das zu dessen Höhenverstellung dient, verbunden. Das Linearlager 14 ist vertikal am Behälter 1 befestigt. 5 Zum Einbringen der Organe/Organteile, wird der durch das Linearlager 14 geführte Ausgleichsbehälter 11 bis zum Endanschlag des Lagers 14 nach unten bewegt. Dadurch strömt Lagerflüssigkeit 2 über den Schlauch 12 in den Ausgleichsbehälter 10 und Luft strömt durch den Schlauch 12 aus diesem ab, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 10 im Behälter 1 abgesenkt wird. iθ

Nach erfolgtem Einbringen der Organe/Organteile wird der Ausgleichsbehälter 10 wieder nach oben geschoben, Lagerflüssigkeit 2 strömt zurück in den Behälter 1 und der Flüssigkeitsspiegel 10 wird angehoben, wodurch sichergestellt ist, dass sich wie-

der eine für die schwebende Lagerung ausreichende Flüssigkeitsmenge im Behälter 1 befindet.

Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, dass der Perfusionsbeutel 15 aus durchsichtigem Kunststoff besteht und fünf Kabelverschraubungen 17 aufweist, die der gas- und flüssigkeitsdichten Durchführung von an vier Gefäßen des gelagerten Organs angeschlossenen Schlauchleitungen und einer Drainageleitung dienen. Der Perfusionsbeutel 15 ist beispielhaft für die Lagerung einer Leber vorgesehen, da diese zwei zuführende Blutgefäße, ein abführendes Blutgefäß sowie einen Gallengang besitzt und die sich im Perfusionsbeutel 15 sammelnden Sekrete drainiert werden müssen.

Die Verschraubungen 17 sind auf einer plattenförmigen Halterung 16 angebracht. Die Halterung 16 ist nach dem Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt und mit dem Beutel 15 verschweißt. Durch Verdrehen der Verschraubung 17 erfolgt die Fi- xierung der Schlauchleitungen. Durch die Fixierung der Schlauchleitungen wird eine Zugentlastung an den Gefäßen der Leber erreicht. Die fünfte Verschraubung ist aufgrund des deutlich geringeren Durchmessers des Gallenganges kleiner als die übrigen Verschraubungen 17 ausgeführt.

Der gas- und flüssigkeitsdichte Verschluss des Perfusionsbeutels 15 wird mit einer Klemmleiste 18, die aus zwei mittels Ringfedern zusammengepressten Leistenele- menten besteht, erreicht.

Zur Einlagerung des Organs werden in steriler Umgebung die Schlauchleitungen an die Gefäße angeschlossen. Das Organ wird trocken, d.h. ohne Zugabe von Flüssigkeit, in den Perfusionsbeutel 15 gelegt. Anschließend werden die Schlauchleitungen durch die Verschraubungen 17 geführt und deren überwurfmuttern soweit angezogen, dass die Schlauchleitungen fest gehalten werden und eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung sichergestellt ist. Zuletzt wird die öffnung des Perfusionsbeu- tels 15 mit Hilfe der Klemmleiste 18 verschlossen.

Da sowohl die Verschraubungen 17 als auch die Klemmleiste 18 wiederverschließbar sind, ist es möglich, Organe mehrfach zu positionieren oder Gewebeproben zu entnehmen.

Nach erfolgter Einlagerung kann der Perfusionsbeutel samt Organ auch in nicht sterile Bereiche gebracht werden. Im Innern des Perfusionsbeutels ist nach wie vor eine sterile Umgebung sichergestellt. Voraussetzung ist allerdings, dass auch die Enden der Schlauchleitungen gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen oder an eine Perfusi- onsapperatur angeschlossen sind.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Behälter

2 Lagermedium

3 Behältnis

4 Behälterwand

5 Rand

6 Behälterboden

7 Behälterkante/Behälterrundung

8 Seitenwand

9 öffnung

10 Flüssigkeitsspiegel/Füllstand des Lagermediums

11 Ausgleichsbehälter

12 Luftführender Schlauch

13 Lagermedium führender Schlauch

14 Linearlager

15 Perfusionsbeutel

16 Halterung

17 Verschraubung

18 Verschlusselement, Klemmleiste