СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕДОНОШЕННОГО ПЛОДА
METHOD AND DEVICE FOR EXTRACORPOREAL LIFE SUPPORT OF A PREMATURE FETUS

Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0001] По данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки США № 62/181861, зарегистрированной 19 июня 2015 г., и предварительной заявки США № 62/260251, зарегистрированной 26 ноября 2015 г., описания которых полностью включены в настоящее описание в качестве ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее раскрытие относится в целом к неонатальному уходу. Более конкретно, в настоящем описании описаны устройства, системы и способы, связанные с поддержанием гомеостаза крайне недоношенного плода вне матки. По одному из аспектов, настоящее изобретение относится к улучшению показателей состояния недоношенных плодов, родившихся до 28-ой недели беременности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Крайняя недоношенность является основной причиной младенческой заболеваемости и смертности в Соединенных Штатах, причем более трети всех младенческих смертей и половины диагнозов церебрального паралича связаны с недоношенностью. Дыхательная недостаточность представляет собой наиболее распространенную и сложную проблему, связанную с крайней недоношенностью, поскольку газообмен у критически недоношенных новорожденных нарушается из-за структурной и функциональной незрелости легких. Достижения в интенсивной терапии новорожденных привели к увеличению выживаемости и сдвинули границы жизнеспособности недоношенных новорожденных до 22-24 недель беременности, что означает переход от каналикулярной к саккулярной фазе развития легких. Несмотря на то, что выживаемость стала возможной, все еще существует высокий показатель хронических заболеваний легких и других осложнений незрелости органов, особенно у эмбрионов до 28 недель беременности. Разработка системы, которая могла бы обеспечить нормальный рост плода и созревание органов даже в течение нескольких недель, могла бы значительно снизить заболеваемость и смертность от крайней недоношенности и улучшить качество жизни у выживших.
[0004] Преждевременные роды могут возникать по множеству причин. Например, преждевременные роды могут возникнуть спонтанно из-за преждевременного разрыва плодного пузыря (ПРПП), структурных маточных особенностей, таких как укороченная шейка матки, вторичных по отношению к травматическим или инфекционным причинам, или из-за многоплодной беременности. Преждевременная сократительная деятельность матки и роды также часто встречаются при осуществлении эндоскопии плода или фетальной хирургии, где инструменты для матки часто стимулируют неконтролируемую сократительную деятельность матки, несмотря на максимальную токолитическую терапию.
[0005] В отчете Центра по контролю и профилактике заболеваний по государственному учету событий рождения, смерти, браков, разводов за 2010 год в Соединенных Штатах Америки отмечается, что за последнее десятилетие уровень рождаемости в гестационном возрасте менее 28 недель оставался стабильным на уровне примерно 0,7% или 30 000 родов в год. Аналогичным образом, в Соединенных Штатах коэффициент рождаемости в гестационном возрасте 28-32 недели за последнее десятилетие был стабильным на уровне 1,2% или 50 000 родов в год. Также значительно количество пациентов с недоразвитием легкого, вторичным по отношению к врожденной диафрагмальной грыже, олигогидрамниону или дефектам стенки брюшной полости. Национальное сообщество предупреждения врожденных дефектов сообщает о ежегодной заболеваемости в Соединенных Штатах врожденной диафрагмальной грыжей от 0,9 до 5,8 на 10 000 родившихся живыми или примерно 375 на 2500 родов в год. Процент пациентов с недоразвитием легкого, вызванным другими причинами, недостаточно хорошо документирован.
[0006] Дыхательная недостаточность остается главной проблемой для выживания у критически недоношенных детей. Разработка внеутробной системы для обеспечения продолжающегося роста плода и развития будет представлять изменяющуюся парадигму в тактике ведения таких пациентов. Развитие «искусственной плаценты» было предметом исследования более 50 лет и почти не имело успеха. Предыдущие попытки добиться адекватной оксигенации плода на животных моделях использовали традиционную экстракорпоральную мембранную оксигенацию (ЭКМО) с помповой поддержкой и были ограничены перегрузкой кровообращения и сердечной недостаточностью у подвергающихся воздействию животных. Известные системы страдают от неприемлемых осложнений, в том числе: 1) прогрессирующей недостаточности кровообращения, обусловленной дисбалансом после нагрузки или перед нагрузкой, налагаемой на сердце плода сопротивлением оксигенатора или контурами, включающими различные насосы; и 2) загрязнения и эмбрионального сепсиса.
[0007] Таким образом, несмотря на предыдущие попытки решить назревшую проблему потребности в системе обеспечения роста плода и развития для недоношенных плодов, решение остается неясным.
СУЩНОСТЬ
[0008] Настоящее раскрытие предлагает экстракорпоральную систему для обеспечения жизнедеятельности млекопитающего, такого как недоношенный плод. Согласно одному из аспектов раскрытия система включает в себя резервуар для текучей среды, имеющий одну или несколько гибких стенок. Резервуар для текучей среды выполнен с возможностью вмещения/размещения в нем плода в текучей среде и может иметь увеличиваемый объем и закупориваемое отверстие. Система может включать в себя линию подачи текучей среды, выполненную с возможностью подачи некоторого объема текучей среды в резервуар для текучей среды. Система может дополнительно включать линию выпуска текучей среды, выполненную с возможностью выпуска текучей среды из резервуара для текучей среды. Система может включать в себя безнасосный педиатрический оксигенатор, выполненный с возможностью обмена кислорода и углекислого газа в крови плода, пока плод поддерживается внутри резервуара для текучей среды.
[0009] По другому аспекту раскрытия, предлагается способ лечения недоношенного плода. Способ включает в себя этапы предоставления резервуара для текучей среды, имеющего одну или несколько гибких стенок, заполнение резервуара для текучей среды текучей средой, помещение недоношенного плода в резервуар для текучей среды, соединение недоношенного плода с безнасосным оксигенатором, который выполнен с возможностью обмена кислорода и углекислого газа с кровью недоношенного плода, или любое их сочетание. Способ может дополнительно включать в себя этапы вмещения/размещения недоношенного плода внутри резервуара для текучей среды, сохранения/поддержки недоношенного плода внутри резервуара для текучей среды на период времени, в течение которого недоношенный плод может расти и/или развиваться, в то время как недоношенный плод находится в резервуаре для текучей среды, изменения резервуара для текучей среды с тем, чтобы увеличить объем резервуара для текучей среды, в то время как недоношенный плод находится в резервуаре для текучей среды, выпуская текучую среду из резервуара для текучей среды.
[0010] По другому аспекту раскрытия, предлагается экстракорпоральная система для обеспечения жизнедеятельности млекопитающего, такого как недоношенный плод. Система включает в себя резервуар для текучей среды, выполненный с возможностью сохранения/поддержки недоношенного плода в уплотненной, жидкой окружающей среде, безнасосный педиатрический оксигенатор, выполненный с возможностью обмена кислорода и углекислого газа в крови недоношенного плода, пока недоношенный плод поддерживается внутри резервуара для текучей среды, механизм, выполненный с возможностью управления резервуаром для текучей среды, или любое их сочетание. Механизм выполнен с возможностью вращения, поступательного перемещения или как вращения, так и перемещения резервуара для текучей среды, в то время как плод поддерживается в резервуаре для текучей среды, так что положение плода изменяется, хотя плод поддерживается в резервуаре для текучей среды. В соответствии с одним из вариантов осуществления механизм включает в себя пару опор, отстоящих друг от друга, и каждая из которых соединена с резервуаром для текучей среды. Механизм может включать в себя приводной механизм, выполненный с возможностью смещения первой опоры относительно второй опоры, тем самым изменяя ориентацию резервуара для текучей среды. Дополнительно или альтернативно, механизм может включать в себя приводной механизм, выполненный с возможностью поворота резервуара для текучей среды, например, вокруг оси.
[0011] По другому аспекту раскрытия, предлагается экстракорпоральная система для обеспечения жизнедеятельности млекопитающего, такого как недоношенный плод. Система включает в себя резервуар для текучей среды, выполненный с возможностью вмещения/размещения в нем недоношенного плода в текучей жидкой среде. Резервуар для текучей среды включает в себя увеличиваемый объем, закупориваемое отверстие или и то, и другое. Система включает в себя линию подачи текучей среды, выполненную с возможностью подачи объема текучей среды в резервуар для текучей среды, и линию выпуска текучей среды, выполненную с возможностью выпуска текучей среды из резервуара для текучей среды. Система включает в себя контур оксигенации, выполненный с возможностью обмена кислорода и углекислого газа в крови недоношенного плода, пока недоношенный плод поддерживается внутри резервуара для текучей среды. Контур оксигенации включает в себя первый путь текучей среды от плода до оксигенатора и второй путь текучей среды от оксигенатора до плода. Контур оксигенации может включать в себя обводную линию для рециркуляции части крови через оксигенатор. На обводной линии может быть предусмотрен насос для прокачки части крови по обводной линии. Насос может увеличить расход текучей среды через обводную линию по отношению к расходу текучей среды через первый и/или второй путь текучей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] Вышеизложенная сущность и последующее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения будут лучше всего поняты при чтении в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0013] на Фиг. 1 представлено изометрическое изображение системы экстракорпорального жизнеобеспечения в первой конфигурации, в соответствии с одним вариантом осуществления;
[0014] на Фиг. 2 представлено изометрическое изображение системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, во второй конфигурации;
[0015] на Фиг. 3 представлено изометрическое изображение части системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1;
[0016] на Фиг. 4 представлено изометрическое изображение части системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1;
[0017] на Фиг. 5 представлено другое изометрическое изображение части системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 4, показанный под другим углом зрения;
[0018] на Фиг. 6 представлено изометрическое изображение контура амниотической текучей среды системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0019] на Фиг. 7 представляет собой вид сверху камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления, причем камера для плода находится в закрытой конфигурации;
[0020] на Фиг. 8 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 7, в открытой конфигурации;
[0021] на Фиг. 9 представлено альтернативное изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 7, включающей в себя присоединенное ограничительное кольцо;
[0022] на Фиг. 10 представлено по частям покомпонентное изометрическое изображение of камер для плода, показанной на Фиг. 9;
[0023] на Фиг. 11 представлен вид в поперечном разрезе камеры для плода, показанной на Фиг. 9, вдоль линии 11 -11;
[0024] на Фиг. 12 представлено схематическое изображение контура амниотической текучей среды системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0025] на Фиг. 13 представлено схематическое изображение контура амниотической текучей среды системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления;
[0026] на Фиг. 14 представлено схематическое изображение контура оксигенации системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0027] на Фиг. 15 представлено схематическое изображение, показывающее схему соединений между центральным контроллером и множеством датчиков и элементов управления системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0028] на Фиг. 16 представлено схематическое изображение амниотического контура и контура оксигенации системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0029] на Фиг. 17 представлено схематическое изображение контура оксигенации системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления;
[0030] на Фиг. 18 представлено схематическое изображение переноса плода из внутриутробной системы в экстракорпоральную систему жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1;
[0031] на Фиг. 19 представлено изометрическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления, причем камера для плода находится в открытой конфигурации;
[0032] на Фиг. 20 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 19, причем камера для плода находится в закрытой конфигурации;
[0033] на Фиг. 21 представлен вид в поперечном разрезе газовый смеситель системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0034] на Фиг. 22 представлено схематическое изображение части контура оксигенации системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0035] на Фиг. 23 представлено изометрическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления, причем камера для плода находится в закрытой конфигурации;
[0036] на Фиг. 24 представлено изометрическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 23, в открытой конфигурации;
[0037] на Фиг. 25 представлено изометрическое изображение камеры для плода и механизма, выполненного с возможностью манипулирования камерой для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0038] на Фиг. 26 представлено изометрическое изображение камеры для плода и нагревательный элемент, выполненный с возможностью изменения температуры внутри камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0039] на Фиг. 27 представлено изометрическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления;
[0040] на Фиг. 28 представлено изометрическое изображение части камеры для плода, показанной на Фиг. 27;
[0041] на Фиг. 29 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 27, и механизма, выполненного с возможностью манипулирования камерой для плода, причем как камера для плода, так и механизм находятся в закрытой конфигурации;
[0042] на Фиг. 30 представлено изометрическое изображение камеры для плода и механизма, показанного на Фиг. 29, причем как камера для плода, так и механизм находятся в открытой конфигурации;
[0043] на Фиг. 31 представлено изометрическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с другим вариантом осуществления, причем камера для плода находится в закрытой конфигурации;
[0044] на Фиг. 32 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 31, причем камера для плода находится в закрытой конфигурации;
[0045] на Фиг. 33 представлено изометрическое изображение части камеры для плода, показанной на Фиг. 31;
[0046] на Фиг. 34 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 31, в соответствии с другим вариантом осуществления;
[0047] на Фиг. 35 представлено другое изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 34;
[0048] на Фиг. 36 представлено изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 31, в соответствии с другим вариантом осуществления;
[0049] на Фиг. 37 представлено другое изометрическое изображение камеры для плода, показанной на Фиг. 36;
[0050] на Фиг. 38 представлено изометрическое изображение части системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 1, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0051] на Фиг. 39 представлено изометрическое изображение системы экстракорпорального жизнеобеспечения в первой конфигурации, в соответствии с другим вариантом осуществления, причем система экстракорпорального жизнеобеспечения находится в закрытой конфигурации;
[0052] на Фиг. 40 представлен вертикальный вид сбоку системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 39;
[0053] на Фиг. 41 представлено изометрическое изображение системы экстракорпорального жизнеобеспечения, показанной на Фиг. 39, в открытой конфигурации;
[0054] на Фиг. 42 представлено схематическое изображение камеры для плода системы экстракорпорального жизнеобеспечения, в соответствии с одним из вариантов осуществления;
[0055] на Фиг. 43 представлен первый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0056] на Фиг. 44 представлен второй график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0057] на Фиг. 45 представлен третий график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0058] на Фиг. 46 представлен четвертый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0059] на Фиг. 47 представлен пятый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0060] на Фиг. 48 представлен шестой график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0061] на Фиг. 49 представлен седьмой график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0062] на Фиг. 50 представлена первая таблица, иллюстрирующая экспериментальные результаты;
[0063] на Фиг. 51 представлен восьмой график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0064] на Фиг. 52 представлен девятый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0065] на Фиг. 53 представлен десятый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
0066] на Фиг. 54 представлен одиннадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0067] на Фиг. 55 представлена вторая таблица, иллюстрирующая экспериментальные результаты;
[0068] на Фиг. 56 представлена третья таблица, иллюстрирующая экспериментальные результаты;
[0069] на Фиг. 57 представлен двенадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0070] на Фиг. 58 представлен тринадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0071] на Фиг. 59 представлен четырнадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0072] на Фиг. 60 представлена четвертая таблица, иллюстрирующая экспериментальные результаты;
[0073] на Фиг. 61 представлен пятнадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0074] на Фиг. 62 представлен шестнадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0075] на Фиг. 63 представлен семнадцатый график, иллюстрирующий экспериментальные результаты;
[0076] на Фиг. 64 представлена пятая таблица, иллюстрирующая экспериментальные результаты;
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0077] Аспекты раскрытия будут теперь подробно описаны со ссылкой на чертежи, в которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам на всем протяжении, если не указано иное. Обратимся к Фиг. 1-5, система 10 экстракорпорального жизнеобеспечения может быть выполнена с возможностью лечения недоношенных плодов (называемых в настоящем документе «плодами»). Система 10 включает в себя камеру 100 для плода, выполненную с возможностью размещения плода 5, контур 200 амниотической текучей среды, выполненный с возможностью обеспечения потока амниотической текучей среды в камеру 100 для плода, и контур 400 оксигенации, выполненный с возможностью удаления углекислого газа из крови плода и подачи кислорода в кровь плода. Система 10 выполнена с возможностью сохранения/поддержания плода 5 в камере 100 для плода, погруженного в амниотическую текучую среду, которая является частью контура 200 амниотической текучей среды. Система 10 дополнительно выполнена таким образом, что контур 400 оксигенации обеспечивает надлежащий газообмен для плода 5 для поддержания жизни. Таким образом, система 10 предоставляет среду, похожую на внутриутробную среду с тем, чтобы способствовать дальнейшему росту и развитию плода 5. Система 10 может включать в себя тележку 50, которая облегчает наблюдение, уход и транспортировку плода 5 в медицинском учреждении. В соответствии с одним из вариантов осуществления может быть предоставлен центральный процессор 700, такой как микропроцессор, для приема сигналов от различных элементов системы 10 и управления работой различных подузлов системы 10. Детали каждой из подсистем будут описаны более подробно ниже.
[0078] Камера 100 для плода включает в себя закрытую камеру для текучей среды, выполненную с возможностью размещения плода 5 в стерильной жидкой среде. Камера 100 для плода выполнена с возможностью предоставления текучей среды, которая делает возможным дыхание и глотание плода для того, чтобы обеспечить нормальное развитие легких и желудочно-кишечного тракта, а также а также обеспечивает водно-солевой баланс.
[0079] Согласно одному из аспектов раскрытия, камера 100 для плода выполнена с возможностью вообще соответствовать форме плода 5, и минимизировать области застоя, которые могут способствовать росту бактерий, что может привести к инфекции. Как показано в иллюстративном варианте осуществления камера 100 для плода может быть выполнена с возможностью в основном соответствовать форме человеческого плода 5. В соответствии с другим вариантом осуществления, как например показанный на Фиг. 31, камера 100 для плода может быть выполнена с возможностью вообще соответствовать форме плода, не принадлежащего человеку, например, плоду овцы.
[0080] Обратимся к Фиг. 7-11, согласно одному из аспектов раскрытия, камера 100 для плода включает в себя жесткие стенки, чтобы предоставить жесткую камеру. По другому аспекту раскрытия, как показано в иллюстративных вариантах осуществления, камера 100 для плода включает в себя одну или несколько гибких стенок 120. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, камера 100 для плода может включать в себя мешок или сумку, образованную из гибкого материала, такого как пластиковая пленка, например, гибкая полиэтиленовая пленка. Пленка может содержать противомикробный элемент для предупреждения роста и распространения микробов в камере 100 для плода. Антимикробный элемент может быть органическим или неорганическим. Согласно одному из аспектов раскрытия антимикробный элемент содержит неорганический элемент, такой как серебро. В соответствии с одним из примеров, одна или несколько гибких стенок 120 камеры 100 для плода изготовлены из материала, содержащего пленку из металлоценового полиэтилена толщиной, например, около 80 мкм и содержащую 2% катионов серебра в качестве антимикробного элемента.
[0081] Обратимся к Фиг. с 7 по 11, камера 100 для плода может включать в себя вообще жесткую раму 110, которая поддерживает одну или несколько гибких стенок 120. Жесткая рама 110 могут быть образована из множества материалов, в том числе в качестве неограничивающих примеров пластика или металла. Гибкие стенки 120 жестко соединены с жесткой рамой 110, например, путем сваривания или клеем. Гибкие стенки 120 позволяют объему, определяемому камерой 100 для плода увеличиваться и сокращаться. Согласно одному из аспектов раскрытия, камера 100 для плода выполнена с возможностью увеличения по мере того, как плод 5, вмещенный/размещенный внутри камеры 100 для плода, растет, позволяя увеличить объем камеры без открытия или изменения камеры 100 для плода системы 10. Согласно одному из аспектов раскрытия камера 100 для плода может содержать одну гибкую стену 120. По другому аспекту раскрытия, камера 100 для плода может содержать множество гибких стенок 120, например, верхнюю и нижнюю гибкие стенки 120, жестко соединенные с жесткой рамой 110.
[0082] Как показано в иллюстративном варианте осуществления, камера 100 для плода содержит закупориваемое отверстие, выполненное с возможностью обеспечить размещение плода 5 в камере 100 для плода в открытой конфигурации (как показано на Фиг. 8) и последующее запечатывание, как только плод 5 окажется внутри камеры 100 для плода, в закрытой конфигурации (как показано на Фиг. 7). Согласно одному из аспектов раскрытия, камера 100 для плода может иметь конструкцию двустворчатой раковины, в которой камера 100 для плода содержит верхнюю половину 102 и нижнюю половину 104, соединенные, по меньшей мере, одним шарниром 106, так что верхняя половина 102 может поворачиваться относительно нижней половины 104. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, камера 100 для плода может содержать уплотнение 116, такое как эластомерный материал (например, эластичный пластик, уретан или резину), который проходит вокруг, по меньшей мере, части, например, всей протяженности периферии верхней половины 102, нижней половины 104 или их обеих. Камера 100 для плода может дополнительно содержать кромку 118 либо на верхней половине, либо на нижней половине, либо на обеих, уплотнение, выполненное с возможностью взаимодействия с уплотнением 116 на противоположной (верхней или нижней) половине камеры 100 для плода для создания герметичного уплотнения, когда камера 100 для плода находится в закрытой конфигурации. Камера 100 для плода предпочтительно содержит механизм 114, выполненный с возможностью удержания камеры 100 для плода в закрытой конфигурации. Например, камера 100 для плода может содержать одну или несколько защелок, прикрепляющих с возможностью последующего отсоединения верхнюю половину 102 камеры 100 для плода к нижней половине 104 камеры 100 для плода для поддержания камеры 100 для плода в закрытой, герметичной конфигурации.
[0083] Первое отверстие на первом конце 108 камеры 100 для плода образует впуск 142, выполненный с возможностью приема амниотической текучей среды в камеру 100 для плода. Второе отверстие на втором конце 109 камеры 100 для плода образует выпуск 144, выполненный с возможностью выпуска амниотической текучей среды из камеры 100 для плода. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 7, камера 100 для плода является удлиненной для того, чтобы разместить плод 5 человека. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, длина камеры 100 для плода, измеренная, например, от впуска 142 до выпуска 144, может быть больше ширины камеры 100 для плода, измеренной в направлении, перпендикулярном длине. Первый конец 108 и второй конец 109 могут суживаться внутрь, чтобы минимизировать места внутри камеры 100 для плода, где может застаиваться амниотическая текучая среда. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, камера 100 для плода имеет яйцевидную или эллиптическую форму, с большой осью вдоль длины камер 100 для плода и малой осью вдоль ширины камеры 100 для плода.
[0084] Согласно одному из аспектов раскрытия, камера 100 для плода выполнена с возможностью вмещать плод 5 таким образом, что головка плода 5 будет примыкать к впуску 142. Позиционирование плода 5 внутри камеры 100 для плода таково, что головка плода 5 примыкает впуску 142, что позволяет более эффективно удалять отходы, производимые плодом 5, из камеры 100 для плода.
[0085] Камера 100 для плода может включать в себя множество датчиков, выполненных с возможностью контроля условий внутри камер 100 для плода. Например, камера 100 для плода может включать в себя один или несколько датчиков температуры, выполненных с возможностью определения температуры текучей среды внутри камеры 100 для плода. В настоящем варианте осуществления, камера 120 для плода содержит, по меньшей мере, например, одну пару термопар 130, выполненных с возможностью контроля температуры текучей среды внутри камеры 100 для плода. Дополнительно, один или несколько датчиков 140 давления текучей среды могут быть расположены внутри камеры 100 для плода. Например, как показано в иллюстративном варианте осуществления, датчик 140 давления текучей среды может быть расположен внутри камеры 100 для плода рядом с выпуском 144, причем датчик давления текучей среды выполнен с возможностью контроля давления текучей среды внутри камеры 100 для плода. Альтернативно, датчик 140 давления текучей среды может быть установлен внутри выпуска 144, таким образом датчик давления текучей среды выполнен с возможностью контроля давления текучей среды в текучей среде, выпускаемой из камеры 100 для плода.
[0086] Камера 100 для плода также может включать в себя одно или несколько запечатанных отверстий, выполненных с возможностью предоставления доступа в пространство внутри камеры 100 для плода. Согласно одному из аспектов раскрытия, одно или несколько запечатанных отверстий могут включать в себя верхний порт 122, сформированный, например, в верхней половине 102 камеры 100 для плода, и нижний порт 124, сформированный в нижней половине 104 камеры 100 для плода. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, по меньшей мере, один из верхних портов 122 и нижний порт 124 запечатаны с помощью клапана, который предоставляет поток в одном направлении. Например, клапан может быть выполнен с возможностью предоставления доступа в камеру 100 для плода, блокируя поток текучей среды из камеры 100 для плода. Клапаны могут быть любыми из множества клапанов, выполненных с возможностью управления потоком текучей среды. Согласно одному из примеров, клапаны могут быть клапаном типа «утиный нос». Верхний порт 122 и нижний порт 124, каждый, выполнены с возможностью вставки всасывающего устройства в камеру 100 для плода, например, для откачки пузырьков воздуха, каловых загрязнения и других загрязнений из камеры 100 для плода.
[0087] Камера 100 для плода может дополнительно включать в себя отверстие 135, выполненное с возможностью обеспечения доступа для трубопроводов или других частей контура 400 оксигенации, описанной ниже. Камера для плода может включать в себя уплотнение, выполненное с возможностью уплотнения отверстия 135, когда камера для плода находится в закрытой конфигурации.
[0088] Камера 100 для плода может быть сформирована с заданным фиксированным объемом, который является достаточно большим для того, чтобы вместить плод 5 после его роста в течение нескольких недель или месяцев. Таким образом, камера 100 для плода выполнена с возможностью сохранения/поддержки плода 5 внутри камеры 100 для плода в течение всего периода развития без того, чтобы плод стал слишком большим для камеры 100 для плода. Альтернативно, камера 100 для плода может включать в себя a камеру с переменным объемом, чтобы объем камеры для плода мог быть доведен до минимального объема, необходимого для содержания плода 5, когда плод 5 первоначально заключается в камеру 100 для плода. Так как плод 5 растет, камера 100 для плода выполнена с возможностью увеличения в объеме без открытия камеры 100 для плода.
[0089] Система 10 может включать в себя один или несколько механизмов, выполненные с возможностью изменять объем камеры 100 для плода. Согласно одному из аспектов раскрытия, система 10 включает в себя включает в себя одно или несколько ограничительных колец 150, выполненных с возможностью определения границ гибких стенок 120 камеры 100 для плода, тем самым уменьшая объем камеры 100 для плода. Ограничительное кольцо 150 можно прикрепить с возможностью отсоединения к раме 110 камеры 100 для плода так, что ограничительное кольцо 150 может быть прикреплено к камере 100 для плода и отсоединено от нее.
[0090] Как показано в иллюстративном варианте осуществления, ограничительное кольцо 150 может иметь форму в целом аналогичную форме гибкой стенки 120. Ограничительное кольцо может содержать внутренний выступ, проходящий вокруг, по меньшей мере, части внутренней кромки ограничительного кольца 150. Будучи прикрепленным к раме 110, внутренний выступ ограничительного кольца 150 отстоит от внешнего края гибкой стенки 120. Внутренний выступ ограничительного кольца 150 давит внутрь от гибкой стенки 120, тем самым ограничивая смещение наружу гибкой стенки 120. В результате ограничительное кольцо 150 ограничивает внутренний объем камеры 100 для плода.
[0091] Ограничительное кольцо 150 может включать в себя множество защелок или зажимов 154, например, сформированных по периферии ограничительного кольца 150, которые могут соединять с возможностью разъединения ограничительного кольца 150 с рамой 110 камеры. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, зажимы 154 выполнены с возможностью защелкнуть язычки 155, сформированные на раме 110 камеры, чтобы удерживать ограничительные кольца 150 против внешней силы давления текучей среды внутри камеры 100 для плода, толкающей гибкую стенку 120 наружу. В соответствии с одним из вариантов осуществления система 10 лишена ограничительного кольца 150. В соответствии с другим вариантом осуществления, система 10 включает в себя одно ограничительное кольцо 150. В соответствии с другим вариантом осуществления, система 10 может включать в себя множество ограничительных колец 150, например, первое ограничительное кольцо 150, выполненное с возможностью прикрепления к верхней половине 102 камеры 100 для плода для удержания в определенных пределах верхней гибкой стенки 120 и второе ограничительное кольцо 150 выполнено с возможностью прикрепления к нижней половине 104 камеры 100 для плода для удержания в определенных пределах нижней гибкой стенки 120. Так как плод 5 растет, ограничительное кольцо(а) 150 можно отделить от камеры 100 для плода чтобы позволить гибким стенкам 120 расшириться наружу, тем самым увеличивая внутренний объем камеры 100 для плода. Кроме того, система 10 может включать в себя множество ограничительных колец различного размера 150, причем каждое кольцо позволяет гибким стенкам 120 расширяться в различной степени. Таким образом, по мере роста плода 5 объем камеры 100 для плода с течением времени может постепенно увеличиваться.
[0092] Обратимся к Фиг. с 4 по 6, контур 200 амниотической текучей среды системы 10 выполнен с возможностью подачи текучей среды, например, стерильной текучей среды, в камеру 100 для плода и дополнительно выполнен с возможностью выпуска текучей среды из камеры 100 для плода. Согласно одному из аспектов раскрытия, контур 200 амниотической текучей среды системы 10 выполнен с возможностью управления потоком текучей среды, входящего в камеру 100 для плода и выпускаемого из камеры 100 для плода для поддержания давления текучей среды в камере 100 для плода в пределах заданного диапазона. Контур 200 амниотической текучей среды может быть замкнутым контуром, в котором текучая среда выпускается из камеры 100 для плода, подвергается фильтрованию и стерилизации перед возвращением обратно в камеру 100 для плода. Однако, как показано в иллюстративном варианте осуществления, контур 200 амниотической текучей среды может быть незамкнутым контуром, в которой текучая среда течет из питающего бака 210, в котором находится резервуар свежей амниотической текучей среды, в камеру 100 для плода и текучая среда покидает камеру 100 для плода и выпускается в бак 220 для отходов. Контур 200 амниотической текучей среды также может включать в себя один или несколько элементов, выполненных с возможностью обработки текучей среды перед нагнетанием текучей среды в камеру 100 для плода, как обсуждается ниже.
[0093] Следует иметь в виду, что термины «текучая среда» и «амниотическая текучую среду» используются для обозначения текучей среды, которая используется для заполнения камеры 100 для плода. Состав текучей среды может варьироваться в зависимости от множества факторов. Например, амниотическая текучая среда может содержать прежде всего воду, такую как дистиллированная вода, и может быть смешана с различными элементами, такими как растворенные в растворе электролиты (например, кроме прочего, хлорид натрия, бикарбонат натрия, хлорид калия, хлорид кальция или любая комбинация), копирующие ионную концентрацию встречающейся в природе амниотической текучей среды для плода в матке. Кроме того, к амниотической текучей среде могут добавляться глюкоза, аминокислоты, липиды, необходимые витамины, минералы, микроэлементы или любая их комбинация. Таким образом, термин амниотическая текучая среда в этом описании не относится к раствору, имеющему конкретный состав, но наоборот относится к текучей среде, используемой для заполнения камеры 100 для плода.
[0094] Контур 200 амниотической текучей среды включает в себя питающий бак 210, выполненный с возможностью хранить резервуар неиспользованной амниотической текучей среды. Питающий бак 210 может включать переносной бак 210a, выполненный так, что его можно транспортировать на тележке 50, более крупный бак 210b, выполненный с возможностью оставаться в конкретной области и имеющий значительно больший объем, выполненный с возможностью обеспечить подачу амниотической текучей среды в течение более длительного периода времени, чем переносной бак 210а или они оба. Контур 200 амниотической текучей среды включает в себя бак 220 для отходов, выполненный с возможностью сбора амниотической текучей среды, сбрасываемой из камеры 100 для плода. Бак 220 для отходов может включать в себя переносной бак 220a, выполненный так, что его можно транспортировать на тележке 50, больший резервуар 220b, выполненный с возможностью оставаться в конкретной области и имеющий значительно больший объем, выполненный с возможностью приема использованной амниотической текучей среды в течение более длительного периода времени, чем переносной бак 220a.
[0095] Обратимся к Фиг. с 4 по 8 и 12, текучая среда течет из питающего бака 210 в камеру 100 для плода по линии 300 подачи. Линия подачи образует герметичное соединение с впуском 142 камеры для плода. Линия 320 выпуска образует герметичное соединение с выпуском 144 камеры 100 для плода и тем самым предоставляет путь текучей среды для выпуска текучей среды из камеры 100 для плода. Система 10 может включать в себя нагреватель 270, выполненный с возможностью подачи тепла амниотической текучей среды и тем самым поддержания выбранной температуры амниотической текучей среды, например, температуры, соответствующей температуре амниотической текучей среды в матке. Нагреватель 270 может быть частью контура 200 амниотической текучей среды, например, нагреватель 270 может предоставляться в питающем баке 210, так что в резервуаре с амниотической текучей средой поддерживается выбранная температура. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, нагреватель 270 расположен вдоль линии между питающими баками 210 и камерой 100 для плода.
[0096] Согласно одному из аспектов раскрытия, нагреватель может 270 быть электрическим нагревателем, имеющим блок управления, выполненный с возможностью варьировать тепловую мощность нагревателя для нагрева текучей среды до выбранной температуры, когда амниотическая текучая среда проходит через нагреватель 270. Может быть желательно предотвратить прямой контакт между нагревателем 270 текучей среды и питающим баком 210. Таким образом, нагреватель 270 может быть выполнен с возможностью приема доступного пути текучей среды, такого как картридж, который позволяет осуществлять теплообмен между нагревателем 270 и текучей средой без нагревательного элемента 270, соприкасающегося с текучей средой. Таким образом, картридж можно заменять каждый раз, когда система 10 используется для того, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение нагревателя 270 от текучей среды, используемой для одного плода 5, с текучей средой, используемой для следующего плода 5.
[0097] Контур 200 амниотической текучей среды также может включать в себя один или несколько фильтров 250, выполненных с возможностью фильтровать амниотическую текучую среду перед входом камеру 100 для плода. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, может содержаться множество фильтров 250, например, три микропористых фильтра, которые расположены параллельно, а также расположены последовательно между питающим баком 210 и камерой 100 для плода, например, между нагревателем 270 и камерой 100 плода. Другие элементы, компоновки и положения фильтров 250 также считаются частью настоящего раскрытия.
[0098] Согласно одному из аспектов раскрытия, система 10 может включать в себя систему 228 управления текучей средой, выполненную с возможностью регулирования потока текучей среды в камеру 100 для плода и из нее. Система 228 управления текучей средой может быть спроектирована таким образом, чтобы подавать постоянный поток текучей среды в камеру 100 для плода, поддерживая при этом в целом постоянное давление текучей среды внутри камеры 100 для плода. В частности, давление текучей среды поддерживается в заданном диапазоне в зависимости от различных характеристик, таких как тип и/или размер плода 5 в камере 100 для плода.
[0099] В данном случае, питающий бак(и) 210 поддерживаются под давлением сжатым газом. Например, большой бак может быть соединен с источником сжатого воздуха, таким как централизованное снабжение медицинским воздухом, обычно используемое в медицинских учреждениях. Кроме того, может быть предусмотрена подача сжатого газа на месте. Например, может быть предусмотрен переносной бак 230 сжатого газа для повышения давления текучей среды в переносном баке 210 для нагнетания амниотической текучей среды в камеру 100 для плода. Может быть желательно предоставить регулятор 232 давления, такой как электронный регулятор давления газа в газе для того, чтобы регулировать давления газа для давления в газе, подаваемом в питающие баки 210а и 210b. В данном случае первый регулятор 232a давления предусмотрен вдоль линии между переносным газовым баком 230 и переносным питающим баком 210а, а второй регулятор 232b давления предусмотрен вдоль линии между централизованным снабжением воздухом и большим баком 210b.
[00100] Согласно одному из аспектов раскрытия, система 10 может включать в себя контроллер текучей среды, выполненный с возможностью управления потоком в камеру 100 для плода находящейся под давлением текучей среды. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, контур 200 амниотической текучей среды может включать в себя клапан 242 управления, расположенный между питающим баком(ми) 210 и камерой 100 для плода. Кроме того, расходомер 244 текучей среды может быть установлен вдоль линии между питающим баком 210 и камерой 100 для плода для определения расхода амниотической текучей среды в камеру 100 для плода. Расходомер 244 текучей среды может быть выполнен с возможностью подачи сигналов на центральный процессор 700, который, в свою очередь, управляет клапаном 242 управления для регулирования потока амниотической текучей среды в камеру 100 для плода в ответ на сигналы от расходомера 244 текучей среды.
[00101] Система 10 может включать в себя коллектор 280, выполненный с возможностью проверки: подается амниотическая текучая среда из переносного бака 210a или из большого бака 210b. Согласно одному из аспектов раскрытия коллектор 280 может включать в себя клапан управления, выполненный с возможностью управления потоком текучей среды из питающего бака(ов) 210. Клапаном управления можно управлять вручную или им можно управлять электронным способом. В первом положении клапан отключает поток текучей среды из переносного бака 210а и соединяет поток текучей среды с большим баком 210b. Во втором положении клапан отключает поток текучей среды из большого бака 210b и соединяет поток текучей среды из переносного бака 210a. В третьем положении клапан отсоединяет как переносной бак 210а, так и большой бак 210b, чтобы блокировать поток амниотической текучей среды из любого бака с тем, чтобы контур 200 амниотической текучей среды можно было очистить.
[00102] В предшествующем описании амниотическая текучая среда движется в направлении камеры 100 для плода, используя сжатый газ для создания перепада давления, которое толкает амниотическую текучую среду к камере 100 для плода. Следует, однако, иметь в виду, что для движения амниотической текучей среды к камере 100 для плода можно использовать альтернативные элементы. Например, может быть предусмотрен насос, который нагнетает амниотическую текучую среду из бака (ов) 210 в камеру 100 для плода. Насос может быть насосом, который непосредственно не контактирует с текучей средой, такой как шланговый насос. Кроме того, насос может управляться центральным процессором 700 для автоматического управления давлением и расходом текучей среды, текущей в камеру 100 для плода.
[00103] Как показано на Фиг. 12, контур 200 амниотической текучей среды также может включать в себя один или несколько клапанов с последовательным расположением вдоль линии 300 подачи для блокировки обратного потока текучей среды из камеры 100 для плода назад к питающим бакам 210a и 210b. Например, контур 200 амниотической текучей среды может включать один или несколько стопорных клапанов 246 для блокировки обратного потока текучей среды из камеры для плода к питающим бакам.
[00104] Выпуск текучей среды из камеры 100 для плода может управляться потоком текучей среды, входящим в камеру 100 для плода из питающего бака 210 так, что выпуск текучей среды зависит от давления текучей среды в камере 100 для плода и расхода текучей среды в камеру 100 для плода. В соответствии с другим вариантом осуществления, выпуск текучей среды из камеры 100 для плода управляется независимо от вливания текучей среды в камеру 100 для плода. Например, система 10 может включать в себя выпускной насос 240, выполненный с возможностью управления потоком текучей среды из камеры 100 для плода. Работа выпускного насоса 240 может управляться центральным процессором 700 на основе сигналов, принятых от различных элементов системы 10.
[00105] Например, датчик давления может воспринимать давление текучей среды в камере 100 для плода и выпускной насос 240 может действовать для откачки некоторого количества текучей среды из камеры 100 для плода для поддержания постоянного давления текучей среды в пределах требуемого диапазона давлений в камере 100 для плода. Кроме того, система 10 может включать в себя один или несколько датчиков 350 мутности (также называемых измерителем мутности), выполненных с возможностью обнаружения мутности текучей среды в камере 100 для плода и/или линии 320 выпуска. Как реакция на мутность, воспринимаемую датчиком 350, нагнетательный насос 240 может регулировать расход текучей среды, выпускаемой из камеры 100 для плода. Например, увеличение мутности текучей среды может указывать на загрязняющие вещества в камере 100 плода, такие как микробы или кал плода 5. Чтобы промыть от загрязнений камеру 100 для плода, выпускной насос 240 может увеличить расход текучей среды из камеры 100 для плода. В ответ расход текучей среды, подаваемой в фетальную камеру из питающего бака 210, увеличивается с тем, чтобы поддержать постоянный уровень текучей среды внутри камеры 100 для плода.
[00106] Обратимся теперь к Фиг. 7-11 и 14, система 10 включает в себя контур 400 оксигенации, выполненный с возможностью обеспечения переноса газа между кровью плода и оксигенатором 410, чтобы предоставить кислород и удалить углекислый газ из крови плода. Контур 400 оксигенации может быть соединен с плодом 5 как часть вено/венозной системы. Альтернативно, контур 400 оксигенации может быть соединен с плодом 5 как часть артериально/венозной системы. В данном случае канюли помещают в крупные сосуды шеи (например, сонную артерию) плода 5, чтобы соединить систему кровообращения плода 5 с оксигенатором 410. Размещение в крупных сосудах шеи может предотвратить проблемы вазоспазма и нестабильности канюли в пупочных сосудах. Внешняя часть канюль может быть снабжена штуцером (например, для увеличения натяжения стабилизирующих швов). Штуцер может быть изготовлен из силикона и может иметь, например, длину приблизительно 1-10 см, в частности длину около 3-5 см. Канюли могут быть прикреплены швами к плоду 5 (например, через установленный штуцер) с тем, чтобы закрепить канюлю на шее плода 5.
[00107] Оксигенатор 410 соединен с плодом 5 через две линии текучей среды: линию 440 отвода и линию 445 вливания. Кровь течет от плода 5 через линию 440 отвода к оксигенатору 410. Затем кровь течет через оксигенатор 410 и возвращается к плоду 5 через линию 445 вливания. Линия 440 отвода и линия 445 вливания проходят через отверстие 135 оксигенатора в камеру 100 для плода. Согласно одному из аспектов раскрытия линия 440 отвода и линия 445 вливания проходят через отверстия в монтажном блоке 450 и монтажный блок 450 выполнен с возможностью держаться в отверстии 135 камеры 100 для плода. Согласно одному из аспектов раскрытия, монтажный блок 450 выполнен из упругого материала, который образует уплотнение с рамой 110, когда верхняя половина 102 и нижняя половина 104 камеры 100 для плода расположены так, что камера 100 для плода находится в закрытой конфигурации. Таким образом, монтажный блок 450 обеспечивает герметичное уплотнение, препятствующее утечке амниотической текучей среды из камеры 100 для плода.
[00108] Как показано в иллюстративном варианте осуществления, оксигенатор 410 может быть установлен на платформе 460 рядом с камерой 100 для плода так, что длина линии 440 отвода и линии 445 вливания, до и от оксигенатора 410 соответственно, минимальна. Например, в соответствии с одним из аспектов раскрытия, линия 440 отвода и линия 445 вливания составляют меньше чем 18 дюймов в длину вместе взятые, и предпочтительно не более 12 дюймов в длину вместе взятые. Путем минимизации длины линии 440 отвода и линии 445 вливания минимизируется объем крови, необходимый для загрузки контура 400 оксигенации. Может оказаться желательным покрыть изнутри линию 440 отвода или линию 445 вливания, или обе препятствующими свертыванию крови средствами/соединениями (например, в ряду прочего иммобилизованным полипептидом, гепарином или обоими). Контур 400 оксигенации может быть загружен, например, например, материнской кровью, кровью плода 5 или и тем, и другим. Загрузка контура 400 оксигенации гемоглобином из плода 5 может привести к оптимальному обмену кислорода в контуре 400 оксигенации. Поскольку кривая диссоциации кислорода плода смещена влево по сравнению с кривой диссоциации кислорода у взрослого, давления артериального кислорода плода ниже, чем давление артериального кислорода у взрослого. В конкретном варианте осуществления кровь в контуре 400 оксигенации содержит гепарин.
[00109] Платформа 460 выполнена с возможностью поддержать оксигенатор 410. Согласно одному из примеров, платформа 460 включает в себя возвышение, на котором расположен оксигенатор 410, выполненное с возможностью защелкивания с тем, чтобы удерживать на месте оксигенатор 410. Платформа 460 может быть соединена с рамой 110 камеры 100 для плода, например, платформа 460 может быть выполнена как одно целое с рамой 110.
[00110] Согласно одному из аспектов раскрытия, контур 400 оксигенации включает в себя продувочный газ, связанный с оксигенатором 410, продувочный газ, предназначенный для облегчения переноса газа между оксигенатором 410 и кровью плода 5. На перенос газа влияет состав продувочного газа и расход продувочного газа через оксигенатор 410. Как показано на Фиг. 14, два газа, например, источник 520 кислорода и источник 530 углекислого газа, смешиваются вместе в газовом смесителе 540, который смешивает кислород и углекислый газ с образованием продувочного газа. Детали газового смесителя показаны на Фиг. 21. Два газа могут подаваться через газовый резервуар большого объема, такой как настенные линии, соединенные с центральной подачей газа, выполненной с возможностью подачи газа в резервуар. Альтернативно, два газа могут подаваться из меньших газовых резервуаров, таких как переносной кислородный бак 520а и переносной воздушный бак 530а, которые установлены на тележке 50, так что система 10 может предоставить продувочный газ в оксигенатор 410, в то время как система 10 передается из одной зоны медицинского учреждения в другую зону медицинского учреждения.
[00111] Контур 400 оксигенации может включать в себя первый клапан 525 управления, выполненный с возможностью проверки: соединен газовый смеситель 540 с настенным источником для подачи кислорода или переносным кислородным баком 520а. Контур 400 оксигенации может включать в себя второй клапан 535 управления, выполненный с возможностью проверки: соединен газовый смеситель 540 с настенным источником воздуха или переносным воздушным баком 530а. Контур 400 оксигенации может включать в себя один или несколько датчиков 522 давления, расположенных в один ряд с источниками кислорода, и один или несколько датчиков 532 давления располагаются в один ряд с источниками воздуха так, что датчики 522 и 532 давления определяют давление газа для газов, подаваемых в газовый смеситель 540.
[00112] Контур 400 оксигенации может включать в себя нагреватель 550, расположенный вдоль линии между газовым смесителем 540 и оксигенатором 410, нагреватель 550 выполнен с возможностью нагревания продувочного газа, так что температура продувочного газа поддерживается в заданном диапазоне. Контур 400 оксигенации может включать в себя расходомер 562 текучей среды, выполненный с возможностью контроля расхода продувочного газа, выходящего из нагревателя 550, и анализатор 565 продувочного газа, выполненный с возможностью анализа одной или нескольких характеристик газа, поступающего в оксигенатор 410. Контур 400 оксигенации может включать в себя анализатор 570 отходящих газов, выполненный с возможностью анализа одной или нескольких характеристик газа, выпускаемого оксигенатором 410. Например, анализаторы 565 и 570 газа могут быть выполнен с возможностью измерения содержания кислорода в продувочном газе и отходящем газе соответственно.
[00113] Контур 400 оксигенации дополнительно включает в себя пару датчиков давления текучей среды, выполненных с возможностью определения давления текучей среды для крови, поступающей в оксигенатор 410, и давления текучей среды для крови, выходящей из оксигенатора 410. Более конкретно, первый датчик 590 давления может иметь последовательное расположение вдоль линии 440 отвода, а второй датчик 592 давления может иметь последовательное расположение вдоль линии 445 вливания. Таким образом, перепад давления текучей среды на оксигенаторе 410 может непрерывно контролироваться. Кроме того, расходомер 595 текучей среды может иметь последовательное расположение вдоль линии 445 вливания для контроля расхода крови, возвращающейся к плоду 5 из оксигенатора 410.
[00114] Контур 400 оксигенации может включать в себя один или несколько портов 580, которые можно использовать для извлечения образцов крови для анализа, или порты 580 можно использовать для инъекции или введения лекарств, или питания непосредственно в кровь. Например, один из портов 580 может быть выполнен с возможностью обеспечения проведения введения лекарств, таких как антибиотики или седативные средства в кровь. Аналогичным образом, другой из портов 580 может быть выполнен с возможностью обеспечить проведение введения в кровь питания, такого как полное парентеральное питание (ТПС).
[00115] В соответствии с одним из аспектов раскрытия, сердце плода используется для прогона потока крови через контур 400 оксигенации, поэтому насос не используется для прогона крови через контур 400 оксигенации. Другими словами, согласно одному из аспектов раскрытия, контур 400 оксигенации представляет собой безнасосный контур. Использование безнасосной системы позволяет избежать подверженность воздействия избыточной предварительной встречной нагрузки, возникающей в непульсирующих контурах с насосом, на сердца плода. Безнасосная система также допускает внутреннюю регуляцию динамики течения при кровообращении у плода. Оксигенатор 410 предпочтительно имеет очень низкое сопротивление, низкий объем первичного заполнения, низкие перепады давления на мембране и обеспечивает эффективный газообмен. В конкретном варианте осуществления перепад давления в оксигенаторе 410 составляет менее примерно 50 мм рт.ст. или около 40 мм рт.ст. при кровотоке 1,5 л/мин. В конкретном варианте осуществления объем первичного заполнения оксигенатора 410 составляет менее, чем приблизительно 100 мл и, в частности, составляет менее, чем приблизительно 85 мл. В конкретном варианте осуществления оксигенатор 410 имеет диапазон кровотока до примерно 2,0 л/мин, примерно 2,5 л/мин, примерно 2,8 л/мин или более. В конкретном варианте осуществления скорость переноса газа оксигенатора 410 составляет около 150 мл/мин, около 160 мл/мин, около 180 мл/мин или больше. В конкретном варианте осуществления оксигенатор 410 является половолоконным мембранным оксигенатором (например, в качестве неограничивающего примера, половолоконный мембранный оксигенатор из полиметилпентена). Оксигенатор 410 может быть покрыт изнутри препятствующими свертыванию крови средствами/соединениями, такими как иммобилизованный полипептид и/или гепарин). Иллюстративным оксигенатором является педиатрический оксигенатор Quadrox-iD ™ (Maquet, Wayne, NJ).
[00116] Система 10 может быть выполнена с возможностью использования с плодами, в том числе доношенными и недоношенными плодами. Недоношенный плод может быть родившимся преждевременно плодом (например, менее чем за 37 недель до предполагаемого гестационного возраста, в частности от 28 до 32 недель до предполагаемого гестационного возраста), крайне недоношенными плодами (от 24 до 28 недель до предполагаемого гестационного возраста), или плодами при раннем сроке беременности (от 20 до 24 недель до предполагаемого гестационного возраста). Предоставляются периоды беременности для людей, хотя могут использоваться соответствующие недоношенные плоды других животных организмов. В конкретном варианте осуществления недоношенный плод не имеет первичного врожденного заболевания. В конкретном варианте осуществления доношенный или недоношенный плод обладает ограниченной способностью к легочному газообмену, например, из-за недоразвития легкого или врожденной аномалии, влияющей на развитие легких, такой как врожденная диафрагмальная грыжа. В конкретном варианте осуществления субъектом является недоношенный или доношенный новорожденный, ожидающий трансплантации легких, например, из-за врожденной болезни легких (например, бронхоальвеолярной дисплазии, дефицита поверхностно-активного белка B и т.п.). Такие операции по трансплантации в настоящее время редко проводятся в Соединенных Штатах. Однако, количество операций по трансплантации может быть увеличено с помощью более стабильного способа для обеспечения функции легких, предоставляемого настоящим изобретением. Плод 5 также может быть кандидатом на оказание вне-утробной интранатальной медицинской помощи (EXIT), в том числе пациентом с тяжелыми поражениями дыхательных путей и длительным предполагаемым течением болезни перед их окончательным удалением. Плод 5 также может быть может быть пациентом, который подвергается фетоскопической или фетохирургической процедуре, в частности с преждевременной сократительной деятельностью матки, провоцирующей преждевременные роды. Согласно одному из аспектов раскрытия система 10 выполнена так что плод 5 может содержаться/сохраняться/поддерживаться в системе 10 пока это необходимо (например, в течение дней, недель или месяцев, пока плод 5 не способен к жизни вне системы 10).
[00117] Обратимся к Фиг. 8, 24, 25, 27, 29, 30 и 38, согласно одному из аспектов раскрытия, система 10 может быть выполнена с возможностью перемещения камеры 100 для плода так что плод 5 не содержится/сохраняется/поддерживается постоянно в одной и той же ориентации, например, по отношению к земле. В частности, система 10 может включать в себя систему 600 перемещения камеры, выполненную с возможностью перемещения камеры 100 для плода. Система 600 перемещения камеры может работать для наклона и/или поворота камеры 100 для плода с тем, чтобы изменить ориентацию плода 5 и камеры 100 для плода по отношению к другим частям системы 10, например, тележке 50.
[00118] В соответствии с одним из вариантов осуществления система 600 перемещения может быть выполнена с возможностью поднимать, опускать или и того и другого, один или оба конца 108, 109 камеры 100 для плода, чтобы наклонить камеру 100 для плода относительно горизонтальной ориентации, например, параллельной земле. А именно, каждый конец 108, 109 камеры 100 для плода может поддерживаться плечом системы 600 перемещения. Каждое из плеч может независимо удлиняться или втягиваться, чтобы поднять или опустить каждый конец камеры 100 для плода. Таким образом, камера для плода может быть наклонена.
[00119] Альтернативно, например, как показано на Фиг. 8, 25 и 38, система 600 перемещения камеры включает в себя люльку 610, имеющую первую и вторую опоры 620, 625, которые поддерживают первый и второй концы 108, 109 камеры 100 для плода. Более конкретно, рама 110 камеры может включать в себя первое крепление 112 люльки на впуске 142 и второе крепление 112 люльки на выпуске 144. Крепления 112 люльки состыкуются с плечами люльки 610 чтобы обеспечить вращение камеры для плода вокруг оси 604, которая проходит через крепления 112 люльки. Кроме того, люлька 610 может быть поворотной, так что первый конец люльки 610 может поворачиваться вверх относительно второго конца люльки 610, чтобы наклонить камеру 100 для плода относительно горизонта.
[00120] Система 10 может быть выполнена таким образом, что система 600 перемещения камеры может быть приведена в действие вручную или автоматически. Например, в ручной конфигурации камера 100 для плода выполнена с возможностью вращения вручную вокруг оси 604, например, горизонтальной оси оператором. Аналогично, люлька 610 может перемещаться вертикально при повороте одного конца люльки 610 вверх, как показано на Фиг. 38. Альтернативно, система 600 перемещения камеры может включать в себя приводной двигатель, выполненный с возможностью запускать вращение камеры 100 для плода вокруг оси 604, например, горизонтальной оси. Аналогично, приводной двигатель может приводить в действие люльку 610 для наклона люльки 610 по вертикали.
[00121] Обратимся к Фиг. с 1 по 3, система 10 может включать в себя тележку 50 так что систему 10 можно перенести из одной области в медицинском учреждении, такой как операционная, в другую область в медицинском учреждении, такую как центр неонатального ухода, без необходимости извлечения плода 5 из камеры 100 для плода.
[00122] Тележка 50 может включать в себя любой из множества элементов системы 10. Например, тележка 50 может включать в себя предохранительный колпак 60 выполненный с возможностью вмещать и/или накрывать камеру 100 для плода, чтобы ограничить доступ к камере 100 для плода. Предохранительный колпак 60 может быть установлен с возможностью поворота или перемещения, например, путем подъема одного или нескольких опорных рычагов 64 для обеспечения доступа к внутренней части колпака 60 по мере необходимости.
[00123] Колпак 60 может образовывать корпус с поддоном 65 под камерой 100 для плода, чтобы предоставить герметичный корпус, тем самым изолируя камеру 100 для плода от внешних воздействий, таких как свет, звук или других элементы, которые могут возбуждать или иным образом мешать плоду 5, что может быть вредным для роста плода 5. Колпак 60 может включать в себя герметичные порты 62 доступа, имеющие такие размеры, чтобы медицинские работники могли иметь доступ в камеру 100 для плода не поднимая колпак 60.
[00124] Тележка 50 также может включать в себя множество терапевтических или диагностических элементов для облегчения лечения плода 5, в то время, когда плод 5 находится внутри камеры 100 для плода. Например, тележка 50 может включать в себя стойку 80 для внутривенных вливаний, выполненную с возможностью поддержки пакета для внутривенных вливаний, содержащего лекарственное питание или другие терапевтические растворы, которые должны быть введены в камеру 100 для плода, контур 200 амниотической текучей среды или контур 400 оксигенации.
[00125] Поддон 65 может включать в себя области, выполненные с возможностью установки диагностических элементов, таких как ультразвуковой датчик 70, который соединен с ультразвуковым компьютером, выполненным с возможностью обрабатывать данные ультразвукового изображения, собранные с помощью ультразвукового датчика 70. Аналогично предусмотрен лоток для контейнера с гелем 72 для ультразвуковых исследований, причем гель для ультразвуковых исследований выполнен с возможностью облегчения использования ультразвукового датчика 70 для сканирования плода 5 для контроля развития плода 5.
[00126] Тележка 50 также может включать в себя один или несколько эксплуатационных панелей 58 для облегчения доступа к различным компонентам системы 10, например, контуру 200 амниотической текучей среды и контуру 400 оксигенации, когда это необходимо, при ограничении доступа к компонентам системы 10 в других случаях.
[00127] Тележка 50 дополнительно содержит крепление для поддержки центрального процессора 700 для устройства, которое в данном случае представляет собой компьютер, имеющий дисплей 710, выполненный с возможностью отображения рабочих параметров и предупреждений, и механизм ввода/вывода, позволяющий оператору вводить данные или управлять аспектами процесса. Механизм ввода/вывода может включать в себя одно или несколько устройств ввода, в том числе в качестве неограничивающих примеров клавиатуру, манипулятор типа «мышь» и сенсорный планшет.
[00128] Обратимся к Фиг. 15, центральный процессор 700 принимает сигналы от различных датчиков и элементов системы 10 и подает сигналы управления на различные компоненты для управления работой системы 10. В частности, центральный процессор 700 может принимать сигналы от датчиков, таких как датчики 522, 532 давления газа, и в ответ на эти сигналы центральный процессор 700 может соответственно управлять газовым смесителем 540. Аналогично центральный процессор 700 может принимать сигналы от измерителя 350 мутности и управлять работой насоса 240.
[00129] Специалисты в данной области техники поймут, что изменения или модификации могут быть сделаны в вариантах осуществления, описанных выше, не отклоняясь от общих идей изобретения из раскрытия. Например, как показано на Фиг. 13, камера 100 для плода может включать в себя мешалку для текучей среды, способную перемешивать и/или сообщать круговое движение амниотической текучей среды внутри камеры 100 для плода, чтобы свести к минимуму застойные зоны в камере 100 для плода. Кроме того, как показано на Фиг.16, контур 200 амниотической текучей среды может включать в себя циркуляционную петлю, которая прокачивает амниотическую текучую среду из камеры 100 для плода к стерилизационному элементу, такому как УФ-стерилизатор, и затем подает амниотическую текучую среду обратно в камеру 100 для плода.
[00130] Обратимся к Фиг. 17, согласно одному из аспектов раскрытия контур 400 оксигенации может включать в себя путь рециркуляции, выполненный с возможностью предоставления увеличенного потока крови через оксигенатор 410, чтобы препятствовать свертыванию крови в оксигенаторе 410. Как показано в иллюстративном варианте осуществления, оксигенатор 410 соединен с плодом 5 и линией оксигенации, которая включает в себя две линии текучей среды: линию 440 отвода и линию 445 вливания. Кровь течет от плода 5 через линию 440 отвода к оксигенатору 410, линию 445 вливания.
[00131] Объем крови, протекающей через контур 400 оксигенации изменяется в зависимости от размера плода 5. Кровоток более маленьких плодов ниже, чем плодов постарше/покрупнее. Когда плод 5 маленький, более низкий кровоток через контур 400 оксигенации может увеличивать области застоя или низкого расхода в контуре 400 оксигенации, что может привести к образованию сгустка. Существует возможность ухудшения образования сгустка путем использования гепарина. Однако, может быть желательно избежать или ограничить использование гепарина.
[00132] Для того, чтобы увеличить поток крови через оксигенатор 410, контур 400 оксигенации может включать в себя рециркуляционную петлю 420. Рециркуляционная петля 420 представляет собой циркуляционную петлю, параллельную лини 440 отвода и лини 445 вливания. Рециркуляционная петля 420 может быть соединена с оксигенатором 410 различными способами, чтобы позволить части крови в контуре 400 оксигенации повторно двигаться по контуру, а не течь непосредственно к плоду 5. Например, оксигенатор 410 может включать в себя пару соединений на впуске и пару соединений на выпуске. Рециркуляционная петля 420 могут быть соединена непосредственно с впуском оксигенатора 410 и выпуском оксигенатора 410, в то время как линия 440 отвода соединена с другим впускным штуцером и линия 445 вливания соединена с другим выпускным штуцером оксигенатора 410. Альтернативно, рециркуляционная петля 420 может быть соединена с линией 440 отвода, так что две линии объединяются, чтобы втекать в оксигенатор 410.
[00133] Аналогично, рециркуляционная петля 420 может быть соединена с линией 445 вливания, так что поток крови, выходящий из оксигенатора раздваивается, причем часть потока крови течет к плоду 5 через линию 445 вливания, а часть потока крови повторно течет к оксигенатору 410 через рециркуляционную петлю 420. В любой конфигурации поток крови из выпуска оксигенатора 410 раздваивается, так что часть крови течет к плоду 5 через линию 445 вливания, в то время как часть крови протекает через рециркуляционную петлю 420 и затем течет обратно во впуск оксигенатора 410.
[00134] Чтобы увеличить кровоток через оксигенатор 410, рециркуляционная петля 420 может включать в себя жидкостный насос 430. Жидкостный насос 430 может быть любым из множества насосов, выполненных с возможностью перекачки текучей среды, в том числе в качестве неограничивающих примеров центробежные насосы и поршневые насосы, такие как шланговые насосы. Жидкостный насос 430 предоставляет рециркуляционную петлю 420 в увеличенном потоке текучей среды относительно потока текучей среды через линию 440 отвода и линию 445 вливания. Более конкретно, расход текучей среды через рециркуляционную петлю 420 может быть, по меньшей мере, вдвое больше, чем расход через линию 440 отвода и линию 445 вливания. Например, насос может обеспечить расход 400 мл/мин через рециркуляционную петлю 420, в то время как расход через линию 440 отвода и линию 445 вливания может быть приблизительно 100 мл/мин. Таким образом, поток из рециркуляционной петли 420 и линии отвода 420 объединяются для обеспечения увеличенного потока крови через оксигенатор 410. В результате увеличенный поток текучей среды через оксигенатор 410 уменьшает участки скопления и застоя внутри оксигенатора 410, тем самым ограничивая образование сгустков крови внутри контура 400 оксигенатора.
[00135] Хотя поток крови через оксигенатор 410 увеличивается, контур 400 оксигенации выполнен так что расход крови, возвращаемой пациенту, не увеличивается при наличии рециркуляционной петли 420. Другими словами, поток текучей среды от плода 5 и возвращающийся к плоду 5 практически не зависит от рециркуляционной петли 420. Жидкостный насос 430 обеспечивает стационарный поток текучей среды в оксигенатор 410 и отводит по существу равный поток текучей среды из выпуска оксигенатора 410. Следовательно, поток текучей среды к линии 445 вливания, который возвращается к плоду 5, по существу аналогичен потоку текучей среды из линии 445 отвода. Таким образом, жидкостный насос 430 не расположен последовательно с потоком текучей среды от плода 5 до оксигенатора 410, так что сердце плода в основном управляет потоком крови, протекающей от плода 5 к оксигенатору 410 и возвращающейся к плоду 5.
[00136] Благодаря включению в состав рециркуляционной петли 420 для увеличения потока текучей среды через оксигенатор 410 введение гепарина плоду 5 для предотвращения образования сгустков крови в контуре 400 оксигенации может быть уменьшено или устранено. Однако, что касается внутренних поверхностей контура 400 оксигенации, которые вступают в контакт с кровью плода, то может быть желательно покрыть такие поверхности биологически активным соединением, которое предотвращает образование сгустков.
[00137] Обратимся к Фиг. 19, 20, 23 и 23-38, система 10 может включать в себя одну или несколько камер для плода 100 в различных конфигурациях. Например, на Фиг. 19 и 20 показан вариант осуществления камеры 100 для плода, имеющий меньшее сужение на концах 108 и 109 и включающий в состав дополнительные соединители в камере 100 для плода, такие как соединитель 160, выполненный с возможностью соединения с блоком 162 стерилизации УФ-излучением.
[00138] Обратимся к Фиг. 23-26, камера 100 для плода системы 10 может включать в себя дополнительный нагревательный элемент 164 внутри камеры 100 для плода, выполненный с возможностью нагрева амниотической текучей среды внутри камеры 100 для плода для поддержания температуры текучей среды в заданном диапазоне. Как показано на Фиг. 25, камера 100 для плода может включать в себя множество роликов, которые могут приводиться в движение в первом направлении для наклона люльки 610 в первом направлении или приводиться в движение в обратном направлении для наклона люльки 610 во втором направлении.
[00139] Обратимся к Фиг. с 27 по 30 система 10 может включать в себя камеру 100 для плода без жесткой рамы 110. Вместо этого камера 100 для плода представляет собой обычно рукавную пленку 168, имеющую отверстие для доступа с одной стороны, чтобы облегчить вход плода 5 камеру 100 для плода. Отверстие для доступа включает в себя затвор, такой как механизм блокировки скольжения, для обеспечения герметичного уплотнения. Как показано, концы 108, 109 камеры 100 для плода могут поддерживаться втулками 170, которые герметизируют открытые концы рукавной пленки 168 и которые также предоставляют порты для доступа для впуска 142 амниотической текучей среды, выпуска 144 амниотической текучей среды, линии 440 отвода и линии 445 вливания. Втулки 170 могут дополнительно включать в себя шестерни 172, выполненные с возможностью облегчения вращения камеры 100 для плода посредством соответствующих зубчатых колес.
[00140] Обратимся к Фиг. 31-33, камера 100 для плода системы 10 может включать в себя может включать шарнирную раму и гибкий мешок, имеющий отверстие для доступа, чтобы облегчить вход плода 5 в камеру 100 для плода. Для герметизации отверстия для доступа может быть предусмотрена блокировка скольжения, а края мешка выполнены так, чтобы быть зажатыми между верхним и нижним хребтами рамы, чтобы обеспечить дополнительную герметизацию. Сменные элементы, такие как соленоидный привод, могут быть расположены в углах рамы. Приводы поднимают и опускают углы рамы для перемешивания текучей среды внутри камеры 100 для плода, тем самым сводя к минимуму застойные области в камере 100 для плода. Обратимся к Фиг. 34-37, система 10 может включать в себя отдельные камеры для текучей среды, которые можно надувать и спускать для перемешивания текучей среды в камере 100 плода.
[00141] Обратимся к Фиг. 39-41, тележка 50 системы 10 может быть выполнена, как показано в иллюстрируемых вариантах осуществления. Согласно одному из аспектов раскрытия, тележка 50 включает в себя способный вращаться колпак 60, который окружает камеру 100 для плода. Весь колпак 60 может быть выполнен с возможностью вращения при вращении камеры 100 для плода. Чтобы облегчить доступ в колпак 60, порты 62 для доступа расположены на каждой стороне колпака 60.
[00142] Дополнительно, как описано выше, камера 100 для плода может быть выполнена так, чтобы ее объем мог меняться, и чтобы объем мог увеличиваться по мере роста плода 5. Один из описанных выше механизмов включает в себя ряд ограничительных пластин, которые ограничивают величину, на которую может увеличиться камера 100 для плода. Альтернативно, камера 100 для плода может содержать резервуар, имеющий один или несколько разделителей, которые разбивают резервуар на сегменты. Объем резервуара можно увеличить, манипулируя или удаляя один или несколько разделителей. При такой конструкции стенка камеры 100 для плода может быть обычно жесткой, а не иметь одну или несколько гибких стенок. Соответственно, следует иметь ввиду, что в качестве камеры 100 для плода можно использовать множество различных резервуаров с переменным объемом для текучей среды.
[00143] Формы единственного числа включают в себя как единственное, так множественное число, если из контекста явно не следует иное. Как применяют в настоящем документе, термины «хозяин», «субъект», «плод», «младенец» и «пациент», относятся к любому животному, в том числе, например, к млекопитающим, а не ограничиваются людьми.
[00144] Следующий пример представлен для иллюстрации различных вариантов осуществления настоящего раскрытия. Пример является иллюстративным и не предназначен каким-либо образом ограничить объем формулы изобретения.
[00145] Была предоставлена система экстракорпорального жизнеобеспечения, использующая безнасосный контур, содержащий оксигенатор с почти нулевым сопротивлением (Педиатрический оксигенатор MaquetQuadrox-ID: Maquet Cardiopulmonary AG, Раштатт, Германия). Животных поддерживали как системными антибиотиками, так и антибиотиками, добавленными в текучую среду, парентеральным питанием, модифицированным до состава, основанного на требованиях к субстрату для недоношенных ягнят, седацией по мере необходимости и инфузиями простагландина E2 (ПГЕ2).
[00146] Эмбрионы ягнят были размещены непосредственно в контуре системы экстракорпорального жизнеобеспечения после воздействия посредством рассечения материнской матки и подсоединения оксигенатора в антеградной ориентации, с артериальным притоком из канюли, помещенной в правую общую сонную артерию, и венозным оттоком через канюлю в правой яремной вене, вставленной на глубину правого предсердия. После того, как поток в контуре полностью установился, эмбрион ягненка удаляли из матки и погружали в открытый инкубатор, заполненный текучей средой, с составом электролитов, предназначенным для имитации околоплодной текучей среды. Вазопрессоры постоянно не использовались во время прогонов, после того, как ягненок стал стабилен в контуре.
[00147] Эмбрионы ягнят ранних сроков беременности поддерживали в камерах для плода, образованных из гибкого мешка, называемого здесь «Biobag». Biobag является одноразовой, полностью закрытой системой с переменным объемом, которая может быть оптимизирована под размер плода. Кроме того, конфигурация и количество портов, а также поток и объем обмена текучей средой могут быть оптимизированы для конкретного плода. Biobag был сформирован из пропитанной серебром металлоценополиэтиленовой пленки и был включен в состав параллельного контура, содержащего камеру УФ-излучения для дополнительного антибактериального действия. Biobag имеет открытую, герметизируемую сторону для облегчения введения плода во время канюлирования и обладает полезными свойствами: быть полупрозрачным и сонолюцентным для контроля и сканирования плода. Biobag содержался внутри мобильной опорной платформы, которая содержала регуляторы температуры и давления, прокладку и резервуары для текучей среды вместе с контуром обмена текучей средой.
[00148] Biobag был изготовлен из металлоценовой полиэтиленовой пленки (толщиной около 80 мкм), содержащей 2% катионов серебра; последнее сообщает пленке антимикробные свойства. Перед термической сваркой мешок в форму, несколько сквозных зазубренных дисковых портов были приварены к пленочному листу. Имеется четыре зазубренных дисковых порта (Eldon James: PND4-E8402-QC) размером 1/4 дюйма, четыре резьбовых дисковых порта (Eldon James: PD38-400-E8402-QC) размером 1 дюйм, один зазубренный дисковый порт (Eldon James: PND6-E8402-QC) размером 3/8 дюйма и один зазубренный дисковый порт (Eldon James: PND10-E8402-QC) размером 5/8 дюйма.
[00149] Порты были расположены, как показано на Фиг. 42. Порт А предназначен для притока околоплодной текучей среды. Порты F и G предназначены для встроенного контура стерилизации УФ-излучением (описываемом ниже). Порт С использовался для определения температуры текучей среды и для удаления захваченного воздуха из просвета Biobag. Порт H находится на нижней стороне Biobag и позволяет амниотической текучей среде вытекать вместе с меконием, мочой и другими отходами. Порт C имеет 1-2 дюймовую трубку, скрепляющую Y-образный соединитель с датчиком температуры и скол для удаления воздуха. Порт D используется для определения давления в мешке (описано ниже). Порты B1, B2, E1 и E2 заключают трубку ECMO Maquet имеющую покрытие типа Bioline, которая проходит через стенку Biobag, сохраняя при этом стерильность. Только один из портов B-типа и портов E-типов использовался для данного пациента. Внутри мешка трубка ECMO была соединена с сосудистыми канюлями (имплантированными в сонную артерию и пупочную вену), а снаружи мешка трубка была соединена с оксигенатором Maquet Quadrox. Трубка ECMO была жестко прикреплена к портам B и E с помощью компрессионных штуцеров, прикрепленных к 1-дюймовым резьбовым дисковым портам. Порты A, F и G имеют нейлоновый быстроразъемный штуцер (http://www.mcmaster.com/#catalog/120/222/=tfgyvp), прикрепленный к дисковым портам длиной 1-2 дюйма (http://www.coleparmer.com/Product/Masterflex_PharMed_BPT_Tubing _L_S_15_25 /EW-06508-15).
[00150] Сверхточный (+/- 0,1°C) датчик термистора (http://www.adinstruments.com/ products/nasaltemperature-probes) был размещен внутри мешка и выходит через порт C. Термистор подключается к температурному блоку (http://www.adinstruments.com/products/temperature-pods), который сам был присоединен к аналого-цифровому преобразователю (http://www.adinstruments.com/products/powerlab), подключенному к персональному компьютеру, работающему под управлением Windows 7 с программным обеспечением для сбора цифровых данных (LabChart, версия 7 или 8; http: //www. adinstruments.com/products/labchart).
[00151] Компоненты амниотической текучей среды: ингредиенты для искусственной амниотической текучей среды (хлорид натрия, бикарбонат натрия, хлорид калия и хлорид кальция, растворенные в дистиллированной воде) предназначены для имитации ионных концентраций (Na+ 109, CI- 100, HC03- 20, K+ 6,5 и Ca2+ 1,6 ммоль/л) и pH (7,0) амниотической текучей среды эмбриона овцы. Ингредиенты являются химическими препаратами лабораторного качества, приобретенными у коммерческих поставщиков.
[00152] Партии амниотической текучей среды (около 340 л) смешивали и стерилизовали посредством фильтрации (0,22 мкм; http://www.emdndllipore.com/US/en/product/Standing-Stainless-Steel-Filter-Holders-%2890-и-142-мм%29, MM_NF-C743) в термически стерилизованные изготовленные на заказ полипропиленовые бутыли в оплетке с использованием шлангового насоса. Процесс занял около 60 минут.
[00153] Доставка в Biobag. Стерильная трубка, исходящая из стеклянных бутылей, была соединена с шланговым насосом. После выхода из насоса амниотическая текучая среда проходит через два встроенных фильтровальных картриджа 0,22 мкм (http://www.emdmillipore.com/US/en/product/Millipak-Disposable-Filter-Units,MM_NF-C523), и затем через теплообменник из нержавеющей стали, чтобы довести текучую среду до 39,5 градусов Цельсия, прежде чем закачивать в Biobag. Ультразвуковой накладной датчик потока и расходомер (https://www.transonic.com/search/?Keywords=ht110&display=search&newSearch=true&noCache=1) используются для контроля скорости подачи текучей среды в Biobag (около 50 мл/мин). Амниотическая текучая среда выходит из Biobag через порт H, расположенный на нижней поверхности Biobag. В Порт D встроен манометр, чтобы поддерживать давление внутри Biobag примерно от 8 до 10 мм ртутного столба (нормальное амниотическое давление текучей среды в естественных условиях). Мутная амниотическая текучая среда проходит через стерильную ловушку перед тем, как ее отправляют в сток в полу. Температура в Biapag, давление и амниотический поток регистрировались программным обеспечением для сбора цифровых данных.
[00154] Петля стерилизации УФ-излучением: в настоящей конструкции перистальтический насос снова направляет амниотическую текучую среду в Biobag (около 100 мл/мин) через порты G и H после прохождения через встроенный блок стерилизации УФ-излучением (http://www.mcmaster.com/#ultraviolet-water-purifiers/=tfhkgO; catalog#8967T22). Устройство обладает широким спектром антимикробных свойств.
[00155] Регулирование нагрева: в настоящей конструкции, Biobag опирается сверху на специально разработанную алюминиевую пластину, подогреваемую водой для обеспечения эффективной передачи тепла посредством теплопроводности. Нагревательная пластина подключается к имеющему цифровое управление циркуляционному нагревателю рециркулирующей воды. Наполненный текучей средой матрас располагается сверху на нагревательной пластине для лучшего управление обогревом и амортизации животного. Нагревательная пластина, подушка с водой и Biobag помещаются в контейнер размером 32 дюйма на 24 дюйма, который покрыт изолирующим прозрачным поликарбонатным покрытием.
[00156] Сердечно-легочное мониторное наблюдение плода: артериальное давление непрерывно регистрировалось через порты с обеих сторон (т.е. артерии и вены конечностей) оксигенатора Maquet, используя клинические одноразовые преобразователи (http://www.icumed.com/products/critical-care/pressure-monitoring-system/transpac.aspx) давления, подключенные к мостиковому усилителю (http://www.adinstruments.com/products/bridge-amps), подключенному к системе сбора цифровых данных. Исходные сигналы давления обрабатываются для расчета систолического и диастолического давления, частоты сердечных сокращений и разности давлений на оксигенаторе. Ультразвуковой накладной датчик потока и расходомер (http://www.transonic.com/search/?Keywords=ht110&display=search&newSearch= true&noCache=1) использовали для контроля скорости потока крови к пациенту.
[00157] Biobag использовался для применения экстракорпорального жизнеобеспечения к плодам ранней гестации. В более ранние сроки гестации (от 114 до 120 дней беременности) мы заметили большую нестабильность во время канюлирования и перехода к системе экстракорпорального жизнеобеспечения, приводящего к брадикардии, а иногда к асистолии, требующей атропина и адреналина. Как только в контуре в течение нескольких дней канюлирования регистрировались уменьшение потоков в контуре и прогрессирующий отек, и дисбаланс электролитов, это приводило к необходимости переоценки физиологии. У нормального плода наблюдается преимущественное перетекание «оксигенированного» умбиликального венозного возврата через овальное отверстие в левый круг кровообращения из-за комбинации направленного потока крови из венозного протока и анатомической ориентации овального отверстия.
[00158] В нашей системе возвращение оксигенированной крови происходило через верхнюю полую вену. Мы приняли, что это привело к менее эффективному потоку возврата в вену пуповины справа налево, что привело к увеличению правостороннего венозного давления. Мы также предположили, что резкое увеличение правостороннего венозного давления в сочетании с обычно более низким артериальным системным давлением у ягнят ранней гестации приведет к начальной нестабильности с последующим снижением перфузионного давления по ту сторону мембраны, что приведет к уменьшению потоков и, в конечном счете, к недостаточной доставке кислорода у более молодых животных. Мы подтвердили, что правосторонние венозные давления были повышенными (измеренные внутрибрюшные давления нижней полой вены 9,6 ± 2 мм рт. ст. против 4+2 мм рт. ст. у нормальных плодов) в сонной артерии и яремной вене канюлированных животных, и исследовали два решения.
[00159] Наш первый подход состоял в том, чтобы использовать ангиотензин II, основное вазоактивное средство на протяжении середины периода беременности, которое присутствует в высоких концентрациях в плаценте, для повышения артериального системного давления и поддержания давления перфузии через мембрану. В то время как нестабильность во время перехода все еще оставалась проблемой, требующей адреналина, стабильность и потоки в контурах после этого были значительно улучшены непрерывной инфузией ангиотензина II, которая в конечном итоге может быть уменьшена после приблизительно 1 недели в системе экстракорпорального жизнеобеспечения при увеличении системных давлений. Другой подход состоял в использовании пупочной вены для венозного оттока. Хотя мы вначале использовали яремную вену из-за опасения спазма вены пуповины, мы смогли канюлировать вену, используя метод минимальных манипуляций с местным орошением папаверином. Канюлю продвигали в положение с наконечником точно внутри фасции брюшной стенки и закрепляли с помощью силиконовой манжеты, прикрепленной к брюшной полости.
[00160] Катетеризация пупочной вены сразу устраняла нестабильность при переходе к контуру системы экстракорпорального жизнеобеспечения. С момента начала дренажа пупочной вены, нестабильность катетеризации была значительно уменьшена и/или устранена; не было необходимости в адреналине, и не было необходимости в постепенном начале потока в контуре. Затем мы открыли поток к оксигенатору и немедленно пережали пупочный канатик. Правосторонние давления были нормальными, улучшился поток, и более эффективный перенос кислородосодержащей крови справа налево, что подтверждается увеличением насыщения кислородом сонной артерии и улучшенной доставкой кислорода. Таким образом, этот подход использует возврат в вену пуповины с периодической инфузией ангиотензина II для поддержки артериального системного давления, если такая поддержка необходима.
[00161] Эти процедуры обеспечивали стабильную поддержку трех плодов овцы в возрасте от 110 до 113 дней беременности на срок до 21 дня в системе экстракорпорального жизнеобеспечения. В контексте развития легких ягнята в возрасте от 110 до 113 дней беременности находятся в средней и поздней каналикулярной фазе развития легких, что является биологическим эквивалентом недоношенного плода от 23 до 24-недель беременности. Все три ягненка продемонстрировали полную гемодинамическую стабильность и стабильные физиологические параметры с явно нормальным ростом и развитием. Через 21 день он был переведен на механическую вентиляционную поддержку со стабилизацией газов крови (7,48/46,7/132/99%) в режиме протективной вентиляции с параметрами (SIMV, Fi02 30%, PIP 15 см H20, CPAP 5 см H20, частота 20). Его сняли со вспомогательного дыхания, когда у него развилось выраженное вздутие живота, респираторная недостаточность, и его усыпили. Позже было обнаружено, что у него была непроходимостькишечника, вызванная обструкцией тонкого кишечника, из-за того, что, как представляется, был застой мекония. При гистологической оценке оказалось, что легкие являются хорошо развитыми и зрелыми, с некоторыми признаками повреждения, вызванного вентиляцией.
[00162] Эти результаты показывают, что крайне недоношенные эмбрионы ягнят, биологически соответствующие недоношенным плодам от 23 до 24-недель беременности, могут поддерживаться в системе экстракорпорального жизнеобеспечения до 3 недель без видимых физиологических нарушений или органной недостаточности. Это кардинально отличаться от ранее опубликованных результатов попытки длительной экстракорпоральной поддержки плода, которые были постоянно связаны с прогрессирующей сердечной недостаточностью и нарушением обмена веществ. Ягнята удивительно стабильны на системе экстракорпорального жизнеобеспечения, поддерживают циркуляторные пути плода и метаболические параметры, и демонстрируют признаки нормального созревания и роста. Кроме того, мы продемонстрировали переход к постнатальному периоду с нормальным длительным выживанием после длительного экстракорпорального жизнеобеспечения.
[00163] Существует ряд особенностей настоящей системы экстракорпорального жизнеобеспечения, которые способствуют этому успеху. Первая - это оксигенатор с чрезвычайно низким сопротивлением, входящий в состав безнасосного контура с небольшой площадью поверхности и небольшими объемами первичного заполнения, соединенный с сосудистой сеткой плода в артерио-венозной ориентации. Эта система сравнима с гемодинамикой самой плаценты, о чем свидетельствуют объемы первичного заполнения и потоки, генерируемые в нашем контуре. Сообщается, что объем плацентарной крови овец составляет от 23,1 до 48,1 мл/кг, при нормальном плацентарном кровотоке, как сообщается, 199 +/- 20 мл/мин/кг. Наш контур требует объема первичного заполнения от 80 до 90 мл или 27 мл/кг для среднего 120-дневного эмбриона ягненка весом 3 кг, а расход в нашей системе колеблется в интервале 90-140 мл/мин/кг по нашему диапазону гестационных возрастов. Хотя расходы немного меньше нормальной плаценты, газообмен через оксигенатор имеет высокую эффективность и почти нормальные газы в крови плода и насыщения кислородом могут хорошо поддерживаться в пределах параметров продувочного газа оксигенатора.
[00164] Кроме того, безнасосная конструкция контура позволяет в некоторой степени «авторегуляцию» потока в контуре сердцем плода и сосудистой системой. Поток в нашем контуре зависит от размера канюлей и градиента давления по всему контуру. Наши ягнята последовательно демонстрировали способность повышать кровяное давление и поток в ответ на индуцированную гипоксию путем повышения артериального системного давления. Второй особенностью системы является текучая среда. Плод в системе экстракорпорального жизнеобеспечения демонстрирует свободное жидкостное дыхание и глотание, аналогичное нормальным плодам. Это привело к нормальному развитию и созреванию легких согласно гистологическим и функциональным критериям. Третья особенность - наша улучшающаяся способность поддерживать стерильную среду амниотической текучей среды. Развитие Biobag с его закрытой конструкцией и антимикробными свойствами было шагом вперед, и мы стремимся в конечном итоге разработать полностью безантибиотическую систему. Наконец, способность устранять гепарин уменьшала клинические причины для озабоченности, связанные с геморрагическими проявлениями.
[00165] Хотя мы применили систему к биологически эквивалентному недоношенному плоду, 110-дневный эмбрион ягненка значительно больше (1,5-2 кг), чем недоношенный плод с чрезвычайно низкой массой тела при рождении. Эквивалентный размер эмбриона ягненка имеет приблизительно от 80 до 93 дней (от 350 до 750 граммов), и могут потребоваться значительные модификации дизайна контура. Желательно улучшать антисептическое действие, а также избегать обычных лекарственных антибиотиков. Мы добились больших успехов в разработке экстракорпоральной системы жизнеобеспечения и не наблюдали инфекции у животных в Biobag с системными антибиотиками.
[00166] Следует понимать, что чрезвычайные преждевременные роды ожидаются только в 50% случаев. Хотя роды непосредственно из матки в систему экстракорпорального жизнеобеспечения являются идеальными, но если плод можно в течение короткого периода поддерживать после родов и помещать на экстракорпоральное жизнеобеспечение, то это значительно расширит применение этой технологии. Разумеется, это потребует не только поддержания стерильной системы, но и возможности вычищать загрязнения из системы.
[00167] Наконец, потенциальные последствия экстракорпоральной системы жизнеобеспечения выходят за рамки клинического применения и представляют собой модель для решения фундаментальных вопросов, касающихся роли плаценты в развитии плода. В настоящее время достигнута долгосрочная физиологическая поддержка плода, удаленного из оси мать-плацента, что позволяет изучить относительный вклад этого органа в созревание плода. Система также может использоваться для преодоления перехода от плода к постнатальной жизни, который может применяться к моделям врожденной болезни легких, чтобы расширить окно возможностей для терапевтических воздействий. Таким образом, система экстракорпорального жизнеобеспечения представляет собой возможность, которая ранее не была доступна для исследований в области физиологии плода, и представляет собой мощный новый ресурс для многочисленных научно-практических применений в медицинской практике.
[00168] В свете вышесказанного следует понимать, что это раскрытие не ограничивается конкретными вариантами осуществления, описанными здесь, но предназначено для включения в свой состав всех изменений и модификаций, которые входят в объем и сущность раскрытия, как изложено в формуле изобретения.