泵容量工作指数制造技术

一种估计可由植入患者体内的血泵执行的工作量的方法包括：针对患者的给定心动周期中的多个流速数据点中的每一个，计算表征在泵中被推动的血液的体积的第一坐标值和表征泵两端的压差的第二坐标值，每个流速数据点指示通过泵的血液的流速。确定由多个流速数据点的第一和第二坐标值所包围的面积，所确定的面积指示可由血泵执行的工作量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】泵容量工作指数
本专利技术涉及用于估计当心脏与植入式血泵并行运转时由患者的心脏正在执行的工作量、和/或可由与心脏并行运转的植入式血泵执行的工作量的方法和设备。
技术介绍
用作机械血液循环支持设备或“MCSD”的植入式血泵包括泵送机构以用于移动血液。泵送机构可以是径流泵，诸如，由在美国佛罗里达州迈阿密湖的HeartWare公司制造的HVAD@泵。在美国专利No.8,512,013中进一步讨论了HVAD@泵，该专利的公开内容藉此以其整体并入本文。替代地，泵送机构可以是轴流泵，诸如，MVAD@泵(也由HeartWare公司制造，并且在美国专利No.7,972,122、8,007,254和8,419,609中描述了该泵，它们的公开内容也藉此以它们的整体被结合于此)、或适用于提供血管辅助的其他泵。在运转中，血泵从源(诸如患者心脏的右心室、左心室、右心房或左心房)吸取血液并将该血液推动到主动脉(诸如，患者的升主动脉或外周动脉)中。由于应用的性质，泵送机构必须是高度可靠的。患者舒适度也是重要的考虑。除了泵送机构，设备可包括用于泵送机构的控制器和驱动电子器件。控制器和驱动电子器件可从外部电源接收功率。该功率可用于以期望的速度驱动泵送机构的电机。在一些情况下，血泵可仅为患者提供部分支持。在这种情况下，患者的心脏继续将血液从左心室通过主动脉瓣泵送到主动脉(或者，在右心室的情况下，通过肺动脉瓣泵送到肺动脉)，并且血泵进一步并行地辅助患者心脏的活动。当主动脉瓣打开或关闭时，虽然心脏仅在心脏收缩期间将血液泵送到主动脉中，但是血泵在心脏收缩和舒张期间均工作。因此，在包括心脏收缩和心脏舒张的给定时间段内，患者的心脏和血泵可各自对执行将血液泵送到患者的动脉的工作中的一些负责。通常理解的是，增加血泵的速度会致使泵执行更多的工作。在一些情况下，通过允许泵与心脏配合地执行附加的工作，增加泵的速度可能对患者有益。然而，在其他情况下，泵可能已经正在以几乎没有或没有附加工作要被执行(例如，血液要从心室被泵送)的速度运转，在这种情况下，增加患者的心脏可能仅仅致使患者的心脏执行较少的工作，但不一定增加整体的执行工作。在一些情况下，增加血泵的电机速度可能给心脏的留下很少工作，以致在心脏收缩期间主动脉瓣不被强迫打开，由此使泵从部分辅助状态转变为完全辅助状态。由心脏执行的工作的这种变化可能是不想要的。因此，期望确定心脏和血泵中的每一个正在执行多少工作，使得可以进一步确定是否期望增加泵的电机速度。通常，可以基于侵入性测量来确定由患者的心脏和血泵中的每一个执行的工作量。例如，可以使用基于导管的测量来评估心室工作。基于导管的测量可用于构建压力体积环(“PV环”)，其指示由患者的心脏执行的总的工作。图1是示例PV环的示图，示出了在单个心动周期的过程中存储在患者的左心室中的血液的体积(“LVV”水平轴，以微升进行测量)和由左心室施加的压力(“LVP”纵轴，以mmHg进行测量)。在图1的示例中，搏出功(“SW”)例示了由心脏所执行的工作量。潜在能量(“PE”)可以被认为是心脏未执行的工作量的指示，并且因此剩余给泵执行。上述示例表明了针对心脏的“左”半部的基于导管的测量。可以采取类似的测量用于心脏的“右”半部(例如，右心室体积、右心室压力、肺压等)。侵入性测量还可用于检测血泵从部分辅助状态转变为完全辅助状态的情况。例如，左心室压力(“LVP”)和主动脉压力(“AOP”)的基于导管的测量可用于标识在心脏收缩期间的主动脉瓣关闭。如果LVP和AOP测量在患者的心动周期过程期间(特别是在心脏收缩和心脏舒张之间转变期间)相互交叉，则该交叉指示主动脉瓣已打开，从而致使AOP和LVP相对相同(如与心脏舒张期间相比)。相比之下，如果LVP和AOP没有交叉，这指示主动脉瓣膜即使是在心脏收缩期间也没有打开，因为LVP保持低于AOP。然而，在已经植入血泵之后，特别是当患者在诊所或医院之外时，侵入性地监测患者的心脏和泵功能是不切实际的。
技术实现思路
本公开提供了用于确定由血泵正在执行的工作量的系统和方法，并且更具体地，提供了用于确定可用于血泵执行的附加工作量的系统和方法。本文描述的系统和方法对于部分辅助血泵以及对于完全辅助血泵是有益的，在部分辅助血泵中，该血泵仅部分地负责将血液泵送到患者的动脉，从而为由患者的心脏所执行的工作提供辅助；在完全辅助血泵中，从给定的心室泵送到其对应的动脉的所有血液都行进通过该泵。可将工作表征为被施加到对象(在该情况下是血液)以将该对象移动给定距离的力的量。由于由心脏施加的压力等于力被施加的横截面积上的力，因此可将由心脏所执行(或将要执行)的工作表征为由心脏施加在血液上的压力乘以压力被施加的横截面积，进一步乘以血液被推动的距离。除了由心脏执行的工作之外，可类似地表征心脏未执行的工作(并且从而可留给与其连接的泵来执行)。在这种工作的情况下，工作可被认为是泵的压力分量(component)(例如，泵两端的压差)乘以体积分量(例如，流动通过泵的血液的流速、其导数等)可在患者的一个或多个心动周期的过程中估计、计算或以其他方式确定可用的泵工作。值得注意的是，在心动周期的过程中，泵的压力和/或体积分量不一定保持恒定。因此，在这种情形下，泵工作确定应考虑压力和体积分量的变化。本公开进一步提供了用于跟踪压力和体积分量的这些变化、并进一步将其集成到总体可用泵工作的确定中的方式。由于在部分支持血泵中心脏和泵两者均执行工作，因此可由血泵执行的工作也可指示心脏正在执行多少工作。例如，如果泵正在执行相对大量的工作，从而留下相对少的可被执行的工作，则心脏也可能正在执行相对少量的工作。相反，如果泵正在执行相对少量的工作，从而留下较多的可被执行的工作，则心脏可能正在执行相对大量的工作。在一个实施例中，估计可由植入患者体内的血泵执行的工作量的方法包括：针对患者的给定心动周期中的多个流速数据点中的每一个，计算表征在泵中被推动的血液的体积的第一坐标值和表征泵两端的压差的第二坐标值，每个流速数据点指示通过泵的血液的流速。确定由多个流速数据点的第一和第二坐标值包围的面积，所确定的面积指示可由血泵执行的工作量。在该实施例的另一方面中，该方法进一步包括基于与移动平均流速交叉的确定的流速数据点来确定给定心动周期的起始时间，并基于与移动平均流速交叉的确定的流速数据点来确定给定心动周期的结束时间，给定心动周期中的多个流速数据点指示开始时间与结束时间之间的血液的流速。在该实施例的另一方面中，确定起始和结束时间进一步基于以下项中的一项：识别出与移动平均流速交叉的具有负斜率的确定的流速数据点的连续实例；识别出与移动平均流速交叉的具有正斜率的确定的流速数据点的连续实例；并且识别出与移动平均流速交叉的确定的流速数据点的三个连续实例，三个连续实例中的第一个是起始时间，三个连续实例中的第三个是结束时间。在该实施例的另一方面中，对于患者的给定心动周期中的流速数据点中的每一个，计算的第一坐标值是流速数据点的导数。在该实施例的另一方面中，对于患者的给定心动周期中的流速数据点中的每一个，计算的第二坐标值是与流速数据点对应的压差。在该实施例的另一方面中，该方法进一步包括确定血泵的旋转速度，其中至少部分地使用所确定的血泵的旋转速度来确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计可由被植入患者体内的血泵执行的工作量的控制电路，包括：流速确定电路，其被配置成反复确定流速数据点，每个流速数据点指示通过所述泵的血液的流速；体积确定电路，其被配置成针对所述患者的给定心动周期中的每个确定的流速数据点，计算表征由所述泵推动的血液的体积的第一坐标值；压头确定电路，其被配置成针对所述给定心动周期中的每个确定的流速数据点，计算表征由所述泵施加的压头的第二坐标值；以及泵工作确定电路，其被配置成计算由所述给定心动周期中的所述流速数据点的所述第一和第二坐标值包围的面积，所计算的面积指示可由所述血泵执行的工作量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.04 US 62/291,1231.一种用于估计可由被植入患者体内的血泵执行的工作量的控制电路，包括：流速确定电路，其被配置成反复确定流速数据点，每个流速数据点指示通过所述泵的血液的流速；体积确定电路，其被配置成针对所述患者的给定心动周期中的每个确定的流速数据点，计算表征由所述泵推动的血液的体积的第一坐标值；压头确定电路，其被配置成针对所述给定心动周期中的每个确定的流速数据点，计算表征由所述泵施加的压头的第二坐标值；以及泵工作确定电路，其被配置成计算由所述给定心动周期中的所述流速数据点的所述第一和第二坐标值包围的面积，所计算的面积指示可由所述血泵执行的工作量。2.如权利要求1所述的控制电路，进一步包括：流速平均值跟踪电路，其被配置成跟踪所述确定的流速数据点的移动平均值；以及心动周期确定电路，其被配置成确定所述患者的所述给定心动周期的开始流速数据点和结束流速数据点，所述开始和结束流速数据点中的每一个与所述确定的流速数据点与所述移动平均值的交叉点对应。3.如权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述心动周期确定电路被配置成基于来自由以下各项组成的组中的至少一项来确定所述开始和结束流速数据点：识别出具有负斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·沃斯克博尼科夫，P·格拉贝德佩尔拉塔，
申请(专利权)人：心脏器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US