心室辅助装置制造方法及图纸

用于控制非脉动心室辅助装置的旋转速度(nVAD(t))的控制装置(100)，VAD(50)，使用基于事件的博内控制策略，其中所述控制装置配置为改变被辅助心脏的心动周期内的所述VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))并且通过与所述心动周期中的至少一个预定特征事件有关的至少一个触发信号序列(σ(t))使所述旋转速度(nVAD(t))的改变与心跳同步。此外，用于心脏辅助的VAD(50)包括用于控制所述VAD的控制装置(100)，其中所述VAD优选地是例如基于导管的非脉动旋转的血泵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】心室辅助装置
本专利技术涉及非脉动心室辅助装置(VAD)领域。特别地，本专利技术涉及一种用于非脉动VAD的博内控制(within-a-beat)的控制装置，例如血管内旋转血泵，以及包含用于控制VAD的控制装置的VAD。
技术介绍
如果尽管进行了最佳的医学治疗，患者心脏的泵送功能仍然不足，则可以通过VAD辅助循环系统。VAD可以通过与心室相同地输送血液来辅助或甚至替代心脏的不充足的心室泵送功能。为此，VAD通常配置为从入口处的血液循环中采集血液以将其喷射回出口处的血液循环。在这样做时，VAD需要克服出口和入口之间的压力差，即在VAD的载后和载前之间的压力差。VAD的一个特定示例是基于导管的旋转血泵，其被布置成直接放置或植入心脏数小时或数天，以辅助心脏功能直至恢复。US5911685A公开了示例性血管内旋转血泵。但是，还有其他类型的VAD。在通过非脉动血泵接受心脏辅助的患者中，已经观察到出血倾向增加。出血倾向增加与特定血糖蛋白的缺乏有关，该特定血糖蛋白已知为血管性血友病因子(vWF)，其与止血相关。本文使用的术语“心动周期”包括心脏在一次心跳期间的动态行为，其包括例如血压和心室容量的随时间的变化。本文的心跳被定义为从心房收缩的唤起开始，并且在下一次的心房收缩之前结束，以区分心脏收缩和心脏舒张。心脏的收缩期(也称为心脏的射血期)是二尖瓣关闭和主动脉瓣关闭之间的时期。心脏舒张(也称为心脏的充盈期)是主动脉瓣关闭和二尖瓣闭合之间的时期。心脏经过心动周期的频率称为心率。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是为患者的循环系统提供改进的辅助，通过该辅助可以避免或至少减少上述观察到的vWF缺乏。特别地，本专利技术的一个目的是提供一种用于VAD的智能控制装置，例如旋转血泵，其操作VAD以避免或至少减少应用非脉动VAD导致vWF缺乏的副作用。特别地，本专利技术的另一个目的是提供一种用于VAD的智能控制装置，其操作VAD，使得除了避免或至少减少应用非脉动VAD的副作用之外，还提供所期望的血压，其与患者当前的灌注需求有关。专利技术人已经发现，当在循环系统中恢复和/或维持血压的最小残余脉动时，上述增加的出血趋势减小。另外，足够的压力脉动也似乎支持循环系统的微脉管系统的充分灌注。因此，本专利技术的主要思想是基于事件的博内控制策略，其通过用于产生用于速度指令信号以改变VAD的旋转速度的速度指令信号发生器扩展用于VAD的旋转速度的控制回路，使得可以在通过开环控制的第一设置中或在通过反馈系统中的闭环压力控制的第二设置中达到预定所期望的最小脉动，其中在第一设置中速度指令信号在预定旋转速度水平之间交替，在第二设置中通过形成串级控制的附加的外部压力控制回路为每次心跳自动设置速度指令信号。在一个特定实施例中，所提出的用于血压的基于事件的博内控制策略通过改变心脏心动周期内通过VAD的血流可以影响患者血压的脉动。这种用于血压的基于事件的博内控制策略的一个特定应用，可以是恢复和/或维持动脉血压的所期望的最小脉动，从而避免了VAD应用对vWF释放的假定副作用。这得到以下事实的支持：已经观察到大多数连续流动VAD降低了脉动性并因此导致vWF现象下降。因此，这里针对VAD的旋转速度提出的基于事件的博内控制策略对于避免非脉动VAD在vWF缺乏方面的固有副作用特别有用。换句话说，用于恢复和/或维持血压的所期望的最小脉动的特定所提出的速度变化不被认为是治疗，而是作为消除非脉动VAD的固有副作用的特征。此外，与非脉动心脏辅助相比，心动周期内泵速的改变(下文中也称为“心跳”或“搏动”)产生了进一步的有利效果，例如改善了循环系统的微脉管系统的灌注。在恢复和/或维持动脉血压的所期望的最小脉动的背景下，本文使用的术语“脉动”通常被理解为第h个心动周期内最大主动脉压AoP|max(h)与最小主动脉压AoP|min(h)之间的差值：ΔAoP(h)＝AoP|max(h)–AoP|min(h)在下文中，为了简化起见，所有特征测量值和计算值将被引用为具体的第(j-1)st，jth，(j+1)st心跳，以此类推，或更一般的第h次心跳。这也意味着这些值对连续时间t和具体测量点k的依赖性。例如，AoP|max(j)＝maxk{AoP(tj,k)}fork＝0…mj其中索引j指示第j次心跳，并且对于从第j次心跳k＝0的第一个测量点开始，并且在下一个第(j+1)st次心跳开始之前，以最后一个测量点k＝mj结束的信号AoP的所有k＝0…mj测量值中计算第j次心跳的信号AoP的最大值。然后以此类推，AoP|max(j+1)＝maxk{AoP(tj+1,k)}fork＝0…mj+1专利技术人假设需要恢复和/或维持最小残余脉动，特别是在VAD辅助的循环系统的情况下。因此，本专利技术的主要思想是改进非脉动VAD的控制，使得在心动周期期间，即在一次心跳内，改变VAD的转速nVAD(t)，使得产生所期望的最小脉动其旨在恢复和/或维持利益(interest)动脉中，即在左侧心脏辅助的情况下的主动脉中的最小残余脉动。不同类型脉动的定义如下(也参见图3a)：生理性(未被辅助)脉动：ΔAoP(h)AoP|max(h)-AoP|min(h)所期望的(辅助的)最小脉动：脉动差值：因此，所期望的最小脉动分别取决于第h心动周期内最大和最小所期望的主动脉压和脉动差值ΔAoPpulse(h)限定为当前生理性(非辅助)脉动ΔAoP(h)与所期望的(辅助的)最小脉动之间的差值。在这方面，专利技术人进一步发现，所期望的最小脉动的预定值在的范围内，但是所期望的最小脉动也可以更高。专利技术人发现的进一步的问题是，用于本文公开的申请的VAD优选地必须满足的物理先决条件是没有相关的惯性。也就是说，VAD优选地是低惯性装置。到目前为止，旋转血泵，例如上述具有可忽略的小质量惯性矩的基于导管的泵，非常适用于具有博内速度变化，同时具有高能效(例如避免散热损失)的速度控制方案。实现具有小质量惯性矩的VAD的特定特征，除了其它特征以外，即不仅仅是：VAD的可移动，特别是可旋转部件，其包括低质量，例如可以由如塑料材料，合成材料等低重量材料制成的转子或叶轮；驱动装置，例如电动机，布置在转子或叶轮附近，优选地与其非常接近，最优选地与其相邻，由此，使联接电动机与转子或叶轮的轴较短，从而保持其低旋转质量(例如，已知具有用于将转子连接到电动机的旋转驱动电缆或电线的装置是不可取的，因为电缆或电线的质量增加了要加速或减速的质量)；所有可移动的，特别是可旋转的部件具有小的直径，这样可以使得到的部件的质量惯性矩保持很小。本专利技术的第一方面提供了一种控制装置，该控制装置相对于基于事件的方式的生理条件改变心动周期内的非脉动VAD的旋转速度(在下文中仅为“速度”)nVAD(t)。为此，控制装置可以配置为在被辅助心脏的心动周期内改变VAD的速度，并且与触发信号发生器组合，通过与心动周期中的至少一个预定特征反复发生事件有关的至少一个事件序列使速度指令信号nVAD(t)的改变与心跳同步。因此，被辅助心脏的天然心输出量可受VAD诱导血流量QVAD(t)的影响。在特定实施例中，控制装置可以配置为调整速度指令信号nVADset(t)持续预定脉冲持续时间τpulse(h)或与基本速度水平nVADset,basic(t)相比的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制装置(100)，用于通过基于事件的搏内控制策略控制非脉动心室辅助装置VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))，其中所述控制装置(100)配置成改变被辅助心脏的心动周期内的所述VAD(50)的所述旋转速度(nVAD(t))，并且通过与所述心动周期中的至少一个预定特征事件有关的至少一个触发信号序列(σ(t))使所述旋转速度(nVAD(t))的改变与心跳同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.23 EP 16185397.31.一种控制装置(100)，用于通过基于事件的搏内控制策略控制非脉动心室辅助装置VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))，其中所述控制装置(100)配置成改变被辅助心脏的心动周期内的所述VAD(50)的所述旋转速度(nVAD(t))，并且通过与所述心动周期中的至少一个预定特征事件有关的至少一个触发信号序列(σ(t))使所述旋转速度(nVAD(t))的改变与心跳同步。2.根据权利要求1所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为改变所述VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))预定脉冲持续时间(τpulse(h))或心率依赖性脉冲持续时间(τassist(h))，以在所述心动周期内利益动脉中产生预定所期望的最小脉动并且通过所述至少一个触发信号序列(σ(t))使速度变化的开始和/或结束同步。3.根据权利要求2所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为产生速度指令信号(nVADset(t))，用于改变所述VAD(50)的所述旋转速度(nVAD(t))，从而实现所述预定所期望的最小脉动或者在通过开环控制的第一设置中，其中所述速度指令信号(nVADset(t))使用指令信号发生器(120)在预定旋转速度水平之间交替，或者在通过反馈系统中的闭环压力控制的第二设置中，其中为每次心跳(h)自动设置所述速度指令信号(nVADset(t))。4.根据权利要求3所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为调整所述速度指令信号(nVADset(t))以在所述第二设置中达到所述预定所期望的最小脉动5.根据权利要求2至4中任一项所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为改变所述VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))以仅在所述被辅助心脏的x个连续心动周期中的y个中产生所述预定所期望的最小脉动其中x是大于2的整数，y是整数且y≤x。6.根据权利要求5所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为在所述被辅助心脏的其余x减y个连续心动周期的至少y个期间设定所述VAD(50)的旋转速度(nVAD(t))，使得每次心跳的平均动脉血压保持在预定阈值以上。7.根据权利要求2至6中任一项所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)还配置为调整所述速度指令信号(nVADset(t))，使得每次心跳的平均动脉血压保持在预定阈值以上。8.根据权利要求2至7中任一项所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为在至少一个所述预定特征事件中的一个发生之前以预定第一时间间隔τincr(h)初始化所述速度指令信号(nVADset(t))的调整，所述特征事件优选地是心室收缩的开始和心电图ECG信号中的R波(R)的出现中的至少一个，心电图ECG信号来自具有被辅助心脏的患者。9.根据权利要求2至8中任一项所述的控制装置(100)，其中，所述控制装置(100)配置为根据所述预定脉冲持续时间(τpulse(h))之后、相适应的心率依赖性脉冲持续时间(τassist(h))之后、在所述心动周期中至少一个预定特征事件的一个出现、在所述心动周期中发生所述预定事件之时或之前的预定第二时间间隔τred(h)中的至少一个结束所述速度指令信号(nVADset(t))的调整，其中优选地，所述心动周期中的所述至少一个预定特征事件是所述被辅助心脏心室舒张的开始和主动脉瓣关闭的中的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·尼克斯，K·伦茨，T·西斯，W·阿布罗森，
申请(专利权)人：阿比奥梅德欧洲股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE