用于确定流过植入式血管辅助系统的流体的流速的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定流过植入式血管辅助系统(10)的流体(31)的至少一个流动参数的方法，所述方法包括以下步骤：a)估计所述流体(31)的流速，b)通过所述辅助系统(10)的超声波传感器(18)在所述辅助系统(10)内的观察窗(201)中进行脉冲式多普勒测量，其中所述观察窗(201)以观察窗速度移位，所述观察窗速度是使用在步骤a)中估计的所述流速来确定的，c)使用所述脉冲式多普勒测量的至少一个测量结果或所述脉冲式多普勒测量的测量结果和所述观察窗速度来确定所述流体的所述至少一个流动参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定流过植入式血管辅助系统的流体的流速的方法和系统
本专利技术涉及一种用于确定流过植入式血管辅助系统的流体的流速的方法和系统。本专利技术还涉及一种用于执行所述方法的可植入式血管辅助系统。本专利技术尤其可用于(完全)植入式左心室辅助装置(LVAD)。
技术介绍
已知将超声容积流量传感器集成到心脏辅助系统中以便使用它们来确定所谓的泵容积流量，所述泵容积流量对通过辅助系统本身的流体容积流量进行量化。超声容积流量传感器可以执行脉冲式多普勒测量和/或使用脉冲波多普勒(PWD)方法。所述方法只需要一个超声波换能器元件，并且允许精确选择观察窗与超声波元件之间的距离。在已知的PWD系统中，以限定的脉冲重复率(PRF)发射超声波脉冲。为了不违反尼奎斯特定理(Nyquisttheorem)，脉冲重复率必须超过出现的最大多普勒频移的两倍。如果不满足此条件，则会出现混叠，即在所记录频谱中出现模糊性。由于心脏辅助系统(VAD)中测量装置的几何设计，测量区或观察窗可能过于远离超声波换能器而使得超声波脉冲从换能器到测量范围并返回换能器的信号传输时间不容忽视。由于在使用PWD方法时，只有在前一个脉冲不再提供显著回波时(至少理论上)才可以或应当发射新的超声波脉冲，因此信号传输时间限制了最大可能的脉冲重复率。由于心脏辅助系统中通常普遍存在高流速以及观察窗与超声波元件之间距离的几何边界条件，因此通常会违反尼奎斯特采样定理，从而导致频谱中的模糊性(混叠)。具有不使用PWD方法的超声波传感器的心脏辅助系统通常配备有两个超声波换能器，使得即使可能出现所描述的传输时间问题，但也可以在适当实施的情况下以其它方式解决。然而，特别是在中高流速的情况下，具有使用PWD方法的超声波传感器的心脏辅助系统容易受到所描述效应的影响。目前，现有技术要求以不出现混叠的方式选择所限定的脉冲重复率。
技术实现思路
本专利技术的目的是指定一种方法并且提供一种系统，借助于所述方法和系统，可以可靠且精确地确定流过植入式血管辅助系统的流体的至少一个流动参数，具体地说，确定流过植入式血管辅助系统的血液的流动参数。此目的通过权利要求1中指定的方法以及权利要求10和权利要求11中指定的系统来实现。本专利技术的有利实施例在从属权利要求中指定。根据权利要求1，本文提出的是一种用于确定至少一个流动参数，具体地说，确定流过植入式血管辅助系统的流体的流速的方法，所述方法包括以下步骤：a)估计所述流体的流速，b)使用所述辅助系统的超声波传感器在所述辅助系统内部的观察窗中进行脉冲式多普勒测量，其中所述观察窗以观察窗速度移位，所述观察窗速度是使用在步骤a)中估计的所述流速来确定的，c)使用所述脉冲式多普勒测量的至少一个测量结果或所述脉冲式多普勒测量的测量结果和所述观察窗速度来确定所述流体的所述至少一个流动参数。所述血管辅助系统优选地是心肌辅助系统(或心脏辅助系统)，具体地说，优选地是心室辅助系统。所述辅助系统通常用于辅助例如患者之类的人的循环系统中的血液输送。所述辅助系统可至少部分地安置在血管中。例如，所述血管，具体地说在左心室辅助装置的情况下，是主动脉，或者，具体地说在右心室辅助装置的情况下，是进入两个肺动脉的总干(肺动脉干)。辅助系统优选地安置在心脏的左心室的出口处或左心室处。具体地说，辅助系统优选地安置在主动脉瓣中。所述方法可有助于确定从心脏的心室，具体地说是从心脏的(左)心室朝(完全)植入的(左)心室(心脏)辅助系统区域中的主动脉的流体流速和/或流体容积流量。所述流体通常是血液。流速通常是流体流动，具体地说是血液流动的主速度分量。在流过辅助系统，具体地说流过辅助系统的通道的流体流或流体容积流中确定流速。有利的是，所述方法允许甚至是在非外科手术场景下，具体地说，也能通过植入式辅助系统本身来高质量地确定血液流动的流速和/或流体容积流量。本文提出的解决方案特别有助于补偿医学脉冲波多普勒系统中的混叠效应(或“频谱缠绕(spectrumwrapping)”)。此外，本文呈现的方法还可以有利地有助于降低多普勒频谱中峰的频谱变宽，这表示在血液流动中出现并且变换到频域中的各种血流速度。所述方法具体地用于在测量流过植入式血管辅助系统的流体时消除混叠效应、减小来自移动散射体的信号的频谱宽度和/或加宽来自静态散射体的信号。本文呈现的解决方案的一个中心方面也可以具体看到，在近似的血液流速下使PWD测量装置的观察窗移位，使得在所选择的脉冲重复率(PRF)下，血液与观察窗移位速度之间的速度差可以在可明确测量的范围内显示。可在无模糊性的情况下确定由此速度差产生的多普勒频率。这特别(至少在很大程度上)有助于实现以下特别有利的效应：·具体地说，通过创建明确的多普勒频率来消除混叠。·由移动散射体引起的多普勒频谱中的频峰变窄。这增加了频峰的振幅，并且频峰在背景噪声下(更好地)可见。这也提高了测量系统的分辨率。·由静态散射体引起的多普勒频谱中的频峰变窄。这减小了频峰的振幅，并且信号能量在频谱中模糊不清(smear)。除了消除混叠效应之外，在此上下文中要强调的效果具体地说是来自移动散射体的多普勒信号变窄。换句话说，这还可描述为观察窗速度与流速之间测量的相对多普勒频移的“频谱变宽”(主频率分量)的减小。沿着流动方向使观察窗移位特别增加了散射体在观察窗中的停留时间，并且由此减小了频谱中相对应的流速的多普勒频率分量的频谱宽度。具体地说，相同的效应针对例如在周围组织中的静态散射体具有相反效应。观察窗中的停留时间越短，导致频谱中的能量就越模糊不清，从而降低了这些反射的干扰可能性。在步骤a)中，估计流体的流速。换句话说，这具体是指在步骤a)中首先(粗略)估计在步骤c中确定的(例如计算的)流速。所述估计有利地基于先前使用辅助系统的超声波传感器(例如，使用固定观察窗)执行的超声波测量。然而，这仅为示例。例如，所述估计还可以基于经验值，例如基于患者年龄和/或患者疾病的严重程度。相对应的经验值可以例如存储在可以由辅助系统的控制装置访问的表中。还可以规定，具体地说在高水平辅助的情况下，流速是基于辅助系统的致流机的电子性能估计的。在步骤b)中，使用辅助系统的超声波传感器在辅助系统内部的观察窗中进行脉冲式多普勒测量，其中观察窗以观察窗速度移位，所述观察窗速度是使用在步骤a)中估计的流速来确定的。例如，超声波传感器可以是超声波换能器。优选地，提供单个(仅一个)超声波传感器。超声波传感器还优选地包括单个(仅一个)超声波元件，所述超声波元件有利地用压电元件形成。观察窗有利地(总是)位于辅助系统的通道中(具体地说是通过所述通道的流量尽可能均匀)。超声波传感器的主发射方向通常穿过辅助系统的通道和观察窗(穿过中心或居中地穿过)。超声波传感器的主发射方向具体是指进入辅助系统的通道。观察窗优选地尽可能径向居中地穿过此区(通道)。观察窗通常沿着超声波传感器的主发射方向和流体的流动方向以观察窗速度移位。观察窗速度具体地随步骤a)中估计的流速确定。观察窗具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定流过植入式血管辅助系统(10)的流体(31)的至少一个流动参数的方法，所述方法包括以下步骤：/na)估计所述流体(31)的流速，/nb)使用所述辅助系统(10)的超声波传感器(18)在所述辅助系统(10)内部的观察窗(201)中进行脉冲式多普勒测量，其中所述观察窗(201)以观察窗速度移位，所述观察窗速度是使用在步骤a)中估计的所述流速来确定的，/nc)使用所述脉冲式多普勒测量的至少一个测量结果或所述脉冲式多普勒测量的测量结果和所述观察窗速度来确定所述流体的所述至少一个流动参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180925 DE 102018216305.71.一种用于确定流过植入式血管辅助系统(10)的流体(31)的至少一个流动参数的方法，所述方法包括以下步骤：
a)估计所述流体(31)的流速，
b)使用所述辅助系统(10)的超声波传感器(18)在所述辅助系统(10)内部的观察窗(201)中进行脉冲式多普勒测量，其中所述观察窗(201)以观察窗速度移位，所述观察窗速度是使用在步骤a)中估计的所述流速来确定的，
c)使用所述脉冲式多普勒测量的至少一个测量结果或所述脉冲式多普勒测量的测量结果和所述观察窗速度来确定所述流体的所述至少一个流动参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c)中，所述流体的流速是使用所述脉冲式多普勒测量的测量结果和所述观察窗速度来确定的。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，所述估计是基于所述辅助系统(10)的致流机的操作参数进行的。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述观察窗速度，使得将多普勒频移变换成可在无模糊性的情况下显示的范围。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述观察窗速度基本上与在步骤a)中估计的所述流速相对应。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了使所述观察窗(201)移位，改变超声波脉冲发射与从超声波脉冲到超声波脉冲的测量时间间隔之间的时间间隔。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述观察窗速度和采样速率彼此适配。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定所述观察窗速度，使得所述脉冲式多普勒测量的所述测量结果和由静态散射体引起的多普勒频移彼此间隔开。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤c)中，所述流体的流速是通过将所述观察窗速度和基于所述脉冲式多普勒测量确定的相对速度相加在一起来确定的。


10.一种可植入式血管辅助系统(10)，其被配置成执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。


11.一种包括可植入式血管辅助系统(10)并且包括控制和/或处理装置(46)的系统，所述系统用于确定流过所述可植入式血管辅助系统(10)的流体(31)的至少一个流动参数，其中所述控制和/或处理装置(46)...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·亚历山大·施勒布施，托比亚斯·施密德，
申请(专利权)人：开迪恩有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE