CN101438956B - 中央静脉导管组件以及测定心输出量的方法 - Google Patents

中央静脉导管组件以及测定心输出量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及中央静脉导管组件以及测定心输出量的方法，其中中央静脉传感器组件(1)包括具有几个近端端口(3a，3b，3c，3d)的导管主体(2)。置于上腔静脉(4)中的导管部分装配有近端通量测量单元(6)以及置于下腔静脉(5)中的导管部分装配有远端通量测量单元(7)。第一输入通道(8)将指示通量vp的测量信号供给到评估单元(10)，评估单元(10)从上述信号计算上腔静脉(4)中的血液流速。同样，第二输入通道(9)将指示通量vd的测量信号供给到评估单元(10)，评估单元(10)从上述信号计算下腔静脉(5)中的血液流速。由于连续性，在上腔静脉(4)和下腔静脉(5)中的流速总和等于通过右侧心脏(11)以及肺动脉(12)中的流速，并且从而等于心输出量。

Description

中央静脉导管组件以及测定心输出量的方法
技术领域
本发明涉及用于测量生理数据(用于测定心输出量)的中央静脉导管组件。此外，本发明还涉及测定心输出量的方法。
背景技术
从利用导管和应用到导管的测量仪器获取的测量数据测定心输出量尤其在重要的和重度护理领域内是众所周知的并且是广泛应用的实践。其中，可应用各种测量技术，其可基于在将干扰引入到循环***后观察稀释过程的原理(热稀释、指示器稀释或双重稀释技术)或者基于观察血管压力随时间的变化并且具体基于改型的Windkessel模型评估血管压力变化的原理(脉形分析技术)。
通常，两个导管应用方案都是公知的。要么使用延伸到肺动脉内的右侧心脏导管(肺动脉导管)，要么使用与中央静脉导管结合的动脉导管(例如，在动脉桡侧)(经肺动脉的测量装置)。由于后一布置的较小侵入性，越来越多的人选择后一布置，因为将球形导管应用到右侧心脏在一些情况下会导致严重的并发症，诸如恶性心律失常或者肺动脉破裂或形成梗塞。但是，为了便于临床实践，当然更优选更为较小侵入性的测量装置。
从若干申请可获知如上所述的各种心输出量测定技术。在US5,526,817中，描述了经肺动脉的热稀释装置，其中将冷丸注入通过中央静脉导管并且利用动脉导管测量温度响应。诸如在US4,507,974和US5,217,019中所述的那样，代替利用冷丸注入，对于改变的热稀释方法而言利用加热的肺动脉导管。通过固定到留置导管上的加热线圈或热的细丝基本远离导管的远端引入给定模式的周期热脉冲。当经过加热线圈或热的细丝时在下游由导管远端处的电热调节器测量被加热血液的相应温度变化。基于利用信号处理和平均算法所取的几分钟的数据类似连续地测定心输出量。控制由导管传输热量的方法在US5,701,908和US5,857,976中有所描述。为了避免上述肺动脉导管的通常危险性，EP1236435A1建议应用加热的中央静脉导管以及利用装备有温度传感器的动脉导管(经肺动脉装置)测量温度响应。
EP1236435A1还描述了将该技术与基于动脉压力读数的脉形方法相结合。
作为用于热稀释测量来加热血液的替换形式，还已经建议探测用于使得设置在肺动脉导管上的热传输元件保持在稍高于血液温度的恒定温度下所需的能量，或者作为类似的方法，当用已知的能量供应方案稍微加热时，测量这种热传输元件的最终温度。其中，通常应用两个温度传感器，测量热传输元件温度的第一温度传感器以及测量血液温度的远离热传输元件间隔一定距离的第二温度传感器。由于较高的流速增强热传输，为了获得高于血液温度的最终给定温度而供应到热传输元件的能量大致与流速成比例(取决于雷诺数)。依据该通常方法起作用的导管***已经在US5,509,424和WO01/13808A1中有所描述。如已经所述的那样，这些***基于肺动脉导管，其应用与上述危险相关联。
发明内容
考虑到该技术背景，本发明的一个目的是在测定心输出量过程中进一步减少入侵性而不损害精确性。
根据本发明的一方面，该目的通过提供如权利要求1所限定的中央静脉导管组件而实现。根据权利要求2-17任一项来构造本发明的优选实施例。
根据本发明的另一方面，通过如权利要求18所限定的方法实现上述目的。根据权利要求19-21任一项来构造本发明方法的优选实施例。
提出本发明的主要理念以便测定上部中央静脉和下部中央静脉(上腔静脉和下部静脉)中的流速。由于连续性，上述两者的总和(从而测定流速)等于通过右侧心脏的流速，至少是如果在足够时间段内取平均的情况下上述两者的总和(从而测定流速)等于通过右侧心脏的流速。
该理念允许非常低程度的入侵性，上述入侵性既不是肺动脉导管也不是动脉导管所需的。但是，还可能将本发明的理念与从现有技术已知的技术(例如，经肺动脉稀释技术或脉形分析技术)相结合以便增强功能性、改善精确性和/或可能改善校准方案。
可利用本身已从现有技术获知的技术获得上部和下部中央静脉中的流速测量值，诸如基于局部发射热脉冲或连续加热并观察能量输入和最终温度之间关系的热稀释。作为替换形式，还可应用冷却Peltier元件，并且其用于热稀释测量或观察能量输入和最终温度之间的关系。
两个通量测量单元没有必要完全独立，而是在植入的一些可能情况下它们可构建成共用一些元件。例如，当植入时，根据现有技术观察热传输元件的能量输入和最终温度之间关系的技术通常使用两个温度传感器，测量热传输元件温度的第一温度传感器以及测量血液温度的远离热传输元件导管间隔一定距离的第二温度传感器。当在本发明理念内利用应用两个热传输元件的该方法时，三个温度传感器可足够，也就是，每一个温度传感器用于每一热传输元件，以及第三个温度传感器用于测量远离一定距离内例如在两个热传输元件之间的血液温度。
应该理解根据本发明的中央静脉传感器组件可装配用于执行附加功能。例如，应用的导管主体可包括压力测量内腔，其可有利地靠近两个通量测量单元、远离两个测量单元或在两个测量单元之间而终止。还可提供用于取出样本或注入物质的附加内腔。中央静脉传感器组件还可起到适于光学测量仪器(诸如用于测量血氧饱和度的光纤探针)的载体作用。
通常，取决于应用的真正条件，在此所述的任意实施例或所述的选项可特别有利。此外，在技术可及范围内以及除非另外指出，一个实施例的特征还可与另一实施例的特征以及本身从现有技术获知的特征结合。
附图说明
现在将更详细地描述本发明。示意示出的附图起到用于更好理解本发明特征的作用。其中：
图1示出根据本发明的通常测量装置，其中两个通量测量单元整合在中央静脉导管内；
图2示出测量装置，其具有携带两个热稀释流量测量单元的导管；
图3示出测量装置，其具有携带两个热传输流量测量单元的导管；
图4示出类似于图1的通常测量装置，但是其中两个通量测量单元整合在***通过短导管的中央静脉探针内；
图5示出类似于图3的具有两个热传输流量测量单元的测量装置，但是其中，仅有一个近端热传输元件整合在中央静脉导管内，而远端热传输元件整合在***通过导管的中央静脉探针内。
在附图中，相应的特征在合适时用相同的附图标记来标注。
具体实施方式
图1示出根据本发明的通常测量装置。中央静脉传感器组件1包括具有几个近端端口3a，3b，3c，3d的导管主体2。特别是关于使用的材料，导管主体2可配置成基本类似于传统的中央静脉导管主体。
传感器组件1的血管内部分从患者15的上腔静脉4延伸到下腔静脉5。置入上腔静脉4中的导管部分装配有近端通量测量单元6，以及置入下腔静脉5中的导管部分装配有远端通量测量单元7。
第一输入通道8将指示通量vp的测量信号供给到评估单元10，评估单元10从上述信号计算上腔静脉4中的血液流速。同样，第二输入通道9将指示通量vd的测量信号供给到评估单元10，评估单元10从上述信号计算下腔静脉5中的血液流速。由于连续性，在上腔静脉4和下腔静脉5中的流速总和等于通过右侧心脏11以及肺动脉12中的流速，并且从而等于心输出量。
这样测定的心输出量以及其它(任选)测定的参数作为数字值和/或图表和/或图形形式体现的形式显示在显示器13上，该显示器13还可起到用于指导操作的作用。有利地，显示器13可构造成触摸屏以便于操作。
作为任选的特征，传感器组件1包括延伸通过导管主体2并且近端终止于专用近端端口3c处的压力测量内腔。第三输入通道14用于将指示中央静脉压力Pcv的压力传感器信号供给到评估单元10。因此中央静脉压力Pcv以及由其导出的参数可以是显示在显示器13上的参数之一。
作为另一任选的特征，传感器组件1包括延伸通过导管主体2并且近端终止于专用近端端口3d处的附加内腔。附加内腔可用于注入物质或取出血液样本或***光纤探针等。
图2示出本发明的一个优选实施例，其中远端加热元件7a设置在置入下腔静脉5中的导管部分内。远端温度传感器7b靠近所述远端加热元件7a设置，但是仍处于置入下腔静脉5中的导管部分内。同样地，近端加热元件6a设置在置入上腔静脉5中的导管部分内。近端温度传感器6b远离所述近端加热元件6a设置，但是仍处于置入上腔静脉4中的导管部分内。这样，温度传感器6b，7b位于相应的加热元件6a，7a的下游。当温度传感器6b，7b用于探测由从相应的加热元件6a，7a发射的热脉冲导致的行进温度偏差时，并且由于为了测量通量，一些行进距离需要***到在血流中产生行进温度偏差的位置之间，并且探测温度偏差，温度传感器6b，7b必须与相应的加热元件6a，7a间隔开一定距离。
加热元件6a，7a可配置成类似从现有技术获知的加热装置，诸如在EP1236435A1中所述的那些。加热元件经由相应的能量供应线18a，18b来供应能量。评估单元10分别控制到近端和远端加热元件6a，7a的能量供应qp，qd，并且为了评估目的记录关于其的时间。由温度传感器6b，7b测量的温度响应Tp，Td由评估单元10分别经由输入通道8和9读取。由于相应加热元件6a，7a和相应温度传感器6b，7b之间的距离以及温度响应间隔时间是已知的，因此可以测定上部和下部中央静脉4，5中的通量。通过使用合适的经验关系式或通过校准测量的合适校准将使得血流测定具有高的精确度。
图3示出本发明的另一优选实施例，其中远端热传输元件7a设置在置入下腔静脉5中的导管部分内以及近端热传输元件6a设置在置入上腔静脉4中的导管部分内。常规的温度传感器16设置在所述的热传输元件7a，6a之间，例如在右侧心房17内，并且与两个热传输元件7a，6a远离一定距离。温度传感器16还可靠近所述近端热传输元件6a或者远离所述远端热传输元件7a设置，也就是在其下游。温度传感器16的温度信号由评估单元10经由第三输入通道19读取。
将热传输元件7a，6a加热到稍高于由温度传感器16测定的血液温度Tc。其中，热传输元件经由相应的能量供应线18a，18b来供应能量。评估单元10分别控制到近端和远端热传输元件6a，7a的能量供应qp，qd，并且为了评估目的记录随时间所供应的能量。
热传输元件7a，6a的相应温度Tqp，Tqd由相应的温度传感器测量，其信号由评估单元10分别经由第一和第二输入通道8，9读取。
上部和下部中央静脉4，5中的相应血液流速可利用本身从现有技术获知的算法进行计算，结合测定肺动脉中的血液流速(基于应用热传输元件的原理)。
可认为上部和下部中央静脉4，5中的相应血液流速总和(至少是如果在一定时间段内取平均的情况下)等于通过右侧心脏11的血液流速，并且因而等于心输出量。
热传输元件7a，6a可配置成类似从现有技术获知的热传输元件，例如如在WO01/13808A1中所述的那些。
图4示出类似于图1的通常测量装置。但是，设置较短的导管主体2，其包括近端终止于导管端口3a中的探针内腔，通过该探针内腔***传感器探针20。
传感器探针20的血管内部分从患者的上腔静脉4延伸到下腔静脉5。置入上腔静脉4中的近端探针部分装配有近端通量测量单元6，以及置入下腔静脉5中的远端探针部分装配有远端通量测量单元7。
第一输入通道8将指示通量vp的测量信号供给到评估单元10，评估单元10从上述信号计算上腔静脉4中的血液流速。同样，第二输入通道9将指示通量vd的测量信号供给到评估单元10，评估单元10从上述信号计算下腔静脉5中的血液流速。由于连续性，在上腔静脉4和下腔静脉5中的流速总和等于通过右侧心脏11以及肺动脉12中的流速，并且从而等于心输出量。
这样测定的心输出量以及其它(任选)测定的参数作为数字值和/或图表和/或图形形式体现的形式显示在显示器13上，该显示器13还可起到用于指导操作的作用。有利地，显示器13可构造成触摸屏以便于操作。
作为任选的特征，导管包括延伸通过导管主体2并且近端终止于专用近端端口3b处的附加内腔。附加内腔可用于例如注入物质或取出血液样本。
图5示出类似于图3的装置。但是，设置较短的导管主体2，导管主体2不延伸进入下腔静脉5内，并且导管主体2包括近端终止于导管端口3b中的探针内腔，通过该内腔***传感器探针20。
远端热传输元件7a设置在置入下腔静脉5中的血管内的探针部分内以及近端热传输元件6a设置在置入上腔静脉4中的血管内的导管部分内。常规的温度传感器16设置在导管主体2的远端处或靠近导管主体2的远端处，并且因而置于所述的热传输元件7a，6a之间，例如在右侧心房17内，并且与两个热传输元件7a，6a远离一定距离。温度传感器16的温度信号由评估单元10经由第三输入通道19读取。
将热传输元件7a，6a加热到稍高于由温度传感器16测定的血液温度Tc。其中，热传输元件7a，6a经由相应的能量供应线18a，18b来供应能量。评估单元10分别控制到近端和远端热传输元件6a，7a的能量供应qp，qd，并且为了评估目的记录随时间所供应的能量。
热传输元件7a，6a的相应温度Tqp，Tqd由相应的温度传感器测量，其信号由评估单元10分别经由第一和第二输入通道8，9读取。
上部和下部中央静脉4，5中的相应血液流速可利用本身从现有技术获知的算法进行计算，结合测定肺动脉中的血液流速(基于应用热传输元件的原理)。
可认为上部和下部中央静脉4，5中的相应血液流速总和(至少是如果在一定时间段内取平均的情况下)等于通过右侧心脏11的血液流速，并且因而等于心输出量。
热传输元件7a，6a可配置成类似从现有技术获知的热传输元件，例如如在WO01/13808A1中所述的那些。

Claims (16)

1.用于测量生理数据的中央静脉传感器组件(1)，生理数据用于心输出量测定，所述中央静脉传感器组件包括：
-用于置入患者(15)下腔静脉(5)中的远端血管内部分以及用于置入患者(15)上腔静脉(4)中的近端血管内部分；
-设置于远端血管内部分并适于提供第一原始测量数据的远端通量测量单元(7)，所述第一原始测量数据用于测定在朝向近端血管内部分方向上的血液流速；
-设置于近端血管内部分并适于提供第二原始测量数据的近端通量测量单元(6)，所述第二原始测量数据用于测定在朝向远端血管内部分方向上的血液流速；
其中所述中央静脉传感器组件(1)连接到评估单元(10)，所述评估单元(10)包括用于从所述远端通量测量单元(7)接收第一原始测量数据的第一输入通道(9)以及用于从所述近端通量测量单元(6)接收第二原始测量数据的第二输入通道(8)，并且适于：
-由从所述远端通量测量单元(7)接收的第一原始测量数据测定第一血液流速；
-由从所述近端通量测量单元(6)接收的第二原始测量数据测定第二血液流速；
-将所述心输出量测定为所述第一血液流速和所述第二血液流速的总和。
2.根据权利要求1所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述近端和远端通量测量单元(6，7)的至少之一包括热传输装置(6a，7a)，以测定每单位时间为保持热传输装置(6a，7a)的给定温度所需能量的量。
3.根据权利要求1所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述远端通量测量单元(7)包括：
-远端温度影响元件(7a)，其用于影响经过所述远端温度影响元件(7a)的血液温度；以及
-远端温度传感器(7b)，所述远端温度传感器(7b)设置在相对于所述远端温度影响元件(7a)的近端位置内。
4.根据权利要求3所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述 远端温度影响元件(7a)是加热元件。
5.根据权利要求3所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述远端温度影响元件(7a)是冷却元件。
6.根据权利要求1-5任一项所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述近端通量测量单元(6)包括：
-近端温度影响元件(6a)，其用于影响经过所述近端温度影响元件(6a)的血液温度；以及
-近端温度传感器(6b)，所述近端温度传感器(6b)设置在相对于所述近端温度影响元件(6a)的远端位置内。
7.根据权利要求6所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述近端温度影响元件(6a)是冷却元件。
8.根据权利要求6所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述近端温度影响元件(6a)是加热元件。
9.根据权利要求1-5任一项所述的中央静脉传感器组件(1)，所述中央静脉传感器组件(1)包括探针(20)，所述探针(20)包括用于置入患者(15)下腔静脉(5)中的远端探针部分以及用于置入患者(15)上腔静脉(4)中的近端探针部分，
其中所述远端通量测量单元(7)设置于远端探针部分内，以及所述近端通量测量单元(6)设置于近端探针部分内。
10.根据权利要求9所述的中央静脉传感器组件(1)，其还包括导管主体(2)，其包括近端终止于导管端口(3a)中的探针内腔，所述探针可***通过所述导管端口(3a)以便置入所述患者(15)上腔静脉(4)和下腔静脉(5)中。
11.根据权利要求10所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述导管包括压力测量内腔。
12.根据权利要求1-5任一项所述的中央静脉传感器组件(1)，所述传感器组件(1)包括：
-中央静脉导管，其包括用于置入患者(15)上腔静脉(4)的细长导管主体(2)，其包括近端终止于导管端口(3a)中的探针内腔；以及
-适于***通过所述导管端口(3a)的探针(20)，所述探针(20)具有用于置入患者(15)下腔静脉(5)中的远端探针部分；
其中所述远端通量测量单元(7)设置在远端探针部分内，以及 所述近端通量测量单元(6)整合在导管主体(2)内。
13.根据权利要求1-5任一项所述的中央静脉传感器组件(1)，所述中央静脉传感器组件(1)包括中央静脉导管，中央静脉导管包括用于置入患者(15)下腔静脉(5)中的远端主体部分以及用于置入患者(15)上腔静脉(4)中的近端主体部分，
其中所述远端通量测量单元(7)设置于远端主体部分内，以及所述近端通量测量单元(6)设置于近端主体部分内。
14.根据权利要求1所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述评估单元(10)还适于利用下述至少之一来校准心输出量的测定：
-由不利用来自所述远端通量测量单元(7)以及所述近端通量测量单元(6)的第一和第二原始测量数据的方法测定参考的心输出量；
-代表血管直径的校准值；以及
-代表血管横截面面积的校准值。
15.根据权利要求14所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述代表血管直径校准值或所述代表血管横截面面积的校准值是由根据患者其它数据测定的校准值。
16.根据权利要求14所述的中央静脉传感器组件(1)，其中所述代表血管直径校准值或所述代表血管横截面面积的校准值是由测量值测定的校准值。 
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