CN112533660A - 用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法和血管支持*** - Google Patents

用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法和血管支持*** Download PDF

Info

Publication number
CN112533660A
CN112533660A CN201980048719.3A CN201980048719A CN112533660A CN 112533660 A CN112533660 A CN 112533660A CN 201980048719 A CN201980048719 A CN 201980048719A CN 112533660 A CN112533660 A CN 112533660A
Authority
CN
China
Prior art keywords
support system
heating element
temperature
temperature sensor
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980048719.3A
Other languages
English (en)
Inventor
哈迪·鲍姆巴赫
朱利安·卡塞尔
英加·谢伦伯格
马丁纳·布德
托马斯·亚历山大·施勒布施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cadion Ltd
Kardion GmbH
Original Assignee
Cadion Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cadion Ltd filed Critical Cadion Ltd
Publication of CN112533660A publication Critical patent/CN112533660A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/515—Regulation using real-time patient data
    • A61M60/523—Regulation using real-time patient data using blood flow data, e.g. from blood flow transducers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/126—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel
    • A61M60/13—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable via, into, inside, in line, branching on, or around a blood vessel by means of a catheter allowing explantation, e.g. catheter pumps temporarily introduced via the vascular system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/10—Location thereof with respect to the patient's body
    • A61M60/122—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body
    • A61M60/165—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart
    • A61M60/178—Implantable pumps or pumping devices, i.e. the blood being pumped inside the patient's body implantable in, on, or around the heart drawing blood from a ventricle and returning the blood to the arterial system via a cannula external to the ventricle, e.g. left or right ventricular assist devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/20—Type thereof
    • A61M60/205—Non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/216—Non-positive displacement blood pumps including a rotating member acting on the blood, e.g. impeller
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/515—Regulation using real-time patient data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/50—Details relating to control
    • A61M60/508—Electronic control means, e.g. for feedback regulation
    • A61M60/538—Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current
    • A61M60/546—Regulation using real-time blood pump operational parameter data, e.g. motor current of blood flow, e.g. by adapting rotor speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/802—Constructional details other than related to driving of non-positive displacement blood pumps
    • A61M60/81—Pump housings
    • A61M60/816—Sensors arranged on or in the housing, e.g. ultrasound flow sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M60/00—Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance
    • A61M60/80—Constructional details other than related to driving
    • A61M60/855—Constructional details other than related to driving of implantable pumps or pumping devices
    • A61M60/857—Implantable blood tubes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3368—Temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/36—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/36—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
    • A61M2205/3653—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling by Joule effect, i.e. electric resistance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/52—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers with memories providing a history of measured variating parameters of apparatus or patient

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于确定通过植入式血管支持***(2)的流体体积流量(1)的方法，其包括以下步骤：a)确定支持***(2)的套管(4)的区域中的流体温度参数，b)操作加热元件(5)，所述加热元件可以引起套管(4)中的流体温度的变化，c)至少使用流体温度参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定流体体积流量(1)。本发明还涉及一种血管支持***。

Description

用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法和 血管支持***
描述
本发明涉及一种用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法，处理单元和可植入血管支持***。本发明尤其用于(完全)植入式左心支持***(LVAD)中。
植入式左心支持***(LVAD)主要存在两种设计变型。(经皮)微创左心支持***构成第一常见设计变型。有创植入胸部开口下方的心尖左心支持***构成第二常见设计变型。在所述的第一变型中，由于(经皮的)微创左心支持***居中位于主动脉瓣中，因此血液直接从左心室输送到主动脉中。在所述的第二变型中，血液经由旁路管从左心室经心尖输送到主动脉中。
心脏支持***的任务是输送血液。在该情况下，所谓的心时体积(HZV，通常以升/分钟表示)在临床上非常相关。换句话说，在该情况下，心时体积涉及(从心室)尤其是从左心室到主动脉的血液的总体积流量。相应清楚的是尝试在心脏支持***的操作期间收集该参数作为测量值。
取决于支持的水平，所述水平描述由输送装置(例如支持***的泵)输送的体积流量与从心室到主动脉的血液的总体积流量的比例，一定的体积流量经由通过主动脉瓣的生理路径到达主动脉。因此从心室到主动脉的心时体积或总体积流量(QHZV)通常是泵体积流量(Qp)和主动脉瓣体积流量(Qa)之和。这可以用以下关系表示：
QHZV＝Qp+Qa
用于在临床环境中确定心时体积(QHZV)的一种既定方法是使用稀释法，然而所述方法全部依赖于经皮***的导管，因此只能在心脏手术期间提供心时体积测量数据。由于通过LVAD检测心时体积(QHZV)难以实现，因此可以通过LVAD的合适部件检测Qp。对于高水平的支持(即Qp/QHZV)，Qa接近零，使得Qp可以近似用作心时体积(QHZV)。
用于测量泵体积流量(Qp)的一种既定方法是支持***的操作参数之间的相关，主要是电力消耗，可能还需要其他生理参数(例如血压)来补充。由于这些方法基于统计假设和所用LVAD的基本泵特性图，因此相关的Qp容易出错。为了提高参数Qp的测量质量，因此期望包括流量传感器。
本发明的目的是提出一种用于确定植入式血管支持***的区域中的流体体积流量的改进方法，并且创建一种改进的可植入血管支持***。
特别地，本发明的目的是提供一种用于确定植入式血管支持***的区域中的流体体积流量的方法并创建一种可植入血管支持***，借助于此可以在其中植入或布置有血管支持***的人体或动物体内确定血流区域中的流体体积流量。
根据权利要求1，在此提出一种用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法，所述方法包括以下步骤：
a)确定所述支持***的套管区域中的流体温度参数，
b)操作加热元件，所述加热元件可以引起所述套管中的流体温度的变化，
c)至少使用所述流体温度参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定所述流体体积流量。
血管支持***优选地是心脏支持***，特别优选地是心室支持***。该方法优选地用于确定通过血管或通过血管的横截面的流体体积流量。例如，血管是主动脉，特别是在左心支持***的情况下，或是进入两个肺动脉的主干(肺动脉干)，尤其是在右心支持***的情况下，优选是主动脉。该方法优选地用于通过(完全)植入式(左)心室(心脏)支持***确定从心脏的心室，特别是从心脏的(左)心室到主动脉的流体体积流量。流体通常是血液。支持***优选地布置在心脏的左心室或左心室的出口处。支持***特别优选地布置在主动脉瓣位置。
支持***优选地被植入，使得其至少部分地，优选完全地，或以其(外)表面的至少50％，特别优选地至少85％，或甚至至少95％位于流体流中。此外，支持***优选地沿其长度的至少50％，特别优选地至少85％，或甚至至少95％位于流体流中。电动马达位于其区域中或位于其上的支持***的一端优选地至少部分地位于主动脉中。此外，支持***的(入口)套管位于其区域中或位于其上的支持***的相对端优选地至少部分地位于心脏的心室(左心室)中。此外，支持***优选地居中定位在主动脉瓣中，使得血液从心室向远侧抽取并向近侧分配到升主动脉中。优选地，支持***至少部分地，优选完全地，或以其(外)表面的至少20％，优选地至少40％，特别优选地至少50％或甚至至少95％布置在血管，例如动脉，特别是主动脉中。支持***特别优选地被植入，使得其(完全)位于(升或降)主动脉中。
待确定的流体体积流量是流过支持***(本身)的流量。换句话说，这尤其涉及仅流过支持***本身的流体体积流量。通常待确定的流体体积流量是所谓的泵体积流量(公式符号Qp)，其(仅)对通过支持***本身的流量进行量化。该方法特别适合于确定(完全)植入式(左)心室心脏支持***(LVAD)的泵体积流量(Qp)，特别是在主动脉瓣位置和/或通过支持***本身。
该方法尤其基于用于流量测量的(热)风速测定(测量)原理。在该情况下的基本原理是，流动介质根据流率来冷却热体。该方法有利地允许通过集成到LVAD中并基于热风速测定的传感器元件来连续、精确地测量Qp。利用此处提出的解决方案，心时体积(至少大约通过Qp)也可以有利地在外科情景之外以与使用稀释导管时相当的量被提供。
在此提出的解决方案的特征尤其在于将一个或多个加热元件或一个或多个加热元件以及一个或多个温度传感器集成到支持***(VAD)的入口套管中。在该方法中，有利地从至少一个加热元件和/或至少一个温度传感器的测量电压数据计算Qp。特别是，在该情况下可以使用三种可能的工作原理，即恒定电流风速测定，恒定温度风速测定或脉冲响应方法。
在步骤a)中，确定支持***的套管的区域中的流体温度参数。(单独的)温度传感器例如可以用于确定。该确定可以替代地或累积地由加热元件本身进行。例如，为此可以使用加热元件的串联电阻。流体温度参数可以是(流体)温度，温度传感器电流，温度传感器输出(电流)信号，或尤其是加热元件的(温度相关)电阻值。
在步骤a)中，操作支持***的套管的区域中的温度传感器。该操作尤其包括测量流体温度和/或改变流体温度。温度传感器优选地布置在套管的内表面或外表面上。此外，可以优选地提供至少两个温度传感器。在该情况下，温度传感器可以布置在加热元件的上游，并且另一温度传感器可以布置在加热元件的下游。
套管特别是入口套管，其也可以称为抽吸管。(入口)套管优选地配置成使得在植入状态下，它可以将来自心脏的(左)心室的流体引导到支持***的致流机和/或主动脉。
一个或多个温度传感器特别优选地布置在离加热元件一定距离处。这允许温度传感器不受加热元件的热影响的优点，如果温度传感器是参考温度传感器，则这是特别有利的。NTC热敏电阻、PTC热敏电阻、诸如铂的电阻元件、半导体结或热电偶可以用作温度传感器。
温度传感器或另一温度传感器可以被引入加热元件中或布置在加热元件上。如果提供至少两个温度传感器，则在该情况下优选的是，参考温度传感器布置在离加热元件一定距离处，并且另一温度传感器被引入加热元件中或布置在加热元件上。如果仅提供一个温度传感器，则可能有必要在通过温度传感器测量参考温度期间关闭或在加热状态下不操作加热元件。优选将扁平的温度传感器定位在套管内壁和加热元件之间，或者将温度传感器定位在加热元件上。特别优选的实施方式是将温度传感器居中定位在加热元件的加热区域中。一种可能的实施方式也可以是三层结构，其中加热线圈作为温度传感器定位在下部和中间聚酰亚胺膜之间，并且铂丝线圈作为温度传感器定位在中间和上部聚酰亚胺膜之间。
优选在步骤a)中确定，尤其是测量流体的参考温度。参考温度优选地由参考温度传感器确定，所述参考温度传感器特别优选是支持***的部件。参考温度传感器可以例如布置在支持***的(入口)套管中和/或上。参考温度通常代表流体的背景温度，换句话说是流体温度，其尤其不受加热元件和/或支持***的致流机的热影响。
在步骤b)中，操作可以引起套管中的流体温度变化的加热元件。换句话说，这尤其意味着加热元件配置和布置成使得它可以导致套管中的流体温度的变化。为此目的，加热元件可以直接布置在套管内部或套管的内表面上。然而，(替代地)加热元件可以布置在套管的壁中，套管的外表面上，或甚至离套管一定距离，只要加热元件能够例如通过热传导增加套管内部的流体的至少一部分的流体温度。为了操作，通常用电流控制加热元件。
加热元件优选形成有至少一个加热丝或热丝。优选地提供至少在分段区域或圆周部分和/或纵向部分中覆盖套管的内表面的加热元件，特别是圆形或管状的加热元件。此外，加热元件优选以(柔性)加热膜的方式形成，所述加热膜至少部分地覆盖套管的内表面。至少一个加热丝特别优选地布置在膜中或膜上。优选地，加热丝特别是连续地在由膜覆盖的套管的内表面的至少50％或甚至(整个)内表面上(例如，以曲折图案和/或以环的形式)延伸。可以提供至少两个加热丝。优选的是，加热丝或热丝在套管内部的壁上(在套管壁的内侧上)实现，由此有利地研究限定的血液体积并且可以排除当支持***滑动时例如主动脉瓣的加热。如果提供一个以上的加热元件或加热丝，则可以将它们布置在套管内表面的相对位置。此外加热元件或加热丝优选被共同致动或赋能。
如果加热元件本身用作温度传感器，则也是有利的。加热元件优选地配置成既引起套管中的流体温度的变化，又检测，尤其是测量套管中的流体温度的变化。加热元件本身可以特别通过加热元件，特别是加热丝材料(在温度变化的情况下，电阻变化)的合适选择而用作温度传感器。因此加热元件的有利实施例是例如在聚酰亚胺膜之间或在膜上的(铂)丝线圈(由铂合金制成并且以曲折图案布置的加热丝)。优选地，加热元件包括以薄膜工艺由导电、电阻材料(例如，铂合金)制成的加热线圈。在该情况下，加热元件可以例如用作温度传感器，原因是加热元件(串联)电阻被测量。为了测量参考温度或流体背景温度，例如，可以在关闭加热器的情况下或在加热状态下不操作加热元件的阶段测量加热元件(串联)电阻(例如，借助于加热电压和/或加热电流确定)。如果加热元件本身可以用作温度传感器，则不必提供(另外的或单独的)温度传感器，并且在该情况下，可以在步骤a)中操作加热元件而不是(单独的)温度传感器。在该背景下，特别优选的是，也可以用作温度传感器的(仅)一个(铂)加热线圈用作加热元件或在加热元件中使用。在关闭状态下，即，当加热元件在加热状态下未操作时，(铂)加热元件或加热线圈可以用作参考温度传感器；在操作期间，即，当加热元件在加热状态下操作时，它可以用作加热元件并同时用作操作温度传感器。为此，例如可以使用加热元件(串联)电阻的(已知)温度相关性。
在该情况下加热元件是除支持***的电动马达之外还常规提供的部件，其特别地与电动马达分开布置。在该情况下加热元件尤其被理解为表示电可操作部件，其优选地将供应给它的电能的至少70％，特别优选地至少80％，或甚至至少90％转换成热量。因此，在该情况下加热元件尤其不表示驱动支持***的致流机的电动马达。
在步骤c)中，至少使用流体温度参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定流体体积流量。在步骤c)中，优选使用至少一个温度传感器操作参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定流体体积流量。换句话说，这尤其意味着使用温度传感器操作参数或其变化和加热元件操作参数或其变化两者来确定流体体积流量。加热元件操作参数例如可以理解为加热元件温度、加热元件电流或加热元件输出(电流)信号。温度传感器操作参数可以理解为表示由此测量的温度、温度传感器电流或温度传感器输出(电流)信号。在此，变化尤其可以理解为表示脉冲，所述脉冲可以有利地由加热元件传输并且由温度传感器检测。
根据(第一)有利实施例，提出加热元件以限定的电功率操作。在该情况下可以测量加热元件的温度。该(第一)实施例尤其涉及所谓的恒定电流风速测定。在恒定电流风速测定中，加热元件以限定的电功率操作并且测量由此产生的温度。
根据(第二)有利实施例，提出将加热元件保持在恒定温度。在该情况下可以测量加热元件的电功率。该(第二)实施例尤其涉及所谓的恒定温度风速测定。在恒定温度风速测定中，将加热元件保持在恒定温度并且测量为此所需的电功率。
根据(第三)有利实施例，提出加热元件以脉冲方式操作。在该情况下，在步骤c)中，可以借助于特别是位于加热元件的下游的温度传感器来检测流体温度的变化。该(第三)实施例尤其涉及所谓的脉冲响应方法。在脉冲响应方法中，加热元件以脉冲方式操作，并且测量时间，直到在下游温度传感器处测量到热脉冲。为了改善测量分辨率，可以例如借助于二进制随机数序列来执行脉冲操作，并且可以通过自相关器来确定时间延迟。此外，优选在计算中另外考虑响应脉冲的最大幅度。
优选在例如步骤d)中提供在步骤c)中确定的流体体积流量作为用于支持***的控制参数。支持***的处理单元可以将该控制参数作为输出变量提供，特别是提供给支持***的控制单元，所述控制单元优选地调节电动马达的功率，并且因此尤其还调节支持***的(血液)输送速率。
另一方面提出了一种处理单元，所述处理单元配置成执行在此提出的方法。处理单元可以具有存储器，校准数据可以存储在所述存储器中。作为校准数据的替代或补充，至少一个(速度相关)校准系数和/或加热元件的热模型也可以存储在存储器中。另外，处理单元可以包括可以访问存储器的微处理器。处理单元优选地从至少一个加热元件和/或至少一个温度传感器接收数据。处理单元还可以包括用于控制和读取加热元件和温度传感器的电子组件。
根据另一方面，提出了一种可植入血管支持***，其包括：
-在支持***的套管的区域中的温度测量装置，
-可以引起所述套管中的流体温度的变化的加热元件。
支持***优选地是左心室心脏支持***(LVAD)或经皮、微创左心支持***。此外，支持***优选地是完全可植入的。换句话说，这尤其意味着检测所需的装置，特别是参考温度传感器，马达温度传感器和电流传感器完全位于患者体内并保持在那里。支持***尤其优选地被配置和/或适合于至少部分地布置在心室中，优选地布置在心脏的左心室中，和/或布置在主动脉中，特别是在主动脉瓣位置中。
温度测量装置优选地形成有温度传感器。温度测量装置此外还可以优选地包括另一温度传感器。然而，并非必须将温度测量装置与加热元件分开设置。而是，温度测量装置也可以形成在加热元件中和/或由加热元件本身形成。为此基于加热元件串联电阻的(隐式)温度测量是特别优选的。
此外，支持***优选地包括致流机，例如泵。支持***优选地具有电动马达。电动马达通常是致流机的部件。支持***优选是细长的和/或管状的。优选地，(入口)套管和致流机布置在支持***的相对端的区域中。
根据有利实施例，支持***还包括处理单元，所述处理单元配置用于执行在此提出的方法。
结合方法讨论的细节、特征和有利实施例也可以相应地出现在这里提出的处理单元和/或支持***中，反之亦然。在这方面，这里完全参考关于特征的详细表征的解释。
下面参考附图更详细地解释此处提出的解决方案及其技术环境。应当指出的是，本发明不应受到所示示例性实施例的限制。特别地，除非另有明确说明，否则还可以提取附图中解释的事实的部分方面，并且将它们与来自其他附图和/或本说明书的其他部件和/或见解组合。以下示意性地示出：
图1a经皮微创左心支持***，
图1b有创植入胸部开口下方的左心支持***，
图2可以执行恒定电流和恒温方法的植入式血管支持***，
图3根据图2的支持***的部件架构，
图4根据图2的支持***的控制电路的图示，
图5可以执行恒定电流和恒温方法的另一植入式血管支持***，
图6可以执行脉冲响应方法的另一植入式血管支持***，
图7可以执行脉冲响应方法的另一植入式血管支持***，以及
图8根据图6或图7的支持***的测量值时间曲线。
植入式左心支持***(LVAD)主要存在两个设计变型，如图1a和1b中所示。图1a示出了(经皮)微创左心支持***7，而图1b示出了有创植入在胸部开口下方的心尖左心支持***8。根据图1a的变型将血液从左心室9直接输送到主动脉10中，原因是(经皮)微创左心支持***7居中位于主动脉瓣11中。根据图1b的变型将血液从左心室9经由旁路管12经心尖输送到主动脉10中。
图2示意性地示出了在主动脉瓣位置中的可以执行恒定电流和恒定温度方法的植入式血管支持***2。
支持***2在此例如是左心室心脏支持***(LVAD)，具有套管部分的管状细长结构，其中形成有(入口)套管4，并且具有致流机部分，所述致流机部分连接到套管部分并且其中设置有致流机32。支持***2从主动脉10通过主动脉瓣11向远侧突出到心室9中。支持***2的(入口)套管4突出到心室9中。流体体积流量1使用支持***2的致流机32(例如，可以具有电动马达的泵)例如从心室9通过套管4输送，例如泵送到主动脉10中。因此，流体体积流量1也称为泵体积流量(Qp)，其仅量化通过支持***2本身的流量。
另外，在图2中可以看到，一定的主动脉瓣体积流量26经由通过主动脉瓣11的生理路径到达主动脉10。因此在从心室9到主动脉10的支持***2的区域中通过主动脉10的横截面几何形状33的心时体积或总流体体积流量27(QHZV)是流体体积流量1(Qp)和主动脉瓣体积流量26(Qa)的总和。
温度传感器3布置在套管4的区域中。为此，温度传感器3例如位于套管4的远端上(在心室9中，诸如血液的流体从那里流动)。支持***2还包括加热元件5，当加热元件5被赋能时，所述加热元件可以例如通过焦耳加热或欧姆电阻加热来改变套管4中的流体温度。
根据图2的温度传感器3是检测参考温度21的参考温度传感器，所述参考温度例如在该情况下是背景血液温度。为此，(参考)温度传感器3位于代表热源的加热元件5上游的不受热影响的血流中，这里例如在加热元件5之前或上游的区域中。代替单独的(参考)温度传感器3，另一(第二)温度传感器的值例如布置在加热元件5的高度处，或者如果***未操作并且因此该另一温度传感器未受加热元件5的影响，也可以使用其下游(参见图5、6：附图标记24；图7：附图标记3)。由于静息患者的血液温度仅缓慢变化，因此该值也可以表示背景温度的良好估算。另外，根据加热元件5的设计，加热元件5本身的电阻也可以用作温度传感器3。
如果使用单独的参考温度传感器(例如，根据图2中的图示的温度传感器3的情况)，则该单独的参考温度传感器应当以这样的方式定位在支持***2中使得它不会受到加热元件5的热输出影响，例如，在支持***2的指向心室9和/或套管4的尖端处，和/或以热解耦的方式在加热元件5的上游(相对于血流)。结果，有利地可以通过将热能供应到所观察的流体体积中来确定温度升高。由于介质中的定向流动，参考温度传感器到加热元件5的示例性最小距离尤其(主要)由载体材料的导热率确定。对于非金属载体材料，至少5mm[毫米]的距离是有利的。
此处的操作原理是基于充分了解流体(在该情况下为血液)的热容量(公式符号C；参见图4中的附图标记23)，并且基于通过定义温度dT确定加热血液所需的电功率dQ：
Figure BDA0002908626290000081
使用充分了解的热容量C(在算法中提供)，测得的能量供应dQ和由两个测得的(流体)温度确定的温度升高dT，因此可以计算在观察期中转移的流体体积V或流体体积流量1(公式符号Q)。在该情况下，差dT所需的背景血液温度可以借助于(参考)温度传感器3来计算，或者如果加热元件未活动持续足够长的时间，则可以从另一温度传感器的值计算(参见上述解释)。
在该情况下，加热元件5例如形成有加热丝或热丝。在也可以称为抽吸管的套管4内部的壁上实现热丝，结果是有利地研究限定的血液体积并且可以排除当支持***滑动时例如主动脉瓣11的加热。
关于根据图2的实施例的操作模式，还参考关于图4的以下解释。
图3示意性地示出了根据图2的支持***的部件架构。在该情况下，支持***2例如包括控制单元13、温度传感器3和例如作为热丝或加热丝形成的加热元件5。作为示例，控制单元13在此是支持***2的处理单元6的部件。
图4示意性地示出了根据图2的支持***2的控制电路的图示。附图标记被统一地使用，使得关于根据图2至4的实施例的操作模式的解释参考图2和3。
图4中所示的示例性控制电路可以在根据图3的控制单元13中实现，所述控制单元又可以是支持***2的部件，特别是支持***2的处理单元6的部件。控制电路包括控制器14和加热元件5。影响加热元件5(控制路径)的扰动变量是参考温度21、流体体积流量1和(流体，这里是血液的)热容量23。在此，控制变量是电流20并返回到控制器14。在此，电流20(控制变量)和电压19(操纵变量)通过确定的实际功率17一起返回。控制偏差18是从目标功率16减去实际功率17得出的。还向计算单元15提供流体体积流量1、参考温度21和热容量23的上述扰动变量以及电流20(控制变量)和电压19(操纵变量)，所述计算单元从电压19和电流20以及加热元件5的实际电阻22确定实际功率17，并且还从实际电阻22确定加热元件温度25(例如，基于电阻的已知温度相关性)。计算单元15从其计算流体体积流量1，其中后者可以被提供作为平均体积流量。
在作为恒定电流风速测定的实施例中，加热元件5在此例如通过控制单元13中的控制器14被提供恒定功率，并且用于测量加热元件温度25和参考温度21的电阻22从参考温度传感器3(或者在加热器关闭时(即，在加热元件5在加热状态下未操作时)的加热元件电阻22，以便确定参考温度21)读取。在计算单元15中基于电加热元件功率消耗17，基于加热元件5的电阻22确定的加热元件温度25和参考温度21计算流体体积流量1或Qp。
在作为恒定温度风速测定的实施例中，加热元件5的加热元件温度25在此例如通过控制器14保持在限定温度或基于参考或背景温度21保持在限定温度升高。基于所需的丝功率消耗17和背景温度21，在控制单元13的计算单元15中计算流体体积流量1或Qp。
图5示意性地示出了可以执行恒定电流和恒定温度方法的另一植入式血管支持***2。根据图5的支持***2与根据图2的支持***2具有许多共同的特征，使得在这方面参考以上关于图2的解释。根据图5的设计变型与根据图2的设计变型的区别在于，另一(第二)温度传感器24定位成与加热元件5热耦合，使得可以不基于加热元件5的电阻22，而是基于附加温度传感器24的电阻来确定加热元件5的温度。
图6示意性地示出了可以执行脉冲响应方法的另一植入式血管支持***2。在该变型中，优选地布置在套管4内部的壁上的另一温度传感器24与加热元件5(在致流机32的方向上，在加热元件5的下游)间隔开，使得可以观察到通过时间和热稀释效果。与上述设计变型一样，在此处由温度传感器3形成的可选(参见图7)参考温度传感器位于上游，以便确定流体(此处：血液)的参考或背景温度21。在该情况下，确保温度传感器3和附加温度传感器24与加热元件5热解耦，并且另一温度传感器24由于其在空间上靠近致流机32而也与其热解耦。取决于载体材料，在该情况下5-10mm的距离是合适的。
加热元件5受到功率脉冲31的作用，并且将限定量的能量Ep引入套管4的血液体积中，这导致血液温度升高。由于致流机32的(泵)活动，血液进一步以Qp相关的流率在另一温度传感器24的方向上流动，这在Qp相关通过时间Δt之后观察到最大温度Tm。基于Ep或加热元件功率消耗17，使用Δt，参考温度21和Tm，在控制单元13中计算流体体积流量1或Qp(通过时间Δt或通过时间Δt和振幅高度Tm)。
可观察的效果是通过时间，其中高流体体积流量1对应于从加热元件5到另一温度传感器24的短通过时间，并且基于加热元件5对血液体积的固定热阻和血液的固定热容量23，幅度变化，其中缓慢流体体积流量1对应于另一温度传感器24处的急剧温度升高，而快速流量对应于小温度升高。
图7示意性地示出了可以执行脉冲响应方法的另一植入式血管支持***2。根据图7的支持***2与根据图6的支持***2具有许多共同的特征，使得在这方面可以参考上面关于图6的解释。区别在于在图7中仅提供一个温度传感器3。该温度传感器优选地在套管4内部的壁上，并且在该情况下实现另一温度传感器24在根据图6的实施例中实现的目的。因此根据图7的实施例在没有(单独的)参考温度传感器的情况下进行管理。
图8示意性地示出了根据图6或图7的支持***2的测量值时间曲线。在时间29上绘制借助于布置在加热元件5下游的温度传感器(图6中的附图标记24和图7中的附图标记3)测量的温度曲线，其中经由模/数转换器将温度测量为电压值，使得在时间29上绘制电压19和模/数转换器输出28两者。绘制各种测量值曲线，即第一测量值曲线34，第二测量值曲线35，第三测量值曲线36，第四测量值曲线37，第五测量值曲线38和第六测量值曲线39，其中根据减小的流体体积流量(泵体积流量)排列测量值曲线；因此测量值曲线39表示在低流体体积流量的情况下在温度传感器处的温度曲线，并且因此测量值曲线34表示在高流体体积流量的情况下在温度传感器处的温度曲线。另外，作为示例仅标记到测量值曲线39的脉冲31被测量为止的时间差30。可以清楚地看到，时间差30与流体体积流量成反比，测量值曲线的幅度(最大值)也是如此。另外，在根据图8的图示中，还可以看到其他测量值曲线34、35、36、37和38的脉冲31，因此共有六个脉冲31。对于测量值曲线的解释，参考以上关于图6和7的解释，特别是那里描述的观察效果。
此处提出的解决方案尤其具有以下一个或多个优点：
·通过将传感器集成到VAD的入口套管中，可以防止组织和加热元件之间的接触，由此防止组织受损。
·集成到入口套管中的优点是(流动)几何形状，因此已知所研究的血液体积，这可以根据实现方式变型简化或替换传感器的校准。市售导管需要施用冰水推注以便相对于血管体积进行校准。
·连续的Qp测量允许快速诊断吸力，即入口管对心室壁的吸力，从而削弱泵功能。
总之，应特别注意本发明的以下优选特征：
一种用于确定通过植入式血管支持***2的流体体积流量1的方法包括以下步骤：
a)确定所述支持***(2)的套管(4)的区域中的流体温度参数，
b)操作加热元件(5)，所述加热元件能够引起所述套管(4)中的流体温度的变化，
c)至少使用所述流体温度参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定所述流体体积流量(1)。
一种可植入血管支持***，即可以布置在人体或动物体内的血管支持***，包含在支持***2的套管4的区域中的温度测量装置，并且包括可以引起套管(4)中的流体温度的变化的加热元件5。

Claims (22)

1.一种用于确定通过可植入血管支持***(2)的流体体积流量(1)的方法，其包括以下步骤：
a)确定所述支持***(2)的套管(4)的区域中的流体温度参数，
b)操作加热元件(5)，所述加热元件能够引起所述套管(4)中的流体温度的变化，
c)至少使用所述流体温度参数或其变化和至少一个加热元件操作参数或其变化来确定所述流体体积流量(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热元件(5)以限定的电功率操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其中测量所述加热元件(5)的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述加热元件(5)保持在恒定温度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中测量所述加热元件(5)的电功率。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热元件(5)以脉冲方式操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在步骤c)中借助于温度传感器(3)检测流体温度的变化。
8.一种处理单元(6)，其配置成执行根据前述权利要求中的一项所述的方法。
9.一种可植入血管支持***(2)，其包括：
-在支持***(2)的套管(4)的区域中的温度测量装置，
-加热元件(5)，所述加热元件能够引起所述套管(4)中的流体温度的变化。
10.根据权利要求9所述的支持***，其还包括配置成执行根据权利要求1至7中的一项所述的方法的处理单元(6)。
11.根据权利要求9或10所述的支持***，其特征在于用于通过所述套管(4)输送流体的致流机(32)，流体能够借助于所述套管引导到所述致流机(32)。
12.根据权利要求11所述的支持***，其特征在于所述套管(4)设计用于将血液形式的流体从心脏的心室(9)引导到主动脉(10)中。
13.根据权利要求11或12所述的支持***，其特征在于所述温度测量装置具有用于测量参考温度的温度传感器(3)，所述温度传感器布置在所述套管(4)的背向所述致流机的一端处。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的支持***，其特征在于所述加热元件(5)布置在所述套管(4)的内壁上。
15.根据权利要求13或14所述的支持***，其特征在于所述加热元件(5)在所述套管(4)的布置成与所述温度传感器(3)和所述致流机(32)相距一定距离的部分中布置在所述套管(4)中。
16.根据权利要求15所述的支持***，其特征在于所述加热元件(5)形成为加热丝或热丝。
17.根据权利要求13至16中的一项所述的支持***，其特征在于另一温度传感器(24)。
18.根据权利要求17所述的支持***，其特征在于所述另一温度传感器(24)与所述加热元件(5)热耦合。
19.根据权利要求17所述的支持***，其特征在于所述另一温度传感器(24)布置在所述加热元件(5)与所述致流机(32)之间。
20.根据权利要求11至14中的一项所述的支持***，其特征在于管状细长结构，所述管状细长结构具有所述套管(21)形成在其中的套管部分，并且具有与所述套管部分连接并且所述致流机(32)布置在其中的致流机部分。
21.根据权利要求11或12所述的支持***，其特征在于所述温度测量装置具有布置在所述加热元件(5)和所述致流机(32)之间的温度传感器(3)，用于测量供应到所述致流机的流体的温度。
22.根据权利要求21所述的支持***，其特征在于所述温度传感器(3)布置在所述套管(4)的内壁上。
CN201980048719.3A 2018-06-06 2019-06-06 用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法和血管支持*** Pending CN112533660A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018208870.5 2018-06-06
DE102018208870.5A DE102018208870A1 (de) 2018-06-06 2018-06-06 Verfahren zur Bestimmung eines Fluid-Volumenstroms durch ein implantiertes, vaskuläres Unterstützungssystem
PCT/EP2019/064800 WO2019234161A1 (de) 2018-06-06 2019-06-06 Verfahren zur bestimmung eines fluid-volumenstroms durch ein implantiertes, vaskuläres unterstützungssystem und vaskuläres unterstützungssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112533660A true CN112533660A (zh) 2021-03-19

Family

ID=66821249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980048719.3A Pending CN112533660A (zh) 2018-06-06 2019-06-06 用于确定通过植入式血管支持***的流体体积流量的方法和血管支持***

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210346674A1 (zh)
EP (1) EP3801666A1 (zh)
JP (1) JP7515176B2 (zh)
CN (1) CN112533660A (zh)
DE (1) DE102018208870A1 (zh)
WO (1) WO2019234161A1 (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101351237A (zh) * 2005-12-29 2009-01-21 生物技术公司 医用流体体积测量设备
US20130041204A1 (en) * 2011-02-18 2013-02-14 Marlin Stephen Heilman Control of blood flow assist systems
US20140243688A1 (en) * 2011-10-28 2014-08-28 Three Rivers Cardiovascular Systems Inc. Fluid temperature and flow sensor apparatus and system for cardiovascular and other medical applications
WO2014141284A2 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Magenta Medical Ltd. Renal pump
WO2014165635A2 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Circulite, Inc. Implantable blood pump, blood pump and method for data transfer in a blood pump system
DE102015004177A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Em-Tec Gmbh lmplantierbare Sensorik zur lntegration in Herzunterstützungssysteme, Herzunterstützungssystem und Verfahren zur Kontrolle und Steuerung einer Sensorik
US20160213828A1 (en) * 2013-06-18 2016-07-28 University of Luebeck Cardiac support system and a cardiac support method
WO2017032751A1 (de) * 2015-08-24 2017-03-02 Berlin Heart Gmbh Herzpumpe sowie verfahren zum betrieb einer herzpumpe
DE202015009422U1 (de) * 2015-06-16 2017-07-12 Berlin Heart Gmbh Implantierbare Herzpumpe

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2004295C (en) * 1989-11-30 1998-02-10 William F. Hayes Primary fluid actuated, secondary fluid propelling system
KR20150052215A (ko) 2012-09-05 2015-05-13 하트웨어, 인코포레이티드 Vad 통합형 유동 센서
EP3509662B1 (en) * 2016-09-06 2020-12-30 Heartware, Inc. Integrated sensors for intraventricular vad

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101351237A (zh) * 2005-12-29 2009-01-21 生物技术公司 医用流体体积测量设备
US20130041204A1 (en) * 2011-02-18 2013-02-14 Marlin Stephen Heilman Control of blood flow assist systems
US20140243688A1 (en) * 2011-10-28 2014-08-28 Three Rivers Cardiovascular Systems Inc. Fluid temperature and flow sensor apparatus and system for cardiovascular and other medical applications
WO2014141284A2 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Magenta Medical Ltd. Renal pump
US20160022890A1 (en) * 2013-03-13 2016-01-28 Magenta Medical Ltd. Renal pump
WO2014165635A2 (en) * 2013-04-05 2014-10-09 Circulite, Inc. Implantable blood pump, blood pump and method for data transfer in a blood pump system
US20160213828A1 (en) * 2013-06-18 2016-07-28 University of Luebeck Cardiac support system and a cardiac support method
DE102015004177A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Em-Tec Gmbh lmplantierbare Sensorik zur lntegration in Herzunterstützungssysteme, Herzunterstützungssystem und Verfahren zur Kontrolle und Steuerung einer Sensorik
DE202015009422U1 (de) * 2015-06-16 2017-07-12 Berlin Heart Gmbh Implantierbare Herzpumpe
WO2017032751A1 (de) * 2015-08-24 2017-03-02 Berlin Heart Gmbh Herzpumpe sowie verfahren zum betrieb einer herzpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
JP7515176B2 (ja) 2024-07-12
JP2021526877A (ja) 2021-10-11
WO2019234161A1 (de) 2019-12-12
DE102018208870A1 (de) 2019-12-12
EP3801666A1 (de) 2021-04-14
US20210346674A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3557211B2 (ja) 連続血流量を低電力で測定する方法および装置
US20220273935A1 (en) Thermistor imbedded therapeutic catheter
US5509424A (en) Continuous cardiac output monitoring system
US5588438A (en) System and method for controlling the temperature of a catheter-mounted heater
US8016766B2 (en) Central venous catheter assembly for measuring physiological data for cardiac output determination and method of determining cardiac output
EP0096495B1 (en) Cardiac flow measurement system and method
CN111565771A (zh) 用于在估计血管内血泵中的血液流量中校准和使用的方法和设备
JP2021526880A (ja) 埋め込み可能な心室補助システムおよびその操作方法
JPH05508567A (ja) 心拍出量を監視する装置および方法
JP7515176B2 (ja) 埋め込まれた血管補助システムを通る流体体積流量を決定する方法および血管補助システム
EP0625884B1 (en) System and method for controlling the temperature of a catheter-mounted heater
JP7422407B2 (ja) 埋め込まれた血管補助システムの領域における総流体体積流量を決定する方法および埋め込み可能な血管補助システム
JPH08266491A (ja) 心拍検出装置
US11246643B2 (en) Medical system with optimized effects
WO2004086976A1 (en) Blood flow monitor with venous and arterial sensors
US20210290933A1 (en) Cardiac support system flow measurement using pressure sensors
CN117731254A (zh) 一种泵血导管组件及心脏血流辅助***
CN117731255A (zh) 一种泵血导管组件及心脏血流辅助***
WO2009099324A1 (en) Method, assembly, catheter and processing device for obtaining an indication of cardiac output
JPH0556899B2 (zh)
JPH0533623B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination