CN117379681A - 经心尖分体式心脏辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，公开一种经心尖分体式心脏辅助装置，包括轴流驱动***和导流模块，轴流驱动***包括驱动模块、叶轮，驱动模块的传动轴连接叶轮，叶轮包括轮毂和叶轮片，叶轮片绕轮毂外周螺旋设置；导流模块包括中空套筒，叶轮位于套筒入口端内部，套筒出口端内壁固定设有螺旋状导叶，驱动模块向远离套筒的方向延伸。本发明可安置于心尖处，安装后与心脏构成串联结构，产生的血压波形更接近于生理状态下的动脉搏动波形，收缩压大，有利于组织器官灌注；电机与桨叶的分离增大血流空间，需要的桨叶转速下降，减少血栓风险和对凝血的破坏；驱动模块延伸至心尖外部，可以减少驱动模块运行产生的热量对血液造成不良影响。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及经心尖分体式心脏辅助装置。
背景技术
心力衰竭（心衰）作为所有心血管疾病的终末病程，具体表现为：心脏的收缩功能和（或）舒张功能出现障碍，心脏泵血量减少。这一方面会造成全身各重要器官血液灌注不足，引起各器官功能障碍；另一方面心脏不能及时泵出血液，造成静脉回流心脏的血液受阻碍，静脉***血液淤积，器官水肿，进一步加剧组织器官的代谢障碍，最终导致全身器官功能衰竭及死亡。心脏移植通常被认为是终末期心衰患者的最佳治疗方案,但受限于心脏供体的极度短缺，仅少部分心衰患者有望接受心脏移植手术。
在心脏供体极其紧缺的情况下，机械循环支持装置（mechanical circulatorysupport, MCS）为终末期心衰患者带来了新的生存希望。其基本原理是将血液从衰竭的心脏泵入主动脉***。目前临床上采用的心脏辅助装置均将入口设置于左室心尖部，由人工血管连接人工辅助泵，出口均位于升主动脉，血流经衰竭的左心室由人工辅助泵绕过主动脉瓣到达主动脉，形成一个旁路循环，与心脏构成并联结构，持续将血流输送至全身动脉***，进行循环支持。然而，由于装置的设计，以下临床中面临的难题仍亟待解决：1）并联结构导致血流动力学改变，并不能产生类生理的收缩压和舒张压，脉压差小，如图5（左）所示（LVP：左室压；AOP：主动脉内压力；LAP：左房压），因为脉搏搏动极小，安装这种泵的患者又称为“无脉人”。然而生理性搏动对于人体极为重要：收缩压、舒张压的交替是毛细血管开放的主要动力，当失去这个动力后，毛细血管开放困难，导致组织器官灌注不足，患者将会发生一系列并发症，如肝肾功能衰竭；2）血流存在泵-心室争流，进而导致脏器灌注不良、血栓形成等一系列并发症；3）泵速难以控制到合适水平，可能出现泵停转或血流停止；或者泵速过快，则加重红细胞破坏，增加出血风险。
美国发明专利申请US20150231318A1公开一种跨主动脉人工心脏辅助装置。该装置安装在主动脉内，与心脏构成串联结构，一定程度上有助于避免并联心脏辅助装置缺陷。但是，该专利的血流入口位于主动脉瓣上，不可避免地需要将冠脉开口改道，增加了手术难度，和冠脉再植术相关风险。左室流出道、主动脉是细、长、直的通道，主动脉根部空间较小，如何保障足够的血流通道和有效的脉搏量将会成为临床应用中面临的难题。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种小型化的经心尖分体式心脏辅助装置。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
经心尖分体式心脏辅助装置，包括轴流驱动***和导流模块，所述轴流驱动***包括驱动模块、叶轮，所述驱动模块的传动轴连接叶轮，叶轮包括轮毂和叶轮片，叶轮片绕轮毂外周螺旋设置；所述导流模块包括中空套筒，叶轮位于套筒入口端内部，套筒出口端内壁固定设有螺旋状导叶；驱动模块向远离套筒的方向延伸。
进一步地，所述驱动模块包括动力段和连接段，所述连接段呈细长轴状，传动轴贯穿连接段。
进一步地，所述驱动模块的连接段与套筒之间连接有支撑杆。
优选的，所述支撑杆设有三个，绕驱动模块的连接段周向均匀布设。
进一步地，所述套筒出口端外周设有连接部。
优选的，所述连接部呈环形凹槽状。
另一优选的，所述连接部呈环形凸楞状。
进一步地，所述驱动模块包括壳体，动力段的壳体内设有环形马达，环形马达内侧同轴设有环形永磁体，传动轴穿设于环形永磁体内部，传动轴两端分别穿出环形永磁体的两端，传动轴一端向连接段延伸并穿出壳体，壳体内两端分别设有轴承，传动轴两端分别穿设于轴承内，壳体的连接段开口处与传动轴之间设有密封圈。
进一步地，还包括导线，所述导线一端连通环形马达，另一端伸出壳体与外部电源连通。
本发明的有益效果有：
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，安装后与心脏为串联结构，能够达到搏动效果，串联结构产生的血压波形更接近于生理状态下的搏动波形，脉压差更高，脉冲式血流使脏器灌注更好，泵-心脏争流关系变成协同关系，使全部血液均经过心脏-泵-主动脉，充沛的血流避免了泵内血栓形成，由此，串联结构可有效的避免并联结构所带来的一系列相关并发症如肾功能损伤、卒中等。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，操作简便，无需主动脉瓣区域相关手术如冠脉开口改道，降低了手术难度，减少手术相关并发症。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，电机与桨叶的分离，大大增加了血流空间，导致需要的桨叶转速下降，从而减少血液破坏和对凝血的破坏；同时不再需要增加直径而达到辅助功能，从而适于安装于左室心尖处；轴流驱动***的驱动模块延伸至心尖外部，可以减少驱动模块运行产生的热量对血液造成不良影响。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，导流模块的套筒出口端设置螺旋状导叶，可以消除经叶轮驱动的血液的旋转运动，使其泵出的血液为轴向运动，减少血流动能损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是驱动模块的剖视示意图；
图3是驱动模块与套筒的连接示意图；
图4是本发明应用状态下的结构示意图；
图5为现有技术（左）与本申请（右）安装后血压波形对照示意图。
附图标记：1-驱动模块，13-壳体，14-环形马达，15-环形永磁体，2-叶轮，21-轮毂，22-叶轮片，3-传动轴，4-套筒，41-导叶，42-连接部，5-主动脉，6-支撑杆，7-主动脉瓣膜，8-冠脉，9-密封圈。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经心尖分体式心脏辅助装置，如图1、图2、图3、图4所示，包括轴流驱动***和导流模块，所述轴流驱动***包括驱动模块1、叶轮2，所述驱动模块1的传动轴3连接叶轮2，叶轮2包括轮毂21和叶轮片22，叶轮片22绕轮毂21外周螺旋设置；所述导流模块包括中空套筒4，叶轮2位于套筒4入口端内部，套筒4出口端内壁固定设有螺旋状导叶41；驱动模块1向远离套筒4的方向延伸。安装时，套筒4缝合连接在主动脉5根部主动脉瓣膜7下方，驱动模块1穿过心尖并固定在心肌上。
所述叶轮片22绕轮毂21具有第一螺旋向，导叶41绕套筒4具有第二螺旋向，所述第一螺旋向与第二螺旋向方向相反。导叶41的出口端有部分区域沿套筒4的轴向延伸，使血液在导叶41的出口端方向与套筒4的轴向方向一致，保证血液的流出方向与血管中轴线方向一致，减少血液流出后的旋转运动，减少能量损耗。
优选的，所述套筒4出口端外周设有连接部42，所述连接部42呈环形凹槽状或者凸楞状，方便缝合时与主动脉进行固定。
进一步地，所述驱动模块1包括动力段和连接段，所述连接段呈细长轴状，传动轴3贯穿连接段。安装时，动力段位于心脏外部，连接段贯穿心尖并与心肌固定连接。所述驱动模块1的连接段与套筒4之间连接有支撑杆6，如图3所示，所述支撑杆6固定驱动模块1与套筒4，以确保驱动模块1与套筒4之间始终保持同轴的相对位置关系，所述支撑杆6设置至少2个，绕驱动模块1连接段周向均匀布设，优选的，所述支撑杆6设置2个、3个或4个；所述支撑杆6的的纵截面呈圆形或者椭圆形，减少血流经过时的阻力。
所述驱动模块1如图2所示，包括壳体13，壳体13内腔设有环形马达14，环形马达14内侧同轴设有环形永磁体15，传动轴3穿设于环形永磁体15内部，传动轴3两端分别穿出环形永磁体15的两端，传动轴3一端向连接段延伸并穿出壳体13，壳体13内两端分别设有轴承，传动轴3两端分别穿设于轴承内，壳体13的连接段开口处与传动轴3之间设有密封圈9。还包括导线，所述导线一端连通环形马达14，另一端伸出壳体13与外部电源连通。外部电源开启为环形马达14供电，环形马达14通电产生磁场，通过磁场使环形永磁体15转动，环形永磁体15转动带动传动轴3转动，传动轴3进而带动叶轮2转动，将血液泵入套筒4内，经套筒4流入主动脉中。
安装时，所述导流模块的套筒4固定安装在主动脉5根部的主动脉瓣膜7下方，驱动模块1动力段位于心脏外部，连接段贯穿心尖并与心肌固定连接，安装示意图如图4所示。本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，安装后与心脏为串联结构，能够达到搏动效果，串联结构产生的血压波形更接近于生理状态下的搏动波形，平均动脉压较大，有利于组织器官灌注，血压波形如图5（右）所示（LVP：左室压；AOP：主动脉内压力；LAP：左房压）。由此，串联结构可有效的避免并联结构所带来的一系列相关并发症如卒中，肾功能损伤等。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，血流入口位于主动脉瓣膜7处，无需冠脉8开口改道而避免了冠脉缺血，降低了手术难度，减少冠脉再植术后狭窄和损伤的风险，避免了冠脉手术相关风险的发生。本发明采用分离式结构不仅使外科安装更加方便，而且避免了主动脉替换导致的出血。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，电机与桨叶的分离，大大增加了血流空间，导致需要的桨叶转速下降，从而减少血液破坏和对凝血的破坏；同时不再需要增加直径而达到辅助功能，从而适于安装于左室流出道、主动脉；轴流驱动***的驱动模块延伸至心尖外部，可以减少驱动模块运行产生的热量对血液造成不良影响。
本发明的经心尖分体式心脏辅助装置，导流模块的套筒出口端设置螺旋状导叶，可以消除经叶轮驱动的血液的旋转运动，使其变为沿主动脉的轴向运动，减少血流动能损耗。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：包括轴流驱动***和导流模块，所述轴流驱动***包括驱动模块、叶轮，所述驱动模块的传动轴连接叶轮，叶轮包括轮毂和叶轮片，叶轮片绕轮毂外周螺旋设置；所述导流模块包括中空套筒，叶轮位于套筒入口端内部，套筒出口端内壁固定设有螺旋状导叶；驱动模块向远离套筒的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述驱动模块包括动力段和连接段，所述连接段呈细长轴状，传动轴贯穿连接段。
3.根据权利要求2所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述驱动模块的连接段与套筒之间连接有支撑杆。
4.根据权利要求3所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述支撑杆设有三个，绕驱动模块的连接段周向均匀布设。
5.根据权利要求1所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述套筒出口端外周设有连接部。
6.根据权利要求5所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述连接部呈环形凹槽状。
7.根据权利要求5所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述连接部呈环形凸楞状。
8.根据权利要求2所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：所述驱动模块包括壳体，动力段的壳体内设有环形马达，环形马达内侧同轴设有环形永磁体，传动轴穿设于环形永磁体内部，传动轴两端分别穿出环形永磁体的两端，传动轴一端向连接段延伸并穿出壳体，壳体内两端分别设有轴承，传动轴两端分别穿设于轴承内，壳体的连接段开口处与传动轴之间设有密封圈。
9.根据权利要求8所述的经心尖分体式心脏辅助装置，其特征在于：还包括导线，所述导线一端连通环形马达，另一端伸出壳体与外部电源连通。
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2023
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