WO2021158141A1 - Controlling blood flow in rotary pumps in mechanical circulatory support systems - Google Patents

Controlling blood flow in rotary pumps in mechanical circulatory support systems Download PDF

Info

Publication number
WO2021158141A1
WO2021158141A1 PCT/RU2020/000597 RU2020000597W WO2021158141A1 WO 2021158141 A1 WO2021158141 A1 WO 2021158141A1 RU 2020000597 W RU2020000597 W RU 2020000597W WO 2021158141 A1 WO2021158141 A1 WO 2021158141A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pump
heart
line
control unit
nnp
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000597
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Георгий Пинкусович ИТКИН
Аркадий Павлович КУЛЕШОВ
Александр Сергеевич БУЧНЕВ
Александр Александрович ДРОБЫШЕВ
Михаил Сергеевич НОСОВ
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ И ИСКУСТВЕННЫХ ОРГАНОВ ИМЕНИ АКАДЕМИКА В.И. ШУМАКОВА" МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. ШУМАКОВА" МИНЗДРАВА РОССИИ)
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
Priority claimed from RU2020103801A external-priority patent/RU2725083C1/en
Priority claimed from RU2020109559A external-priority patent/RU2732084C1/en
Priority claimed from RU2020109560A external-priority patent/RU2734142C1/en
Priority claimed from RU2020109557A external-priority patent/RU2732312C1/en
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ И ИСКУСТВЕННЫХ ОРГАНОВ ИМЕНИ АКАДЕМИКА В.И. ШУМАКОВА" МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. ШУМАКОВА" МИНЗДРАВА РОССИИ) filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ И ИСКУСТВЕННЫХ ОРГАНОВ ИМЕНИ АКАДЕМИКА В.И. ШУМАКОВА" МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. ШУМАКОВА" МИНЗДРАВА РОССИИ)
Publication of WO2021158141A1 publication Critical patent/WO2021158141A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES 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
    • A61M60/00Blood pumps; Devices for mechanical circulatory actuation; Balloon pumps for circulatory assistance

Definitions

  • This invention relates to medical technology, in particular to extracorporeal and implantable mechanical circulatory support (BMC) devices based on the use of rotary pumps (PH) or non-pulsating flow pumps (NNP), can be used when conducting an auxiliary circulation.
  • BMC extracorporeal and implantable mechanical circulatory support
  • PH rotary pumps
  • NNP non-pulsating flow pumps
  • the invention also relates to heart-lung machines (AIC) and extracorporeal membrane oxygenation (ECMO, can be used) both for cardiopulmonary bypass during cardiac surgery and for auxiliary circulation to restore the myocardium in case of congestive heart failure.
  • AIC heart-lung machines
  • ECMO extracorporeal membrane oxygenation
  • the IPC method with the use of NNP, built on the principle of centrifugal and axial devices, has taken the leading direction (94%) in the world clinical practice for the treatment of patients with terminal heart failure (TSF). This is due to the significant advantages of these pumps in comparison with pulsating pumps, due primarily to their small size, high energy efficiency, greater reliability and service life.
  • the main control strategy is based on maintaining the pump rotor speed set by the operator. In this case, a low pulsation flow is formed at the pump outlet.
  • VNP VNP in the mode of increased pump rotor speed
  • a vacuum at the pump inlet which can cause tissue damage in the area of the inlet cannula, displacement of the interventricular septum, impairment of right ventricular function, arrhythmia, cardiac ischemia and hemolysis.
  • a device (US 7850594, B2) is known, which contains an NNP with a drive that provides a pulsating pump mode synchronously with the work of the heart. Moreover, the cardiac cycle is determined from the back EMF ripple index of the driving contactless DC motor.
  • a device is known (WO 2009150893, A1), which consists of a detector for reference signals of the cardiac cycle and an NNP control unit that regulates the speed of the pump, synchronously with the cardiac cycle.
  • the device includes a pump drive and a sensor for electrophysiological signals such as an electrocardiogram. At the same time, the sensor is connected to the pump drive for cardiosynchronized control of it in the copulsation and counterpulsation modes. Obtaining the parameters of the cardiac cycle in this case is based on the averaging of two or more cardiac cycles.
  • IPC systems using NNP with cardiosynchronized modulation of the impeller rotation speed contain an auxiliary VNP connected according to the "ventricle-artery" scheme.
  • the devices include a drive that periodically changes the rotation speed the pump rotor using signals received from the electrocardiogram sensor for synchronization with the cardiac cycle.
  • the main disadvantage of the devices described above is the periodic change in the speed of rotation of the pump impeller, synchronized with the frequency of the cardiac cycle, which can lead to an increase in shear stresses in the blood flow and, accordingly, to blood trauma.
  • the proposed MPC system includes at least one NNP pump with a control unit that maintains a constant rotation frequency of the pump impeller, as well as a controlled blood recirculation channel connected parallel to the inlet and outlet pipelines of the pump with a controlled valve.
  • the valve is connected to its own control unit, which receives signals from the cardiac synchronization unit.
  • the valve performs the function of regulating the blood flow, which consists in partial or complete overlap, as well as opening the lumen of the blood recirculation channel in accordance with the phases of the cardiac cycle, both in the copulsation mode and in the counterpulsation with the patient's heart.
  • the benefits of pulsatile perfusion in pediatric patients are to increase blood flow to vital organs, improve recovery of vital organs and reduce postoperative complications (Ungar A. Pulsatile Versus Nonpulsatile cardiopulmonary bypass procedures in neonates and infants: From clinical bench to practice. ASAIO 2005; 51: 6-10).
  • EED (fpdt) / (fdt), where fpdt is the hemodynamic work on pressure, fdt is the volume of pumped blood.
  • a device for controlling blood flow in cardiopulmonary bypass devices we have chosen a device (RU 2665180), in which a pulsating blood flow in the AIC and ECMO is created due to the inclusion of a channel of regulated blood circulation in parallel with the NNP.
  • the latter is equipped with a valve that is connected to the control unit to generate a pulsating flow at the outlet of the NNP.
  • the valve performs the function of regulating the blood flow, which consists in partially or completely blocking, as well as opening the lumen of the blood recirculation channel.
  • the disadvantage of this device is the need to introduce an additional recirculation loop, which increases the contact area of blood with a foreign surface.
  • a controlled clanan installed in the recirculation channel when closing requires a relatively large power to operate and maintain a given gap at a high pressure at the outlet of the pump-recirculation line system, which does not allow minimizing the control system and power supply to the valve.
  • the blood flow in the recirculation loop does not participate in the oxygenation process, which leads to the need to increase the total volume of blood pumped by the pump and, as a result, can lead to additional blood trauma.
  • IPC technology using NNP built on the principle of centrifugal, axial and roller devices, is successfully used in isolated left ventricular failure with a high percentage of patient survival (85% in the first year of implantation).
  • Known device IS (US2014172087 A1) of the centrifugal type, the rotor of the electric motor which rotates two impellers to supply blood to the large and small circle of blood circulation.
  • Known device IS (US 2013331934 A1) of the centrifugal type.
  • the device has an impeller on one side of the impeller and, accordingly, the impeller on the other side of the impeller.
  • This invention describes a system control method and impeller design for the left and right channels, taking into account the differences in peripheral resistance of the systemic and pulmonary circulation.
  • NNP systems that can be used for ICs with modulation of the impeller rotation speed (US 2011178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2).
  • the known IC contains the left and right NNP, each of which is connected with the pump control unit, which ensures the maintenance of a given constant rotation speed of the pump impeller.
  • a channel of controlled blood circulation is connected with the help of tees, containing a valve connected to the block control, including a block for setting the frequency and duty cycle.
  • the valve control unit by means of a hydraulic resistance, has the ability to independently regulate the blood flow in each recirculation channel, with the possibility of partially closing and opening its lumen.
  • a controlled valve installed in the recirculation channel when closed, requires a relatively large power to operate and maintain a given gap under conditions of relatively high blood pressure, which, together with the introduction of additional recirculation circuits into the design, limits the possibility of creating an implantable IC system based on this design.
  • the extracorporeal biofeedback system EXCOR (Berlin Heart AEG, Germany) is mainly used, representing two pulsating flow pumps (NLP) with a pneumatic drive.
  • NLP pulsating flow pumps
  • the system does not provide for the cardiosynchronization mode.
  • the widespread introduction of this system into clinical practice was limited due to the relatively low reliability and a large percentage of strokes caused by pump thrombosis.
  • this system is currently the only one approved for clinical use in the United States in young children with TSF.
  • NNP systems that can be used for biofeedback, which are based on the principle of modulation of the speed of rotation of the impeller (US 2011178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2).
  • the disadvantage of pumps with modulation of the impeller rotation speed is the inertia of the drive, which does not allow obtaining a given amplitude of flow pulses.
  • the variable rotor speed of the pumps increases the intra-pump shear stresses, resulting in increased trauma to the blood.
  • the biofeedback system is based on the connection of the left and right HVAD centrifugal type (Heart Ware HVAD) according to the scheme: left ventricle - aorta and right ventricle - pulmonary artery.
  • the control unit for each pump regulates the rotation speed of the impeller of each pump.
  • the main disadvantage of this system is the non-pulsating blood flow at the outlet of the right and left pump, which negatively affects organ microcirculation.
  • the absence of intra-pump pulsation increases the likelihood of thrombus formation in the pumps.
  • the MPC system includes an NNP with a pump control unit that maintains a constant rotation speed of the pump impeller, an inlet line of the pump for connection to the left ventricle of the heart and an outlet line of the pump for connection to the aorta through a vascular prosthesis.
  • the input line of the pump contains hydraulic resistance, which ensures full opening of the lumen of the input line in the systolic phase of the cardiac cycle and a decrease in the lumen of the input line in the diastolic phase of the cardiac cycle at a given constant speed of rotation of the pump impeller.
  • the hydraulic resistance is made in the form of a direct-acting mechanical valve.
  • a hydraulic resistance with a drive (or an actuator) is used.
  • the actuator can be used electromechanical, or electro-pneumatic, or electro-hydraulic drive.
  • the actuator drive can be connected to a drive control unit containing a cardiosynchronization unit connected to an ECG recording unit.
  • the cardiosynchronization unit can be connected to the pump control unit with the possibility of receiving signals of the back electromotive force of the pump control unit.
  • MPC method in which the proposed MPC system is used extracorporeally or intracorporeally, in the mode of co-pulsation with the patient's heart, connecting the pump input line to the left ventricle of the heart, and the pump output line through the vascular prosthesis to the aorta.
  • a mode of periodic reduction of resistance can be used, set for at least five cardiac cycles and with a duration of 0.5 to 1 minute.
  • a device for controlling blood flow in a cardiopulmonary bypass apparatus including a rotary pump, an inlet line of the pump for connection to a venous reservoir and an outlet line for connection to an oxygenator.
  • the inlet line of the pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive.
  • the latter is connected to a drive control unit, which provides pulsation with a given frequency and duty cycle of the blood flow entering through the oxygenator into the arterial line of the cardiopulmonary bypass system by partially blocking and completely opening the lumen of the pump inlet line.
  • a heart-lung machine can be used as a cardiopulmonary bypass apparatus.
  • the ECMO system can be used as a cardiopulmonary bypass apparatus, in which the drive control unit is connected to the cardiosynchronization unit connected to the ECG recording unit.
  • the actuator of the ECMO system can be configured to regulate the blood flow in accordance with the phases of the cardiac cycle in the counterpulsation mode with the patient's heart.
  • the actuator in the diastolic phase completely opens the lumen of the inlet line of the rotary pump, increasing the diastolic pressure in the arterial ECMO line, while providing an increase in coronary blood flow, and in the systolic phase, the actuator partially blocks the lumen of the input line, lowering the pressure in the arterial ECMO line, while providing reducing the load on the myocardium.
  • the blood flow control device in the cardiopulmonary bypass apparatus may use an electromechanical or electro-pneumatic or electro-hydraulic drive.
  • a physiological pulsating flow and pressure are formed at a constant speed of the rotor pump impeller.
  • a cardiosynchronized pulsating flow and pressure are formed in accordance with the phases of the cardiac cycle.
  • an artificial heart containing a left and right NNP, each of which is connected with a pump control unit, which provides a given speed of rotation of the pump impeller constant.
  • the input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit, which includes a unit for setting the frequency and duty cycle of the actuators.
  • the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump, providing a pulsation of the blood flow due to the complete opening and partial blocking of the lumen of the inlet line.
  • Actuators can use electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic actuators.
  • each pump contains an actuator made in the form of a variable hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit.
  • the hydraulic resistance with the help of the actuator drive partially blocks or opens the lumen of the inlet lines of the left and right pumps.
  • the drive control unit determines the frequency and duty cycle of the actuator drive and, accordingly, the frequency and duty cycle of blood flow pulses at the output of each pump.
  • a pulsating flow is generated at the output of the left and right rotary IC pump, which determines the pulse pressure in the aorta and pulmonary artery.
  • a biofeedback system is also proposed, containing left and right NNP connected with the pump control unit.
  • the pump control unit provides a constant speed of rotation of the impeller of each pump.
  • the input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit.
  • the latter includes a block for setting the frequency and duty cycle of the actuators.
  • the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump by completely opening or partially blocking the lumen of the inlet line.
  • electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic drives can be used.
  • a biofeedback method is also proposed, in which a patented biofeedback system is used.
  • the input line of the left pump is connected to the left ventricle of the heart, and its output line to the aorta;
  • the input line of the right pump is connected to the right ventricle of the heart, and its output line to the pulmonary artery.
  • biofeedback Another method of biofeedback is proposed, in which the patented biofeedback system is used.
  • the input line of the left pump is connected to the left atrium, and its output line to the aorta
  • the input line of the right pump is connected to the right atrium, and its output line to the pulmonary artery.
  • a pulsating flow is generated at the output of the left and right rotary pumps of the biofeedback, which determines the pulse pressure in the aorta and pulmonary artery.
  • figure 1 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the IPC systems in the mode of bypassing the left ventricle of the heart when installed in the input line of the NNP variable hydraulic resistance in the form of a mechanical valve, which is a passive element of direct action with full opening of the input line in systole of the heart and incomplete overlap of the input line, which reduces the amplitude of blood flow through the pump in the diastole of the heart;
  • fig. 2 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in IPC systems.
  • in fig. 3 shows a diagram of pressures and flow rates obtained on a hydrodynamic bench when simulating heart failure and pump operation without a pulsator; in fig. 4 shows a diagram of pressures and flows obtained on a hydrodynamic stand, when simulating heart failure and the operation of a pump with a pneumatic pulsator; in fig.
  • FIG. 5 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the AIK system using NNP when installed in the inlet line of an actuator pump - a hydraulic resistance with a drive connected to an electronic control unit that provides a given frequency and duty cycle of flow pulses and blood pressure at the output of the system;
  • fig. 6 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the ECMO apparatus in the cardiosynchronization mode with the use of NNP and an actuator built into the NNP input line, while the actuator drive is connected through the control unit to the cardiosynchronization unit, which receives signals from the ECG recording unit; in fig.
  • FIG. 7 shows a diagram of pressures and flow rates in the arterial line of the AIK (ECMO), obtained on a hydrodynamic stand when the NNP operates in a non-pulsating mode
  • fig. 8 shows a diagram of pressures and flow rates in the arterial line of the AIK (ECMO) obtained on a hydrodynamic stand using the claimed device providing a pulsating mode of operation
  • in fig. 9 shows a diagram of the proposed IC providing the generation of a pulsating flow in the left and right NNP IC; in fig.
  • FIG. 10 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP IS operate in non-pulsating mode without the NNP system - actuator (A); in fig. 11 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP IS operate in a pulsating mode using the installation of the NNP - A system in the input line; in fig.
  • FIG. 12 shows a diagram of the proposed biofeedback system, which provides the generation of a pulsating flow in the left and right NNP when connecting the right NNP according to the "right atrium - pulmonary artery” scheme and the left NNP according to the "left atrium - aorta”scheme; in fig. 13 shows a diagram of the proposed biofeedback system, which provides the generation of a pulsating flow in the left and right pump when connecting the right NNP according to the "right ventricle - pulmonary artery” scheme and the left NNP according to the "left ventricle - aorta”scheme; in fig.
  • FIG. 14 shows a diagram of pressures and flow rates obtained on a two-circle hydrodynamic test bench when the left and right NNP of the biofeedback system operate in a non-pulsating mode
  • fig. 15 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP of the biofeedback system operate in a pulsating mode using the installation of the NNP-A system in the NNP inlet line.
  • the figures indicate the following positions: 1 - pump (NNP), 2 - hydraulic resistance, 3 - aorta, 4 - left ventricle of the heart, 5 - pump inlet line, 6 - pump outlet line, 7 - NNP control unit, 8 - actuator, 9 - actuator drive, 10 - actuator / actuator control unit, 11 - cardiosynchronization unit, 12 - ECG recording unit, 13 - oxygenator, 14 - left atrium, 15 - hydraulic resistance - direct-acting mechanical valve, right, 16 - right actuator drive, 17 - right actuator, 18 - right NNP, 19 - right pump input line, 20 - pulmonary artery, 21 - right atrium, 22 - the outlet line of the right pump, 23 - the right ventricle;
  • a - arterial line AIK (ECMO), B - venous line AIK (ECMO) of the cardiopulmonary bypass apparatus
  • the patented device is designed in two versions.
  • the circuit contains NNP 1 (axial or centrifugal) with a control unit 7, the left ventricle 4 of the heart and the aorta 3.
  • NNP 1 axial or centrifugal
  • FIG. 1 when connected to the left ventricle 4 of the heart NNP 1 in the input line 5, a variable hydraulic resistance 2 is set, made in the form of a direct-acting mechanical valve.
  • an actuator 8 when connected to the left ventricle 4 of the heart of NNP 1, an actuator 8 is installed in the input line 5, containing a variable hydraulic resistance 2 and an actuator drive 9.
  • the control unit 10 of the actuator 8 must ensure full opening of the input line 5 in the systolic phase of the left ventricle of the heart 4 with an increase the amplitude of the systolic blood flow to the aorta in comparison with the pump operation in non-pulsating mode; and the specified hydraulic resistance in the diastolic phase of the heart, which provides a decrease in the amplitude of the diastolic volumetric blood flow at the NNP output.
  • the actuator control unit 10 is connected to the cardiosynchronization unit 11, which receives signals from the ECG recording unit 12 or cardioverter pulses.
  • the cardiac synchronization unit 11 can be connected to the NNP control unit 7 to receive back EMF signals.
  • Outlet line 6 NNP through a vascular prosthesis is connected to aorta 3.
  • the input line 5 of the NNP 1 with the actuator 8 is connected to the left ventricle 4 of the heart, and the output cannula 6 is connected through the vascular prosthesis with the aorta 3. Accordingly, at the exit of the NNP 1 in the aorta 3 due to the change in the variable hydraulic resistance created by the actuator 8, a physiological pulsating flow and pressure. At the same time, due to an increase in blood flow in the systolic phase, NNP 1 more effectively reduces the afterload of the ventricle of the heart compared to the work of NNP in the standard non-pulsating mode, which is one of the main factors in myocardial recovery during auxiliary circulation.
  • NNP 1 - actuator 8 with a minimum blood flow to diastole helps to eliminate dangerous modes associated with the occurrence of rarefaction at the inlet of NNP 1 and reverse regurgitation of blood from the artery to the ventricle.
  • An additional advantage of this invention is to increase the intra-pumping blood pulsation, which is one of the most important factors in reducing the likelihood of thrombus formation in the pump cavities.
  • the control unit of the actuator 10 provides for a mode of periodic reduction of hydraulic resistance at intervals from 30 sec to 1 minute with a duration of at least 5 heart cycles.
  • This mode is introduced to create conditions conducive to the periodic functioning of the aortic valve, in order to exclude the likelihood of developing its insufficiency.
  • the mode of periodic opening of the input line is realized with an interval from 30 seconds to 1 minute, at least for five cardiac cycles.
  • an electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic drive can be used.
  • the drive must provide a cardysynchronization mode in accordance with the phases of the cardiac cycle (systole / diastole).
  • both an electrocardiogram and cardioverter pulses or back EMF signals of the NNP drive system can be used.
  • the pulse pressure in the aorta P ao during the operation of the NNP 1-actuator 8 system is significantly higher than the pulse pressure in the aorta 3 than when the NNP 1 is operated without actuator 8.
  • the intra-pump pulsation of the fluid flow is significantly higher compared to the operation of the NNP in the non-pulsating mode, due to which conditions are created in the NNP cavities to minimize stagnation and recirculation zones dangerous for the formation blood clots.
  • results of comparing the operation of the NNP in non-pulsating mode and in the mode of operation of the NNP system 1 - actuator 8 at modeling of heart failure obtained on the hydrodynamic stand are summarized in the table, where P ao is the pressure in the aorta, AR ao is the pulsation of aortic pressure, P lzh (sis) is the systolic pressure in the IZhS, P lp (cf) is the average pressure in the atrium, Q ao is the average blood flow in the aorta.
  • the pulsating pressure of AR ao during the operation of the NNP1 with the actuator 8 increases in comparison with the work of the NNP in the non-pulsating mode by almost 3 times with the complete restoration of the systemic blood flow.
  • the pressure in the systolic phase the pressure in the left ventricular simulator decreases by 1, 4 times compared with the work of NNP 1 in a non-pulsating mode, which indicates an effective unloading of the left ventricle.
  • the patented device contains NNP 1, while in its input line 6, an actuator 8 is installed, containing a hydraulic resistance (HS) 2 and a HS actuator 9.
  • the actuator control unit (BU) 10 connected to the HS actuator 9, provides a given frequency and duty cycle of contractions corresponding to the heart rate when working in AIK and when non-cardiosynchronized ECMO mode.
  • cardiosynchronous mode ECMO BU 10 when implementing the cardiosynchronous mode ECMO BU 10 is connected to the cardiosynchronizing unit 11 connected to the ECG 12 recording unit.
  • connection of the NNP1 - A 8 BU 10 system is connected by a drive 9 to the cardiosynchronization unit 11 and the ECG recording unit 12 (Fig. 6).
  • FIG. 7 shows a diagram of pressure and flow in the arterial line of the APC (ECMO), taken on a hydrodynamic stand when the NNP1 operates in a non-pulsating mode.
  • APC APC
  • NNP1 - A8 The resulting effect of the system NNP1 - A8 is shown in the diagram of pressure and flow in the arterial line (A) APC (ECMO) in Fig.8.
  • the flow curve also has a pronounced pulsation, which can have a positive effect when using the system in patients, both when performing open heart surgery with APC, and when used when ECMO is connected in conditions of congestive heart failure.
  • the amplitude of the pulse pressure in the arterial line during the operation of the NNP 1 - A8 system is within physiological limits with an average flow rate of 4.8 l / min.
  • the invention can be used both in agro-industrial complex and in ECMO devices.
  • the control unit of the actuator is connected to the cardiosynchronization unit 11, which receives signals from the ECG 12 recording unit. providing an increase in amplitude blood pressure in the diastole phase of the heart, realizing the counterpulsation mode and, thus, contributing to an increase in coronary blood flow.
  • the actuator 8 partially overlaps the lumen of the input line 5, reducing blood flow and pressure at the output of NNP1 to oxygenator 13 and arterial line A.
  • a decrease in systolic pressure in arterial line A will lead to a decrease in afterload on the left ventricle of the heart, which will contribute to recovery affected myocardium.
  • the device being patented contains a left NNP 1 and a right NNP 18 (axial or centrifugal) with a pump control unit 7, which determines the set speed of rotation of the impeller of each pump.
  • Actuators (A) 8 and 17, respectively, are installed in the input lines 5 of the left NNP1 and right NNP1 19.
  • Each A contains: variable hydraulic resistance 2 and actuator 9 for the left channel IC and variable hydraulic resistance 15 and actuator 16 for the right channel IC.
  • the drives 9 and 16 of each A are connected with a single drive control unit 10. The latter provides a given frequency and duty cycle of the output pulses of the flow and blood pressure at the output of the left and right channels of the IC.
  • the input and output of the right NNP 18 are connected extracorporeally or intracorporeally according to the "artificial right atrium - pulmonary artery” scheme, and the left NNP 1 according to the "artificial left atrium - aorta” scheme.
  • the actuator drive control unit 10 provides full opening and partial overlap of the input lines 5 and 19, respectively, of the left NNP 1 and right NNP 18. Accordingly, at the output of the pumps, a pulse flow is formed and, consequently, a physiological pulse flow and pressure in the arterial reservoirs of a large and small circles of blood circulation.
  • the input line 5 of the left NNP 1 is connected to the left artificial atrium 14, and the input line 19 of the right NNP18 is connected to the right artificial atrium 21.
  • the output line 6 of the left NNP1 is connected to the aorta 3, and the output line 22 of the right NNP18 is connected to the pulmonary artery 20.
  • the drive control unit A10 provides the set frequency and duration of the flow and pressure pulses for the left and right NNP 1 and NNP 18, respectively.
  • FIG. 10 shows a diagram of the pressures and flow rates of fluid in the large and small circles of blood circulation when the NLP is operating in a non-pulsating mode.
  • the resulting effect of the operation of the IC system using the NNP-A systems is shown in the diagram (Fig. 11).
  • physiological pulsating pressure in the aorta of 111/76 mm Hg is created in simulators of the aorta and pulmonary artery. Art.) and pulmonary artery 19/13 mm Hg.
  • the device being patented contains the left 1 and the right 18 NNP with the pump control unit 7, which determines the predetermined constant speed of rotation of the impeller of each pump.
  • Actuators 8,17 are installed in the input lines 5 and 19, respectively, of the left 1 and right 18 NNP, each of which contains a variable hydraulic resistance 2, 15 with its own drive 9, 16, which are connected to the drive control unit 10. and the latter provides a given frequency and duty cycle output pulses of blood flow and pressure at the output of the left 1 NNP and right 18 NNP.
  • the drive control unit 10 provides full opening or partial closure of the input lines 5 and 19, respectively, left 1 NNP and right
  • the input line 5 left 1 NNP and the input line
  • the input line 5 of the left NNP and the input line 19 of the right NNP 18 are connected, respectively, to the left 4 and right 23 ventricles of the heart, and the output line 6 of the left NNP1 and the output line 19 of the right NNP 18 are connected, respectively, to the aorta 3 and the pulmonary arteries 20 (Fig. 13).
  • actuators 8 and 17 In the phase of generating an increased amplitude of the output flow of the pumps, actuators 8 and 17 completely open the gaps of the inlet lines 5 and 19 respectively, for 1 left NNP and right 18 NNP, and in the phase of generation of a reduced amplitude of the output flow of the pumps, the actuators 8 and 17 partially overlap the gaps of the inlet lines.
  • control unit drives the actuators 10 provides a given frequency and duration of pulses of flow and blood pressure for the left 1 and right 18 NNP, respectively.
  • Rotaflow centrifugal pumps (Maquet AEG, Germany) with a minute flow rate of 5 l / min were used as pumps on the hydrodynamic stand.
  • the air cushion determines the elasticity of the vessels (for the pulmonary artery simulator, the elasticity equal to 5.7 ml / mm Hg. Art. and for a simulated aorta 2 ml / mm Hg. Art.).
  • Hydraulic resistances were used as peripheral resistance (for the pulmonary circulation 0.4 mm Hg / ml / s and for the systemic circulation 1.2 mm Hg / ml / s).
  • the left and right atria were simulated by open reservoirs.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

The invention relates to medical technology, and more particularly to extracorporeal and implantable mechanical circulatory support (MCS) devices. Proposed is an MCS system comprising a rotary pump with a pump control unit, a pump inlet line for connection to the left ventricle of the heart and a pump outlet line for connection to the aorta via a vascular prosthesis. The pump inlet line contains a flow resistance that allows full opening of the lumen of the inlet line in the systole phase of the cardiac cycle and a reduction of the lumen of the inlet line in the diastole phase of the cardiac cycle. Proposed is an MCS method in which the proposed MCS system is used outside or inside the body in copulsation with the patient's heart. The proposed device can be used in artificial blood circulation machines, extracorporeal membrane oxygenation machines and biventricular heart bypass systems. The technical result consists in creating a physiologically pulsatile flow and pressure in the aorta and the pulmonary artery with the impeller of the pump rotating at a constant set speed, improving the fluid dynamics inside the pump, and minimizing blood trauma by reducing the area of contact between the blood and the foreign surface of an MCS.

Description

УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ КРОВИ РОТОРНЫХ НАСОСОВ В СИСТЕМАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ КРОВООБРАЩЕНИЯ BLOOD FLOW CONTROL OF ROTARY PUMPS IN MECHANICAL SUPPORT OF BLOOD CIRCULATION
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Данное изобретение относится к медицинской технике, а именно к экстракорпоральным и имплантируемым устройствам механической поддержки кровообращения (МПК), основанным на применении роторных насосов (PH) или насосов непульсирующего потока (ННП), может быть использовано при проведении вспомогательного кровообращения. Изобретение относится также к аппаратам искусственного кровообращения (АИК) и экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО, может быть использовано) как для искусственного кровообращения при проведении кардиохирургических операций, так и для вспомогательного кровообращения с целью восстановления миокарда в случае застойной сердечной недостаточности. This invention relates to medical technology, in particular to extracorporeal and implantable mechanical circulatory support (BMC) devices based on the use of rotary pumps (PH) or non-pulsating flow pumps (NNP), can be used when conducting an auxiliary circulation. The invention also relates to heart-lung machines (AIC) and extracorporeal membrane oxygenation (ECMO, can be used) both for cardiopulmonary bypass during cardiac surgery and for auxiliary circulation to restore the myocardium in case of congestive heart failure.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ LEVEL OF TECHNOLOGY
Метод МПК с использованием ННП, построенных на принципе центробежных и осевых устройств, занял ведущее направление (94%) в мировой клинической практике для лечения больных с терминальной сердечной недостаточностью (ТСН). Это связано с существенными преимуществами данных насосов по сравнению с пульсирующими насосами, обусловленными, прежде всего, их малыми размерами, высокой энергетической эффективностью, большей надежностью и ресурсом. The IPC method with the use of NNP, built on the principle of centrifugal and axial devices, has taken the leading direction (94%) in the world clinical practice for the treatment of patients with terminal heart failure (TSF). This is due to the significant advantages of these pumps in comparison with pulsating pumps, due primarily to their small size, high energy efficiency, greater reliability and service life.
Одновременно, с достаточно оптимистичными прогнозами использования данной технологии, обширная клиническая практика применения ННП выявила ряд недостатков, нуждающихся в пересмотре стратегии их управления. Практически во всех клинических системах МПК, построенных на базе имплантируемых ННП, основная стратегия управления основана на поддержании скорости оборотов ротора насоса, задаваемой оператором. При этом на выходе насосов формируется поток с малой пульсацией. At the same time, with rather optimistic forecasts for the use of this technology, the extensive clinical practice of using NNP has revealed a number of shortcomings that require revision of the strategy for their management. In almost all clinical BMD systems built on the basis of implantable NNP, the main control strategy is based on maintaining the pump rotor speed set by the operator. In this case, a low pulsation flow is formed at the pump outlet.
Как показали многочисленные клинические исследования, повышение оборотов насоса сопровождается нехирургическими кровотечениями, патологиями клапанов сердца и уменьшением разгрузки миокарда в сравнении с результатами работы пульсирующих насосов. Известно, что достаточная, адекватная разгрузка миокарда является основным фактором восстановления сократительной способности собственного миокарда. Numerous clinical studies have shown that an increase in pump speed is accompanied by nonsurgical bleeding, heart valve abnormalities and a decrease in myocardial unloading in comparison with the results of pulsating pumps. It is known that a sufficient, adequate unloading of the myocardium is the main factor in the restoration of the contractile ability of the own myocardium.
Использование ННП в режиме повышенных оборотов ротора насоса необходимо для поддержания системного кровообращения, но часто приводит к разрежению на входе насоса, которое может вызвать повреждение ткани в области входной канюли, смещение межжелудочковой перегородки, ухудшение функции правого желудочка, аритмию, ишемию сердца и гемолиз. The use of VNP in the mode of increased pump rotor speed is necessary to maintain systemic circulation, but often leads to a vacuum at the pump inlet, which can cause tissue damage in the area of the inlet cannula, displacement of the interventricular septum, impairment of right ventricular function, arrhythmia, cardiac ischemia and hemolysis.
С другой стороны, при достижении нижней границы скорости оборотов ротора ННП устанавливается режим, при котором в диастолической фазе возникают условия регургитации потока крови из аорты в левый желудочек. Этот режим создает неблагоприятные условия для наполнения правого желудочка и, в конечном итоге, приводит к правожелудочковой недостаточности. Другим негативным явлением, связанным с применением ННП, является вероятность развития недостаточности аортального клапана. Работа ННП устанавливает высокий трансклапанный градиент, который влияет на структуру клеток и приводит к формированию спаечного процесса, неполному открытию и тромбозу аортального клапана (АК). On the other hand, when the lower limit of the speed of rotation of the RNP rotor is reached, a mode is established in which conditions of regurgitation of blood flow from the aorta to the left ventricle occur in the diastolic phase. This regime creates unfavorable conditions for filling the right ventricle and, ultimately, leads to right ventricular failure. Another negative phenomenon associated with the use of NNP is the likelihood of developing aortic valve insufficiency. The work of NNP establishes a high transvalvular gradient, which affects the structure of cells and leads to the formation of adhesions, incomplete opening and thrombosis of the aortic valve (AK).
Для решения данного комплекса проблем была предложена концепция преобразования режима заданных постоянных оборотов ННП в режим генерации пульсирующих импульсов, синхронизированных с работой собственного сердца (Pirbodaghi T, Asgari S. Cotter C. Physiologic and hematologic concerns of rotary blood pumps: what needs to be improved? // Heart Fail Rev 2014; 19:259-266; Rotary pumps and diminished pulsatility: do we need a pulse? ASAIO J. 2013 Jul-Aug;59(4):355-66; Kishimoto S, Date K, Arakawa M, Takewa Y, Nishimura T, Tsukiya T et al. Influence of a novel electrocardiogram-synchronized rotational-speed-change system of an implantable continuous-flow left ventricular assist device (EVAHEART) on hemolytic performance. J Artif Organs. 2014; 17(4):373-3770). To solve this complex of problems, a concept was proposed for converting the mode of specified constant NNP revolutions into a mode of generating pulsating impulses synchronized with the work of one's own heart. (Pirbodaghi T, Asgari S. Cotter C. Physiologic and hematologic concerns of rotary blood pumps: what needs to be improved? // Heart Fail Rev 2014; 19: 259-266; Rotary pumps and diminished pulsatility: do we need a pulse? ASAIO J. 2013 Jul-Aug; 59 (4): 355-66; Kishimoto S, Date K, Arakawa M, Takewa Y, Nishimura T, Tsukiya T et al. Influence of a novel electrocardiogram-synchronized rotational-speed-change system of an implantable continuous-flow left ventricular assist device (EVAHEART) on hemolytic performance. J Artif Organs. 2014; 17 (4): 373-3770).
Реализация данной концепции в известных системах основана на обеспечении пульсирующего режима за счет модуляции скорости ННП. The implementation of this concept in known systems is based on providing a pulsating mode due to modulation of the NNR rate.
Известно устройство (US 7850594, В2), которое содержит ННП с приводом, обеспечивающим пульсирующий режим насоса синхронно с работой сердца. Причем сердечный цикл определяется из индекса пульсаций обратной ЭДС приводного бесконтактного двигателя постоянного тока. A device (US 7850594, B2) is known, which contains an NNP with a drive that provides a pulsating pump mode synchronously with the work of the heart. Moreover, the cardiac cycle is determined from the back EMF ripple index of the driving contactless DC motor.
Известно устройство (WO 2009150893, А1), которое состоит из детектора опорных сигналов сердечного цикла и блока управления ННП, регулирующего скорость насоса, синхронно с сердечным циклом. A device is known (WO 2009150893, A1), which consists of a detector for reference signals of the cardiac cycle and an NNP control unit that regulates the speed of the pump, synchronously with the cardiac cycle.
Описан имплантированный ННП, подключенный к организму по схеме «левый желудочек - аорта» (US 2017080138, А1). Устройство включает привод насоса и сенсор электрофизиологических сигналов, таких как электрокардиограмма. При этом, сенсор подключен к приводу насоса для кардиосинхронизированного управления им в режиме сопульсации и контрпульсации. Получение параметров сердечного цикла при этом основано на усреднении двух и более сердечных циклов. An implanted NNP is described, connected to the body according to the "left ventricle - aorta" scheme (US 2017080138, A1). The device includes a pump drive and a sensor for electrophysiological signals such as an electrocardiogram. At the same time, the sensor is connected to the pump drive for cardiosynchronized control of it in the copulsation and counterpulsation modes. Obtaining the parameters of the cardiac cycle in this case is based on the averaging of two or more cardiac cycles.
Описаны и другие системы МПК с использованием ННП с кардиосинхронизированной модуляцией скорости вращения рабочего колеса (US 9579435, В2, US 9345824, В2, US 8864644, В2). Эти системы содержат вспомогательный ННП, подключенный по схеме «желудочек - артерия». В состав устройств входит привод, который периодически изменяет скорость вращения ротора насоса по сигналам, получаемым от сенсора электрокардиограммы, для синхронизации с сердечным циклом. Described are other IPC systems using NNP with cardiosynchronized modulation of the impeller rotation speed (US 9579435, B2, US 9345824, B2, US 8864644, B2). These systems contain an auxiliary VNP connected according to the "ventricle-artery" scheme. The devices include a drive that periodically changes the rotation speed the pump rotor using signals received from the electrocardiogram sensor for synchronization with the cardiac cycle.
Основным недостатком описанных выше устройств является периодическое изменение скорости вращения рабочего колеса насоса, синхронизированное с частотой сердечного цикла, которое может привести к увеличению сдвиговых напряжений в потоке крови и соответственно к травме крови. The main disadvantage of the devices described above is the periodic change in the speed of rotation of the pump impeller, synchronized with the frequency of the cardiac cycle, which can lead to an increase in shear stresses in the blood flow and, accordingly, to blood trauma.
Другим недостатком этих устройств является инерционность системы двигатель - насос, которая ограничивает получение заданной амплитуды расхода и давления в систолической фазе и приводит к фазовому сдвигу выброса насоса относительно сердечного цикла, что значительно снижает эффект генерации пульсирующего потока (S Bozkurt, van de Vosse F.N., Ruten M.C.M Enhancement of Arterial Pressure Pulsatility by Controlling Continuous-Flow Left Ventricular Assist Device Flow Rate in Mock Circulatory System. J. Med. Biol. Eng. (2016) 36:308-31). Кроме того, данные устройства требуют существенных материально-технических затрат на совершенствование насосов и блоков управления существующих систем МПК с применением ННП (осевые и центробежные насосы). Another disadvantage of these devices is the inertia of the motor-pump system, which limits the receipt of a given amplitude of flow and pressure in the systolic phase and leads to a phase shift of the pump ejection relative to the cardiac cycle, which significantly reduces the effect of generating a pulsating flow (S Bozkurt, van de Vosse FN, Ruten MCM Enhancement of Arterial Pressure Pulsatility by Controlling Continuous-Flow Left Ventricular Assist Device Flow Rate in Mock Circulatory System. J. Med. Biol. Eng. (2016) 36: 308-31). In addition, these devices require significant material and technical costs to improve the pumps and control units of existing IPC systems using NNP (axial and centrifugal pumps).
В качестве прототипа системы механической поддержки кровообращения нами выбраны устройство и способ генерации пульсирующего потока крови ННП, представленные в патенте RU 2665 178 С1. As a prototype of a system for mechanical support of blood circulation, we have chosen a device and a method for generating a pulsating blood flow NNP, presented in patent RU 2665 178 C1.
Предложенная система МПК, включает, по меньшей мере, один насос ННП с блоком управления, обеспечивающим поддержание постоянной частоты вращения рабочего колеса насоса, а также канал регулируемой рециркуляции крови, соединенный параллельно входной и выходной магистралям насоса с управляемым клапаном. Клапан подключен к собственному блоку управления, получающему сигналы от блока кардиосинхронизации. Клапан выполняет функцию регулирования потока крови, которое заключается в частичном или полном перекрытии, а также открытии просвета канала рециркуляции крови в соответствии с фазами сердечного цикла как в режиме сопульсации, так и в режиме контрпульсации с сердцем пациента. The proposed MPC system includes at least one NNP pump with a control unit that maintains a constant rotation frequency of the pump impeller, as well as a controlled blood recirculation channel connected parallel to the inlet and outlet pipelines of the pump with a controlled valve. The valve is connected to its own control unit, which receives signals from the cardiac synchronization unit. The valve performs the function of regulating the blood flow, which consists in partial or complete overlap, as well as opening the lumen of the blood recirculation channel in accordance with the phases of the cardiac cycle, both in the copulsation mode and in the counterpulsation with the patient's heart.
Несмотря на эффективность работы данной системы с точки зрения генерации пульсирующего потока, основным ее недостатком является необходимость введения контура рециркуляции, что дополнительно увеличивает площадь контакта крови с инородной поверхностью. Управляемый клапан, установленный в канале рециркуляции, при закрытии требует относительно большой мощности для срабатывания и удержания заданного зазора при относительно высоком артериальном давлении в фазе систолы желудочка сердца, что делает ограниченным использование данной системы в имплантируемых насосах длительного применения. Despite the efficiency of this system in terms of generating a pulsating flow, its main disadvantage is the need to introduce a recirculation loop, which additionally increases the contact area of blood with a foreign surface. A controlled valve installed in the recirculation channel, when closed, requires a relatively large power to operate and maintain a given gap at a relatively high arterial pressure in the systole phase of the heart ventricle, which makes the use of this system in long-term implantable pumps limited.
Многие факторы влияют на результаты операций с применением АИК и ЭКМО, особенно у педиатрических пациентов с врожденными пороками сердца. Преимущество пульсирующей перфузии, по сравнению с непульсирующей, является одним из таких факторов, который по-прежнему широко обсуждается среди исследователей, перфузиологов и хирургов (Agati S, Ciccarello G, Salvo D, et al: Pulsatile ECMO as bridge to recovery and cardiac transplantation in pediatric population: A comparative study. J Heart Lung Transplant 2007; 26: 8). Many factors influence the results of operations using AIC and ECMO, especially in pediatric patients with congenital heart defects. The advantage of pulsatile over non-pulsatile perfusion is one such factor that is still widely discussed among researchers, perfusionists and surgeons (Agati S, Ciccarello G, Salvo D, et al: Pulsatile ECMO as bridge to recovery and cardiac transplantation in pediatric population: A comparative study. J Heart Lung Transplant 2007; 26: 8).
В частности преимущества пульсирующей перфузии у педиатрических пациентов заключаются в увеличении кровотока жизненно важных органов, улучшении восстановления жизненно важных органов и способствуют уменьшению постоперационных осложнений (Ungar A. Pulsatile Versus Nonpulsatile cardiopulmonary bypass procedures in neonates and infants: From bench to clinical practice. ASAIO 2005; 51: 6-10). In particular, the benefits of pulsatile perfusion in pediatric patients are to increase blood flow to vital organs, improve recovery of vital organs and reduce postoperative complications (Ungar A. Pulsatile Versus Nonpulsatile cardiopulmonary bypass procedures in neonates and infants: From clinical bench to practice. ASAIO 2005; 51: 6-10).
В настоящее время в литературе приводятся достаточно позитивные данные, полученные в результате пульсирующей перфузии у детей и взрослых, а также в экспериментальных моделях на животных. Currently, the literature provides fairly positive data obtained as a result of pulsed perfusion in children and adults, as well as in experimental animal models.
Для сравнительной оценки непульсирующего и пульсирующего потока с точки зрения сравнения физиологических эффектов данных режимов в 1966 году Шепард и др. (Shepard RB, Simpson DC, Sharp JF: Energy equivalent pressure. Arch Surg 1966;93: 730-74) предложили индекс энергетического эквивалентного давления (ЭЭД), который точно оценивает гемодинамическую энергию, которая определяется как соотношение между гемодинамической работой давления и объемом крови, перекачиваемой за тот же период времени. For a comparative assessment of non-pulsating and pulsating flow from the point of view of comparing the physiological effects of these modes in 1966 Shepard et al. (Shepard RB, Simpson DC, Sharp JF: Energy equivalent pressure. Arch Surg 1966; 93: 730-74) proposed an index of energy equivalent pressure (EED), which accurately estimates hemodynamic energy, which is defined as the ratio between hemodynamic work pressure and volume of blood pumped over the same period of time.
ЭЭД = (fpdt)/(fdt), где fpdt - гемодинамическая работа по давлению, fdt -объем перкачиваемой крови. EED = (fpdt) / (fdt), where fpdt is the hemodynamic work on pressure, fdt is the volume of pumped blood.
При этом было показано, что пульсирующий поток, который создает более высокий уровень гемодинамической энергии может лучше поддерживать микроциркуляцию и клеточный метаболизм, способствуя восстановлению жизненно важных органов после использования АПК и ЭКМО (Undar A, Masai Т, Beyer ЕА, Goddard-Finegold J, et al: Pediatric physiologic pulsatile pump enhances cerebral and renal blood flow during and after cardiopulmonary bypass Artif Org 2002;26: 919-923). Кроме того, считается, что пульсирующая перфузии положительно влияет на процесс восстановления, уменьшая синдром системной воспалительной реакции и снижает, продолжительность госпитализации. (Alkan Т, Akc evin A, Undar A, et al: Benefits of pulsatile perfusion on vital organ recovery during and after pediatric open-heart surgery. ASAIO J, 2005; 3: 651-654). Были предложены различные способы имитировать в АПК и ЭКМО естественный пульсирующий кровоток, но ни один из них до сих пор не был признан удовлетворительным. Тем не менее, было проведено достаточно много исследований в области разработок пульсирующих систем для сердечно-легочного обхода. At the same time, it has been shown that the pulsating flow, which creates a higher level of hemodynamic energy, can better support microcirculation and cellular metabolism, contributing to the restoration of vital organs after using APC and ECMO (Undar A, Masai T, Beyer EA, Goddard-Finegold J, et al: Pediatric physiologic pulsatile pump enhances cerebral and renal blood flow during and after cardiopulmonary bypass Artif Org 2002; 26: 919-923). In addition, pulsatile perfusion is believed to have a positive effect on the recovery process by decreasing the systemic inflammatory response syndrome and reducing the length of hospital stay. (Alkan T, Akc evin A, Undar A, et al: Benefits of pulsatile perfusion on vital organ recovery during and after pediatric open-heart surgery. ASAIO J, 2005; 3: 651-654). Various methods have been proposed to simulate natural pulsating blood flow in APC and ECMO, but none of them has been found satisfactory so far. However, there has been a lot of research into the development of pulsating systems for cardiopulmonary bypass.
Известно устройство (US 7850594, В2), которое содержит ННП с приводом, обеспечивающим пульсирующий режим насоса за счет периодического изменения с помощью контроллера скорости вращения рабочего колеса. Однако для реализации данного режима в АПК, в которых используются, главным образом, роликовые насосы из-за инерции рабочего колеса на выходе формируется синусоидальный сигнал, отличающийся от естественной пульсации. There is a known device (US 7850594, B2), which contains an NNP with a drive that provides a pulsating pump mode due to periodic changes by the controller of the speed of rotation of the impeller. However, to implement this mode in the agro-industrial complex, which mainly use roller pumps due to the inertia of the impeller, a sinusoidal signal is formed at the output, which differs from the natural pulsation.
В качестве прототипа устройства управления потоком крови в аппаратах сердечно-легочного обхода нами выбрано устройство (RU 2665180), в котором пульсирующий кровоток в АИК и ЭКМО создается за счет включения параллельно ННП канала регулируемой рециркуляции крови. Последний снабжен клапаном, который подключен к блоку управления для генерации пульсирующего потока на выходе ННП. Клапан выполняет функцию регулирования потока крови, которая заключается в частичном или полном перекрытии, а также открытии просвета канала рециркуляции крови. As a prototype of a device for controlling blood flow in cardiopulmonary bypass devices, we have chosen a device (RU 2665180), in which a pulsating blood flow in the AIC and ECMO is created due to the inclusion of a channel of regulated blood circulation in parallel with the NNP. The latter is equipped with a valve that is connected to the control unit to generate a pulsating flow at the outlet of the NNP. The valve performs the function of regulating the blood flow, which consists in partially or completely blocking, as well as opening the lumen of the blood recirculation channel.
Недостатком указанного устройства является необходимость введения дополнительного контура рециркуляции, который увеличивает площадь контакта крови с инородной поверхностью. Управляемый кланан установленный в канале рециркуляции при закрытии требует относительно большой мощности для срабатывания и удержании заданного зазора при высоком давлении на выходе системы насос-линия рециркуляции, что не позволяет минимизировать систему управления и энергопитания клапаном. Кроме того, поток крови в контуре рециркуляции не участвует в процессе оксигенации, что приводит к необходимости увеличения общего объема крови перекачиваемой насосом и, как результат, может привести к дополнительной травме крови. The disadvantage of this device is the need to introduce an additional recirculation loop, which increases the contact area of blood with a foreign surface. A controlled clanan installed in the recirculation channel when closing requires a relatively large power to operate and maintain a given gap at a high pressure at the outlet of the pump-recirculation line system, which does not allow minimizing the control system and power supply to the valve. In addition, the blood flow in the recirculation loop does not participate in the oxygenation process, which leads to the need to increase the total volume of blood pumped by the pump and, as a result, can lead to additional blood trauma.
Технология МПК с использованием ННП, построенных на принципе центробежных, осевых и роликовых устройств успешно применяется при изолированной левожелудочковой недостаточности с высоким процентом выживаемости пациентов (85% в первый год имплантации). IPC technology using NNP, built on the principle of centrifugal, axial and roller devices, is successfully used in isolated left ventricular failure with a high percentage of patient survival (85% in the first year of implantation).
Однако, более чем в 30% случаев больные с ТСН имеют двусторонюю сердечную недостаточность и процент выживаемости этих пациентов значительно ниже. Поэтому решение данной проблемы состоит либо в бивентрикулярном обходе сердца (БОС)., либо в имплантации искусственного сердца (ИС) (Sunagawa G, Horvath D J., Karimo J.H., Moazami N. et al. Future Prospects for the Total Artificial Heart // J Expert Review of Medical Device. 2016. pp:l-29). However, in more than 30% of cases, patients with TSF have bilateral heart failure and the survival rate of these patients is much lower. Therefore, the solution to this problem consists either in biventricular bypass of the heart (BFB), or in the implantation of an artificial heart (IC) (Sunagawa G, Horvath D J., Karimo JH, Moazami N. et al. Future Prospects for the Total Artificial Heart // J Expert Review of Medical Device. 2016. pp: l-29).
В настоящее время в клинической практике единственным устройством пульсирующего НС является SynCardia ТАН (CardioWest Inc), представляющее собой два пульсирующих имплантируемых искусственных желудочка сердца с внешними электропневмоприводами и системой энергопитания. Широкое внедрение данной технологии в клинической практике ограничилось теми же недостатками, что поставило на второй план системы механической поддержки кровообращения с использованием объемных пульсирующих насосов: более низкие надежность и ресурс, относительно большие габариты ИС, которые не позволили создать полностью имплантируемую систему ИС. Currently, in clinical practice, the only pulsating NS device is the SynCardia TAN (CardioWest Inc), which is two pulsating implantable artificial heart ventricles with external electric pneumatic drives and a power supply system. The widespread introduction of this technology in clinical practice was limited by the same drawbacks, which put into the background the system of mechanical support of blood circulation using volumetric pulsating pumps: lower reliability and resource, relatively large dimensions of the IC, which did not allow the creation of a fully implantable IC system.
Клиническое применение имплантируемого электромеханического пульсируещего ИС Abiocor™ ТАН (Abiomed Inc) ограничилось несколькими случаями. Одной из причиной этого была высокая стоимость системы и относительно невысокие надежность и ресурс. Поэтому в последние годы внимание разработчиков ИС было направлено на применение ННП, в силу их преимуществ перед насосами пульсирующего потока. При этом правый и левый ННП могли располагаться в одном корпусе и приводиться от одного бесконтактного двигателя постоянного тока. Не менее важным является более низкая стоимость такого ИС. The clinical use of the Abiocor ™ TAN (Abiomed Inc) implantable electromechanical pulsating IC has been limited to a few cases. One of the reasons for this was the high cost of the system and the relatively low reliability and resource. Therefore, in recent years, the attention of IC developers has been directed to the use of NNPs, due to their advantages over pulsating flow pumps. In this case, the right and left NNP could be located in the same housing and driven from one contactless DC motor. Equally important is the lower cost of such an IP.
Первые применения в качестве имплантируемого ИС двух ННП, которые работали в непульсирующем режиме, создавая в организме нефизиологический непульсирующий поток, также не получили клинического внедрения. The first applications as an implantable IS of two NNPs, which worked in a non-pulsating mode, creating a non-physiological non-pulsating flow in the body, also did not receive clinical implementation.
Известно устройство ИС (US2014172087 А1) центробежного типа, ротор электрического двигателя которого вращает два рабочих колеса для подачи крови в большой и малый круг кровообращения. Known device IS (US2014172087 A1) of the centrifugal type, the rotor of the electric motor which rotates two impellers to supply blood to the large and small circle of blood circulation.
Известно устройство ИС (US 2013331934 А1) центробежного типа. Устройство имеет крыльчатку с одной стороны импеллера и, соответственно, крыльчатку с другой стороны импеллера. В данном изобретении описан метод управления системой и конструкция крыльчатки для левого и правого канала, с учетом различий периферического сопротивления большого и малого кругов кровообращения. Known device IS (US 2013331934 A1) of the centrifugal type. The device has an impeller on one side of the impeller and, accordingly, the impeller on the other side of the impeller. This invention describes a system control method and impeller design for the left and right channels, taking into account the differences in peripheral resistance of the systemic and pulmonary circulation.
Известно устройство ИС (US 9192702 В2), в котором раскрыта технология управления ИС с помощью встроенного микроконтроллера, который регулирует скорость двигателя в ответ на гемодинамические изменения артериального давления при физической активности пациента. Known device IC (US 9192702 B2), which discloses the technology of IC control using an embedded microcontroller, which regulates the speed of the motor in response to hemodynamic changes in blood pressure during physical activity of the patient.
Известно устройство ИС (US 8870951 В1), в котором обеспечивается автоматическое регулирование потоками крови для левого и правого насосов и поддержание баланса давлений за счет минимизации градиентов давлений при использовании высокой чувствительности потока крови к давлению в ННП. Known device IC (US 8870951 B1), which provides automatic regulation of blood flows for the left and right pumps and maintaining a pressure balance by minimizing pressure gradients using high sensitivity of blood flow to pressure in the NNP.
Описаны и другие системы ННП, которые могут быть использованы для ИС с модуляцией скорости вращения рабочего колеса (US 2011178361 А1, US 9579435 B2, US 9345824 В2). Described are other NNP systems that can be used for ICs with modulation of the impeller rotation speed (US 2011178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2).
Недостатки насосов с модуляцией скорости вращения рабочего колеса связаны с тем, что амплитуда генерируемых импульсов потока ограничена из-за инерционности привода. Кроме того, переменная скорость ротора насосов увеличивает внутринасосные сдвиговые напряжения, что повышает вероятность травмы крови в насосе. Кроме того, для использования в этих системах в качестве ИС конструкций ННП, разработанных ранее для левожелудочкового обхода, требуется существенная переработка блоков управления насосами. The disadvantages of pumps with modulation of the impeller rotation speed are associated with the fact that the amplitude of the generated flow pulses is limited due to the inertia of the drive. In addition, the variable rotor speed of the pumps increases the in-pump shear stress, which increases the likelihood of injury to the blood in the pump. In addition, for use in these systems as ICs of NNP designs previously developed for left ventricular bypass, a significant reworking of pump control units is required.
В качестве прототипа ИС нами выбрано ИС, которое описано в RU 2665179. Известное ИС, содержит левый и правый ННП, каждый из которых связан с блоком управления насосом, обеспечивающим поддержание заданной постоянной скорости вращения рабочего колеса насоса. К каждому из насосов параллельно входной и выходной магистралям с помощью тройников подключен канал регулируемой рециркуляции крови, содержащий клапан, связанный с блоком управления, включающим блок задания частоты и скважности работы. Блок управления клапанами, посредством гидравлического сопротивления, имеет возможность независимого регулирования потока крови, в каждом канале рециркуляции, с возможностью частичного перекрытия и открытия его просвета. As a prototype of the IC we have chosen the IC, which is described in RU 2665179. The known IC contains the left and right NNP, each of which is connected with the pump control unit, which ensures the maintenance of a given constant rotation speed of the pump impeller. To each of the pumps, parallel to the inlet and outlet lines, a channel of controlled blood circulation is connected with the help of tees, containing a valve connected to the block control, including a block for setting the frequency and duty cycle. The valve control unit, by means of a hydraulic resistance, has the ability to independently regulate the blood flow in each recirculation channel, with the possibility of partially closing and opening its lumen.
Несмотря на эффективность работы данной системы с точки зрения генерации пульсирующего потока, основным ее недостатком является необходимость введения дополнительного контура рециркуляции с входными и выходными тройниками, что увеличивает площадь контакта крови с инородной поверхностью и может являться дополнительным источником тромбообразования и травмы крови. Кроме того, поток крови в контуре рециркуляции не участвует в суммарной циркуляции кровообращения, что приводит к необходимости увеличения общего объема крови перекачиваемой насосом и, как результат, может привести к дополнительной травме крови. Управляемый клапан, установленный в канале рециркуляции, при закрытии требует относительно большой мощности для срабатывания и удержания заданного зазора в условиях относительно высокого артериального давления, что вместе с введением в конструкцию дополнительных контуров рециркуляции ограничивает возможность создания на базе данной конструкции имплантируемой системы ИС. Despite the efficiency of this system in terms of generating a pulsating flow, its main disadvantage is the need to introduce an additional recirculation loop with inlet and outlet tees, which increases the contact area of blood with a foreign surface and can be an additional source of thrombus formation and blood trauma. In addition, the blood flow in the recirculation loop does not participate in the total circulation of blood circulation, which leads to the need to increase the total volume of blood pumped by the pump and, as a result, can lead to additional blood trauma. A controlled valve installed in the recirculation channel, when closed, requires a relatively large power to operate and maintain a given gap under conditions of relatively high blood pressure, which, together with the introduction of additional recirculation circuits into the design, limits the possibility of creating an implantable IC system based on this design.
Оптимистичная картина лечения пациентов с ТСН, тем не менее, омрачается достаточно неблагоприятным прогнозом применения систем обхода левого желудочка сердца (ОЛЖ) у пациентов с сопутствующей правожелудочковой недостаточностью (более 30%), что значительно влияет на результаты данного метода и требует применения методов БОС. The optimistic picture of the treatment of patients with TSF, however, is overshadowed by a rather unfavorable prognosis for the use of left ventricular bypass systems in patients with concomitant right ventricular failure (more than 30%), which significantly affects the results of this method and requires the use of biofeedback methods.
Развитие методов и средств БОС напрямую связано с работами в области разработки методов и средств ОЛЖт The development of methods and means of biofeedback is directly related to work in the development of methods and means of OLVT
Устройства, которые могут быть использованы для обеспечения БОС включают: 1. Имплантируемый насос для ОЛЖ и экстракорпоральный насос для обхода правого желудочка (ОПЖ); Devices that can be used to provide biofeedback include: 1. Implantable pump for LV and extracorporeal pump for right ventricular bypass (RV);
2. Экстракорпоральные системы БОС на основе объемных пульсирующих насосов; 2. Extracorporeal biofeedback systems based on volumetric pulsating pumps;
3. Имплантируемые системы БОС на основе НИИ. 3. Implantable biofeedback systems based on research institutes.
В настоящее время в клинической практике используется в основном экстракорпоральная система БОС EXCOR (Berlin Heart AEG, Germany), представляющая два насоса пульсирующего потока (НЛП) с пневматическим приводом. Учитывая нестабильность сердечного ритма при двусторонней сердечной недостаточности, в системе не предусмотрен режим кардиосинхронизации. Широкое внедрение данной системы в клиническую практику ограничивалось из-за относительно невысокой надежности и большого процента инсультов, вызванных тромбозом насосов. Несмотря на эти недостатки, присущие НИН, данная система на сегодняшний день является единственной, допущенной для клинического применения в США у детей младшего возраста с ТСН. Currently, in clinical practice, the extracorporeal biofeedback system EXCOR (Berlin Heart AEG, Germany) is mainly used, representing two pulsating flow pumps (NLP) with a pneumatic drive. Considering the instability of the heart rate in bilateral heart failure, the system does not provide for the cardiosynchronization mode. The widespread introduction of this system into clinical practice was limited due to the relatively low reliability and a large percentage of strokes caused by pump thrombosis. Despite these inherent NIN disadvantages, this system is currently the only one approved for clinical use in the United States in young children with TSF.
С внедрением в клиническую практику новых миниатюрных насосов и, в частности, центробежных насосов HeartWare HVAD, CoreAide появилась возможность их имплантации у детей старшего возраста. Однако, применение данных насосов ограничивалось отдельными случаями ввиду тромбоза правого насоса, что связанно с малопульсирующим характером потока этих насосов. Тем не менее, в последние годы стали разрабатываться имплантируемые ННП как для искусственного сердца, так и для БОС. With the introduction into clinical practice of new miniature pumps and, in particular, centrifugal pumps HeartWare HVAD, CoreAide, it became possible to implant them in older children. However, the use of these pumps was limited to individual cases due to thrombosis of the right pump, which is associated with the low-pulsating nature of the flow of these pumps. Nevertheless, in recent years, implantable NNPs have begun to be developed both for an artificial heart and for biofeedback.
Известно устройство (US 2014172087 А1) центробежного типа, в котором ротор электрического двигателя вращает два рабочих колеса для подачи крови в большой и малый круг кровообращения. Known device (US 2014172087 A1) of the centrifugal type, in which the rotor of the electric motor rotates two impellers to supply blood to the large and small circle of blood circulation.
Известно устройство (US 2013331934 А1) центробежного типа, которое имеет крыльчатку с одной стороны импеллера и, соответственно, крыльчатку с другой стороны импеллера. В данном изобретении описан метод управления системой, а также конструкция крыльчатки для левого и правого каналов с учетом того, что периферическое сопротивление большого и малого кругов кровообращения значительно отличаются. Known device (US 2013331934 A1) of the centrifugal type, which has an impeller on one side of the impeller and, accordingly, an impeller with the other side of the impeller. This invention describes a method for controlling the system, as well as the design of the impeller for the left and right channels, taking into account the fact that the peripheral resistance of the systemic and pulmonary circulation is significantly different.
Известно устройство (US 8870951 В1), в котором обеспечивается автоматическое регулирование потока крови для левого и правого насосов, а также поддержание баланса давлений за счет минимизации градиентов давлений с использованием высокой чувствительности ННП к перепадам потока крови и давлению. Known device (US 8870951 B1), which provides automatic regulation of the blood flow for the left and right pumps, as well as maintaining the pressure balance by minimizing pressure gradients using the high sensitivity of the NNP to changes in blood flow and pressure.
Описаны и другие системы ННП, которые могут быть использованы для БОС, в основе которых положен принцип модуляции скорости вращения рабочего колеса (US 2011178361 А1, US 9579435 В2, US 9345824 В2). Недостатком насосов с модуляцией скорости вращения рабочего колеса является инерционность привода, которая не позволяет получить заданную амплитуду импульсов потока. Кроме того, переменная скорость ротора насосов увеличивает внутринасосные сдвиговые напряжения, что приводит к повышенной травме крови. Described and other NNP systems that can be used for biofeedback, which are based on the principle of modulation of the speed of rotation of the impeller (US 2011178361 A1, US 9579435 B2, US 9345824 B2). The disadvantage of pumps with modulation of the impeller rotation speed is the inertia of the drive, which does not allow obtaining a given amplitude of flow pulses. In addition, the variable rotor speed of the pumps increases the intra-pump shear stresses, resulting in increased trauma to the blood.
В качестве прототипа устройства и способа БОС нами выбраны устройство и способ БОС, описанные в статье Krabatsch Т, Potapov Е, Stepanenko A, Schweiger М, Kukucka М et al. Circulation. : Biventricular circulatory support with two miniaturized implantable assist devices. Circulation 2011 124(11) Suppl :S 179 — S 186. As a prototype of the BFB device and method, we have chosen the BFB device and method described in the article by Krabatsch T, Potapov E, Stepanenko A, Schweiger M, Kukucka M et al. Circulation. : Biventricular circulatory support with two miniaturized implantable assist devices. Circulation 2011 124 (11) Suppl: S 179 - S 186.
Система БОС основана на подключении левого и правого ННП центробежного типа (Heart Ware HVAD) по схеме: левый желудочек - аорта и правый желудочек - легочная артерия. Блок управления каждым насосом регулирует скорость вращения рабочего колеса каждого насоса. Основной недостаток данной системы состоит в непульсирующем потоке крови на выходе правого и левого насоса, что отрицательно сказывается на органной микроциркуляции. Отсутствие внутринасосной пульсации повышает вероятность тромбообразования в насосах. Кроме того, поскольку легочное артериальное сопротивление малого круга кровообращения приблизительно в 6 раз меньше артериального сопротивления большого круга, то для данных насосов, рабочие характеристики которых рассчитаны при использовании в системах ОЛЖ, для поддержания относительно высокой скорости вращения ротора насоса и снижения вероятности тромбообразования при использовании насоса в системе ОПЖ последовательно с правым насосом устанавливают дополнительное гидравлическое сопротивление. При этом потребление энергии для работы правого насоса практически равно потреблению энергии левого насоса, что в итоге приводит к увеличению общего потребления энергии системой БОС и сокращению времени автономной работы системы от аккумуляторов. The biofeedback system is based on the connection of the left and right HVAD centrifugal type (Heart Ware HVAD) according to the scheme: left ventricle - aorta and right ventricle - pulmonary artery. The control unit for each pump regulates the rotation speed of the impeller of each pump. The main disadvantage of this system is the non-pulsating blood flow at the outlet of the right and left pump, which negatively affects organ microcirculation. The absence of intra-pump pulsation increases the likelihood of thrombus formation in the pumps. In addition, since the pulmonary arterial resistance of the pulmonary circulation is approximately 6 times less than the arterial resistance of the large circle, for these pumps, the performance of which is calculated for use in LV LV systems, in order to maintain a relatively high rotor speed of the pump and reduce the likelihood of thrombosis when using the pump in the OPZh system, an additional hydraulic resistance is installed in series with the right pump. At the same time, the energy consumption for the operation of the right pump is practically equal to the energy consumption of the left pump, which ultimately leads to an increase in the total energy consumption of the biofeedback system and a reduction in the battery life of the system.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Предложена система МПК, включающая ННП с блоком управления насосом, обеспечивающим поддержание постоянной скорости вращения рабочего колеса насоса, входную магистраль насоса для подключения к левому желудочку сердца и выходную магистраль насоса для подключения к аорте через сосудистый протез. Входная магистраль насоса содержит гидравлическое сопротивление, обеспечивающие полное открытие просвета входной магистрали в систолическую фазу сердечного цикла и уменьшение просвета входной магистрали в диастолическую фазу сердечного цикла при заданной постоянной скорости вращения рабочего колеса насоса. The MPC system is proposed, which includes an NNP with a pump control unit that maintains a constant rotation speed of the pump impeller, an inlet line of the pump for connection to the left ventricle of the heart and an outlet line of the pump for connection to the aorta through a vascular prosthesis. The input line of the pump contains hydraulic resistance, which ensures full opening of the lumen of the input line in the systolic phase of the cardiac cycle and a decrease in the lumen of the input line in the diastolic phase of the cardiac cycle at a given constant speed of rotation of the pump impeller.
В пассивном варианте системы гидравлическое сопротивление выполнено в виде механического клапана прямого действия. In the passive version of the system, the hydraulic resistance is made in the form of a direct-acting mechanical valve.
В активном варианте системы использовано гидравлическое сопротивление с приводом (или актуатор). In the active version of the system, a hydraulic resistance with a drive (or an actuator) is used.
В актуаторе могут быть использованы электромеханический, или электропневматический, или электрогидравлический привод. Привод актуатора может быть связан с блоком управления приводом, содержащим блок кардиосинхронизации, соединенный с блоком регистрации ЭКГ. The actuator can be used electromechanical, or electro-pneumatic, or electro-hydraulic drive. The actuator drive can be connected to a drive control unit containing a cardiosynchronization unit connected to an ECG recording unit.
Блок кардиосинхронизации может быть связан с блоком управления насосом с возможностью получения сигналов обратной электродвижущей силы блока управления насосом. The cardiosynchronization unit can be connected to the pump control unit with the possibility of receiving signals of the back electromotive force of the pump control unit.
Предложен также способ МПК, при котором предлагаемую систему МПК используют экстракорпорально или интракорпорально, в режиме сопульсации с сердцем пациента, подключая входную магистраль насоса к левому желудочку сердца, а выходную магистраль насоса через сосудистый протез к аорте. Also proposed is the MPC method, in which the proposed MPC system is used extracorporeally or intracorporeally, in the mode of co-pulsation with the patient's heart, connecting the pump input line to the left ventricle of the heart, and the pump output line through the vascular prosthesis to the aorta.
В способе МПК может быть использован режим периодического снижения сопротивления устанавливают на время не менее пяти сердечных циклов и с длительностью от 0,5 до 1 минуты. In the IPC method, a mode of periodic reduction of resistance can be used, set for at least five cardiac cycles and with a duration of 0.5 to 1 minute.
Технический результат, достигаемый для осуществлении настоящей группы изобретений, заключается в: The technical result achieved for the implementation of the present group of inventions consists in:
- создании физиологического пульсирующего потока и давления в аорте при постоянной заданной скорости рабочего колеса насоса при обходе левого желудочка сердца; - creating a physiological pulsating flow and pressure in the aorta at a constant set speed of the pump impeller when bypassing the left ventricle of the heart;
- улучшении внутринасосной гидродинамики, минимизации травмы крови и зон рециркуляции и стагнации крови, потенциально опасных для тромбообразования, за счет генерации в насосе пульсирующего потока без изменения скорости насоса, а также за счет уменьшения площади контакта крови с инородной поверхностью системы МПК; - improvement of intra-pump hydrodynamics, minimization of blood trauma and areas of blood recirculation and stagnation, potentially dangerous for thrombus formation, due to the generation of a pulsating flow in the pump without changing the pump speed, as well as by reducing the area of contact of blood with a foreign surface of the IPC system;
- универсальности предлагаемой МПК, в которой в качестве базового ННП может быть использован насос любой конструкции. - the versatility of the proposed IPC, in which a pump of any design can be used as a base NNP.
- возможности реализации данного изобретения как для экстракорпоральных, так и для имплантируемых МПК, в том числе имплантируемых МПК длительного применения. - the possibility of implementing this invention for both extracorporeal and implantable BMDs, including implantable BMDs for long-term use.
Особенность данных схем включения пассивного или активного гидравлического сопротивления во входную магистраль насоса состоит в том, что основная энергия на работу этого сопротивления затрачивается в момент низкого диастолического давления в желудочках сердца. Поэтому энергоемкость активного управляемого сопротивления достаточно низкая, что позволяет значительно уменьшить его весо— габаритные и энергетические характеристики, а также реализовать имплантируемый вариант управляемого сопротивления. The peculiarity of these schemes for switching on passive or active hydraulic resistance in the inlet line of the pump is that the main energy for the work of this resistance is spent at the time of low diastolic pressure in the ventricles of the heart. Therefore, the energy intensity of the active controlled resistance is rather low, which makes it possible to significantly reduce its weight — overall and energy characteristics, as well as to implement the implantable version of the controlled resistance.
Предложено также устройство управления потоком крови в аппарате сердечно-легочного обхода, включающее роторный насос, входную магистраль насоса для подключения к венозному резервуару и выходную магистраль для подключения к оксигенатору. Входная магистраль насоса содержит актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом. Последний соединен с блоком управления приводом, обеспечивающим пульсацию с заданной частотой и скважностью потока крови, поступающего через оксигенатор в артериальную линию системы сердечно-легочного обхода, путем частичного перекрытия и полного открытия просвета входной магистрали насоса. A device for controlling blood flow in a cardiopulmonary bypass apparatus is also proposed, including a rotary pump, an inlet line of the pump for connection to a venous reservoir and an outlet line for connection to an oxygenator. The inlet line of the pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive. The latter is connected to a drive control unit, which provides pulsation with a given frequency and duty cycle of the blood flow entering through the oxygenator into the arterial line of the cardiopulmonary bypass system by partially blocking and completely opening the lumen of the pump inlet line.
В качестве аппарата сердечно-легочного обхода может быть использован аппарат искусственного кровообращения. A heart-lung machine can be used as a cardiopulmonary bypass apparatus.
В качестве аппарата сердечно-легочного обхода может быть использована система ЭКМО, в которой блок управления привода подключен к блоку кардиосинхронизации, соединенному с блоком регистрации ЭКГ. Актуатор системы ЭКМО может быть выполнен с возможностью регулирования потока крови в соответствии с фазами сердечного цикла в режиме контрпульсации с сердцем пациента. При этом актуатор в диастолическую фазу полностью открывает просвет входной магистрали роторного насоса, повышая диастолическое давление в артериальной линии ЭКМО, обеспечивая при этом увеличение коронарного кровотока, а в систолическую фазу актуатор частично перекрывает просвет входной магистрали, понижая давление в артериальной линии ЭКМО, обеспечивая при этом снижение нагрузки на миокард. В устройстве управления потоком крови в аппарате сердечно-легочного обхода может быть использован электромеханический или электропневматический, или электрогидравлический привод. The ECMO system can be used as a cardiopulmonary bypass apparatus, in which the drive control unit is connected to the cardiosynchronization unit connected to the ECG recording unit. The actuator of the ECMO system can be configured to regulate the blood flow in accordance with the phases of the cardiac cycle in the counterpulsation mode with the patient's heart. In this case, the actuator in the diastolic phase completely opens the lumen of the inlet line of the rotary pump, increasing the diastolic pressure in the arterial ECMO line, while providing an increase in coronary blood flow, and in the systolic phase, the actuator partially blocks the lumen of the input line, lowering the pressure in the arterial ECMO line, while providing reducing the load on the myocardium. The blood flow control device in the cardiopulmonary bypass apparatus may use an electromechanical or electro-pneumatic or electro-hydraulic drive.
Таким образом, на входе оксигенатора и артериальной линии АИК и аппарата ЭКМО формируется физиологический пульсирующий поток и давление при постоянной скорости рабочего колеса роторного насоса. Thus, at the inlet of the oxygenator and arterial line of the AIK and the ECMO apparatus, a physiological pulsating flow and pressure are formed at a constant speed of the rotor pump impeller.
Особенность данной системы состоит в том, что за счет установки гидравлического сопротивления актуатора во входной магистрали основная энергия для его работы затрачивается при низком входном давлении венозного резервуара, что позволяет снизить энергопитание и миниатюризировать привод для реализации, что в перспективе дает возможность использование данного изобретения для создания переносной системы ЭКМО. The peculiarity of this system is that due to the installation of the hydraulic resistance of the actuator in the input line, the main energy for its operation is spent at a low input pressure of the venous reservoir, which makes it possible to reduce power supply and miniaturize the actuator for implementation, which in the long term makes it possible to use this invention to create portable ECMO system.
Таким образом, на выходе системы роторный насос-актуатор в аппаратах ЭКМО формируется кардиосинхронизированый пульсирующий поток и давление в соответствии с фазами сердечного цикла. Thus, at the output of the rotary pump-actuator system in ECMO devices, a cardiosynchronized pulsating flow and pressure are formed in accordance with the phases of the cardiac cycle.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в: The technical result achieved by the implementation of the present invention consists in:
- создании физиологического пульсирующего потока в АИК и аппаратах ЭКМО при заданной скорости вращения рабочего колеса насоса; - creation of a physiological pulsating flow in the AIK and EKMO devices at a given speed of rotation of the pump impeller;
- предупреждении травмы крови за счет уменьшения площади ее контакта с инородной поверхностью в аппаратах сердечно-легочного обхода; - prevention of blood trauma by reducing the area of its contact with a foreign surface in cardiopulmonary bypass devices;
- универсальности предлагаемого устройства, в котором в качестве базового ННП для АИК и ЭКМО может быть использован насос любой конструкции; - the versatility of the proposed device, in which a pump of any design can be used as a base NNP for AIK and EKMO;
- снижении энергозатрат за счет минимизации системы управления и энергопитания клапана в устройствах управления потоком крови в аппаратах сердечно-легочного обхода; - reducing energy consumption by minimizing the control system and power supply of the valve in blood flow control devices in cardiopulmonary bypass devices;
- упрощении конструкции пульсатора в устройстве управления потоком крови в аппаратах сердечно-легочного обхода; - уменьшении размеров ЭКМО, возможности создания миниатюрных переносных ЭКМО за счет уменьшения размеров пульсатора и снижения энергозатрат для его работы. - simplifying the design of the pulsator in the blood flow control device in cardiopulmonary bypass devices; - reducing the size of the ECMO, the possibility of creating miniature portable ECMOs by reducing the size of the pulsator and reducing the energy consumption for its operation.
Особенность данной схемы включения актуатора во входной магистрали роторного насоса состоит в том, что основная энергия на работу этого сопротивления затрачивается при низком давлении на выходе венозного резервуара. Поэтому минимизируются затраты энергии для работы актуатора, что позволяет значительно уменьшить его весо - габаритные и энергетические характеристики, что дает возможность использовать данное изобретение для создания переносной системы ЭКМО. The peculiarity of this circuit for switching on the actuator in the inlet line of the rotary pump is that the main energy for the work of this resistance is spent at low pressure at the outlet of the venous reservoir. Therefore, energy consumption for the operation of the actuator is minimized, which makes it possible to significantly reduce its weight, overall and energy characteristics, which makes it possible to use this invention to create a portable ECMO system.
Кроме того, предложено искусственное сердце, содержащее левый и правый ННП, каждый из которых связан с блоком управления насосами, обеспечивающим заданную скорость вращения рабочего колеса насоса постоянной. Входная магистраль каждого насоса содержат актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводами, включающим блок задания частоты и скважности работы актуаторов. При этом блок управления приводами имеет возможность регулирования потоком крови на выходе каждого роторного насоса, обеспечивая пульсацию потока крови за счет полного открытия и частичного перекрытия просвета входной магистрали. In addition, an artificial heart is proposed, containing a left and right NNP, each of which is connected with a pump control unit, which provides a given speed of rotation of the pump impeller constant. The input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit, which includes a unit for setting the frequency and duty cycle of the actuators. In this case, the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump, providing a pulsation of the blood flow due to the complete opening and partial blocking of the lumen of the inlet line.
В актуаторах могут быть использованы электромеханический, электропневматический или электрогидравлический приводы. Actuators can use electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic actuators.
Таким образом, входная магистраль каждого насоса содержит актуатор, выполненный в виде переменного гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводами. Thus, the input line of each pump contains an actuator made in the form of a variable hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit.
Гидросопротивление с помощью привода актуатора частично перекрывает или открывает просвет входных магистралей левого и правого насосов. Блок управления приводами определяет частоту и скважность работы привода актуатора и, соответственно, частоту и скважность импульсов потока крови на выходе каждого насоса. The hydraulic resistance with the help of the actuator drive partially blocks or opens the lumen of the inlet lines of the left and right pumps. The drive control unit determines the frequency and duty cycle of the actuator drive and, accordingly, the frequency and duty cycle of blood flow pulses at the output of each pump.
Таким образом на выходе левого и правого роторного насоса ИС генерируется пульсирующий поток, определяющей пульсовое давление в аорте и легочной артерии. Thus, a pulsating flow is generated at the output of the left and right rotary IC pump, which determines the pulse pressure in the aorta and pulmonary artery.
Особенность включения актуаторов во входные магистрали насосов состоит в том, что основная энергия для функционирования актуатора затрачивается в момент низкого давления на входе левого и правого насосов ИС (в искусственных предсердиях). Поэтому энергоемкость активного управляемого сопротивления достаточно низкая, что позволит значительно уменьшить его весо-габаритные и энергетические характеристики для реализации имплантируемого варианта ИС. The peculiarity of the inclusion of actuators in the inlet lines of the pumps is that the main energy for the functioning of the actuator is spent at the moment of low pressure at the inlet of the left and right IS pumps (in the artificial atria). Therefore, the energy intensity of the active controlled resistance is rather low, which will significantly reduce its weight, dimensions and energy characteristics for the implementation of the implantable version of the IC.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в: The technical result achieved by the implementation of the present invention consists in:
- уменьшении площади инородной контактной поверхности, потенциально опасной для тромбообразования и травмы крови, и упрощении конструкции ИС; - reducing the area of the foreign contact surface, potentially dangerous for thrombus formation and blood trauma, and simplifying the IC design;
- снижении энергетических затрат, необходимых для функционирования системы, что позволяет при упрощении конструкции пульсатора ИС уменьшить весо-габаритные параметры для реализации полностью имплантируемого ИС; - reducing the energy costs required for the functioning of the system, which allows, while simplifying the design of the IC pulsator, to reduce the weight and overall parameters for the implementation of a fully implantable IC;
- создании физиологического пульсирующего потока и давления в аорте и легочной артерии при постоянной заданной скорости рабочего колеса левого и правого насосов ИС; - creation of a physiological pulsating flow and pressure in the aorta and pulmonary artery at a constant set speed of the impeller of the left and right IS pumps;
- улучшении внутринасосной гидродинамики за счет генерации в правом и левом насосах ИС пульсирующего потока без изменения скорости оборотов ротора насосов, что особенно критично для правого насоса ИС с точки зрения снижения вероятности тромбообразования в нем. - improvement of the intra-pump hydrodynamics due to the generation of a pulsating flow in the right and left pumps of the IS without changing the speed of the pump rotor revolutions, which is especially critical for the right pump of the IS in terms of reducing the likelihood of thrombus formation in it.
- предотвращении условий появления опасного режима разрежения и регургитации в диастолической фазе при повышенных оборотах ротора насосов; возможности реализации ИС на основе разработанных ранее имплантируемых конструкций ННП, предназначенных для левожелудочкового обхода. - prevention of conditions for the appearance of a dangerous rarefaction mode and regurgitation in the diastolic phase at increased pump rotor speed; the possibility of implementing IS based on previously developed implantable structures of NNP, intended for left ventricular bypass.
Предложена также система БОС, содержащая левый и правый ННП, связанные с блоком управления насосами. Блок управления насосами обеспечивает заданную скорость вращения рабочего колеса каждого насоса постоянной. Входная магистраль каждого насоса содержит актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводами. Последний включает блок задания частоты и скважности работы актуаторов. При этом блок управления приводами имеет возможность регулирования потока крови на выходе каждого роторного насоса за счет полного открытия или частичного перекрытия просвета входной магистрали. A biofeedback system is also proposed, containing left and right NNP connected with the pump control unit. The pump control unit provides a constant speed of rotation of the impeller of each pump. The input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit. The latter includes a block for setting the frequency and duty cycle of the actuators. In this case, the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump by completely opening or partially blocking the lumen of the inlet line.
В системе БОС может быть использован электромеханический, электропневматический или электрогидравлический приводы. In the biofeedback system, electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic drives can be used.
Предложен также способ БОС, в котором используют патентуемую систему БОС. При этом входную магистраль левого насоса подключают к левому желудочку сердца, а его выходную магистраль к аорте; входную магистраль правого насоса подключают к правому желудочку сердца, а его выходную магистраль к легочной артерии. A biofeedback method is also proposed, in which a patented biofeedback system is used. In this case, the input line of the left pump is connected to the left ventricle of the heart, and its output line to the aorta; the input line of the right pump is connected to the right ventricle of the heart, and its output line to the pulmonary artery.
Предложен другой способ БОС, в котором в котором используют патентуемую систему БОС. Прд этом входную магистраль левого насоса подключают к левому предсердию, а его выходную магистраль к аорте, входную магистраль правого насоса подключают к правому предсердию, а его выходную магистраль к легочной артерии. Another method of biofeedback is proposed, in which the patented biofeedback system is used. For this, the input line of the left pump is connected to the left atrium, and its output line to the aorta, the input line of the right pump is connected to the right atrium, and its output line to the pulmonary artery.
Таким образом на выходе левого и правого роторных насосов БОС генерируется пульсирующий поток, определяющий пульсовое давление в аорте и легочной артерии. Thus, a pulsating flow is generated at the output of the left and right rotary pumps of the biofeedback, which determines the pulse pressure in the aorta and pulmonary artery.
Особенность включения актуаторов во входные магистрали насосов состоит в том, что основная энергия для функционирования актуатора затрачивается при низком давлении на входе левого и правого насосов БОС (в предсердиях), что способствует уменьшению энергопотребления для работы активного управляемого сопротивления, что позволяет также значительно уменьшить его весо-габаритные характеристики для реализации имплантируемого варианта БОС. The peculiarity of the inclusion of actuators in the input lines of the pumps is that the main energy for the operation of the actuator is spent when low pressure at the inlet of the left and right pumps of the biofeedback system (in the atria), which helps to reduce energy consumption for the operation of active controlled resistance, which also makes it possible to significantly reduce its weight and overall characteristics for the implementation of the implantable version of biofeedback.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей группы изобретений заключается в: The technical result achieved by the implementation of the present group of inventions consists in:
- создании физиологического пульсирующего потока и давления в аорте и легочной артерии при постоянной заданной скорости рабочего колеса левого и правого насосов БОС; - creation of a physiological pulsating flow and pressure in the aorta and pulmonary artery at a constant set speed of the impeller of the left and right biofeedback pumps;
- улучшении внутринасосной гидродинамики за счет генерации в правом и левом насосах БОС пульсирующего потока без изменения скорости оборотов ротора насосов, что особенно важно для правого насоса БОС с точки зрения снижения вероятности тромбообразования в нем; - improvement of the intra-pump hydrodynamics due to the generation of a pulsating flow in the right and left pumps of the biofeedback without changing the speed of the pump rotor revolutions, which is especially important for the right-hand biofeedback pump from the point of view of reducing the likelihood of thrombus formation in it;
- возможности использования ранее разработанных ННП, предназначенных для ОЛЖ, без использования дополнительного гидравлического сопротивления в правом насосе, что создает основу для создания малоэнергоемкой имплантируемой системы БОС. - the possibility of using previously developed NNPs intended for LV LV without the use of additional hydraulic resistance in the right pump, which creates the basis for creating a low-power implantable biofeedback system.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Существо изобретения поясняется на фигурах, где на фиг.1 показана схема генерации пульсирующего потока в системах МПК в режиме обхода левого желудочка сердца при установке во входной магистрали ННП переменного гидравлического сопротивления в виде механического клапана, представляющего собой пассивный элемент прямого действия с полным открытием входной магистрали в систолу сердца и неполном перекрытием входной магистрали, обеспечивающим снижение амплитуды потока крови через насос в диастолу сердца; на фиг. 2 показана схема генерации пульсирующего потока в системах МПК в режиме обхода левого желудочка сердца при установке во входной магистрали ННП актуатора, содержащего переменное гидравлическое сопротивление и привод; на фиг. 3 представлена диаграмма давлений и расходов, полученная на гидродинамическом стенде, при моделировании сердечной недостаточности и работе насоса без пульсатора; на фиг. 4 показана диаграмма давлений и расходов, полученная на гидродинамическом стенде, при моделировании сердечной недостаточности и работе насоса с пневматическим пульсатором; на фиг. 5 показана схема генерации пульсирующего потока в системе АИК с применением ННП при установке во входной магистрали насоса актуатора - гидравлического сопротивления с приводом, связанным с электронным блоком управления, обеспечивающим заданную частоту и скважность импульсов потока и давления крови на выходе системы; на фиг. 6 показана схема генерации пульсирующего потока в аппарате ЭКМО в режиме кардиосинхронизации с применением ННП и актуатора, встроенного во входную магистраль ННП, при этом привод актуатора через блок управления связан с блоком кардиосинхронизации, получающим сигналы от блока регистрации ЭКГ ; на фиг. 7 показана диаграмма давлений и расходов в артериальной линии АИК (ЭКМО), полученная на гидродинамическом стенде при работе ННП в непульсирующем режиме; на фиг. 8 представлена диаграмма давлений и расходов в артериальной линии АИК (ЭКМО), полученная на гидродинамическом стенде с помощью заявленного устройства, обеспечивающего пульсирующий режим работы; на фиг. 9 показана схема предлагаемого ИС, обеспечивающая генерацию пульсирующего потока в левом и правом ННП ИС; на фиг. 10 показана диаграмма давлений и расходов для большого и малого кругов кровообращения, полученных на двухкруговом гидродинамическом стенде, при работе левого и правого ННП ИС в непульсирующем режиме без системы ННП - актуатор (А); на фиг. 11 показана диаграмма давлений и расходов для большого и малого кругов кровообращения, полученных на двухкруговом гидродинамическом стенде, при работе левого и правого ННП ИС в пульсирующем режиме с помощью установки системы ННП - А во входной магистрали; на фиг. 12 показана схема предлагаемой системы БОС, которая обеспечивает генерацию пульсирующего потока в левом и правом ННП при подключении правого ННП по схеме «правое предсердие - легочная артерия» и левого ННП по схеме «левое предсердие - аорта»; на фиг. 13 показана схема предлагаемой системы БОС, которая обеспечивает генерацию пульсирующего потока в левом и правом насосе при подключении правого ННП по схеме «правый желудочек - легочная артерия» и левого ННП по схеме «левый желудочек - аорта»; на фиг. 14 показана диаграмма давлений и расходов, полученных на двухкруговом гидродинамическом стенде, при работе левого и правого ННП системы БОС в непульсирующем режиме; на фиг. 15 показана диаграмма давлений и расходов для большого и малого кругов кровообращения, полученных на двухкруговом гидродинамическом стенде, при работе левого и правого ННП системы БОС в пульсирующем режиме с помощью установки системы ННП - А во входной магистрали ННП. The essence of the invention is illustrated in the figures, where figure 1 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the IPC systems in the mode of bypassing the left ventricle of the heart when installed in the input line of the NNP variable hydraulic resistance in the form of a mechanical valve, which is a passive element of direct action with full opening of the input line in systole of the heart and incomplete overlap of the input line, which reduces the amplitude of blood flow through the pump in the diastole of the heart; in fig. 2 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in IPC systems. in the mode of bypassing the left ventricle of the heart when installing an actuator containing a variable hydraulic resistance and a drive in the input line of the NNP; in fig. 3 shows a diagram of pressures and flow rates obtained on a hydrodynamic bench when simulating heart failure and pump operation without a pulsator; in fig. 4 shows a diagram of pressures and flows obtained on a hydrodynamic stand, when simulating heart failure and the operation of a pump with a pneumatic pulsator; in fig. 5 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the AIK system using NNP when installed in the inlet line of an actuator pump - a hydraulic resistance with a drive connected to an electronic control unit that provides a given frequency and duty cycle of flow pulses and blood pressure at the output of the system; in fig. 6 shows a diagram of the generation of a pulsating flow in the ECMO apparatus in the cardiosynchronization mode with the use of NNP and an actuator built into the NNP input line, while the actuator drive is connected through the control unit to the cardiosynchronization unit, which receives signals from the ECG recording unit; in fig. 7 shows a diagram of pressures and flow rates in the arterial line of the AIK (ECMO), obtained on a hydrodynamic stand when the NNP operates in a non-pulsating mode; in fig. 8 shows a diagram of pressures and flow rates in the arterial line of the AIK (ECMO) obtained on a hydrodynamic stand using the claimed device providing a pulsating mode of operation; in fig. 9 shows a diagram of the proposed IC providing the generation of a pulsating flow in the left and right NNP IC; in fig. 10 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP IS operate in non-pulsating mode without the NNP system - actuator (A); in fig. 11 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP IS operate in a pulsating mode using the installation of the NNP - A system in the input line; in fig. 12 shows a diagram of the proposed biofeedback system, which provides the generation of a pulsating flow in the left and right NNP when connecting the right NNP according to the "right atrium - pulmonary artery" scheme and the left NNP according to the "left atrium - aorta"scheme; in fig. 13 shows a diagram of the proposed biofeedback system, which provides the generation of a pulsating flow in the left and right pump when connecting the right NNP according to the "right ventricle - pulmonary artery" scheme and the left NNP according to the "left ventricle - aorta"scheme; in fig. 14 shows a diagram of pressures and flow rates obtained on a two-circle hydrodynamic test bench when the left and right NNP of the biofeedback system operate in a non-pulsating mode; in fig. 15 shows a diagram of pressures and flow rates for the systemic and pulmonary circulation, obtained on a two-circle hydrodynamic stand, when the left and right NNP of the biofeedback system operate in a pulsating mode using the installation of the NNP-A system in the NNP inlet line.
На фигурах обозначены следующие позиции: 1 - насос (ННП), 2 - гидравлическое сопротивление, 3 - аорта, 4 - левый желудочек сердца, 5 - входная магистраль насоса, 6 - выходная магистраль насоса, 7 - блок управления ННП, 8 - актуатор, 9 - привод актуатора, 10- блок управления актуатором/актуаторами, 11 - блок кардиосинхронизации, 12 - блок регистрации ЭКГ, 13 - оксигенатор, 14 - левое предсердие, 15 - гидравлическое сопротивление - механический клапан прямого действия, правое, 16 - привод правого актуатора, 17 - актуатор правый, 18 - правый ННП, 19 - входная магистраль правого насоса, 20 - легочная артерия, 21 - правое предсердие, 22 - выходная магистраль правого насоса, 23 - правый желудочек; The figures indicate the following positions: 1 - pump (NNP), 2 - hydraulic resistance, 3 - aorta, 4 - left ventricle of the heart, 5 - pump inlet line, 6 - pump outlet line, 7 - NNP control unit, 8 - actuator, 9 - actuator drive, 10 - actuator / actuator control unit, 11 - cardiosynchronization unit, 12 - ECG recording unit, 13 - oxygenator, 14 - left atrium, 15 - hydraulic resistance - direct-acting mechanical valve, right, 16 - right actuator drive, 17 - right actuator, 18 - right NNP, 19 - right pump input line, 20 - pulmonary artery, 21 - right atrium, 22 - the outlet line of the right pump, 23 - the right ventricle;
Раоад) - давление в артериальной линии (мм рт.ст.), Рлп - давление в левом предсердии (мм рт.ст.), Рлж - давление в левом желудочке (мм рт.ст.), QH - расход ННП (л/мин), Qao - расход в артерии/аорте (л/мин); А- артериальная линия АИК (ЭКМО), В-венозная линия АИК (ЭКМО) аппарата сердечно-легочного обхода,P ao (P ad) - pressure in the arterial line (mm Hg), P lp - pressure in the left atrium (mm Hg), P LV - pressure in the left ventricle (mm Hg), Q H - flow rate NNP (l / min), Q ao - flow rate in the artery / aorta (l / min); A - arterial line AIK (ECMO), B - venous line AIK (ECMO) of the cardiopulmonary bypass apparatus,
Рла - давление в легочной артерии (мм рт.ст.), Qia - расход в легочной артерии (л/мин), Рпж - давление в правом желудочке (мм рт.ст.), Рпп - давление в правом предсердии (мм рт.ст.), ()ла - расход в легочной артерии (л/мин). P la - pressure in the pulmonary artery (mm Hg), Q ia - flow rate in the pulmonary artery (l / min), P pzh - pressure in the right ventricle (mm Hg), P pp - pressure in the right atrium (mm Hg), () la - flow rate in the pulmonary artery (l / min).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF THE INVENTION
Патентуемое устройство разработано в двух вариантах исполнения. The patented device is designed in two versions.
На примере схемы подключения «левый желудочек - аорта», представленной на фиг. 1 и 2, рассмотрим принцип генерации пульсового вспомогательного кровообращения. Using the example of the connection diagram "left ventricle - aorta" shown in Fig. 1 and 2, we will consider the principle of generation of pulsed auxiliary circulation.
Схема содержит ННП 1 (осевой или центробежный) с блоком управления 7, левый желудочек 4 сердца и аорту 3. В первом варианте на фиг. 1 при подключении к левому желудочку 4 сердца ННП 1 во входной магистрали 5 установлено переменное гидравлическое сопротивление 2 , выполненное в виде механического клапана прямого действия. The circuit contains NNP 1 (axial or centrifugal) with a control unit 7, the left ventricle 4 of the heart and the aorta 3. In the first embodiment, FIG. 1, when connected to the left ventricle 4 of the heart NNP 1 in the input line 5, a variable hydraulic resistance 2 is set, made in the form of a direct-acting mechanical valve.
Во втором варианте схемы на фиг. 2 при подключении к левому желудочку 4 сердца ННП 1 во входной магистрали 5 установлен актуатор 8, содержащий переменное гидравлическое сопротивление 2 и привод актуатора 9. Блок управления 10 актуатора 8 должен обеспечивать полное открытие входной магистрали 5 в систолической фазе левого желудочка сердца 4 с увеличением амплитуды систолического потока крови в аорту по сравнению с работой насоса в непульсирующем режиме и заданное гидравлическое сопротивление в диастолической фазе сердца, обеспечивающей на выходе ННП снижение амплитуды диастолического потока объемного крови. Блок управления 10 актуатора соединен с блоком кардиосинхронизации 11 , который получает сигналы от блока регистрации ЭКГ 12 или импульсы кардиовертера. In the second variant of the circuit in FIG. 2, when connected to the left ventricle 4 of the heart of NNP 1, an actuator 8 is installed in the input line 5, containing a variable hydraulic resistance 2 and an actuator drive 9. The control unit 10 of the actuator 8 must ensure full opening of the input line 5 in the systolic phase of the left ventricle of the heart 4 with an increase the amplitude of the systolic blood flow to the aorta in comparison with the pump operation in non-pulsating mode; and the specified hydraulic resistance in the diastolic phase of the heart, which provides a decrease in the amplitude of the diastolic volumetric blood flow at the NNP output. The actuator control unit 10 is connected to the cardiosynchronization unit 11, which receives signals from the ECG recording unit 12 or cardioverter pulses.
Блок кардиосинхронизации 11 может быть связан с блоком управления ННП 7 для получения сигналов обратной ЭДС. The cardiac synchronization unit 11 can be connected to the NNP control unit 7 to receive back EMF signals.
Выходная магистраль 6 ННП через сосудистый протез подключена к аорте 3.Outlet line 6 NNP through a vascular prosthesis is connected to aorta 3.
Работа данной схемы МПК осуществляется следующим образом. The operation of this IPC scheme is carried out as follows.
Входная магистраль 5 ННП 1 с актуатором 8 подключена к левому желудочку 4 сердца, а выходная канюля 6 соединена через сосудистый протез с аортой 3. Соответственно, на выходе ННП 1 в аорте 3 за счет изменения переменного гидравлического сопротивления, создаваемого актуатором 8, формируется физиологический пульсирующий поток и давление. При этом за счет увеличения потока крови в систолической фазе ННП 1 более эффективно снижает постнагрузку желудочка сердца по сравнению с работой ННП в стандартном непульсирующем режиме, что является одним из основных факторов восстановления миокарда при вспомогательном кровообращении. The input line 5 of the NNP 1 with the actuator 8 is connected to the left ventricle 4 of the heart, and the output cannula 6 is connected through the vascular prosthesis with the aorta 3. Accordingly, at the exit of the NNP 1 in the aorta 3 due to the change in the variable hydraulic resistance created by the actuator 8, a physiological pulsating flow and pressure. At the same time, due to an increase in blood flow in the systolic phase, NNP 1 more effectively reduces the afterload of the ventricle of the heart compared to the work of NNP in the standard non-pulsating mode, which is one of the main factors in myocardial recovery during auxiliary circulation.
Кроме того, режим работы ННП 1 - актуатор 8 при минимальном потоке крови в диастолу способствует устранению опасных режимов, связанных с возникновением разрежения на входе ННП 1 и обратной регургитации крови из артерии в желудочек. Дополнительное преимущество данного изобретения состоит в увеличении внутринасосной пульсации крови, что является одним из важнейших факторов снижения вероятности тромбообразования в полостях насоса. In addition, the mode of operation of NNP 1 - actuator 8 with a minimum blood flow to diastole helps to eliminate dangerous modes associated with the occurrence of rarefaction at the inlet of NNP 1 and reverse regurgitation of blood from the artery to the ventricle. An additional advantage of this invention is to increase the intra-pumping blood pulsation, which is one of the most important factors in reducing the likelihood of thrombus formation in the pump cavities.
В блоке управления актуатора 10 предусмотрен режим периодического снижения гидравлического сопротивления с периодичностью от 30 сек до 1 минуты с длительностью, по меньшей мере, на период 5 сердечных циклов. Данный режим вводится для создания условий, способствующих периодическому функционированию аортального клапана, в целях исключения вероятности развития его недостаточности. Таким образом, реализуется режим периодического открытия входной магистрали с интервалом от 30 секунд до 1 минуты, по меньшей мере, в течение пяти сердечных циклов. The control unit of the actuator 10 provides for a mode of periodic reduction of hydraulic resistance at intervals from 30 sec to 1 minute with a duration of at least 5 heart cycles. This mode is introduced to create conditions conducive to the periodic functioning of the aortic valve, in order to exclude the likelihood of developing its insufficiency. Thus, the mode of periodic opening of the input line is realized with an interval from 30 seconds to 1 minute, at least for five cardiac cycles.
В актуаторе 8 может быть использован электромеханический, электропневматический или электрогидравлический привод. Привод должен обеспечивать режим кардисинхронизации в соответствии с фазами сердечного цикла (систола/диастола). Для реализации кардиосинхронизации может быть использована как электрокардиограмма, так и импульсы кардиовертера или сигналы обратной ЭДС системы привода ННП. In the actuator 8, an electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic drive can be used. The drive must provide a cardysynchronization mode in accordance with the phases of the cardiac cycle (systole / diastole). For the implementation of cardiosynchronization, both an electrocardiogram and cardioverter pulses or back EMF signals of the NNP drive system can be used.
Полученный эффект работы системы насос 1 - актуатор 8 на гидродинамическом стенде показан на диаграммах давлений (Рао, Рлж, Рлп) и расходов (Qao, QH), на фиг. 3 и 4. The resulting effect of the system pump 1 - actuator 8 on the hydrodynamic stand is shown in the pressure diagrams (P ao , P lzh , P lp ) and flow rates (Q ao , Q H ), in Fig. 3 and 4.
Как видно из диаграмм, пульсовое давление в аорте Рао при работе системы ННП 1- актуатора 8 значительно выше пульсового давления в аорте 3, чем при работе ННП 1 без актуатора 8. As can be seen from the diagrams, the pulse pressure in the aorta P ao during the operation of the NNP 1-actuator 8 system is significantly higher than the pulse pressure in the aorta 3 than when the NNP 1 is operated without actuator 8.
Кроме того, как видно из полученных диаграмм, при работе системы ННП 1 - актуатор 8, внутринасосная пульсация потока жидкости значительно выше по сравнению с работой ННП в непульсирующем режиме, за счет чего в полостях ННП создаются условия минимизации зон застоя и рециркуляции, опасных для образования тромбов. In addition, as can be seen from the diagrams obtained, during the operation of the NNP system 1 - actuator 8, the intra-pump pulsation of the fluid flow is significantly higher compared to the operation of the NNP in the non-pulsating mode, due to which conditions are created in the NNP cavities to minimize stagnation and recirculation zones dangerous for the formation blood clots.
В данной работе на гидродинамическом стенде воспроизводились условия работы систем МПК при моделировании сердечной недостаточности для взрослых пациентов при снижении системного выброса имитатора желудочка сердца (ИЖС) с 5 л/мин (норма) до 2,5 л/мин. Проведено 6 испытаний с использованием насоса ROTAFLOW (Maquet, Германия). Результаты сравнения работы ННП в непульсирующем режиме и в режиме работы системы ННП 1- актуатор 8 при моделировании сердечной недостаточности, полученные на гидродинамическом стенде сведены в таблице, где Рао - давление в аорте, АРао - пульсация аортального давления, Рлж (сис) -систолическое давления в ИЖС , Рлп (ср) - среднее давление в предсердии , Qao - средний кровоток в аорте. In this work, on a hydrodynamic stand, the conditions of operation of the MPC systems were reproduced when simulating heart failure for adult patients with a decrease in the systemic output of the simulated ventricle of the heart (VVS) from 5 l / min (normal) to 2.5 l / min. 6 tests were carried out using a ROTAFLOW pump (Maquet, Germany). Results of comparing the operation of the NNP in non-pulsating mode and in the mode of operation of the NNP system 1 - actuator 8 at modeling of heart failure obtained on the hydrodynamic stand are summarized in the table, where P ao is the pressure in the aorta, AR ao is the pulsation of aortic pressure, P lzh (sis) is the systolic pressure in the IZhS, P lp (cf) is the average pressure in the atrium, Q ao is the average blood flow in the aorta.
Таблица
Figure imgf000028_0001
table
Figure imgf000028_0001
Как видно из таблицы, пульсационное давление АРао при работе ННП1 с актуатором 8 увеличивается по сравнению с работой ННП в непульсирующем режиме почти в 3 раза при полном восстановлении системного кровотока. При этом давление в систолической фазе давление в имитаторе левого желудочка уменьшается в 1 ,4 раза по сравнению с работой ННП 1 в непульсирующем режиме, что свидетельствует об эффективной разгрузке левого желудочка. As can be seen from the table, the pulsating pressure of AR ao during the operation of the NNP1 with the actuator 8 increases in comparison with the work of the NNP in the non-pulsating mode by almost 3 times with the complete restoration of the systemic blood flow. In this case, the pressure in the systolic phase, the pressure in the left ventricular simulator decreases by 1, 4 times compared with the work of NNP 1 in a non-pulsating mode, which indicates an effective unloading of the left ventricle.
В другом эксперименте на гидродинамическом стенде воспроизводились условия работы систем МПК при моделировании сердечной недостаточности при установке во входной магистрали 6 гидравлического сопротивления 2 в виде механического клапана прямого действия при работе ННП 1 с заданной повышенной скоростью оборотов ротора была получена физиологическая пульсация аортального давления в пределах 25-30 мм рт.ет при внутринасосной пульсации потока - 6-8 л/мин. In another experiment on a hydrodynamic stand, the operating conditions of the IPC systems were reproduced when simulating heart failure when a hydraulic resistance 2 was installed in the input line 6 in the form of a direct-acting mechanical valve when the NNP 1 was operated with a given increased rotor speed, physiological pulsation of aortic pressure was obtained within 25- 30 mm Hg with an intra-pump pulsation of the flow - 6-8 l / min.
Патентуемое устройство содержит ННП 1, при этом в его входной магистрали 6 установлен актуатор 8, содержащий гидросопротивление (ГС) 2-и привод ГС 9. Блок управления актуатора (БУ) 10, связанный с приводом ГС 9, обеспечивает заданную частоту и скважность сокращений, соответствующих сердечному ритму при работе в АИК и при работе некардиосинхронизированного режима ЭКМО. The patented device contains NNP 1, while in its input line 6, an actuator 8 is installed, containing a hydraulic resistance (HS) 2 and a HS actuator 9. The actuator control unit (BU) 10, connected to the HS actuator 9, provides a given frequency and duty cycle of contractions corresponding to the heart rate when working in AIK and when non-cardiosynchronized ECMO mode.
В другом варианте при реализации кардиосинхронизированого режима ЭКМО БУ 10 связан с блоком кардиосинхронизации 11 , подключенным к блоку регистрации ЭКГ 12. In another embodiment, when implementing the cardiosynchronous mode ECMO BU 10 is connected to the cardiosynchronizing unit 11 connected to the ECG 12 recording unit.
Работа данного устройства может быть описана следующим образом. The operation of this device can be described as follows.
В первом варианте подключения системы ННП 1 -актуатор 8 в АИК и некардиосинхронизированного ЭКМО по схеме «венозный резервуар-оксигенатор» БУ 10 актуатора 8 , связанный с приводом 9 обеспечивает заданную частоту и скважность пульсаций кровотока и давления, соответствующих сердечному ритму за счет изменения ГС 2 , входящего в состав А 8 , встроенного во входную магистраль 5 ННП 1 , которое изменяет степень ее перекрытия, при этом увеличивая или уменьшая поток крови на выходе ННП 1 (фиг. 5). In the first variant of connecting the system NNP 1 -actuator 8 to the AIK and non-cardiosynchronized ECMO according to the "venous reservoir-oxygenator" scheme BU 10 of the actuator 8, connected to the drive 9, provides a given frequency and duty cycle of pulsations of blood flow and pressure corresponding to the heart rate due to changes in GS 2 , which is part of A 8, built into the input line 5 of the NNP 1, which changes the degree of its overlap, while increasing or decreasing the blood flow at the outlet of the NNP 1 (Fig. 5).
Во втором варианте при использовании кардиосинхронизиррованного аппарата ЭКМО по схеме «венозная канюля - артериалная канюля», подключение системы ННП1 - А 8 БУ 10 приводом 9 подключен к блоку кардиосинхронизации 11 и блоку регистрации ЭКГ 12 (фиг. 6). In the second version, when using a cardiosynchronized ECMO apparatus according to the "venous cannula - arterial cannula" scheme, the connection of the NNP1 - A 8 BU 10 system is connected by a drive 9 to the cardiosynchronization unit 11 and the ECG recording unit 12 (Fig. 6).
При этом за счет полного открытия с помощью А8 просвета входной магистрали 5 ННП 1 в фазе диастолы сердца обеспечивается повышение амплитуды артериального давления, что создает условия для увеличения коронарного кровотока. В систолической фазе работы сердца за счет уменьшения с помощью А8 просвета входной магистрали 5 ННП 1 кровоток на выходе ННП 1 уменьшается, понижая амплитуду давления в артериальной линии, уменьшая постнагрузку или работу левого желудочка сердца. At the same time, due to the complete opening with the help of A8 of the lumen of the input line 5 NNP 1 in the phase of heart diastole, an increase in the amplitude of arterial pressure is provided, which creates conditions for an increase in coronary blood flow. In the systolic phase of the heart, due to the decrease in the lumen of the input line 5 of the NNP 1 with the help of A8, the blood flow at the exit of the NNP 1 decreases, lowering the pressure amplitude in the arterial line, reducing the afterload or the work of the left ventricle of the heart.
Таким образом, на выходе системы ННП1 - А8 т.е. в артериальной линии (А) формируются близкие к физиологической пульсация и давление без изменения скорости ННП1. Данный режим способствует минимизации травмы форменных элементов крови по сравнению с заявленным ранее устройствами и устранению режима разрежения на входе ННП1 с возможной кавитацией крови и появлением газовых пузырьков потенциально опасных для мозгового кровообращения. Thus, at the output of the NNP1 - A8 system, i.e. in the arterial line (A) pulsation and pressure close to physiological are formed without changing the speed of NNP1. This mode helps to minimize trauma to the blood corpuscles in comparison with the previously announced devices and to eliminate the rarefaction mode at the inlet of NNP1 with possible blood cavitation and the appearance of gas bubbles potentially dangerous for cerebral circulation.
Приводим данные, полученные на гидродинамическом стенде, подтверждающего возможность реализации заявленного назначения и достижения указанного технического результата. We present the data obtained at the hydrodynamic stand, which confirms the possibility of implementing the declared purpose and achieving the specified technical result.
На фиг. 7 представлена диаграмма давления и потока в артериальной линии АПК (ЭКМО), снятая на гидродинамическом стенде при работа ННП1— в непульсирующем режиме. FIG. 7 shows a diagram of pressure and flow in the arterial line of the APC (ECMO), taken on a hydrodynamic stand when the NNP1 operates in a non-pulsating mode.
Полученный эффект работы системы ННП1 - А8 показан на диаграмме давления и потока в артериальной линии (А) АПК (ЭКМО) на фиг.8. The resulting effect of the system NNP1 - A8 is shown in the diagram of pressure and flow in the arterial line (A) APC (ECMO) in Fig.8.
Кривая потока также имеет выраженную пульсацию, что может позитивно сказаться при использовании системы у пациентов, как при проведении операций на открытом сердце с АПК, так и при использовании при подключении ЭКМО в условиях застойной сердечной недостаточностиThe flow curve also has a pronounced pulsation, which can have a positive effect when using the system in patients, both when performing open heart surgery with APC, and when used when ECMO is connected in conditions of congestive heart failure.
В данной работе на гидродинамическом стенде в качестве ННП 1 использовался центробежный насос Rotaflow (Maquet AEG, ФРГ). In this work, a Rotaflow centrifugal pump (Maquet AEG, Germany) was used at the hydrodynamic stand as NNP 1.
Как видно из диаграммы, амплитуда пульсового давления в артериальной линии при работе системы ННП 1 - А8 находится в физиологических пределах при среднем расходе 4,8 л/мин. As can be seen from the diagram, the amplitude of the pulse pressure in the arterial line during the operation of the NNP 1 - A8 system is within physiological limits with an average flow rate of 4.8 l / min.
Таким образом, изобретение может быть использовано как в АПК, так и в аппаратах ЭКМО. В последнем случае, блок управления актуатора связан с блоком кардиосинхронизации 11, получающим сигналы от блока регистрации ЭКГ 12. При работе в системе ЭКМО актуатор 8 выполнен с возможностью полного открытия просвета входной магистрали с помощью переменного ГС 2 с заданной задержкой относительно зубца R-ЭКГ, обеспечивающей увеличение амплитуды артериального давления в фазе диастолы сердца, реализуя режим контрпульсации и, таким образом, способствуя увеличению коронарного кровотока. В систолической фазе работы сердца актуатор 8 частично перекрывает просвет входной магистрали 5, уменьшая кровоток и давление на выходе ННП1 в оксигенатор 13 и артериальную линию А. Снижение систолического давления в артериальной линии А будет приводит к снижению постнагрузки на левый желудочек сердца, что будет способствовать восстановлению пораженного миокарда. Thus, the invention can be used both in agro-industrial complex and in ECMO devices. In the latter case, the control unit of the actuator is connected to the cardiosynchronization unit 11, which receives signals from the ECG 12 recording unit. providing an increase in amplitude blood pressure in the diastole phase of the heart, realizing the counterpulsation mode and, thus, contributing to an increase in coronary blood flow. In the systolic phase of the heart, the actuator 8 partially overlaps the lumen of the input line 5, reducing blood flow and pressure at the output of NNP1 to oxygenator 13 and arterial line A. A decrease in systolic pressure in arterial line A will lead to a decrease in afterload on the left ventricle of the heart, which will contribute to recovery affected myocardium.
На примере схемы подключения левого и правого ННП, представленной на фиг. 9, рассмотрим принцип генерации пульсового потока крови в ИС. Using the example of the connection diagram of the left and right NNP shown in Fig. 9, we will consider the principle of pulse blood flow generation in IC.
Патентуемое устройство (фиг. 9) содержит левый ННП 1 и правый ННП 18 (осевой или центробежный) с блоком управления насосами 7, определяющим заданную скорость вращения рабочего колеса каждого насоса. Во входных магистралях 5 левого ННП1 и правого ННП1 19 установлены актуаторы (А) 8 и 17, соответственно. Каждый А содержит: переменное гидравлическое сопротивление 2 и привод 9 для левого канала ИС и переменное гидравлическое сопротивление 15 и привод 16 для правого канала ИС. При этом приводы 9 и 16 каждого А связаны с единым блоком управления приводами 10. Последний обеспечивает заданную частоту и скважность выходных импульсов потока и давления крови на выходе левого и правого каналов ИС. The device being patented (Fig. 9) contains a left NNP 1 and a right NNP 18 (axial or centrifugal) with a pump control unit 7, which determines the set speed of rotation of the impeller of each pump. Actuators (A) 8 and 17, respectively, are installed in the input lines 5 of the left NNP1 and right NNP1 19. Each A contains: variable hydraulic resistance 2 and actuator 9 for the left channel IC and variable hydraulic resistance 15 and actuator 16 for the right channel IC. In this case, the drives 9 and 16 of each A are connected with a single drive control unit 10. The latter provides a given frequency and duty cycle of the output pulses of the flow and blood pressure at the output of the left and right channels of the IC.
Для реализации режима ИС вход и выход правого ННП 18 подключены экстракорпорально или интракорпорально по схеме «искусственное правое предсердие - легочная артерия», а левого ННП 1 по схеме «искусственное левое предсердие - аорта». To implement the IS mode, the input and output of the right NNP 18 are connected extracorporeally or intracorporeally according to the "artificial right atrium - pulmonary artery" scheme, and the left NNP 1 according to the "artificial left atrium - aorta" scheme.
Блок управления приводами актуаторов 10 обеспечивает полное открытие и частичное перекрытие входных магистралей 5 и 19 соответственно левого ННП 1 и правого ННП 18. Соответственно, на выходе насосов формируется пульсовой поток и, следовательно, физиологический пульсовой поток и давление в артериальных резервуарах большого и малого кругов кровообращения. The actuator drive control unit 10 provides full opening and partial overlap of the input lines 5 and 19, respectively, of the left NNP 1 and right NNP 18. Accordingly, at the output of the pumps, a pulse flow is formed and, consequently, a physiological pulse flow and pressure in the arterial reservoirs of a large and small circles of blood circulation.
Входная магистраль 5 левого ННП 1 подключена к левому искусственному предсердию 14, а входная магистраль 19 правого ННП18 подключена к правому искусственному предсердию 21. The input line 5 of the left NNP 1 is connected to the left artificial atrium 14, and the input line 19 of the right NNP18 is connected to the right artificial atrium 21.
Выходная магистраль 6 левого ННП1 подключена к аорте 3, а выходная магистраль 22 правого ННП18 подключена к легочной артерии 20. The output line 6 of the left NNP1 is connected to the aorta 3, and the output line 22 of the right NNP18 is connected to the pulmonary artery 20.
В фазе генерации повышенной амплитуды выходного потока насосов (систола) А 8 и А 17 полностью открывают просветы входных магистралей 5 и 19 левого и правого ННП, а в фазе генерации пониженной амплитуды выходного потока насосов (диастола) А 8 и А 17 частично перекрывают просветы входных магистралей. In the phase of generation of the increased amplitude of the output flow of the pumps (systole) A 8 and A 17 completely open the lumens of the input lines 5 and 19 of the left and right NNP, and in the phase of generation of a reduced amplitude of the output flow of the pumps (diastole) A 8 and A 17 partially overlap the lumens of the input highways.
Таким образом, блок управления приводами А10 обеспечивает заданную частоту и длительность импульсов потока и давления для левого и правого ННП 1 и ННП 18 соответственно. Thus, the drive control unit A10 provides the set frequency and duration of the flow and pressure pulses for the left and right NNP 1 and NNP 18, respectively.
Для подтверждения возможности реализации заявленного назначения и достижения указанного технического результата приводим следующие экспериментальные данные, полученные на двухкруговом гидродинамическом стенде. To confirm the possibility of realizing the declared purpose and achieving the specified technical result, we present the following experimental data obtained on a two-circle hydrodynamic stand.
Как показали исследования на гидродинамическом стенде работа предлагаемого ИС с использованием системы двух ННП-А создает условия генерации пульсирующего потока в большом и малом кругах кровообращения. As shown by studies on a hydrodynamic stand, the operation of the proposed IC using a system of two NNP-A creates conditions for the generation of a pulsating flow in the large and small circles of blood circulation.
Для сравнения на фиг.10 приведена диаграмма давлений и расходов жидкости в большом и малом кругах кровообращения при работе НЛП в непульсимрующем режиме. Полученный эффект работы системы ИС с использованием систем ННП-А показан на диаграмме (фиг. 11). Как видно из данной диаграммы в имитаторах аорты и легочной артерии создается физиологическое пульсирующее давление в аорте 111/76 мм рт. ст.) и легочной артерии 19/13 мм рт. ст.) при пульсации потока жидкости в большом круге кровообращения А()л = 6.9 л/мин и AQn = 8.8 л/мин в малом круге кровообращения, что способствует созданию условий для внутринасосной гидродинамики, препятствующей образованию в полостях левого и правого ННП зон стагнации и рециркуляции. For comparison, Fig. 10 shows a diagram of the pressures and flow rates of fluid in the large and small circles of blood circulation when the NLP is operating in a non-pulsating mode. The resulting effect of the operation of the IC system using the NNP-A systems is shown in the diagram (Fig. 11). As can be seen from this diagram, physiological pulsating pressure in the aorta of 111/76 mm Hg is created in simulators of the aorta and pulmonary artery. Art.) and pulmonary artery 19/13 mm Hg. Art.) with pulsating fluid flow in a large circle circulation A () L = 6.9 L / min and AQ n = 8.8 L / min in the pulmonary circulation, which contributes to the creation of conditions for intra-pump hydrodynamics, which prevents the formation of zones of stagnation and recirculation in the cavities of the left and right NNP.
На примере схемы подключения левого и правого ННП, представленной на фиг. 12, рассмотрим принцип генерации пульсового потока в системе БОС. Using the example of the connection diagram of the left and right NNP shown in Fig. 12, we will consider the principle of pulse flow generation in the biofeedback system.
Патентуемое устройство (фиг. 12) содержит левый 1 и правый 18 ННП с блоком управления насосами 7, определяющим заданную постоянную скорость вращения рабочего колеса каждого насоса. Во входных магистралях 5 и 19 соответственно левого 1 и правого 18 ННП установлены актуаторы 8,17 каждый из которых содержит переменное гидравлическое сопротивление 2, 15 с собственным приводом 9, 16, которые связаны с блоком управления приводами 10. и Последний обеспечивает заданную частоту и скважность выходных импульсов потока и давления крови на выходе левого 1 ННП и правого 18 ННП. The device being patented (Fig. 12) contains the left 1 and the right 18 NNP with the pump control unit 7, which determines the predetermined constant speed of rotation of the impeller of each pump. Actuators 8,17 are installed in the input lines 5 and 19, respectively, of the left 1 and right 18 NNP, each of which contains a variable hydraulic resistance 2, 15 with its own drive 9, 16, which are connected to the drive control unit 10. and the latter provides a given frequency and duty cycle output pulses of blood flow and pressure at the output of the left 1 NNP and right 18 NNP.
Блок управления приводами 10 обеспечивает полное открытие или частичное перекрытие входных магистралей 5 и 19 соответственно левого 1 ННП и правогоThe drive control unit 10 provides full opening or partial closure of the input lines 5 and 19, respectively, left 1 NNP and right
18 ННП, регулируя поток крови на выходе каждого насоса. 18 NNP, adjusting the blood flow at the outlet of each pump.
В первом варианте входная магистраль 5 левого 1 ННП и входная магистральIn the first version, the input line 5 left 1 NNP and the input line
19 правого 18 Н1111 подключены, соответственно, к левому 14 и правому 21 предсердиям, а выходные магистрали 6 и 22 левого 1 ННП и правого 18 ННП подключены, соответственно, к аорте 3 и легочной артерии 20 (фиг.12). 19 of the right 18 H1111 are connected, respectively, to the left 14 and right 21 atria, and the output lines 6 and 22 of the left 1 NNP and right 18 NNP are connected, respectively, to the aorta 3 and the pulmonary artery 20 (Fig. 12).
Во втором варианте входная магистраль 5 левого ННП и входная магистраль 19 правого ННП 18 подключены, соответственно, к левому 4 и правому 23 желудочкам сердца, а выходная магистраль 6 левого ННП1 и выходная магистраль 19 правого ННП 18 подключены, соответственно, к аорте 3 и легочной артерии 20 (фиг.13). In the second version, the input line 5 of the left NNP and the input line 19 of the right NNP 18 are connected, respectively, to the left 4 and right 23 ventricles of the heart, and the output line 6 of the left NNP1 and the output line 19 of the right NNP 18 are connected, respectively, to the aorta 3 and the pulmonary arteries 20 (Fig. 13).
В фазе генерации повышенной амплитуды выходного потока насосов актуаторы 8 и 17 полностью открывают просветы входных магистралей 5 и 19 соответственно для 1 левого ННП и правого 18 ННП, а в фазе генерации пониженной амплитуды выходного потока насосов актуаторы 8 и 17 частично перекрывают просветы входных магистралей. In the phase of generating an increased amplitude of the output flow of the pumps, actuators 8 and 17 completely open the gaps of the inlet lines 5 and 19 respectively, for 1 left NNP and right 18 NNP, and in the phase of generation of a reduced amplitude of the output flow of the pumps, the actuators 8 and 17 partially overlap the gaps of the inlet lines.
Таким образом, блок управления приводами актуаторов 10 обеспечивает заданную частоту и длительность импульсов потока и давления крови для левого 1 и правого 18 ННП соответственно. Thus, the control unit drives the actuators 10 provides a given frequency and duration of pulses of flow and blood pressure for the left 1 and right 18 NNP, respectively.
В отдельных случаях, для поддержания системного выброса в условиях ТСН необходимо увеличивать производительность ННП, что может привести к закрытию аортального и легочного клапанов. В этих условиях при длительной работе системы БОС возникает опасность развития недостаточности выходных клапанов сердца. Поэтому для исключения развития дисфункции аортального и легочного клапанов сердца в настоящей системе БОС может быть заложена возможность с заданным периодом кратковременно снижать производительность насосов. Алгоритм применения данного режима, включая периодичность и длительность отключения насосов может задаваться оператором In some cases, in order to maintain the systemic release in conditions of TSN, it is necessary to increase the productivity of the NNP, which can lead to the closure of the aortic and pulmonary valves. In these conditions, with prolonged operation of the biofeedback system, there is a risk of developing insufficiency of the outlet heart valves. Therefore, in order to exclude the development of dysfunction of the aortic and pulmonary heart valves in the present biofeedback system, it can be possible to temporarily reduce the pump performance with a given period. The algorithm for applying this mode, including the frequency and duration of pump shutdown, can be set by the operator
Для подтверждения возможности реализации заявленного назначения и достижения указанного технического результата приводим следующие экспериментальные данные, полученные на двухкруговом гидродинамическом стенде при подключении входной магистрали левого 1 ННП и правого 18 ННП соответственно к левому и правому искусственным желудочкам сердца, а выходные магистрали левого и правого насосов, соответственно, подключены к и имитаторам аорты и легочной артерии. To confirm the possibility of realizing the declared purpose and achieving the specified technical result, we present the following experimental data obtained on a two-circular hydrodynamic stand when connecting the input line of the left 1 NNP and right 18 NNP, respectively, to the left and right artificial ventricles of the heart, and the output lines of the left and right pumps, respectively connected to both aortic and pulmonary artery simulators.
В качестве насосов на гидродинамическом стенде были использованы центробежные насосы Rotaflow (Maquet AEG, Germany), с минутным расходом 5 л/мин. При этом аортальный и легочный резервуары, имитирующие, соответственно, аорту и легочную артерию, представляют собой емкости, заполненные жидкостью с воздушной подушкой. При этом воздушная подушка определяет эластичность сосудов (для имитатора легочного артерии эластичность равна 5,7 мл/мм рт. ст. и для имитатора аорты 2 мл/мм рт. ст.). В качестве периферического сопротивления использовались гидравлические сопротивления (для малого круга кровообращения 0,4 мм рт. ст./мл/с и для большого круга кровообращения 1,2 мм рт. ст. /мл/с). Левое и правое предсердия имитировались открытыми резервуарами. Rotaflow centrifugal pumps (Maquet AEG, Germany) with a minute flow rate of 5 l / min were used as pumps on the hydrodynamic stand. In this case, the aortic and pulmonary reservoirs, imitating, respectively, the aorta and pulmonary artery, are containers filled with fluid with an air cushion. In this case, the air cushion determines the elasticity of the vessels (for the pulmonary artery simulator, the elasticity equal to 5.7 ml / mm Hg. Art. and for a simulated aorta 2 ml / mm Hg. Art.). Hydraulic resistances were used as peripheral resistance (for the pulmonary circulation 0.4 mm Hg / ml / s and for the systemic circulation 1.2 mm Hg / ml / s). The left and right atria were simulated by open reservoirs.
Таким образом, как показали исследования на гидродинамическом стенде, работа предлагаемого БОС с Использованием системы ННП-А для левого и правого насосов создают условия генерации пульсирующего потока в большом и малом кругах кровообращения. Thus, as shown by the studies on the hydrodynamic stand, the work of the proposed biofeedback with the use of the NNP-A system for the left and right pumps creates conditions for the generation of a pulsating flow in the systemic and pulmonary circulation.
Полученный сравнительный эффект работы двух систем подключения БОС показан на фиг. 14 а, б непульсирующий режим и на фиг.15 а, б пульсирующий режим. The obtained comparative effect of the operation of the two biofeedback systems is shown in Fig. 14 a, b non-pulsating mode and Fig. 15 a, b pulsating mode.
Как видно из диаграмм, на фиг. 15 в имитаторах аорты и легочной артерии создаются физиологическое пульсирующее давление Рао - давление в аорте 111/76 (107) мм рт.ст. и Рла давление в легочной артерии 27/13 (19) мм рт.ст. при пульсации потока жидкости AQao = 6.9 л/мин и AQaa = 8.8 л/мин. Соответственно, внутринасосная пульсация расхода для левого канала составила 9л/мин и для правого канала 8,1 л/мин, что способствует созданию условий для внутринасосной гидродинамики, препятствующих образованию в полостях левого и правого ННП зон стагнации и рециркуляции. As seen from the diagrams, FIG. 15 in the simulators of the aorta and pulmonary artery, physiological pulsating pressure of Rao is created - the pressure in the aorta is 111/76 (107) mm Hg. and Rla pulmonary artery pressure 27/13 (19) mm Hg. with pulsating fluid flow AQ ao = 6.9 l / min and AQ aa = 8.8 l / min. Accordingly, the intra-pump flow rate fluctuation for the left channel was 9 l / min and for the right channel 8.1 l / min, which contributes to the creation of conditions for intra-pump hydrodynamics, preventing the formation of stagnation and recirculation zones in the cavities of the left and right NNP.
Для специалистов в области медицинской техники должно быть очевидно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения, не отступая от сущности или объема формулы изобретения, которые не нашли отражения в приведенных вариантах осуществления изобретения. For specialists in the field of medical technology, it should be obvious that the present invention can be made various modifications and changes without departing from the essence or scope of the claims, which are not reflected in the above embodiments of the invention.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Система механической поддержки кровообращения, включающая роторный насос с блоком управления насосом, обеспечивающим поддержание постоянной скорости вращения рабочего колеса насоса, входную магистраль насоса для подключения к левому желудочку сердца и выходную магистраль насоса для подключения к аорте через сосудистый протез; при этом входная магистраль насоса содержит гидравлическое сопротивление, обеспечивающие полное открытие просвета входной магистрали в систолическую фазу сердечного цикла и уменьшение просвета входной магистрали в диастолическую фазу сердечного цикла. 1. A system of mechanical circulatory support, including a rotary pump with a pump control unit that maintains a constant rotation speed of the pump impeller, an inlet line of the pump for connection to the left ventricle of the heart and an outlet line of the pump for connection to the aorta through a vascular prosthesis; in this case, the input line of the pump contains hydraulic resistance, which ensures full opening of the lumen of the input line during the systolic phase of the cardiac cycle and a decrease in the lumen of the input line during the diastolic phase of the cardiac cycle.
2. Система по п. 1, в которой гидравлическое сопротивление выполнено в виде механического клапана прямого действия. 2. The system of claim. 1, in which the hydraulic resistance is made in the form of a direct-acting mechanical valve.
3. Система по п. 1, в которой использовано гидравлическое сопротивление с приводом. 3. The system of claim. 1, which uses a hydraulic resistance with a drive.
4. Система по п. 3, в которой использован электромеханический или электропневматический, или электрогидравлический привод. 4. The system of claim 3, wherein an electromechanical or electro-pneumatic or electro-hydraulic drive is used.
5. Система по п. 3, в которой привод гидравлического сопротивления связан с блоком управления приводом, содержащим блок кардиосинхронизации, соединенный с блоком регистрации ЭКГ. 5. The system according to claim 3, in which the hydraulic resistance drive is connected to the drive control unit containing the cardiac synchronization unit connected to the ECG recording unit.
6. Система по п.5, в которой блок кардиосинхронизации связан с блоком управления насосом с возможностью получения сигналов обратной электродвижущей силы блока управления насосом. 6. The system of claim 5, wherein the cardiosynchronization unit is coupled to the pump control unit to receive back electromotive force signals from the pump control unit.
7. Способ механической поддержки кровообращения, при котором систему по любому из п.п. 1-6 используют экстракорпорально или интракорпорально, в режиме сопульсации с сердцем пациента, подключая входную магистраль насоса к левому желудочку сердца, а выходную магистраль насоса через сосудистый протез к аорте. 7. A method of mechanical support of blood circulation, in which the system according to any one of paragraphs. 1-6 are used extracorporeally or intracorporeally, in the mode of co-pulsation with the patient's heart, connecting the inlet line of the pump to the left ventricle of the heart, and the outlet line of the pump through the vascular prosthesis to the aorta.
8. Способ механической поддержки кровообращения по п.7, в котором режим периодического снижения сопротивления устанавливают на время не менее пяти сердечных циклов и с длительностью от 0,5 до 1 минуты. 8. The method of mechanical support of blood circulation according to claim 7, in which the mode of periodic decrease in resistance is set for at least five cardiac cycles and with a duration of 0.5 to 1 minute.
9. Устройство управления потоком крови в аппарате сердечно-легочного обхода, включающее роторный насос, входную магистраль насоса для подключения к венозному резервуару и выходную магистраль для подключения к оксигенатору, при этом входная магистраль насоса содержит актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводом, обеспечивающим пульсацию с заданной частотой и скважностью потока крови, поступающего через оксигенатор в артериальную линию системы сердечно-легочного обхода, путем частичного перекрытия и полного открытия просвета входной магистрали насоса. 9. A device for controlling blood flow in a cardiopulmonary bypass apparatus, including a rotary pump, an inlet line of the pump for connecting to a venous reservoir and an outlet line for connecting to an oxygenator, while the inlet line of the pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected with a drive control unit providing pulsation with a given frequency and duty cycle of the blood flow entering through the oxygenator into the arterial line of the cardiopulmonary bypass system, by partially blocking and completely opening the lumen of the pump inlet line.
10. Устройство по п.9, где в качестве аппарата сердечно-легочного обхода используют аппарат искусственного кровообращения. 10. A device according to claim 9, wherein a heart-lung machine is used as the cardiopulmonary bypass apparatus.
11. Устройство по п.9, где в качестве аппарата сердечно-легочного обхода используют систему ЭКМО, в которой блок управления привода подключен к блоку кардиосинхронизации, соединенному с блоком регистраци ЭКГ, причем актуатор выполнен с возможностью регулирования потока крови в соответствии с фазами сердечного цикла в режиме контрпульсации с сердцем пациента, при этом актуатор в диастолическую фазу полностью открывает просвет входной магистрали роторного насоса, повышая диастолическое давление в артериальной линии ЭКМО, обеспечивая при этом увеличение коронарного кровотока, а в систолическую фазу актуатор частично перекрывает просвет входной магистрали, понижая давление в артериальной линии ЭКМО, обеспечивая при этом снижение нагрузки на миокард. 11. The device according to claim 9, where the ECMO system is used as a cardiopulmonary bypass apparatus, in which the drive control unit is connected to the cardiosynchronization unit connected to the ECG recording unit, and the actuator is configured to regulate the blood flow in accordance with the phases of the cardiac cycle in the counterpulsation mode with the patient's heart, while in the diastolic phase the actuator completely opens the lumen of the inlet line of the rotary pump, increasing the diastolic pressure in the arterial ECMO line, while providing an increase in coronary blood flow, and in the systolic phase, the actuator partially blocks the lumen of the input line, decreasing the pressure in arterial line ECMO, while ensuring a decrease in the load on the myocardium.
12. Устройство по п.9, в котором использован электромеханический или электропневматический, или электрогидравлический привод. 12. The device of claim 9, wherein an electromechanical or electro-pneumatic or electro-hydraulic actuator is used.
13. Искусственное сердце, содержащее левый и правый роторный насосы крови, каждый из которых связан с блоком управления насосами, обеспечивающим заданную скорость вращения рабочего колеса насоса постоянной; входная магистраль каждого насоса содержит актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводами, включающим блок задания частоты и скважности работы актуаторов, при этом блок управления приводами имеет возможность регулирования потоком крови на выходе каждого роторного насоса, обеспечивая пульсацию потока крови за счет полного открытия и частичного перекрытия просвета входной магистрали. 13. Artificial heart containing left and right rotary blood pumps, each of which is connected to a pump control unit, which provides a given speed of rotation of the pump impeller constant; the input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to the drive control unit, which includes a unit for setting the frequency and duty cycle of the actuators, while the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump, providing pulsation of the blood flow due to the complete opening and partial blocking of the lumen of the inlet line.
14. Искусственное сердце по п.13, в котором использован электромеханический, электропневматический или электрогидравлический приводы. 14. An artificial heart according to claim 13, wherein electromechanical, electro-pneumatic, or electro-hydraulic actuators are used.
15. Система бивентрикулярного обхода сердца, содержащая левый и правый роторный насосы крови, связанные с блоком управления насосами, обеспечивающим заданную скорость вращения рабочего колеса каждого насоса постоянной, при этом входная магистраль каждого насоса содержит актуатор, выполненный в виде гидравлического сопротивления с приводом, соединенным с блоком управления приводами, включающим блок задания частоты и скважности работы актуаторов, при этом блок управления приводами имеет возможность регулирования потока крови на выходе каждого роторного насоса за счет полного открытия или частичного перекрытия просвета входной магистрали. 15. System of biventricular bypass of the heart, containing left and right rotary blood pumps connected to the pump control unit, providing a given speed of rotation of the impeller of each pump constant, while the input line of each pump contains an actuator made in the form of a hydraulic resistance with a drive connected to a drive control unit, including a unit for setting the frequency and duty cycle of the actuators, while the drive control unit has the ability to regulate the blood flow at the outlet of each rotary pump by completely opening or partially blocking the lumen of the inlet line.
16. Система по и. 15, в которой использован электромеханический, электропневматический или электрогидравлический привод. 16. System for and. 15, which uses an electromechanical, electro-pneumatic or electro-hydraulic drive.
17. Способ бивентрикулярного обхода сердца, в котором используют систему по п.15, подключая входную магистраль левого насоса к левому желудочку сердца, выходную магистраль левого насоса к аорте; входную магистраль правого насоса к правому желудочку сердца, а выходную магистраль правого насоса к легочной артерии. 17. The method of biventricular bypass of the heart, which uses the system according to claim 15, connecting the input line of the left pump to the left ventricle of the heart, the output line of the left pump to the aorta; the inlet line of the right pump to the right ventricle of the heart, and the outlet line of the right pump to the pulmonary artery.
18. Способ бивентрикулярного обхода сердца, в котором используют систему по п.15, подключая входную магистраль левого насоса к левому предсердию, выходную магистраль левого насоса к аорте, входную магистраль правого насоса к правому предсердию, а выходную магистраль правого насоса к легочной артерии. 18. The method of biventricular bypass of the heart, which uses the system according to claim 15, connecting the input line of the left pump to the left atrium, the output line of the left pump to the aorta, the input line of the right pump to the right atrium, and the output line of the right pump to the pulmonary artery.
PCT/RU2020/000597 2020-01-29 2020-11-11 Controlling blood flow in rotary pumps in mechanical circulatory support systems WO2021158141A1 (en)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103801A RU2725083C1 (en) 2020-01-29 2020-01-29 Device and method for blood flow control of rotary pumps
RU2020103801 2020-01-29
RU2020109559A RU2732084C1 (en) 2020-03-04 2020-03-04 Artificial heart
RU2020109559 2020-03-04
RU2020109560 2020-03-04
RU2020109560A RU2734142C1 (en) 2020-03-04 2020-03-04 Device and method for biventricular bypass of heart
RU2020109557A RU2732312C1 (en) 2020-03-04 2020-03-04 Blood flow control device in cardiopulmonary bypass devices
RU2020109557 2020-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021158141A1 true WO2021158141A1 (en) 2021-08-12

Family

ID=77200219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000597 WO2021158141A1 (en) 2020-01-29 2020-11-11 Controlling blood flow in rotary pumps in mechanical circulatory support systems

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021158141A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070265703A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Ventrassist Pty Ltd. Pulsatile control system for a rotary blood pump
US20150057488A1 (en) * 2010-01-19 2015-02-26 Heartware, Inc. Physiologically responsive vad
RU2665180C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling blood flow in cardiopulmonary bypass devices
RU2665178C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
RU2665179C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Artificial heart

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070265703A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Ventrassist Pty Ltd. Pulsatile control system for a rotary blood pump
US20150057488A1 (en) * 2010-01-19 2015-02-26 Heartware, Inc. Physiologically responsive vad
RU2665180C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling blood flow in cardiopulmonary bypass devices
RU2665178C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
RU2665179C1 (en) * 2018-02-06 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТИО им. ак. В.И. Шумакова" Минздрава России) Artificial heart

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5339161B2 (en) Manifold
US4662358A (en) Electronic control system for a cardiac prosthesis
US4588404A (en) Total cardiac prosthesis
RU2665178C1 (en) Device and method for controlling the blood flow of rotary pumps
US4397049A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis with three-way ventricular valving
US4381567A (en) Hydraulically actuated total cardiac prosthesis with reversible pump and three-way ventricular valving
US8226712B1 (en) Total artificial heart system for auto-regulating flow and pressure
RU2725083C1 (en) Device and method for blood flow control of rotary pumps
US4369530A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis and method of actuation
CA2625046A1 (en) Total artificial heart system for auto-regulating flow and pressure balance
US4389737A (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis with three-way ventricular valving
RU201911U1 (en) Blood flow control device for extracorporeal circulatory support systems
Bartoli et al. The next wave of mechanical circulatory support devices
EP0079373A4 (en) Hydraulically actuated cardiac prosthesis.
RU2665180C1 (en) Device and method for controlling blood flow in cardiopulmonary bypass devices
RU2732312C1 (en) Blood flow control device in cardiopulmonary bypass devices
WO2021158141A1 (en) Controlling blood flow in rotary pumps in mechanical circulatory support systems
US11420040B2 (en) Methods, system, and computer readable media for a rotational speed-based control system for ventricular assist devices
RU2734142C1 (en) Device and method for biventricular bypass of heart
RU2732084C1 (en) Artificial heart
Khodeli et al. Practical and Theoretical Considerations for ECMO System Development
RU202952U1 (en) Blood flow control device for implantable circulatory support systems
WO2019156589A1 (en) Device and method for controlling blood flow in rotary pumps in extracorporeal and implanted mechanical circulatory support devices
RU210252U1 (en) Blood flow control device in extracorporeal circulatory assist systems
Nojiri et al. Small soft left ventricular assist device powered by intraaortic balloon pump console for infants: a less expensive option

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20917565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20917565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1