CN102365105A - 主动脉瓣融合的防止 - Google Patents

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Abstract

描述了与血泵系统有关的材料和方法。这些例如可以在患者中用于监测动脉压力、测量血流率、将左心室压力保持在特定范围内、避免左心室萎陷、防止具有血泵的受试者中的主动脉瓣的融合和提供使患者从血泵断离的手段。

Description

主动脉瓣融合的防止
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年2月27日提交的美国申请第12/394,185号的优先权。
技术领域
本文献涉及血泵，并且更特别地涉及基于关于左心室和/或动脉压力的信息调节血泵的速度使得避免主动脉瓣的融合的材料和方法。
背景技术
血泵可以用于为心脏提供机械辅助。左心室推动血液离开心脏、通过主动脉并且进入身体，而右心室将血液从身体推动到肺。由于左心室承受心脏的负荷的大部分，因此它常常是需要辅助的心脏的首要部分。心室辅助例如可以由与心血管系统并联植入腹部中的泵提供。在许多情况下，流入管道附连到左心室，并且流出管道附连到主动脉。尽管一些血液可以按照它的正常路径离开心室并且进入主动脉，其他血液可以穿过泵、接受增压并且经由主动脉被推动到身体中。
发明内容
旋转式血泵的马达速度可以直接影响由泵提供的辅助水平，并且典型地需要小心的控制。血泵通常可以响应血液需要的变化，使得当受试者例如锻炼时，可以使泵的速度增加以保证心脏将足够的血液提供给身体。然而血泵的速度可能需要平衡。例如，泵应当不太慢地运转以致于血液不离开心脏，也不太快地运转以致于它导致心室中的吸引，这会导致心室萎陷。然而，旋转式泵典型地在它们在它们的范围的上端运转时最有效。
本文献部分地基于具有位于流入管道、流出管道或两者上或内的一个或多个传感器的血泵的发展。这样的传感器可以用于评估左心室血压和/或动脉血压。如本文中所述，在流入管道处感测的血压可以是左心室压力的近似值，并且在流出管道处感测的血压可以是动脉压力的近似值。可以基于关于左心室压力和/或动脉压力的信息来调节血泵的速度，使得例如左心室压力被保持在防止心室萎陷、促进使患者从泵断离并且避免主动脉瓣的融合的水平。另外，置于流入管道和/或流出管道处的传感器可以用于血流的连续、定期或请求式监测和动脉压力的长期测量。
旋转式血泵产生恒定流动而不是搏动流动。在生物搏动心脏功能缺少或减小的情况下，患者的血流将从搏动流动转变为恒定流动。患者将不具有脉搏，使标准血压监测装置无用。具有安装在流出管道上的压力传感器的泵在连续或间歇的基础上提供动脉压力的精确确定。建立精确的动脉测量并且将该信息例如传送到主治医师可以大大简化患者管理和泵操作。
在一个方面中，本文献涉及一种血泵系统，其包括：血泵，所述血泵具有用于从心脏的左心室接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统的流出管道；和可操作地连接到所述血泵的控制器，其中所述流入管道包括被定位成检测与左心室压力大致相同的流入管道压力的第一传感器，其中所述传感器适合于将关于所述流入管道压力的信号发送到所述控制器，其中所述流出管道包括被定位成检测与动脉压力大致相同的流出管道压力的第二传感器，其中所述传感器适合于将关于所述流出管道压力的信号发送到所述控制器，并且其中所述控制器适合于将信号发送到所述血泵使得定期地和暂时地调节所述血泵的速度以相对于动脉压力增加左心室压力。所述血泵可以包括将血液移动通过所述血泵的马达。调节所述马达的速度可以调节所述血泵的速度。
在另一个方面中，本文献涉及一种用于防止具有旁路通过受试者的主动脉瓣的血泵系统的受试者中的主动脉瓣融合的方法，所述血泵系统包括血泵，其中所述方法包括经由存在于所述血泵系统的流入管道处的传感器检测左心室压力，经由存在于所述血泵系统的流出管道处的传感器检测动脉压力，以及定期地和暂时地调节所述血泵的速度使得左心室压力充分地增加以允许主动脉瓣打开。所述血泵可以包括马达，其中调节所述马达的速度可以调节所述血泵的速度。所述定期和暂时血泵速度调节可以保持恒定持续5至10次心跳。所述定期和暂时血泵速度调节可以允许冲洗主动脉瓣窦。所述方法还可以包括增加所述血泵的速度使得左心室压力被减小到先前水平。
本文献也涉及一种用于控制具有血泵的闭环液体循环中的流率的方法，包括经由存在于所述血泵系统的流入管道处的传感器重复地检测血液中的第一压力，其中所述检测到的第一压力对应于左心室压力；经由存在于所述血泵系统的流出管道处的传感器重复地检测血液中的第二压力，其中所述检测到的第二压力对应于动脉压力；以及定期地和暂时地调节所述血泵的速度使得所述第一压力充分地增加以允许主动脉瓣打开。所述血泵可以具有马达，并且调节所述马达的速度可以调节所述血泵的速度。所述定期和暂时血泵速度调节可以保持恒定持续5至10次心跳。所述定期和暂时血泵速度调节可以允许冲洗主动脉瓣窦。所述方法还可以包括增加所述血泵的速度使得所述检测到的第一压力被减小到先前水平。
除非另外限定，在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。尽管与本文中所述的类似或等效的方法和材料可以用于实施本发明，但是下面描述了合适的方法和材料。在本文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用完整地被合并到本文中。在矛盾的情况下，包括定义的本说明书将占主导。另外，材料、方法和例子仅仅是示例性的而非旨在限制。
在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目的和优点将从说明书、附图和从权利要求显而易见。
附图说明
图1是如本文中所述的血泵系统的实施例的图示。
图2是描绘用于将左心室压力保持在特定范围内的方法的实施例的流程图。
图3是描绘用于将左心室压力保持在阈值水平之上的方法的实施例的流程图。
图4是描绘用于使受试者逐渐断离血泵系统的方法的实施例的流程图。
图5是描绘用于防止具有血泵系统的受试者中的主动脉瓣融合的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
本文献提供与调节植入个体中的血泵的速度有关的材料和方法，以及用于长期地监测具有植入的血泵的受试者中的压力和/或血流率的材料和方法。如图1中所示，如本文中所述的血泵10可以包括泵壳体50，流入管道60，和流出管道70。流入管道60可以被配置成从患者的心脏(例如，对于为体循环提供支持的泵，从左心室，或者对于为肺循环提供支持的泵，从右心室)接收血液，而流出管道70可以被配置成将血液返回到患者的循环系统(例如，对于为体循环提供支持的泵，经由主动脉，或者对于为肺循环提供支持的泵，经由肺动脉)。另外，流入管道60，流出管道70，或流入管道60和流出管道70两者可以具有可以被配置成测量血压和/或血流率的一个或多个传感器。在一些实施例中，如图1中所示，例如传感器65可以位于流入管道60的内表面上，并且传感器75可以位于流出管道70的内表面上。传感器65和75可以位于管道60和70上的任何合适的位置(例如，邻近泵壳体50，或如图1中所示，远离泵壳体50)。在一些实施例中，传感器可以离泵壳体50大约1至大约2cm(例如，大约0.75，大约1，大约1.25，大约1.5，大约1.75，大约2，或大约2.25cm)，并且例如在血泵10的任何挠性元件之前。在一些情况下，传感器可以位于流入或流出管道(例如，挠性流入或流出管道)的外表面上。传感器例如可以是微机电系统(MEMS)或MEMS型传感器。
血泵10可以连接到受试者的循环系统，使得血液可以从受试者的心脏(例如，从左心室)、经由流入管道60和流出管道70流动通过血泵10并且回到受试者的循环中(例如，经由主动脉)。在一些实施例中，传感器65可以测量在流入管道60处的血压。取决于传感器65在流入管道60上的放置(例如，邻近或远离泵壳体50)，在流入管道60处测量的压力可以是受试者的心脏内的血压的近似值(例如，如果泵连接到左心室，则可以近似左心室压力)。传感器75可以测量在流出管道70处的血压。取决于传感器75在流出管道70上的放置(例如，邻近或远离泵壳体50)，在流出管道70处测量的压力可以是动脉压力的近似值。
传感器65和75可以用于各种目的。关于由血泵上的(一个或多个)传感器测量的血压和/或血流率的信息可以被发送到控制器80，所述控制器可以连接到所述(一个或多个)传感器(例如，经由一个或多个导线，例如导线82和84)，或者与其他实施例中的情况相同，经由无线配置并且被电传输。在一些实施例中，控制器可以长期地监测被检测血压。例如，位于流出管道上的传感器可以不断地、定期地或在请求时将关于被检测血压的信息发送到控制器，允许动脉压力的长期监测，原因是如上所述，在流出管道处测量的血压可以是动脉压力的近似值。在一些实施例中，位于流入管道、流出管道或两者处的一个或多个传感器可以将关于被检测压力的信息发送到控制器(例如，经由一个或多个导线，或经由无线传输)。控制器又可以将信号发送到泵，使得取决于在流入管道、流出管道或两者处的血压来调节(例如，增加或减小)泵的速度。这样的实施例例如可以允许从泵受控断离、将左心室压力保持在预期范围内、避免左心室萎陷、确定血泵流率和防止主动脉瓣融合。
具有在流入管道处的至少一个传感器的系统
在一些实施例中，可以基于关于在流入管道处的血压或血流率的信息来控制如本文中所述的血泵系统。例如，血泵系统可以包括具有用于从心脏(例如，从心脏的左或右心室)接收血液的流入管道和用于将血液返回到主动脉或返回到肺循环的流出管道的血泵，和可操作地连接到血泵的控制器。流入管道可以具有传感器以检测管道压力，如果流入管道从左心室接收血液则所述管道压力可以与左心室压力大致相同，或者如果流入管道从右心室接收血液则所述管道压力可以与右心室压力大致相同。传感器可以适合于将关于管道压力的信号发送到控制器。如果检测到的管道压力例如小于下阈值水平，则控制器可以将信号发送到血泵，使得泵的速度减小。下阈值压力水平例如可以为大约10mm Hg至大约100mm Hg(例如，大约10mm Hg，大约15mmHg，大约20mm Hg，大约25mm Hg，大约30mm Hg，大约35mm Hg，大约40mm Hg，大约45mm Hg，大约50mm Hg，大约55mm Hg，大约60mm Hg，大约65mm Hg，大约70mm Hg，大约75mm Hg，大约80mm Hg，大约85mm Hg，大约90mm Hg，大约95mm Hg，或大约100mm Hg)，或其间的任何值。在一些情况下，如果检测到的管道压力大于上阈值水平，则控制器可以将信号发送到血泵，使得泵的速度增加。上阈值压力水平例如可以为比下阈值压力大出大约10mm Hg至大约45mm Hg。在一些情况下，上阈值压力可以为大约55mm Hg至大约150mm Hg(例如，大约55mm Hg，大约60mm Hg，大约65mm Hg，大约70mm Hg，大约75mm Hg，大约80mm Hg，大约85mm Hg，大约90mm Hg，大约95mm Hg，大约100mm Hg，大约110mm Hg，大约120mm Hg，大约130mm Hg，大约140mm Hg，或大约150mm Hg)，或其间的任何值。控制器可以由临床医生调节以设置阈值水平，并且阈值水平也可以根据需要被改变。
这样的血泵系统例如可以有用于将左心室压力保持在预先选择的范围内，同时消除或避免左心室萎陷。例如，方法可以包括经由在血泵的流入管道处的传感器检测具有血泵系统的受试者中的左心室压力，并且基于检测到的流入管道压力，增加、保持或减小血泵的速度。为了将左心室压力保持在特定范围内，如果检测到的左心室压力小于下阈值水平则可以减小速度(因此增加左心室压力)，并且如果检测到的左心室压力大于上阈值水平则可以增加速度(因此减小左心室压力)。以该方式，左心室压力可以保持在选定的上和下阈值之间。在图2中显示了描绘这样的方法的流程图。再次地，临床医生可以取决于患者设置上和下阈值，并且可以相应地编程血泵系统。通过将左心室压力保持在特定水平(例如，下阈值)之上，可以防止左心室内的压力变为负，因此避免左心室萎陷。
类似地，血泵系统可以有用于将右心室压力保持在预先选择的范围内。例如，用于支持肺循环的血泵系统可以被配置成使得基于经由流入管道传感器检测到的右心室压力来连续地监测和调节(例如，增加、减小或保持)泵的速度，使得保持右心室正压力。为了将右心室压力保持在特定范围(例如，从大约5mm Hg至大约20mm Hg)内，如果检测到的右心室压力小于下阈值水平则可以减小泵的速度(因此增加右心室压力)，并且如果检测到的右心室压力大于上阈值水平则可以增加泵的速度(因此减小右心室压力)。再次地，临床医生可以取决于患者设置上和下阈值，并且可以相应地编程血泵系统。
在一些实施例中，可以仅仅基于在流入管道处测量的压力是否小于下阈值而调节血泵的速度(例如，如图3中所示的流程图所描绘)。在这样的实施例中，如果检测到的压力小于特定阈值则可以减小泵的速度，并且如果检测到的压力不小于阈值则可以保持或增加泵的速度。
这样的血泵系统也可以有用于控制受试者中的血流率。例如，可以经由流入和流出管道传感器检测受试者中的血流率。可以通过相对于泵速度测量泵上的压降而确定流率。可以基于检测到的血流率，增加、保持或减小泵的速度。如果检测到的血流率例如小于下阈值水平，则控制器可以将信号发送到血泵，使得增加泵的速度。下阈值压力水平例如可以为大约1lpm至大约8lpm，或其间的任何值。在一些情况下，如果检测到的血流率大于上阈值水平，则控制器可以将信号发送到血泵，使得减小或保持泵的速度。上阈值压力水平例如可以为大约2lpm至大约10lpm(例如，大约5lpm至大约10lpm)，或其间的任何值。
在一些实施例中，血泵系统可以被配置成促进使患者逐渐断离泵。例如，血泵系统可以包括具有用于从心脏(例如，从心脏的左心室或从心脏的右心室)接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统(例如，返回到主动脉或返回到肺动脉)的流出管道的血泵，和例如经由线或无线传输可操作地连接到血泵的控制器。流入管道可以具有可以检测流入管道压力的传感器，取决于系统被放置成为体循环还是为肺循环提供支持，所述流入管道压力可以与左心室压力或右心室压力大致相同。传感器可以将关于流入管道压力的信号发送到控制器，并且控制器可以将信号发送到血泵，使得如果管道压力小于下阈值水平则减小或保持泵的速度，或者如果管道压力大于上阈值水平则增加或保持泵的速度。因此，为体循环提供支持的系统可以被配置成连续地调节血泵的速度，使得保持左心室正收缩压，和/或将左心室舒张末期压力保持在可接受的水平内。
对于为体循环提供支持的系统，例如，下阈值水平可以为大约10mm Hg至大约40mm Hg(例如，大约10mm Hg，大约15mm Hg，大约20mm Hg，大约25mm Hg，大约30mm Hg，大约35mm Hg，或大约40mm Hg)，或其间的任何值，并且上阈值水平可以为大约65mm Hg至大约动脉压力(例如，大约65mm Hg，大约70mm Hg，大约75mm Hg，大约80mm Hg，大约85mm Hg，大约90mm Hg，或大约动脉压力)，或其间的任何值。对于为肺循环提供支持的系统，例如，下阈值水平可以为大约5mm Hg至大约20mm Hg，或其间的任何值，并且上阈值水平可以为大约20mm Hg至大约60mm Hg，或其间的任何值。
在一些实施例中，血泵系统可以包括具有用于从心脏的左心室接收血液的第一流入管道和用于将血液返回到循环系统的第一流出管道的第一血泵，具有用于从心脏的右心室或右心房接收血液的第二流入管道和用于将血液返回到肺系统的第二流出管道的第二血泵；和可操作地连接到第一和第二血泵的控制器。第一流入管道可以具有被定位成检测与左心室压力大致相同的第一管道压力的第一流入传感器，并且第一流入传感器可以适合于将关于第一管道压力的信号发送到控制器。第二流入管道可以具有被定位成检测与右心室压力或右心房压力大致相同的第二管道压力的第二流入传感器，并且第二流入传感器可以适合于将关于第二管道压力的信号发送到控制器。
控制器又可以将信号发送到第一血泵，使得如果第一管道压力小于第一下阈值水平(例如，左心室收缩下阈值水平)则减小第一血泵的速度，或者如果第一管道压力大于第一上阈值水平(例如，左心室收缩上阈值水平)则保持或增加第一血泵的速度。第一下阈值压力水平例如可以为大约10mm Hg至大约100mm Hg(例如，10mm Hg，20mm Hg，30mm Hg，40mm Hg，50mm Hg，60mm Hg，70mm Hg，80mm Hg，90mm Hg，或100mm Hg)，或其间的任何值，并且第一上阈值水平可以为大约20mm Hg至大约150mm Hg(例如，20mm Hg，30mm Hg，40mm Hg，50mm Hg，60mm Hg，70mm Hg，80mm Hg，90mm Hg，100mm Hg，110mm Hg，120mm Hg，130mm Hg，140mmHg，或150mm Hg)，或其间的任何值。这样的系统可以被配置成连续地调节第一血泵的速度使得保持左心室正压力(例如，在5mm Hg至50mm Hg或10mm Hg至40mm Hg的范围内的左心室收缩压)。
控制器也可以将信号发送到第二血泵，使得如果第二管道压力小于第二下阈值水平(例如，右心室收缩下阈值水平)则减小它的速度，如果第二管道压力大于第二上阈值水平(例如，右心室收缩上阈值水平)则保持或增加它的速度。第二下阈值水平例如可以为大约5mm Hg至大约20mm Hg(例如，5mm Hg，10mm Hg，15mm Hg，或20mmHg)，或其间的任何值，并且第二上阈值水平例如可以为大约20mmHg至大约60mm Hg(例如，20mm Hg，30mm Hg，40mm Hg，50mmHg，或60mm Hg)，或其间的任何值。
这样的泵系统例如可以有用于连续地调节血泵的速度以便将左心室收缩压保持在窄范围内，并且也帮助使受试者断离系统。当具有血泵的受试者的心脏变得更强壮时，它将更多地生成它自身的压力。当受试者的心脏变得更强壮时减小泵速度可以保持由心脏生成的压力产生的受试者的总血压。在血泵系统被放置成为体循环提供支持的实施例中，血泵的速度不由血流率确定，而由左心室自身所生成的变化压力确定。在血泵系统被放置成为肺循环提供支持的实施例中，血泵的速度由右心室所生成的变化压力确定。
一种使用这样的血泵系统的方法可以包括经由一个或多个流入管道传感器检测左或右心室压力或左和右心室压力两者，并且基于检测到的(一个或多个)心室压力，增加、保持或减小血泵的速度。例如，如果检测到的流入管道压力大于上阈值水平则可以增加泵速度，并且如果检测到的流入管道压力小于下阈值水平则可以减小泵速度。临床医生可以在控制器上设置上和下阈值，并且可以根据需要调节阈值。
在一些实施例中，如果测得的流入管道压力在选定范围内，则如本文中所述的血泵系统可以便于通过例如停止持续特定时间长度或心跳数量并且然后再次启动(例如，返回到先前设置的速度)而断离。系统提供给受试者的支持量的这样的系统减小可以允许受试者的自身心脏的恢复并且可以使随后能够从受试者去除血泵。例如，当最大血量被泵送到左心室之外而无左心室萎陷时可以实现完全心脏支持。这可以通过将左心室内的正收缩压保持处于在0和动脉压力之间可选择的相对窄的范围(例如，大约20mm Hg范围)内，并且通过连续地调节泵速度以保持该压力而实现。当在收缩心动周期期间左心室内的收缩压始终保持在大约动脉压力水平时获得部分支持。泵的速度可以被减小以实现该低支持水平。
用于使患者断离血泵的方法可以包括逐步减小通过泵的血流率。然而心脏在它可以完全接管泵送功能之前必须休息以允许恢复。这可以通过逐渐增加生物心脏在部分支持中花费的时间量，同时逐渐减小血泵提供支持的时间量而实现。初始，由生物心脏产生的部分支持可以允许持续短时期(例如，由临床医生选择)，其后可以增加泵速度以提供完全支持持续第二时间长度。这样的交替低流率、高流率循环可以重复任何数量的次数并且想用就用，从而在生物心脏提供部分支持的时期期间保证动脉压力不明显减小。这是重要的，原因是动脉压力的下降可以指示生物心脏不能够响应生物需要产生足够的血流率。如果发生压力的下降，则马达速度可以自动增加到全流率状态。如果未发生压力的下降，则可以增加(例如，增量地)部分支持时期的时间长度，假设动脉压力保持稳定。生物心脏以足够的动脉压力和左心室中的低舒张末期压力提供部分支持持续逐渐延长的时期可以指示心脏恢复。与之相比，高舒张末期压力可以指示心脏衰竭。
如图4中所示，例如，用于促进使受试者断离血泵的示例性方法可以包括以下步骤：
(1)调节泵的马达速度以将选定的左心室收缩压保持在动脉压力和低于动脉压力大约20mm Hg之间持续预期的心跳数量或时间长度(例如，五分钟)；
(2)大大减小泵速度持续预期的时间长度(例如，五分钟)并且确定心脏恢复程度如何(例如，基于流入管道压力，所述流入管道压力可以近似左心室压力，例如左心室舒张末期压力)；
(3)将泵返回到在动脉压力和小于动脉压力大约20mm Hg之间的它的先前功能水平；
(4)根据需要重复步骤(2)和(3)；
(5)大大减小泵速度持续更长的时间长度(例如，20分钟)并且确定心脏恢复程度如何；
(6)将泵返回到在动脉压力和小于动脉压力大约20mm Hg之间的它的先前功能水平；
(7)根据需要重复步骤(5)和(6)，至少直到确定动脉压力在步骤(5)期间未明显减小，并且左心室末期压力保持在可接受的水平；以及
(8)根据需要、逐渐继续增加调低泵所持续的时间长度，直到可以使受试者完全断离泵。如果舒张末期压力在阈值水平(例如，20mm Hg)之上，则可以增加泵的马达速度。
应当注意步骤(2)的开始点(例如，泵速度初始减小的时间)可以变化。例如，血泵初始可以减慢持续一至五分钟(例如，持续一、二、三、四或五分钟)，并且然后可以在方法的随后循环中增加该时间。合适的开始点例如可以由临床医生确定。
用于促进使受试者断离为肺循环提供支持的血泵的另一个示例性方法可以包括以下步骤：(1)调节泵的马达速度以将选定的右心室压力保持在大约5mm Hg和大约20mm Hg之间；
(2)减小泵的马达速度持续第一选定心跳数量并且确定心脏恢复程度如何；
(3)将泵返回到它的先前功能水平；
(4)重复步骤(b)和(c)，至少直到心脏恢复处于可接受的水平；
(5)减小泵的马达速度持续增量地大于第一选定心跳数量的第二选定心跳数量并且确定心脏恢复程度如何；
(6)将泵返回到它的先前功能水平；
(7)重复步骤(5)和(6)，至少直到心脏恢复处于可接受的水平；以及
(8)逐渐增加减小泵的马达速度所持续的心跳数量，直到受试者可以断离血泵系统。
在一些实施例中，血流率量度而不是压力量度可以用作控制参数。血泵可以在完全支持水平下操作，并且可以建立血泵流率。然后可以通过减小泵速度以使流率减小大约0.5lpm至大约1.5lpm(例如，大约0.75lpm，大约1lpm，或大约1.5lpm)而启动断离。可以使用例如由临床医生选择的时期逐步地执行这样的程度。泵流率典型地不减小到小于1.0lpm的水平持续长时期(例如，30分钟)。对于为体循环提供支持的血泵系统，动脉压力可以在每个水平被监测以确保它未明显减小或左心室舒张末期压力未明显上升。在发生压力减小的情况下，马达速度可以增加到动脉压力可以保持处在的水平。对于为肺循环提供支持的血泵系统，肺动脉压力和/或中心静脉压力(CVP)可以在每个水平被监测以确保它未明显减小或右心室舒张末期压力未明显上升。如果舒张末期压力或CVP上升到阈值水平(例如，10mm Hg至20mm Hg)之上，则方法可以包括增加泵的马达速度。
具有在流出管道处的至少一个传感器的系统
在一些实施例中，如本文中所述的系统可以用于基于在流出管道处的血压和/或血流率提供数据。例如，血泵系统可以用于动脉压力(即，动脉上的循环血液的压力)的连续、定期或请求式监测，或基于在流出管道处检测到的压力监测肺动脉压力。在一些情况下，血泵系统可以包括具有用于从心脏(例如，从左心室或右心室)接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统(例如，经由主动脉)或返回到肺循环的流出管道的血泵，和可操作地连接到血泵的控制器，其中流出管道具有可以检测流出管道压力的传感器。当流出管道将血液例如经由主动脉返回到循环系统时流出管道压力可以与动脉压力大致相同，或者当流出管道将血液返回到肺循环时流出管道压力可以与肺动脉压力大致相同。
传感器可以在连续的基础上或在定期的基础上(例如，每秒，每两秒，每十秒，每30秒，每分钟，每两分钟，每五分钟，每10分钟，每小时，或更少)检测流出管道压力。在一些情况下，传感器可以被配置成在例如用户或临床医生请求时检测流出管道压力。传感器可以适合于将关于流出管道压力的信号发送到控制器和/或显示器。在一些实施例中，显示器可以是控制器的一部分。
在一些实施例中，血泵系统可以包括适合于当管道压力下降到预设水平之下时启动的警报器。这样的下降可以指示心脏衰竭或泵故障。警报器可以提供任何合适类型的信号以警告用户或临床医生压力下降(例如，听觉信号、视觉信号或振动信号)。
如本文中提供的血泵系统可以在用于监测受试者中的动脉或肺动脉压力的方法中使用。例如，一种方法可以包括使用位于血泵系统的流出管道中的传感器在重复的基础上检测受试者中的动脉压力，并且输出检测到的动脉压力供显示。在另一个例子中，一种方法可以包括使用位于血泵系统的流出管道中的传感器在重复的基础上检测受试者中的肺动脉压力，并且输出检测到的肺动脉压力供显示。传感器例如可以在连续的基础上或在定期的基础上(例如，每秒，每两秒，每十秒，每30秒，每分钟，每两分钟，每五分钟，每10分钟，每小时，或更少)检测管道压力。在一些情况下，传感器可以被配置成在受试者(例如，用户或临床医生)请求时检测流出管道压力。
一种方法也可以包括将关于检测到的动脉或肺动脉压力的数据传输到控制器，其中控制器可以格式化数据供显示。控制器也可以处理动脉或肺动脉压力数据以解释流出管道中的压力和实际动脉或肺动脉压力之间的任何差异。例如，控制器可以通过加上或减去预定量而调节管道压力。此外，在一些情况下，可以响应来自用户的动作例如经由控制器或经由可操作地连接到控制器的显示器显示检测到的(或计算出的)动脉或肺动脉压力。
具有在流入管道和流出管道两者处的传感器的系统
在一些实施例中，可以基于关于在流入管道和流出管道两者处的血压和/或血流率的信息控制血泵系统。例如，血泵系统可以包括具有用于从心脏(例如，左心室)接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统(例如，经由主动脉)的流出管道的血泵，和可操作地连接到血泵的控制器，其中流入管道具有用于检测与左心室压力大致相同的流入管道压力的第一传感器，并且其中流出管道具有用于检测与动脉压力大致相同的流出管道压力的第二传感器。第一传感器可以适合于将关于流入管道压力的信号发送到控制器，并且第二传感器可以适合于将关于流出管道压力的信号发送到控制器。
在一些实施例中，控制器可以适合于将信号发送到血泵使得定期地和短暂地调节(例如，减小)血泵的速度(例如，血泵中的马达的速度)，使得左心室压力增加。这样的实施例例如可以有用于具有旁路通过主动脉瓣使得主动脉瓣不正常打开和闭合的血泵系统的受试者。通过减小泵速度(并且因此减小通过泵的血流率)增加左心室压力可以迫使心脏将血液泵送通过主动脉瓣，因此迫使主动脉瓣打开并且减小当泵用于受试者内时瓣膜将融合的可能性。应当注意左心室压力不必超过动脉压力以便主动脉瓣打开，原因是瓣膜典型地只能在左心室压力等于动脉压力时打开。在一些情况下，泵的速度仅仅需要被减小为使得左心室压力和动脉压力大致相等，尽管在一些实施例中速度可以被减小为使得左心室压力超过动脉压力。在不受特殊机制约束的情况下，左心室压力可以在收缩期间等于或超过动脉压力，使得当左心室收缩时主动脉瓣打开。
本文献也提供一种用于防止具有如本文中所述的血泵的受试者中的主动脉瓣融合的方法。该方法可以包括经由存在于血泵的流入管道处的传感器检测左心室压力，经由存在于血泵的流出管道处的传感器检测动脉压力，并且定期地和暂时地调节(例如，减小)血泵的速度(例如，经由血泵马达)达到这样的程度，使得左心室压力相对于动脉压力增加，由此允许主动脉瓣打开。例如可以基于时间或基于心跳调节泵速度。例如，泵速度可以以特定的时间间隔(例如，每5至20分钟)减小持续特定的时间长度(例如，5至30秒)，或者可以以特定的间隔(例如，每300至1200次心跳)减小持续特定的心跳数量(例如，5至30次心跳)。在一些情况下，泵速度减小可以在足以允许冲洗主动脉瓣窦的时间长度上发生。在每个周期结束时，泵速度可以增加(例如，返回到先前设置的水平)，使得左心室压力相对于动脉压力减小。在图5中呈现了显示这样的方法的例子的流程图。
在一些实施例中，具有在流入管道和流出管道两者处的传感器的血泵系统可以用作血流率计。这样的系统可以用于通过泵的血流率的连续、定期或请求式监测。血泵系统例如可以包括具有用于从心脏(例如，左心室)接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统(例如，经由主动脉)的流出管道的血泵，和可操作地连接到血泵的控制器，其中流入管道具有用于检测流入管道压力的第一传感器并且流出管道具有用于检测流出管道压力的第二传感器。流入管道压力可以与左心室压力大致相同，并且第一传感器可以适合于将关于流入管道压力的信号发送到控制器。类似地，流出管道压力可以与动脉压力大致相同，并且传感器可以适合于将关于流出管道压力的信号发送到控制器。控制器又可以适合于基于流入管道压力和流出管道压力计算通过泵的血流率。血流率计算例如可以基于血泵马达速度和血泵内的压力变化(例如，泵上的压降)。在一些情况下，控制器可以适合于输出关于计算出的血流率的信息供显示(例如，在连续、定期或请求的基础上)。
本文献也提供一种用于测量通过受试者中的血泵的血流率的方法。该方法可以包括经由存在于血泵的流入管道处的传感器检测左心室压力，经由存在于血泵的流出管道处的传感器检测动脉压力，并且基于左心室压力和动脉压力之间的差异计算血流率。因此，血流率计算可以基于泵上的压降以及马达速度。关于血流率的信息可以被输出供显示。左心室和动脉压力可以在连续、定期或请求的基础上被检测。另外，该方法可以包括检索关于血泵内的压力变化的存储信息。
在将这样的血泵置于受试者中之前，它可以用于确定用于计算血流率的常数。例如，技术人员可以测量泵上的流速以确定压降，并且可以基于泵的特定配置导出常数。在血泵已连接到受试者并且泵系统在使用之后泵可以被校准以确定可以在血流率的计算中使用的系数(乘数)。可以使用以下公式由控制器计算血泵流率：
流率＝(泵出口压力-泵入口压力)×C，其中C＝描述泵几何形状、表面条件和粘度的经验导出常数。
在一些情况下，可以通过使用取决于泵上的压降与马达速度的组合的流率的“查找表”来确定流率。
其他实施例
应当理解尽管已结合本发明的详细描述而描述了本发明，但是前面的描述旨在说明而非限制由附带权利要求的范围限定的本发明的范围。例如，血泵可以是旋转式泵、离心式血泵或任何其他类型的血泵。
另外，根据一个实现方式，血泵控制器(例如，控制器80)可以与先前所述的任何计算机实现方法关联地被植入或在外部使用。控制器80可以包括各种形式的数字计算机，例如微控制器、定制的专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、远程终端单元(RTU)、膝上型计算机和任何其他合适的计算机。
诸如控制器80的控制器例如可以包括处理器、存储器、存储装置和输入/输出装置。每个组成部分可以使用系统总线互连。处理器可以能够处理用于在控制器内运行的指令。处理器可以使用多种架构中的任何一个进行设计。例如，处理器可以是CISC(复杂指令集计算机)处理器、RISC(精简指令集计算机)处理器或MISC(最小指令集计算机)处理器。
在一些实施例中，处理器可以是单线程处理器。在一些实施例中，处理器可以是多线程处理器。处理器可以能够处理存储在存储器中或存储装置上的指令以显示用于输入/输出装置上的用户界面的图形信息。
存储器可以将信息存储在控制器80内。在一些实施例中，存储器可以是计算机可读介质。在一些情况下，存储器可以是易失性存储单元。在其他情况下，存储器可以是非易失性存储单元。
存储装置可以能够为控制器80提供大容量存储。在一些实施例中，存储装置可以是计算机可读介质。在各种情况下，存储装置可以是硬盘装置或光盘装置。
输入/输出装置可以为控制器80提供输入/输出操作。在一些实施例中，输入/输出装置可以包括用于显示图形用户界面的显示单元。显示器可以具有用于接收来自用户的输入的触摸屏界面。另外，输入/输出装置可以包括控制器上的用于接收来自用户的信息的按钮、表盘和/或开关。
所述的特征可以在数字电子电路中或在计算机硬件、固件、软件中或在它们的组合中实现。装置可以在有形地包含于信息载体(例如，用于由可编程处理器执行的机器可读存储装置)中的计算机程序产品中实现；并且方法步骤可以由执行指令的程序的可编程处理器执行以通过操作输入数据和生成输出来执行所述实现方式的功能。所述特征可以有利地在一个或多个计算机程序中被执行，所述一个或多个计算机程序在包括至少一个可编程处理器、至少一个输入装置和至少一个输出装置的可编程系统上可运行，所述至少一个可编程处理器被联接成从数据存储系统接收数据和指令并且将数据和指令传输到数据存储系统。计算机程序是可以在计算机中直接地或间接地用于执行某些活动或造成某些结果的指令集。计算机程序可以以包括编译语言或解释语言的任何形式的编程语言被写入，并且它可以以任何形式被部署，包括作为独立程序或作为模块、组成部分、子例程或适合用于计算机环境中的其他单元。
用于执行指令的程序的合适处理器通过例子并且非限定性地包括通用和专用微处理器，以及任何类型的计算机的唯一处理器或多个处理器中的一个。通常，处理器可以从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的基本要素是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。计算机典型地也将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置或可操作地联接成与用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置通信。这样的装置的例子包括磁盘，例如内部硬盘和移动盘，磁光盘，以及光盘。适合于有形地包含计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，通过例子包括半导体存储装置(例如，EPROM、EEPROM和闪存装置)，磁盘，例如内部硬盘和移动盘，以及磁光盘。处理器和存储器可以由ASIC补充或包含在ASIC中。
为了提供与用户的交互，特征可以在具有用于向用户显示信息的显示装置(例如，液晶显示(LCD)监视器)的计算机上实现。
也应当理解尽管本文中所述的发明是辅助左心室的血泵，但是也可以预料其他实施例。例如，在入口和/或出口上具有压力传感器的血泵可以用于补充来自右心室的流率。入口管道可以附连到可以指示中心静脉压力的右心房或腔静脉，而泵出口管道可以附连到肺动脉(PA)以指示PA压力。在这样的实施例中，来自静脉回流的血液可以通过肺被推动到左心室。
在一些实施例中，一个泵可以用于右侧并且另一个泵可以用于左侧，由此产生完全人工心脏或双侧系统。可以通过每个泵处的压力水平的适当调节来控制总血流率。在一些实施例中，控制器可以被植入患者中，经由经皮导线进行数据传输，或经由电信号进行无线传输。
其他方面、优点和修改在以下权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种血泵系统，包括：
血泵，所述血泵具有用于从心脏的左心室接收血液的流入管道和用于将血液返回到循环系统的流出管道；和
可操作地连接到所述血泵的控制器；
其中所述流入管道包括被定位成检测与左心室压力大致相同的流入管道压力的第一传感器，其中所述传感器适合于将关于所述流入管道压力的信号发送到所述控制器，
其中所述流出管道包括被定位成检测与动脉压力大致相同的流出管道压力的第二传感器，其中所述传感器适合于将关于所述流出管道压力的信号发送到所述控制器，
并且其中所述控制器适合于将信号发送到所述血泵使得定期地和暂时地调节所述血泵的速度以相对于动脉压力增加左心室压力。
2.根据权利要求1所述的血泵系统，其中所述血泵包括将血液移动通过所述血泵的马达。
3.根据权利要求2所述的血泵系统，其中调节所述马达的速度来调节所述血泵的速度。
4.一种用于控制具有血泵的闭环液体循环系统中的流率的方法，所述方法包括：
经由存在于所述血泵的流入管道处的传感器重复地检测血液中的第一压力，其中检测到的第一压力对应于左心室压力；
经由存在于所述血泵的流出管道处的传感器重复地检测血液中的第二压力，其中检测到的第二压力对应于动脉压力；以及
定期地和暂时地调节所述血泵的速度使得所述第一压力充分地增加以允许主动脉瓣打开。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述血泵包括马达，并且其中调节所述马达的速度来调节所述血泵的速度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述定期和暂时血泵速度调节保持恒定持续5至10次心跳。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述定期和暂时血泵速度调节允许冲洗主动脉瓣窦。
8.根据权利要求4所述的方法，还包括增加所述血泵的速度使得所述检测到的第一压力被减小到先前水平。
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