CN103857326A - 补偿或支持心脏功能的泵的采血套管针 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采血套管针（4），其用于将支持心脏功能的或补偿心脏功能的泵（2）与心室（1）的内容积、特别是左心室的内容积连接，该采血套管针在其位于心室中的套管针端部上具有压力传感器（7a，7b）用于测量心室压力和/或心室压差，并且该采血套管针在相同的套管针端部上具有容积传感器（3a，3b，5，6）用于测量至少心室的部分区域中的心室（1）的容积和/或容积变化。另外，本发明涉及一种用于对心室收缩和/或对补偿或支持心脏功能的泵的功能进行监视的测量装置，该测量装置能够/已经与如前述权利要求之任一项所述的采血套管针的压力传感器（7a，7b）和容积传感器连接并且设置为在心搏期间检测心室（1）的压力变化和容积变化。

Description

补偿或支持心脏功能的泵的采血套管针
技术领域
本发明涉及一种采血套管针，其用于将支持心脏功能的或补偿心脏功能的泵与心室的内容积、特别是左心室的内容积连接，该采血套管针在其位于心室中的套管针端部上具有压力传感器用于测量心室压力和/或心室压差。
另外，本发明涉及一种用于对心室收缩和/或补偿或支持心脏功能的泵的功能进行监视的测量装置，以及还涉及一种用于对补偿或支持心脏功能的泵的体积流量和/或输送压力进行设定的方法，该泵借助采血套管针将血液从心脏的心室中输送出来并且输送到心脏的主动脉中。
背景技术
例如由东京医科齿科大学的公开文献WO2008/140034已知：为了支持心脏功能而置入泵，诸如连续工作的离心泵或还有各种其它类型的泵。这样的泵将血液从心脏的心室中、例如从左心室中输送出来，为此将采血套管针置入到心室中、特别是心脏的心尖区域中，通过该采血套管针将血液从心室输送到泵中。该泵在连接到左心室上时则将血液输送到主动脉中。
同时，上述公开文献的采血套管针在该采血套管针的位于心室中的端部上具有压力传感器。在此已经发现，可以借助泵的压力和发动机管道对心室收缩进行估算。
在更加新型的支持和/或补偿心脏功能的泵中例如使用连续运行的离心泵。在这种情况下重要的是：对与泵的转速相关的体积流量和/或输送压力进行如此的设定，使得心脏得到最佳支持，特别是减轻心室收缩的负担，以便这样使心脏得到复元或痊愈的可能性或度过直到移植的时期。
迄今为止例如使用的泵的转速和由此体积流量/输送压力基本上恒定不变并且在开始由有经验的医院人员设定。在这种情况下，为了保障充分的心脏支持，必须足够大地选择体积流量/输送压力，但是不可过高，以避免心室萎陷。例如可以利用附加的传感器来测定这个设定，这些传感器为了这个目的短时间地被置入到心脏中，但不能在那里停留较长时间。另外，传感器随着时间的流逝具有漂移问题，其中，泵的最佳体积流量也会与其它的数值相关地发生变化，如与温度、血液粘度等相关。因此迄今为止没有适宜于长时间监视的用于心脏支持的装置。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种装置和一种方法，借助它们可以随时对泵的体积流量/输送压力进行监视用于对心脏进行最佳的支持或者可以随时对心室收缩进行监视。
首先，这个目的通过如下方式得以实现：文首述及类型的采血套管针在该采血套管针的位于心室中的套管针端部上除了压力传感器还具有容积传感器用于测量在心室的至少一个部分区域中心室的容积和/或容积变化。
对于本发明而言重要的是：由此随时、即在采用支持心脏功能的泵期间能够对心室收缩进行监视和估算，特别是心脏在左心室中所完成的功。
在这种情况下没有必要利用压力传感器或者容积传感器来检测绝对的测量值，而是根据本发明能够确定压力和容积的变化就足够了。
这样已经发现：心脏或者左心室所完成的功由每次心搏时在心室收缩的P－V－线图中封闭的线条的面积获得。该面积与绝对的压力值或者容积值无关，因此为了测定用于功的数据（Mass），检测这些值的变化就足够了。
在此也不需要监视心室的整个容积，而是鉴于容积变化来对心室容积的一部分进行测量就足够了，这是因为在心室部分中的容积变化与总容积之间存在相互关系、特别是线性的相互关系。在对容积测量值进行分析处理时可以在计算方面对该相互关系加以考虑。
因此本发明提供的可能性是：通过采血套管针上的传感器随时监视特别是鉴于心室功的心室收缩，这是因为在采血套管针上可以随时量取心室中的容积和压力的测量值，例如为了外部的分析处理或通过利用设置在采血套管针上或泵上的测量装置的分析处理。这样主治医生可以随时改变泵速或者体积流量/输送压力，这可以在测量值上或者算出的心室功上或者心功上或心功在时间上的变化上进行监视。
在此显示：随着体积流量的增加或者泵速的上升在开始区域上、即在心脏施加功的区域中，为了克服输送到主动脉中的泵的压力而打开主动脉瓣，心功首先增加，直到从心瓣保持关闭的一个体积流量/输送压力起，心功显著减少。
由此，通过借助测得的传感器测量值对心功或其变化（在时间求求导）的观察以及对心功明显降低的确定，可以如此选择泵的体积流量/输送压力，使得达到泵的一个工作点，在该工作点中，心瓣在心搏期间保持关闭。
例如可以与体积流量/输送压力相关地，通过低于所测得的最大心功一个确定值，按百分比计算地或绝对地，或也通过确定或者超过心功的一个一定确定的负斜率（例如心功与泵速/体积流量的微商），来找到这个工作点。
在本发明的一种实施形式中可以设定：容积传感器构造成销轴，该销轴离开套管针端部指向地特别是延伸到心室的内部中，并且该销轴在其表面上具有两个沿销轴延伸方向间隔开的电极，借助这些电极通过在这些电极上施加电位差可产生穿过心室的血液的电流，并且该销轴具有设置在这些电极之间的至少两个测量电极，利用这些测量电极能够测量在这些测量电极之间当电流通过时出现的电压降。在此压力传感器例如同样可以设置在销轴上或套管针端部上。在这种实施形式中可以有益地如此选择销轴的长度和电极在该销轴上的设置结构，使得界定测量区域的电极位于心室中心，特别是以便于提供更加精确的测量结果。由于人与人的心脏的大小可能不同，在此可以设定：提供不同设计的采血套管针，可以根据心脏的大小而从这些采学套管针中选择一个适宜的采血套管针。
在另一种实施形式中也可以设定：套管针本身在其位于心室中的端部上在外表面上具有两个沿着套管针延伸方向间隔开的电极，借助这些电极通过施加电位差可产生穿过心室的血液的电流，并且在这些电极之间设置有至少两个测量电极，借助这些测量电极可测量在这些测量电极之间当电流通过时出现的电压降。在这种实施形式中，压力传感器同样设置在套管针端部上。
这样借助至少两个测量电极之间的电压降可以确定围绕在各个被观察的测量电极周围的区域中的心室的容积。这产生自如下情况：较多的血液（较大的容积）具有较小的电阻并且由此电压降小于围绕测量电极的血液容积较小的情况。
如文首述及的那样，在为了产生电流而施加电位差的电极之间的距离不必如整个心室长度那样大，因此容积传感器不必为了利用大量的测量电极（对）来计算心室的整个容积而贯穿整个心室容积地延伸。
更确切地说，被监视的心室部分长度、特别是小于等于在心尖与主动脉瓣之间的心室总长度的50%就足够了。然后在这个区域中设置至少两个测量电极，以便确定围绕设置在其周围的部分血液容积，由该部分血液容积例如通过外推法、根据文首述及的线性相互关系可以计算出实际的容积。
根据本发明可以设定：使用一种测量装置，该测量装置能够与所述本发明的类型的采血套管针的压力传感器和容积传感器连接并且设置为：检测、特别是测量和存储心室的压力变化和容积变化、也就是前述传感器的测量值。为此，测量装置在电极中的两个最外侧电极之间产生电压差，以便产生电流，并且该测量装置在心搏期间测量至少两个设置在其间的测量电极上的至少一个电压降以及同时还借助压力传感器来测量压力。
这样在一种改进方案中可以如此设置测量装置：由测得的容积变化和压力变化计算出用于心功的数据。这样的数据例如通过对来自测量装置的数据的读取过程或显示例如可以提供给主治医生使用，或者这样的数据被直接用于泵的控制/调节。另外，这样测量装置可以设置为由测得的容积变化和压力变化为补偿或支持心脏功能的泵的需设定的体积流量/输送压力发出一个调节信号、也就是例如用于速度调节的信号。
因此利用本发明可以实施控制或调节方法，在该方法中利用位于心室中的、设置在采血套管针上的压力传感器和容积传感器在心室收缩时检测压力变化和容积变化并且从这些变化中测定用于实际的心功的数据并且与该数据相关地设定和/或调准泵的体积流量/输送压力。
为此可以将检测的测量值例如输送给测量装置中的滤波逻辑电路（Filterlogik）和/或分析处理逻辑电路（Auswertelogik）或输送给规则系统，以便确定心功。特别是可以对体积流量或者输送压力如此进行设定和/或调准，使得左心室的主动脉－心瓣在心室收缩时关闭/保持关闭。
如所述及的那样，这可以通过对通过泵的体积流量/输送压力或者转速获得的心功数据进行观察来完成，以便测定一个点，从该点起，随着体积流量的上升，心功显著减小。主动脉瓣从这个点起关闭。
在此处被视为特别有益的是：根据本发明，为了确定用于心功的数据，不需要压力和容积的绝对测量值。因此随着时间的流逝会出现的可能的传感器漂移在本发明中不产生不利影响。因为压力传感器和容积传感器分别设置在一个元件上、即心脏泵的采血套管针上并且这个元件在心脏支持期间保持运转，所以传感器不会如同传感器通过主动脉置入心脏的情况那样造成额外的负担。
因此本发明特别好地适宜于对支持或补偿心脏功能的泵的长期监视以及对得到支持的心室的长期监视。
除了心功，还可以确定心功的变化，例如通过用时间对容积传感器信号（或者由此计算出的容积）求导来计算。这个变化的最小值在心室的挛缩或者收缩方面高度敏感。这个变化的最大值在心室的舒张或充盈过程方面敏感。这样还可以从这些数值中推断出心室功能。另外，根据这些数值还可以设定：设定或者调准泵速并且这样改变体积流量或者输送压力。
一般情况下，测量装置设置为实施所有对本方法阐述的步骤，特别地，为此例如可以在测量装置中设置微处理器和用于实施相应的步骤的软件。
附图说明
下文对本发明的实施例加以阐述。
具体实施方式
图1象征性地示出的是心脏的下部心尖区域，其中具有插入左心室1的采血套管针4。血液通过采血套管针4利用泵2、例如连续运转的离心泵被从心脏的左心室1中采出并且被输送到主动脉中，从而升高主动脉中的压力。此处未示出泵2的压力侧和与主动脉的连接。
心脏通过心脏自身的心室收缩来克服压力将血液输送穿过主动脉瓣，直到在主动脉中通过泵产生这样的压力，使得心脏不再克服该压力来泵血。从这个压力开始心脏的负担减轻并且泵血功能由泵来承担。
在采血套管针4上既设置有压力传感器7b又设置有容积传感器3b。此处容积传感器3b由销轴3b构成，该销轴从套管针起至少部分地伸入到心室1中并且在其外侧上具有多个轴向间隔开的电极5、6。在此压力传感器7b设置在销轴3b的外端部上。
在彼此相距最远的电极5之间可以施加电位差或者电压，以便产生穿过周围血液的电流。
根据周围的血液容积，在相应的两个电极6之间可测得的电压降下降或上升，这些电极中的至少两个电极设置在电极5之间。一对亦或多对电极6的电压降因此构成用于围绕这些电极6设置的血液容积的数据（Mass）。
利用一个优选线性的相互关系在一种改进方案中反算出全部容积。例如这个相互关系例如可以在前置步骤中利用测量整个心脏容积的传感器来测定。也可以省略这样的步骤。
图2示出的是一种备选方案，在该备选方案中，前述的电极5和6并非设置在固定在套管针端部上的销轴上，而是在此同样的电极5、6直接设置在套管针4的外侧上，该套管针为此被相应深地插到心室2中。以同样的方式来进行对心室的（部分－）容积的测量。在这种实施形式中，压力传感器7a设置在套管针4的外端部处的内部。
图3示出的是鉴于在心室中检测的测量值压力P和容积V的、在心脏起搏时的P－V－线图。心脏施加的功WL由封闭的线条的面积构成并且例如可以通过积分算出。可以看出，这个面积与压力的和容积的绝对值无关，因此在本发明中不必使用被校准为测量绝对值的（absolut geeicht）传感器。如已经述及的那样，也可以由对心室的部分容积区域的测量推算出总容积。
因为利用前述类型的容积传感器无法确定绝对容积，所测定的用于心功（Herzarbeit）的测度也不是绝对值。然而图4在此示出的是：测得的心功与实际的心功线性地互相关联并且因此可以获得由根据本发明的方法利用根据本发明的测量装置算出的心功并且对泵进行控制或调节。
图5示出的是Y轴上的心功与泵速之间的相互关系，所述泵速影响泵的体积流量或者输送压力。曲线A示出的是根据在确定整个心室容积的情况下所测定的心功的相互关系并且曲线B示出的是根据在考虑仅仅一个部分容积的情况下所测定的心功的相互关系，这可以利用上述的容积传感器实现。
此处可以看出，两个曲线A、B首先随着转速的上升而略微上升并且从相同的速度起剧烈下降。从在此被标记为点P的点起，主动脉瓣关闭并且心功减小。有效的心脏支持从此处开始。因此优选通过对（部分）容积变化和压力变化的测量按照曲线B来确定心功并且选择一个泵速，从该泵速起主动脉瓣关闭。
因为在此处心功从左侧的平顶线转入到剧烈下降的区域中，例如可以通过将心功的斜率与所存储的对比值进行比较来测定这个点P。如果负的斜率小于对比值或斜率绝对值大于对比值，那么就达到或者超过了泵的这个工作点。还可以对斜率中的正负符号变换进行测试。在平顶线区域中，斜率为小的正值（leicht positiv），而与之相对在点P的周围斜率变为大的负值（stark negativ）。
在此可考虑由测量值通过计算来确定点P的各种不同的可能性。还可以根据现有的医疗适应症设定：或多或少地向更高的速度的方向超越点P。这个超越的程度例如可以由医生决定并作为调节参数存储在测量装置中。

Claims (8)

1.采血套管针（4），其用于将支持心脏功能的或补偿心脏功能的泵（2）与心室（1）的内容积、特别是左心室的内容积连接，该采血套管针在其位于心室中的套管针端部上具有压力传感器（7a，7b）用于测量心室压力和/或心室压差，其特征在于：该采血套管针在相同的套管针端部上具有容积传感器（3a，3b，5，6）用于测量心室的至少一个部分区域中的心室（1）的容积和/或容积变化。
2.如权利要求1所述的采血套管针，其特征在于：容积传感器（3a，3b，5，6）构造成销轴（3a），该销轴离开套管针端部指向地特别是延伸到心室（1）的内部中并且该销轴在其表面上具有两个沿销轴延伸方向间隔开的电极（5），借助这些电极通过施加电位差而能够产生穿过心室（1）的血液的电流，并且该销轴具有设置在这些电极（5）之间的至少两个测量电极（6），利用这些测量电极能够测量在所述测量电极（6）之间当电流通过时出现的电压降。
3.如权利要求1所述的采血套管针，其特征在于：套管针（4）本身在其位于心室中的端部上在外表面上具有两个沿套管针延伸方向间隔开的电极（5），借助这些电极通过施加电位差能够产生穿过心室的血液的电流，并且在这些电极之间设置有至少两个测量电极（6），利用这些测量电极能够测量在所述测量电极（6）之间当电流通过时出现的电压降。
4.用于对心室收缩和/或对补偿或支持心脏功能的泵的功能进行监视的测量装置，其特征在于：该测量装置能够/已经与如前述权利要求之任一项所述的采血套管针的压力传感器（7a，7b）和容积传感器连接并且设置为在心搏期间检测心室（1）的压力变化和容积变化。
5.如权利要求4所述的测量装置，其特征在于：该测量装置设置为由测得的容积变化和压力变化算出用于心功的和/或心功变化的数据。
6.如前述权利要求4或5之任一项所述的测量装置，其特征在于：该测量装置设置为由测得的容积变化和压力变化为补偿或支持心脏功能的泵（2）的需设定的体积流量和/或输送压力发出调节信号。
7.用于对补偿或支持心脏功能的泵（2）的体积流量和/或输送压力进行设定的方法，该泵借助采血套管针（4）将血液从心脏的心室（1）中输送出来并且输送到心脏的主动脉中，其特征在于：利用处在心室中的、设置在采血套管针（4）上的压力传感器（7a，7b）和容积传感器（3a，3b，5，6）在心室收缩时对压力变化和容积变化进行检测并且从这些变化中测定用于实际的心功和/或心功变化的数据，并且与所述数据相关地对所述泵（2）的体积流量和/或输送压力进行设定和/或调准。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：如下地实施设定和/或调准，使得左心室（1）的主动脉－心瓣在心室收缩时关闭/保持关闭。
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