CN104602723B - 具有植入的血泵和充氧器的流动性肺辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于对血液充氧的系统。该系统可以包括可植入的血泵，其从哺乳受体比如人体的循环系统抽吸血液。血泵可以将血液输送给适配器，通过适配器，血液被输送给第一支路或第二支路或两者。第一支路可以引导至外部血液充氧器。充氧器可以对血液充氧，并且血液可以返回哺乳受体的循环系统。第二支路可以让充氧器旁通，并且可以连接到哺乳受体的循环系统。因此，当将血液输送给第二支路时，充氧器断开并且阻止血液进入第一支路内。

Description

具有植入的血泵和充氧器的流动性肺辅助装置

【发明背景】

一些肺部疾病比如肺气肿减弱了人体肺部对血液进行充分氧合的能力。如果由于出现状况比如肺癌而将患者肺部的一部分切除，则对血液充氧的能力受到破坏。具有这些状况的人需要辅助为其身体提供充氧血液。如果通过使用氧气面罩将富含氧气的空气供给给其肺部，则具有这些状况的一些患者可以存活。然而，其他患者的肺活量不足以通过这些措施来维持存活。

已经提倡为这些患者提供血液充氧器。血液充氧器是一种装置，当血液流经该装置时，该装置将患者的血液暴露在空气或氧气中。很早就将血液充氧器作为所谓的“心肺机”的一个组件来使用，以便在外科手术比如心脏手术或移植手术过程中为患者提供短期支持。然而，整合了这种充氧器的系统需要频繁、专业的维护，并且仅仅适于在医院环境中使用。这些系统通常要求患者待在床上，这极具影响了患者的生活质量。因此，业界实有必要提供一种使用充氧器的患者支持系统，其可用于长期治疗，并且可以在医院环境之外使用。

【发明概述】

本发明的一方面提供一种用于对血液充氧的系统。该系统可以包括具有出口和入口的血泵，其适于与入口位置处的哺乳动物受体的循环系统导通。系统可以进一步包括一个或多个回位装配件，其适于在远离入口位置的一个或多个回位位置处于受体的循环系统导通。系统可以进一步包括血液充氧器，该充氧器具有可以可松开地与泵的出口导通连接的血液入口及可以可松开地与所述其中一个回位装配件导通连接的血液出口。系统可以进一步包括旁通导管，其适于至少在断开充氧器时将泵出口与其中一个回位装配件导通连接。

在一个实施例中，系统进一步包括与血泵出口连接的充氧器入口断开装配件，及与其中一个回位装配件连接的充氧器出口断开装配件，所述充氧器的血液入口和出口适于可松开地与断开装配件接合。

在另一个实施例中，系统进一步包括适配器，所述适配器具有与血泵出口连接的入口、与充氧器入口断开装配件连接的第一支路及与所述旁通导管连接的第二支路。

在另一个实施例中，系统进一步包括位于所述适配器内的阀，所述阀具有常规状态，在该状态下，进入适配器内的血流主要被引导至第一支路；及旁通状态，在该状态下，血流主要被引导至第二支路。

在另一个实施例中，系统进一步包括与旁通导管串联的阀，所述阀具有常规状态，在该状态下，穿过旁通导管的流至少被局部阻断，及旁通状态，在该状态下，穿过旁通导管的流实质上未被阻断。

在另一个实施例中，当阀处于常规状态时，穿过旁通导管的流仅仅被局部阻断。

在另一个实施例中，所述泵为可移植泵，其配置成植入哺乳受体的体内。

在另一个实施例中，可移植泵具有生物相容性。

在另一个实施例中，泵选自小组：轴向流动式血泵和离心式血泵。

在另一个实施例中，一个或多个回位位置中的至少一个选自以下小组：右心房、右心室或肺动脉。

在另一个实施例中，入口位置为肺动脉。

在另一个实施例中，旁通导管配置成至少局部设置在哺乳受体体内。

在另一个实施例中，第一支路的内径不同于第二支路的内径。

在另一个实施例中，第一支路的内径大于第二支路的内径。

本发明的另一方面提供一种为哺乳受体提供呼吸帮助的方法。该方法包括：(a)将来自受体循环系统的入口位置的血液引导穿过泵，穿过充氧器，并且返回循环系统。该方法可以进一步包括：(b)将充氧器临时断开。该方法可以进一步包括：(c)将血液引导穿过泵，穿过旁通导管并且返回循环系统。该方法可以进一步包括：(d)将相同或不同的充氧器再次接通，然后继续进行步骤(a)。

在一个实施例中，执行步骤(b)、(c)和(d)，以便让血液持续流过泵。

在另一个实施例中，在步骤(c)中，血液被引导返回受体的肺动脉内。

在另一个实施例中，在步骤(a)中，血液被引导返回受体的肺动脉内。

在另一个实施例中，方法进一步包括在步骤(a)中将血液引导穿过旁通导管并且返回循环系统的步骤。

在另一个实施例中，在步骤(d)中，血液以第一速率穿过充氧器，并且以小于第一速率的第二速率穿过旁通导管。

【附图说明】

图1为根据本发明一个实施例并且结合有患者循环系统的系统的框图。

图2、3为与图1类似的视图，展示了根据本发明另一个实施例的系统。

【发明详述】

根据本发明一个实施例的系统200包括具有泵入口204b及泵出口204a的血泵204。理想地，所述血泵204为适于长期提供泵送动作而不会对血液产生严重溶血作用或其他严重后果的泵。可以使用有时将其称为“心室辅助装置”或“VAD”的用于给心脏提供长期辅助的那种类型的泵。理想地，泵为负荷敏感型泵，其具有流-压(flow versus pressure)特性从而使得穿过泵的脉流随着与脉流相对的压力水头而逐渐减小。换句话说，理想地，泵不是正排量泵。可以使用叶轮泵比如离心泵或轴流泵。理想地，泵设置成便于患者携带并且由移动电源供电。最理想的情况是：泵可以植入患者体内。美国专利第7,699,586、7,972,122及8,007,254号中描述了可移植泵，这些专利通过引用结合于此。比如，可以使用福罗里达州迈阿密湖的商标为MV AD的轴流叶轮泵。

泵入口导管202与泵入口204b连接。泵和入口设置成使得泵入口204b可以连接到受体循环系统内的入口位置122处。

系统进一步包括泵出口导管206，该导管206的一端连接到泵的出口204a，另一端连接到支路适配器208。适配器208具有单个连接到泵出口导管206的入口及2个出口。适配器208的第一出口连接到充氧器供应导管210，也称为第一支路。适配器208的第二出口连接到旁通导管228，也称为第二支路。适配器208包括阀208a，其可以在第一位置与第二位置之间切换，在第一位置时，进入适配器的血流主要被引导至第一支路210，而在第二位置时，血流主要或全部被引导至第二支路226。

充氧器供应导管210延伸到充氧器入口断开装配件212。断开装配件212包括接口，所述接口设置成将导管210与配对的装配件212a连接导通，并且当互相连接时与配对的装配件212a之间形成流体无法漏出的密封。断开装配件还可以包括内置阀(图未示)，其设置成当将配对的装配件212a断开时阻止血流穿过导管210。系统进一步包括与装配件212类似的充氧器出口断开装配件220。出口断开装配件220与充氧器回位导管222的一端连接。装配件222适于可松开地以流体无法泄漏的密封形式与配对的装配件220a接合，以便让装配件220a与导管222导通。断开装配件220还可以包括用于在装配件220a断开时将导管222的末端封闭的阀(图未示)。仅以举例而言，在市场上，可以从德国巴登威特保州的诺夫朗公司获得适当的断开装配件。

充氧器216具有血液入口214，该入口214具有可与充氧器入口断开装配件212配合的装配件212a。充氧器216还具有血液出口218，该出口218具有可与充氧器出口断开装配件220配合的装配件220a。充氧器216配置成将穿过充氧器的血液中的二氧化碳去掉，并且为血液提供氧气。例如，充氧器216的内部构造可以与马库特公司制造的充氧器相同。充氧器216可以包括通常与充氧器相关联的子组件，比如渗透膜和供氧器。充氧器理想地设置成可便携，并且允许患者在接上充氧器后可以到处走动。例如，可以将充氧器连接到便携式供氧器比如气瓶(图未示)上。理想地，可以将充氧器放置在移动手推车上或患者穿的保护带上。

充氧器回位导管222具有位于导管上远离断开装配件220的一端上的回位装配件224。回位装配件适于与循环系统连接。例如，回位装配件224可以为导管的一个端部，并且适于插入患者脉管系统内。旁通导管228具有类似的位于旁通导管上远离适配器208的一端上的回位装配件229。

在图1展示的状态下，系统位于需要呼吸帮助的哺乳受体比如患者身上。泵204植入患者体内，并且入口导管202与受体的循环系统在入口位置处122比如心脏的右心房120或右心室130处连接，以便让泵204的入口204b在入口位置与循环系统导通。回位装配件224、229及导管222、230的相邻部分也植入受体体内。回位装配件分别在回位位置134和136处与受体的循环系统导通。回位位置可以远离入口位置。例如，回位位置可以位于受体的肺动脉132内。适配器206、断开装配件212及充氧器216设置在受体体外。在常规状态下，充氧器216连接到断开装配件212和220上。

当系统就位后，受体心脏以常规方式持续泵血。右心房120从身体B的全身循环系统收集氧气耗尽的血液。氧气耗尽的血液从右心房120流到右心室130。然后，血液经由肺动脉而泵送至肺，在肺里，血液充氧并且从血液中将二氧化碳除掉。充氧血液然后经由肺静脉返回左心房140。血液从左心房被泵送至左心室150，然后由左心室泵送至全身循环系统中。在穿过了全身循环系统后，血液中的氧气耗尽并且经由腔静脉125而返回右心房120，在右心房120中，上述过程再次继续。

泵204从受体的循环系统100的入口位置122处抽出部分血液。例如，经过泵204的血液速率大约为2-5升/分钟。在常规状态下，当充氧器就位后，从泵204流出的血液主要流过第一支路、充氧器供应导管210、充氧器216及充氧器回位导管222，然后流到回位装配件224，并且在肺动脉内的回位位置134处再次进入循环系统。充氧器216将氧气供应给穿过第一支路210的血液，并且将血液中的部分二氧化碳除掉。充氧器实现的充氧和除掉二氧化碳对受体肺部动作是个补充。

适配器208的阀208a理想地设置成当系统处于常规状态并且阀处于第一位置时，允许泵204供应的相对少量的血液穿过第二支路，穿过旁通导管228，然后在回位装配件229和回位位置136处回到循环系统。这种流动血液有助于避免第二支路形成血栓。

必须定期更换充氧器。为了更换充氧器，通过将适配器的阀208a调整到第二位置而将系统设置为旁通状态。在该状态下，从泵204流出的血液全部沿着第二支路引导流过旁通导管228并且经由回位装配件229在回位位置134处回到循环系统。当系统处于该旁通状态时，充氧器的装配件212a及220a与装配件212及220断开，并且将新的充氧器连接到断开装配件上。一旦新的充氧器就位，则通过将阀再次调节到第一位置而让系统返回常规状态。对阀的操控及对断开装配件的启动为例行任务，其不需要很高的技术。理想地，这些元件设置成使得充氧器可以由患者或医疗技术人员或护士更换，而不需要经过专门培训。

当系统处于旁通状态时，泵204继续运转，并且血液继续流经泵和旁通导管。因此，泵对肺部的血液循环具有辅助作用。该辅助作用增强了肺部的气体交换功能，这有助于在系统处于旁通状态时受体能够存活。在旁通状态下，血液持续流经泵有助于避免让泵出现血栓。血液持续流经泵还有助于避免泵遭到破坏。一些叶轮血泵使用液体动压轴承、磁力轴承或同时使用两者，以确保叶轮悬浮而不会与周围部件接触。当泵运转时，叶轮和周围部件不会受到机械磨损，但是泵的启动和停止导致轴承失效并且引起磨损。血液持续流过处于旁通状态的泵允许泵继续运转，而不会让泵内血液长期暴露于泵内相对严重的液体动压状态中。

在根据本发明另一个实施例的系统中，适配器208中的阀可以设置成将整个血流引导穿过第一支路，进而穿过常规状态下的充氧器216。在另一个实施例中，可以将适配器208及阀208a植入体内，只要可以从体外对阀进行控制即可。例如，可以将阀设置成靠近皮肤，因此可以通过皮肤而操控阀。或者，可以在阀上设置电驱动或流体驱动的致动机构。

根据本发明另一个实施例的系统(图2)植入与受体右心室130内的入口位置连接的泵304的入口导管302内。该系统仅仅使用了在冠状动脉内的单个回位位置处连接的单个回位装配件329。该系统没有在支路适配器内设置阀，而结合图1讨论的实施例则不是这样。在图2的系统中，旁通导管328总是保持于泵304连接。旁通导管包含了限制部件，其对血流具有阻力作用，比如直径减小的区段301。理想地，沿着第二或旁通支路穿过旁通导管的血流阻力大于沿着第一支路穿过导管310和充氧器316的血流阻力。在常规状态下，泵304输送的血液大部分穿过第一支路，进而被充氧。在旁通状态下，断开装配件312、320内的阀313及321关闭，然后可以拆除和更换充氧器316。当系统处于断开状态时，一些血流继续经由旁通导管328穿过第二支路。在常规状态下，流过泵304和流过第二支路的血流量小于流过泵的血流量，但也足以避免对泵或泵内的血液造成伤害。

根据本发明另一个实施例的系统(图3)类似于上文讨论的系统，不同之处在于图3中的系统具有第二或旁通支路428，第二或旁通支路428包括借助阀式断开装配件403和405而可松开地连接在第二支路内的第二充氧器401。正如在上述系统中那样，第一支路的充氧器416通过阀式断开装配件412和420而可松开地连接。系统可以在常规模式中运行，且阀式装配件403和405关闭，从而让血液仅仅通过第一充氧器416。在旁通模式中，阀式装配件412和420关闭，而装配件403和405打开，以便让血液从泵304穿过第二支路和第二充氧器。同样，当系统处于旁通模式时，可以拆除和更换第一充氧器。由于系统在旁通模式中提供了完全的充氧，因此系统可以在旁通模式中运行较长时段，该时段可能长于或短于系统在常规模式时的运行时段。当系统处于常规模式时，可以拆除和更换第二充氧器401。在又一个实施例中，系统可以在常规模式中运行，且血液穿过两个充氧器，并且可以在旁通模式下运行，且血液仅仅穿过其中一个充氧器。

可以将用于将血液输送给泵的入口位置设置在循环系统的任何部位。例如，可以将入口位置设置在循环系统的输送未充氧血液的部位上，比如腔静脉或肺动脉上。在一个例子中，入口位置和回位位置均可以设置在肺动脉内。双腔引导管可以同时提供入口和回位装配件。这种引导管理想地设置成防止血液从回位位置再循环回到入口位置。

在另一个例子中，可以将回位位置134、136设置在肺静脉142处。

根据本发明的另一个实施例，可以将充氧器216植入患者的身体B内。在该例子中，可以将整个系统200植入哺乳受体的身体B内。

在另一个实施例中，可以将适配器处的阀208a(图1)替换为与第一支路210、第二支路228或同时与该两者串接的一个或多个阀。

虽然参考附图描述了本发明，应当理解：这些实施例仅仅为解释了本发明的原理和应用。因此应当理解：可以对这些实施例进行修改，并且还可以做出其他改进，而不会脱离后附的权利要求所限定的发明范围和本意。

Claims (13)

1.一种用于对血液充氧的便携式系统，包括：

(a)配置成可植入患者体内的可植入血泵，所述可植入血泵具有出口和入口，其适于与入口位置处的哺乳动物受体的循环系统导通；

(b)一个或多个回位装配件，其适于在远离所述入口位置的一个或多个回位位置处与受体的循环系统导通；

(c)外部便携式血液充氧器，该充氧器具有可以可松开地与所述泵的所述出口导通连接的血液入口及可以可松开地与所述其中一个回位装配件导通连接的血液出口；及

(d)旁通导管，其适于至少在断开充氧器时将所述可植入血泵的出口与其中一个回位装配件导通连接。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括与所述血泵的所述出口连接的血液充氧器入口断开装配件，及与其中一个回位装配件连接的充氧器出口断开装配件，所述充氧器的血液入口和出口适于可松开地与所述断开装配件接合。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括适配器，所述适配器具有与所述血泵出口连接的入口、与充氧器入口断开装配件连接的第一支路及与所述旁通导管连接的第二支路。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括位于所述适配器内的阀，所述阀具有常规状态，在该状态下，进入适配器内的血流主要被引导至第一支路；及旁通状态，在该状态下，血流主要被引导至第二支路。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括与所述旁通导管串联的阀，所述阀具有常规状态，在该状态下，穿过旁通导管的流至少被局部阻断，及旁通状态，在该状态下，穿过旁通导管的流实质上未被阻断。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：当所述阀处于常规状态时，穿过所述旁通导管的流仅仅被局部阻断。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述可植入血泵具有生物相容性。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述可植入血泵选自以下小组：轴向流动式血泵和离心式血泵。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：一个或多个回位位置中的至少一个选自以下小组：右心房、右心室或肺动脉。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述入口位置为肺动脉。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述旁通导管配置成至少局部设置在哺乳受体体内。

12.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述第一支路的内径不同于所述第二支路的内径。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述第一支路的内径大于所述第二支路的内径。