CN112888476A - Vad患者的map估计 - Google Patents

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Abstract

一种确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的方法，所述方法包括：确定泵速度和泵流量值；相对于泵损耗恒定值，分析所述泵速度和所述泵流量值；基于相对于所述泵损耗值对所述泵速度和所述泵流量值的分析，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值；基于经确定的移植物液压阻力值，在心动周期的舒张期期间确定平均动脉压指数；比较所述患者的平均动脉压指数与平均动脉压指数范围；以及当所述平均动脉压指数相对于平均动脉压指数范围变化时，生成警报。

Description

VAD患者的MAP估计
技术领域
本技术通常涉及血泵，并且更具体地涉及确定具有植入式血泵的患者中的平均动脉压指数的方法。
背景技术
植入式血泵包括将血液从心脏移动到身体其他部位的泵送机构。例如，泵送机构可以是离心流量泵，例如由美国佛罗里达州迈阿密湖的心件医疗公司(HeartWare,Inc.)制造的
Figure BDA0002994363890000011
Pump。在操作中，血泵从诸如患者心脏的右心室、左心室、右心房或左心房的源中抽取血液，并且将血液推入动脉，诸如患者的升主动脉或外周动脉。
通常，患病的患者接受平均动脉压(“MAP”)测量，以努力管理和预防医疗并发症。MAP通常被定义为一个心动周期期间患者动脉的平均压力，并且可以基于患者的舒张压和收缩压获得。然而，对于具有植入式血泵的患者而言，由于植入式血泵外部的一个或多个液压参数未知，常常难以确定和/或估计MAP以及与其相关联的MAP趋势。
发明内容
本公开的技术大体涉及确定具有植入式血泵的患者中的平均动脉压指数的方法。
在一个方面，一种确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的方法。所述方法包括确定泵速度和泵流量值。泵速度和泵流量值部分地相对于泵损耗常数进行分析。移植物液压阻力值基于相对于泵损耗恒定值对泵速度和泵流量值的分析在心动周期的收缩期期间进行确定。平均动脉压指数基于经确定的移植物液压阻力值在心动周期的舒张期期间进行确定。将患者的平均动脉压指数与平均动脉压指数范围进行比较。当平均动脉压指数相对于平均动脉压指数范围变化时，生成警报。
在另一方面，相对于泵损耗恒定值分析泵速度和泵流量值包括将泵速度除以泵流量值，并且从中减去泵损耗恒定值。
在另一方面，所述方法包括确定患者的心室压力，并且相对于移植物液压阻力值、泵速度、泵流量值和泵损耗恒定值分析经确定的患者的心室压力。
在另一方面，所述方法包括使用压力传感器确定患者的心室压力。
在另一方面，所述方法包括基于心室压力波形估计来确定患者的心室压力。
在另一方面，对于给定的泵流量，泵损耗恒定值与血泵的压力损失相关联。
在另一方面，所述方法包括基于在多个时间段期间测量的平均动脉压指数来建立平均动脉压指数范围。
在一个方面，一种确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的方法包括：基于泵速度、泵流量值和泵损耗恒定值，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值。平均动脉压指数基于移植物液压阻力值在心动周期的舒张期期间进行计算。响应于平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而执行泵参数调节。在另一方面，确定移植物液压阻力值包括将泵速度除以泵流量值并且减去泵损耗恒定值。
在另一方面，所述方法包括确定患者的心室压力，并且相对于移植物液压阻力值，分析经确定的患者的心室压力。
在另一方面，所述方法包括使用由压力传感器和心室压力波形估计组成的组中的至少一个来确定患者的心室压力。
在另一方面，所述方法包括响应于平均动脉压力指数偏离平均动脉压力指数范围而执行第二泵参数调整，第二泵参数调整不同于泵参数调整。
在另一方面，所述方法包括响应于平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而执行治疗响应。
在另一方面，移植物液压阻力值在血泵的外部。
在另一方面，所述方法包括响应于平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而生成警报。
在另一方面，泵损耗恒定值与泵压力的损失相关联。
在一个方面，一种用于确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的系统，所述系统包括具有叶轮的植入式血泵。控制器被耦合到血泵并且包括控制电路，所述控制电路被配置为基于泵速度、泵流量值和泵损耗恒定值，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值，基于移植物液压阻力值在心动周期的舒张期期间计算平均动脉压指数，并且响应于平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而执行泵参数调整。
在另一方面，移植物液压阻力值在血泵的外部。
在另一方面，所述控制电路被配置为响应于平均动脉压力指数偏离平均动脉压力指数范围而生成警报。
在另一方面，所述控制电路被配置为响应于平均动脉压力指数偏离平均动脉压力指数范围而执行第二泵参数调整，第二泵参数调整不同于泵参数调整。
在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个方面的细节。本公开所描述的技术的其它特征、目的和优点将根据说明书和附图并且根据权利要求书而显而易见。
附图说明
当结合附图考虑时通过参考以下详细描述，将更容易理解本发明及其附带优点和特征的更完整理解，在附图中：
图1是根据本发明原理构造的示例性血泵的分解图；
图2是耦合至图1的血泵的电源和控制器的框图；
图3是图1的血泵的透视图，该血泵被植入患者体内并且使用移植物耦合到患者心脏；
图4是显示根据本发明的流量波形、心室压力波形以及主动脉压波形的图形；以及
图5是示出了确定血泵植入患者体内的患者的平均动脉压指数的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在详细描述示例性实施例之前，应当注意，实施例主要存在于与确定具有植入式血泵的患者中的平均动脉压(“MAP”)指数有关的设备、系统和方法步骤的组合中。因此，已经视需要由附图中的常规符号来表示设备、系统和方法组件，从而仅示出与理解本公开的实施例有关的那些特定细节，以便不会使本公开内容与对于受益于本文所描述的利益的本领域技术人员来说将显而易见的细节混淆。
如本文中所使用的，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等的关系术语可以仅用于将一个实体或元件与另一实体或元件区分开，而不必要求或暗示此类实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本文所描述的概念。如本文所使用的，单数形式“一”，“所述”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”、“包括有”和/或“包含有”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。将进一步理解的是，除非在此明确地定义，否则本文中使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释。
在本文所述的实施例中，接合术语“与……通信”等可以用于指示电子或数据通信，例如，该电子或数据通信可以通过物理接触、感应、电磁辐射、无线电信号、红外信号或光信号来实现。本领域普通技术人员将理解，多个组件可以互操作，并且修改和变化是可能的以实现电子和数据通信。
应当理解，本文所公开的各个方面可以以与说明书和附图中具体呈现的组合不同的组合进行组合。还应理解，取决于示例，本文所描述的工艺或方法中的任一者的某些动作或事件可以不同序列执行，可以被添加、合并或完全省略(例如，所有描述的动作或事件对于执行这些技术可不为必需的)。另外，出于清晰的目的，虽然本公开的某些方面被描述为由单个模块或单元来执行，但是应当理解，本公开的技术可以由与例如医疗设备相关联的单元或模块的组合来执行。
在一个或多个示例中，可以以硬件、软件、固件或其任何组合来实现所描述的技术。如果以软件实施，则功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包括非暂时性计算机可读介质，其对应于有形介质，如数据存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或可用于存储呈指令或数据结构形式的期望程序代码且可由计算机访问的任何其它介质)。
指令可以由一个或多个处理器执行，例如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文所使用的术语“处理器”可以指代任何前述结构或适合于实施所描述的技术的任何其它物理结构。而且，技术可以完全实施于一个或多个电路或逻辑元件中。
现在参考附图，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，在图1中，示出了根据本申请的原理构造的血泵，该血泵总体上以“10”表示。仅出于示例性目的提供血泵10，因为本文所述的确定MAP指数的方法可以与各种类型的血泵一起使用。血泵组件的总体布置可以与在美国专利号7,997,854和8,512,013中描述的
Figure BDA0002994363890000051
Pump相同或相似，这些美国专利的公开内容通过引用整体并入本文。例如，血泵10可以包括：具有腔室14的壳体12；流入套管16，包括与其耦合的压力传感器17；以及延伸通过流入套管的长纵向轴线18。封闭的流动路径沿从上游方向到下游方向(分别由箭头U和D指示)的轴线18从流入套管16延伸到泵出口19。大体上盘形的铁磁叶轮20被安装在第一陶瓷盘22与第二陶瓷盘24之间的腔室14内，用于绕轴线18旋转。
可以布置血泵10，以使得叶轮20通过非接触轴承(例如，电磁轴承、流体动力轴承或两者的组合)悬浮在壳体12内。例如，血泵10可以包括设置在壳体12内的第一定子26和第二定子28。第一定子26可以位于第一陶瓷盘22附近，以及第二定子28可以位于第二陶瓷盘24附近。在操作中，可以将电压施加到第一定子26和/或第二定子28的一个或多个线圈，以旋转叶轮20以推动血液。如图2中所示，电连接器30可以从耦合到或存储在控制器34内的电源32向线圈供应电压，该电源例如是外部AC电源、外部电池、植入式电池或它们的任意组合。血泵10、电源32和控制器34形成用于操作血泵10并且确定具有植入式血泵的患者的MAP指数10的系统。
参照图1和图2，第一定子26和第二定子28可以组合地或彼此独立地操作，并且可以各自形成无传感器三相无刷直流(“BLDC”)电动机36的一部分。在一种配置中，第一定子26和第二定子28的线圈为三个电动机绕组的形式，这三个电动机绕组由用于三相电动机控制的功率输入的各自不同的相U、V、W控制。BLDC电动机包括逆变器电路，以用于将DC输入转换为三相输出。替代地，血泵10可以接收交流(AC)三相输入。三相电动机控制方法和设备的示例在共同拥有和共同待决的美国申请号62/271,278和15/710323中提供，这些美国申请的公开内容全文并入本文。
图2示出耦合到血泵10的示例性控制电路38，该控制电路包括用于监视和控制一个或两个电动机36的启动和后续操作的硬件和软件。控制电路38包括处理器42、存储器44和用于与电动机36相接的接口46。存储器44存储处理器42可访问的信息，包括可以由处理器42执行的指令48。存储器44还包括可以由处理器42检索、操纵或存储的数据50。与控制电路38相关联的进一步细节在共同拥有且共同待决的美国申请号15/710323中提供，该美国申请的全部公开内容并入本文。
根据本公开，存储在存储器44中的指令48可以包括一个或多个指令集或模块，用于执行某些操作。例如，这些模块可以包括用于控制电动机36的操作的电动机控制模块52，用于监视电动机36的操作的监视模块54和/或用于执行MAP指数确定算法的MAP指数模块56。电动机控制模块和监视模块的示例可以在共同拥有且共同待决的美国申请序列号13/355,297、13/951,302、14/294,448、14/950,467、62/266,871和62/271,618中找到，这些美国申请的公开内容通过引用整体并入本文。如本领域普通技术人员所理解的，MAP被用于确定是否存在足够的血流、压力和抵抗力以将血液供应给患者的主要器官。
现在参照图3，血泵10可以通过呈管、套管等形式的移植物62被耦合至患者的血管系统58，诸如主动脉60，所示移植物具有耦合至泵出口19的移植物入口64、以及耦合至主动脉60的移植物出口66。移植物62是影响MAP的液压阻力元件，但是当将移植物62植入患者体内并且在血泵10外部时可能难以估计或量化。例如，当泵流正在循环通过移植物62时，从移植物入口64到移植物出口66的整个移植物62上存在压降，这会影响MAP。这样，MAP指数确定算法考虑移植物62的压降、吻合、运动，移植物62相对于血管系统的位置和角度等。具体地，如下文进一步详细解释的，通过基于对泵速度、泵流量值、泵损耗和泵性能的分析来确定移植物液压阻力值，来考虑移植物62的特性。
现在参照图4，描绘了示出泵流量波形“PF”、心室压力波形“VP”和主动脉压力波形“AP”的图形，这些波形提供用于确定患者的MAP指数的数据。指定为“区域1”的区域对应于心动周期的收缩期，而指定为“区域2”的区域对应于心动周期的舒张期。来自收缩期或舒张期内的波形的数据可以被输入到MAP指数确定算法，以确定患者的MAP指数。
参照图5，提供了流程图，该流程图描述了确定具有植入在患者体内的植入式血泵(例如，血泵10)的患者的MAP指数的过程或方法68。经确定的MAP指数可以被提供至临床医生，以用于分析与患者的MAP的变化相关联的趋势。这样的趋势可以帮助评估和提供治疗、调整泵参数等。方法步骤的顺序可以变化，并且可以添加或省略一个或多个步骤。方法可以包括基于移植物阻力值和来自泵流量波形(图4)的数据而与预载压力无关地通过具有算法的控制器34(图2)的控制电路38来连续或周期性地执行MAP指数算法。例如，方法可以以各种间隔(例如，5到50秒至少一分钟，每15到20分钟或另一系列间隔)重复。
在一种配置中，方法68开始于步骤70，包括确定血泵10的泵速度和泵流量值。例如但是不限于，泵速度可以根据控制电路38来确定，并且泵流量值可以基于电流、泵速度和血液的粘度来确定。如图4所示，可以经由指示通过血泵10的泵流率的泵流量波形来实时地显示泵流量值。确定泵参数的替代方法在本公开的范围内。
步骤72包括通过包括泵损耗恒定值的传递函数来处理泵速度和泵流量值，其中泵损耗恒定值是与血泵10特有的已知压力损失相关联的预定压力常数。
在步骤74处，方法包括基于对泵速度和泵流量值的分析、泵液压输出以及泵损耗恒定值，在心动周期的收缩期(即，图4的区域1)期间确定移植物液压阻力值。移植物液压阻力值包括上述的移植物的性质和液压阻力。就算法而言，用于确定移植物液压阻力值的分析可以显示为
Figure BDA0002994363890000081
其中Ho(Speed)是在给定速度下泵的截止压力输出，并且近似为
Figure BDA0002994363890000082
其中So是在给定速度(区域1)下与泵的截止压力有关的泵缩放比例常数，Rg等于移植物液压阻力值，Q等于泵流量值，以及Kp等于泵损耗恒定值。
在步骤76处，方法包括当基于经确定的移植物阻力值以及泵速度、泵损耗恒定值和泵流量值关闭患者的主动脉瓣时，在心动周期的舒张期(即图4的区域2)期间确定MAP指数。MAP指数算法可以被表示为
Figure BDA0002994363890000083
Figure BDA0002994363890000084
其中MAP2等于MAP指数。MAP指数可以以各种形式显示，诸如在具有或不具有滤波的情况下在控制器34的显示器或远程显示器(未示出)上的波形。
一旦确定MAP指数，方法就可以进行到步骤78，包括比较患者的MAP指数与MAP指数范围。MAP指数范围是考虑到一天中的时间、患者的活动等，患者的MAP指数被认为对个体患者都是正常的范围。MAP指数与MAP指数范围之间的比较可以由控制电路38或远离患者的另一控制电路来执行。
在步骤80处，当MAP指数相对于MAP指数范围(即，在MAP指数范围之外)变化时，控制电路38或远程位置中的控制电路生成警报。警报可以通过扬声器(未示出)听到，通过控制器34的显示器(未示出)、远程显示器可见，等等。因此，MAP指数相对于MAP指数范围的偏差可能表示需要诊断干预或治疗。例如，MAP指数偏差可能导致临床医生或其他治疗提供者执行泵参数调整，诸如速度调整，这影响泵流量以升高或降低患者的血压。可以执行与泵参数调整不同的第二泵参数调整，诸如根据血细胞比容变化来调整控制器34的血细胞比容设置。在另一个示例中，临床医生可以执行治疗响应，诸如根据MAP指数提供的数据开出一种或多种药物的处方。为了进一步帮助评估诊断干预和/或治疗计划，控制电路38可以生成一个或多个MAP指数报告，这些MAP指数报告指示MAP指数在选定时间段(诸如几天、几周、几个月等)内的变化。
在一种配置中，方法可以包括基于压力传感器17(图1)或基于心室压力波形估计来确定患者的心室压力，即，患者的左心室中的压力。此后，方法可以相对于移植物阻力值、泵速度、泵流量值和泵损耗恒定值继续分析经确定的患者的心室压力。根据算法，这种确定可以显示为
Figure BDA0002994363890000091
Figure BDA0002994363890000092
其中Paorta等于主动脉中的压力，其指示MAP。
本发明的某些实施例包括：
实施例1.一种确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的方法，所述方法包括：
确定泵速度和泵流量值；
相对于泵恒定值分析泵速度和泵流量值；
基于相对于所述泵恒定值的对所述泵速度和所述泵流量值的分析，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值；
基于经确定的移植物液压阻力值，在所述心动周期的舒张期期间确定平均动脉压指数；
比较所述患者的平均动脉压指数与平均动脉压指数范围；以及
当所述平均动脉压指数相对于平均动脉压指数范围变化时，生成警报。
实施例2.根据实施例1的方法，其中，相对于所述泵损耗恒定值分析所述泵速度和所述泵流量值包括将所述泵速度除以所述泵流量值，并且从中减去泵恒定值。
实施例3.根据实施例1的方法，还包括确定所述患者的心室压力，并且相对于所述移植物液压阻力值、所述泵速度、所述泵流量值和所述泵恒定值，分析经确定的所述患者的心室压力。
实施例4.根据实施例3的方法，进一步包括使用压力传感器确定患者的心室压力。
实施例5.根据实施例3的方法，进一步包括基于心室压力波形估计来确定患者的心室压力。
实施例6.根据实施例1的方法，其中，泵恒定值与血泵的压力损失相关联。
实施例7.根据实施例1的方法，进一步包括基于在多个时间段期间测量的平均动脉压指数来建立平均动脉压指数范围。
实施例8.一种确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的方法，所述方法包括：
基于泵速度、泵流量值和泵恒定值，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值；
基于移植物液压阻力值，在所述心动周期的舒张期期间计算所述平均动脉压指数；并且
响应于所述平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而执行泵参数调整。
实施例9.根据实施例8的方法，其中，确定移植物液压阻力值包括将泵速度除以泵流量值并且减去泵恒定值。
实施例10.根据实施例8的方法，进一步包括确定所述患者的心室压力，并且相对于移植物液压阻力值，分析经确定的患者的心室压力。
实施例11.根据实施例10的方法，进一步包括使用由压力传感器和心室压力波形估计组成的组中的至少一个来确定患者的心室压力。
实施例12.根据实施例8的方法，进一步包括：
响应于所述平均动脉压力指数偏离所述平均动脉压力指数范围而执行第二泵参数调整，所述第二泵参数调整不同于所述泵参数调整。
实施例13.根据实施例8的方法，进一步包括：响应于所述平均动脉压指数偏离所述平均动脉压指数范围，执行治疗响应。
实施例14.根据实施例8的方法，其中，所述移植物液压阻力值在所述血泵的外部。
实施例15.根据实施例8的方法，进一步包括：响应于所述平均动脉压力指数偏离所述平均动脉压力指数范围而生成警报。
实施例16.根据实施例8的方法，其中，所述泵恒定值与泵压力的损失相关联。
实施例17.一种用于确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数的系统，所述系统包括：
包括叶轮的植入式血泵；
控制器，其被耦合到所述血泵并且包括控制电路，所述控制电路被配置为：
基于泵速度、泵流量值和泵恒定值，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值；
基于所述移植物液压阻力值，在所述心动周期的舒张期期间计算所述平均动脉压指数；并且
响应于所述平均动脉压指数偏离平均动脉压指数范围而执行泵参数调整。
实施例18.根据实施例17的系统，其中，所述移植物液压阻力值在所述血泵的外部。
实施例19.根据实施例17的系统，其中，所述控制电路被配置为响应于所述平均动脉压指数偏离所述平均动脉压指数范围而生成警报。
实施例20.根据实施例17的系统，其中，所述控制电路被配置为响应于所述平均动脉压力指数偏离所述平均动脉压力指数范围而执行第二泵参数调整，所述第二泵参数调整不同于所述泵参数调整。
本领域技术人员将认识到，本发明不限于上文已经具体示出和描述的内容。另外，除非以上相反地提及，否则应注意，所有附图均未按比例绘制。根据以上教导，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行多种修改和变型，本发明的范围和精神仅由所附权利要求限制。

Claims (9)

1.一种用于植入式血泵的控制电路，所述控制电路被配置为确定具有植入式血泵的患者的平均动脉压指数，所述控制电路具有处理电路，所述处理电路被配置为：
确定泵速度和泵流量值；
至少部分地相对于泵损耗恒定值分析所述泵速度和所述泵流量值；
基于相对于所述泵损耗恒定值的对所述泵速度和所述泵流量值的分析，在心动周期的收缩期期间确定移植物液压阻力值；
基于经确定的移植物液压阻力值，在所述心动周期的舒张期期间确定平均动脉压指数；
比较所述患者的所述平均动脉压指数与平均动脉压指数范围；并且
当所述平均动脉压指数相对于平均动脉压指数范围变化时，生成警报。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，相对于所述泵损耗恒定值分析所述泵速度和所述泵流量值包括将所述泵速度除以所述泵流量值，并且从中减去所述泵损耗恒定值。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其中，所述控制电路被进一步配置为确定所述患者的心室压力，并且相对于所述移植物液压阻力值、所述泵速度、所述泵流量值和所述泵损耗恒定值，分析经确定的所述患者的心室压力。
4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述控制电路被进一步配置为使用压力传感器确定所述患者的心室压力。
5.根据权利要求3所述的电路，其中，所述控制电路被进一步配置为基于心室压力波形估计来确定所述患者的心室压力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路，其中，所述泵损耗恒定值与所述血泵的压力损失相关联。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电路，其中，所述控制电路被进一步配置为基于在多个时间段期间测量的所述平均动脉压指数来建立所述平均动脉压指数范围。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电路，其中，确定所述移植物液压阻力值包括将所述泵速除以所述泵流量值并且减去泵损耗恒定值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路，其中，所述移植物液压阻力值在所述血泵的外部。
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