CN114617676A - 一种弹性簧式心室舒张辅助装置及其个性化定制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性簧式心室舒张辅助装置及其个性化定制方法。该装置用于安装在左心室内壁辅助心室舒张,该装置包括多个倒V字形主簧丝以及分别连接相邻两个主簧丝的多个缝合环,所述缝合环用于通过缝合线将装置缝合固定在心尖处的左心室内壁;所述主簧丝由弹性记忆合金制成,当主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸。本发明根据舒张性心衰患者的舒张期胸部图像重建患者心脏的三维几何模型,提取出心脏舒张末期的心室内壁几何模型;根据患者病情将所提取出的心室内壁几何模型放大,并将放大后的心室内壁几何模型做为弹性簧式心室舒张辅助装置的几何轮廓;从而制造出个性化定制的弹性簧式心室舒张辅助装置。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种弹性簧式心室舒张辅助装置及其个性化定制方法。
背景技术
心力衰竭是一种严重危害患者健康和生命的疾病。舒张性心衰患者会出现会出现肺静脉充血、呼吸困难、劳累性心悸、水肿、心源性休克等一系列症状,严重影响患者的生活质量和生命安全。引发舒张性心衰的基础病因很多,目前主要是应用神经激素拮抗剂治疗,但治疗效果差异较大。传统意义上的心室辅助装置都是针对舒张性心衰,其工作原理多为通过从心室泵出血液输送至主动脉内进行心室卸负荷,大多数是通过旋转叶轮做功产生血流,增强患者的血液循环。
由于传统心室辅助装置高速旋转叶轮易造成血液破坏、依靠外部电源的驱动形式增加了系统复杂度、降低系统可靠度、很难增强心脏搏动功能、长期使用心室辅助装置需要开胸手术植入和撤机对患者创伤大,因此,传统心室辅助装置不适用于舒张性心衰的治疗。
发明内容
针对药物治疗舒张性心衰的预后效果差异较大、传统心室辅助装置不适用于治疗舒张性心衰的问题,本发明的目的在于提供一种弹性簧式心室舒张辅助装置,该弹性簧式心室舒张辅助装置可根据患者心脏几何尺寸个性化定制,辅助心脏舒张,快速增加心室充盈。
本发明的另一目的在于提供一种所述弹性簧式心室舒张辅助装置的个性化定制方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种弹性簧式心室舒张辅助装置,该装置用于安装在左心室内壁辅助心室舒张,该装置包括多个倒V字形主簧丝以及分别连接相邻两个主簧丝的多个缝合环,所述缝合环用于通过缝合线将装置缝合固定在心尖处的左心室内壁;
所述主簧丝由弹性记忆合金制成,当主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸。
由此,在该装置安装于左心室内壁的状态下,当心室收缩时,装置整体承受心室内壁向内挤压力的作用而收缩,当心室舒张膨胀时,装置整体自膨胀并将扩张力施加到心室内壁辅助心室舒张。由于主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸,在左心室舒张至最大体积时,所述主簧丝处于向内受压的预压缩状态,因此整个装置可以很好贴合于心室内壁。
优选地,所述多个主簧丝与所述缝合环一体成形。
优选地,所述主簧丝的直径为1mm-2mm。
优选地,当主簧丝处于自然状态时,所述装置的整体尺寸为心脏舒张末期的左心室内壁尺寸的1.05~1.2倍。
一种所述弹性簧式心室舒张辅助装置的个性化定制方法,该方法具体包括以下步骤:
(1)根据舒张性心衰患者的舒张期胸部图像重建患者心脏的三维几何模型,提取出心脏舒张末期的心室内壁三维几何模型;
(2)根据患者病情将所提取出的心室内壁几何模型放大,并将放大后的心室内壁几何模型做为弹性簧式心室舒张辅助装置的几何轮廓;
(3)采用弹性记忆合金制造出具有放大后的患者心室内壁个体化几何特征的弹性簧式心室舒张辅助装置。
优选地,在步骤(1)中,采用舒张性心衰患者的心脏舒张期胸部CT或核磁检查图像序列进行图像处理、提取和三维重建获得心衰患者的心室内壁三维几何模型。
优选地,按照空间轴有序排列患者每张舒张期CT检查图像,根据CT图像灰度值范围对应不同组织的特点提取整个胸部代表人体脂肪和肌肉组织的灰度区域,进行三维重建获得胸壁及胸腔内各个器官的三维几何模型,然后对每张图像的肌肉、脂肪区域和生成的三维几何模型进行手动操作剔除掉左心室以外的区域,最后对每张图像中和三维几何模型中对代表左心室内壁的肌肉和脂肪边界区域进行平滑及三维模型重建获得左心室内壁三维几何模型。
本发明的有益效果:
本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置可被压缩至最小状态以通过胸壁上的小切口和心尖部位打孔植入胸腔内,避免开胸手术,可减少患者植入手术时的创伤;该弹性簧式心室舒张辅助装置的弹性和记忆性使得装置折叠后恢复原始状态时不产生变形,方便以小切口术式植入;弹性簧式心室舒张辅助装置安装于心室内壁、受压收缩后储存弹性能,受压减弱或消失时装置自回弹释放弹性能以辅助心室舒张,从而起到增强心脏收缩、增加心室充盈的作用。
本发明根据患者心室内壁几何个性化定制的弹性簧式心室舒张辅助装置与患者心室内壁的贴合度高,利于有效增强患者心室舒张辅助;依靠弹性储能、释放的方式辅助心室舒张消除了外部动力源并可以维持搏动式血液,避免导线感染。
附图说明
图1为本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置的结构示意图。
图2为舒张性心衰患者胸部CT检查中某一张图像的示意图。
图3为图2所示胸部CT检查图像中显示整个肌肉和脂肪区域的示意图。
图4为图3所示胸部CT检查图像中主要显示心脏区域肌肉和脂肪的示意图。
图5为三维重建出的左心室三维几何模型的结构示意图。
图6为本发明的个性化定制的弹性簧式心室舒张辅助装置安装于左心室内壁的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置用于安装在左心室内壁辅助心室舒张。如图1所示,该装置包括多个倒V字形主簧丝1以及分别连接相邻两个主簧丝的多个缝合环2,如图6所示,缝合环2用于通过缝合线3将装置缝合固定在心尖处的左心室内壁4;主簧丝1由弹性记忆合金制成,当主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸。
在本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置中,主簧丝的材质包括但不限于血液相容性好的镍钛合金等记忆合金。在该装置安装于左心室内壁的状态下,当心室收缩时,装置整体承受心室内壁向内挤压力的作用而收缩,当心室舒张膨胀时,装置整体自膨胀并将扩张力施加到心室内壁辅助心室舒张。由于主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸,在左心室舒张至最大体积时,所述主簧丝处于向内受压的预压缩状态,因此整个装置可以很好贴合于心室内壁。
作为本发明的优选实施方式,在本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置中,多个主簧丝可以与所述缝合环一体成形。主簧丝的直径为1mm-2mm。当主簧丝处于自然状态时,装置的整体尺寸为心脏舒张末期的左心室内壁尺寸的1.05~1.2倍。
本发明提供一种可根据心衰患者心脏尺寸个性化定制所述弹性簧式心室舒张辅助装置的方法。该定制方法包括以下步骤:(1)采用舒张性心衰患者的心脏舒张期胸部CT或核磁检查图像序列进行图像处理、提取和三维重建获得心衰患者的左心室三维几何模型,提取出心脏舒张末期的心室内壁三维几何模型;(2)根据患者病情将所提取出的心室内壁几何模型放大,并将放大后的心室内壁几何模型做为弹性簧式心室舒张辅助装置的几何轮廓;(3)采用弹性记忆合金制造出具有放大后的患者心室内壁个体化几何特征的弹性簧式心室舒张辅助装置。
如图2-5所示,该定制方法的具体实施方式是:首先,按照空间轴有序排列患者每张舒张期CT检查图像,根据CT图像灰度值范围对应不同组织的特点提取整个胸部代表人体脂肪和肌肉组织的灰度区域(如图3中的深灰色部分A1表示肌肉组织,白色部分B1表示脂肪组织;图4中的浅灰色部分A2表示肌肉组织,白色部分B2表示脂肪组织),进行三维重建获得胸壁及胸腔内各个器官的三维几何模型;然后,对每张图像的肌肉、脂肪区域和生成的三维几何模型进行手动操作剔除掉左心室以外的区域;对每张图像中和三维几何模型中对代表左心室内壁的肌肉和脂肪边界区域进行平滑及三维模型重建获得左心室内壁的三维几何模型;将左心室内壁的的三维几何模型放大(根据弹性簧式心室舒张辅助装置的主簧丝的直径,放大比例在5%-20%之间)后做为个体化定制弹性簧式心室舒张辅助装置的几何轮廓。最后,采用弹性记忆合金制造出具有放大后的患者心室内壁个体化几何特征的弹性簧式心室舒张辅助装置。
如图6所示,将个性化定制完成的弹性簧式心室舒张辅助装置压缩到最小状态后通过胸壁上的小切口和心尖部位打孔植入左心室内并调整个体化定制弹性簧式心室舒张辅助装置的方向以与心室内表面紧密贴合,将穿过缝合环2的手术缝合线3缝合至心室壁4上以防止装置在左心室运动较大幅度时发生较大移位。
本发明的弹性簧式心室舒张辅助装置可被压缩至最小状态以通过胸壁上的小切口和心尖部位打孔植入胸腔内,避免开胸手术,可减少患者植入手术时的创伤;该弹性簧式心室舒张辅助装置的弹性和记忆性使得装置折叠后恢复原始状态时不产生变形,方便以小切口术式植入;弹性簧式心室舒张辅助装置安装于心室内壁、受压收缩后储存弹性能,受压减弱或消失时装置自回弹释放弹性能以辅助心室舒张,从而起到增强心脏收缩、增加心室充盈的作用。
本发明根据患者心室内壁几何个性化定制的弹性簧式心室舒张辅助装置与患者心室内壁的贴合度高,利于有效增强患者心室舒张辅助;依靠弹性储能、释放的方式辅助心室舒张消除了外部动力源并可以维持搏动式血液,避免导线感染。
最后应当说明的是,以上所示均为本发明的较佳实施方式,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种弹性簧式心室舒张辅助装置,其特征在于,该装置用于安装在左心室内壁辅助心室舒张,该装置包括多个倒V字形主簧丝以及分别连接相邻两个主簧丝的多个缝合环,所述缝合环用于通过缝合线将装置缝合固定在心尖处的左心室内壁;
所述主簧丝由弹性记忆合金制成,当主簧丝处于自然状态时的装置的整体尺寸大于心脏舒张末期的左心室内壁尺寸。
2.根据权利要求1所述的弹性簧式心室舒张辅助装置,其特征在于,所述多个主簧丝与所述缝合环一体成形。
3.根据权利要求1所述的弹性簧式心室舒张辅助装置,其特征在于,所述主簧丝的直径为1mm-2mm。
4.根据权利要求1所述的弹性簧式心室舒张辅助装置,其特征在于,当主簧丝处于自然状态时,所述装置的整体尺寸为心脏舒张末期的左心室内壁尺寸的1.05~1.2倍。
5.一种权利要求1至4中任一项所述弹性簧式心室舒张辅助装置的个性化定制方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:
(1)根据舒张性心衰患者的舒张期胸部图像重建患者心脏的三维几何模型,提取出心脏舒张末期的心室内壁三维几何模型;
(2)根据患者病情将所提取出的心室内壁几何模型放大,并将放大后的心室内壁几何模型做为弹性簧式心室舒张辅助装置的几何轮廓;
(3)采用弹性记忆合金制造出具有放大后的患者心室内壁个体化几何特征的弹性簧式心室舒张辅助装置。
6.根据权利要求5所述的弹性簧式心室舒张辅助装置的个性化定制方法,其特征在于,在步骤(1)中,采用舒张性心衰患者的心脏舒张期胸部CT或核磁检查图像序列进行图像处理、提取和三维重建获得心衰患者的心室内壁三维几何模型。
7.根据权利要求6所述的弹性簧式心室舒张辅助装置的个性化定制方法,其特征在于,按照空间轴有序排列患者每张舒张期CT检查图像,根据CT图像灰度值范围对应不同组织的特点提取整个胸部代表人体脂肪和肌肉组织的灰度区域,进行三维重建获得胸壁及胸腔内各个器官的三维几何模型,然后对每张图像的肌肉、脂肪区域和生成的三维几何模型进行手动操作剔除掉左心室以外的区域,最后对每张图像中和三维几何模型中对代表左心室内壁的肌肉和脂肪边界区域进行平滑及三维模型重建获得左心室内壁三维几何模型。
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