CN115591106B - 一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵 - Google Patents
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Abstract
一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，属于生物医学工程领域。包括导头(9)、叶轮(7)、导尾(10)、血泵套筒(11)、定子线圈(8)、心房自动膨胀固定支架(5)、心室自动膨胀固定支架(6)；采用心房自动膨胀支架与心室自动膨胀支架固定血泵，避免了外科手术缝合造成的心肌损伤，同时支架也起到了放置心房与心室塌陷的作用，避免了血泵出入口的堵塞风险。采用侧向辅助开口的结构，减少了血泵输出血流对心脏局部心肌的冲击，避免了后续不良并发症发生的风险。
Description
技术领域
本发明属于生物医学工程领域，涉及一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，主要用于舒张功能障碍引起的心衰患者的血流动力学辅助与血液灌注。
背景技术
心力衰竭(心衰)是一种严重威胁患者生命健康的危重心血管疾病。传统观点认为心脏的收缩功能障碍是造成心力衰竭的根本原因。然后随着临床对于心力衰竭认识的加深，大量心力衰竭患者的根本病因是心脏舒张功能障碍。为了改善心衰患者的生活质量，提高心衰患者的生存时间与生存率，机械辅助循环成为了目前研究的热点。如清华大学提出的植入式微型磁悬浮轴流血泵2021107957682，该系统采用磁悬浮结构，降低了叶轮轴转动过程中对血液的损伤程度。柏林心脏有限公司提出的主动脉泵装置2017800738525，该装置植入在主动脉内，用于针对收缩功能障碍的患者提供血流灌注的辅助与支持。清华大学提出的一种微创介入式人工心脏轴流血泵2021101091239，该装置采用渐变内径，渐变内径的最小截面积与转子中部流场区域的截面积相同，从而保证转子区域流场截面积基本不变的情况下，有效降低了因流场区域截面积变化带来的能量损失，提高血泵的工作效率。虽然上述发明均能够针对心衰患者提供有效的血液灌注支持，但是它们针对的适应症都是收缩功能障碍患者。而针对舒张功能障碍患者，由于左心室壁会发生向心性肥厚，从而导致左心室内容积显著减小，因而造成心脏的每搏输出量降低。针对这类患者，由于上述血泵的工作原理都是将血液从左心室内抽出，并泵入主动脉。舒张功能障碍患者，由于其左心室狭小无法为上述血泵提供足够的血液储备，因而上述血泵均无法为患者提供有效的血液灌注辅助与支持。
发明内容
为了解决以上临床问题，本发明提供了一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵。该血泵被设计植入到患者二尖瓣处，以实现将淤积于左心房的血液强制泵入左心室，进而进入主动脉的目标。以此，一方面实现满足患者血液灌注需求的目标，另一方面，能够有效降低患者左心房以及肺动脉压力，缓解患者肺部水肿等并发症。
为了实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：
一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，包括导头(9)、叶轮(7)、导尾(10)、血泵套筒(11)、定子线圈(8)、心房自动膨胀固定支架(5)、心室自动膨胀固定支架(6)；导头(9)与导尾(10)为锥形结构，位于血泵套筒(11)两端且与血泵套筒(11)内壁有空隙，导头(9)与导尾(10)采用叶片固定(焊接)到血泵套筒(11)内壁上；叶轮(7)结构：中空圆柱形结构外侧面为设有一条或多条平行的螺旋状叶片，中空圆柱形结构中心轴设有转轴，同时中空圆柱形结构内部填充满高性能钕铁硼材料，从而形成圆柱形磁芯；叶轮(7)同轴位于血泵套筒(11)内，叶轮(7)的两端分别为导头(9)与导尾(10)，转轴的两端与导头(9)与导尾(10)连接，导头(9)与导尾(10)用于支撑转轴，同时能够使叶轮(7)能够绕自身的中心轴自由转动，在血泵套筒(11)外对应的叶轮(7)的轴向部分设有定子线圈(8)；
心房自动膨胀固定支架(5)和心室自动膨胀固定支架(6)沿径向可伸缩的伞状结构，血泵套筒(11)一端作为入口端，入口端外周同轴套有心房自动膨胀固定支架(5)，血泵套筒(11)另一端即出口端外周同轴套有心室自动膨胀固定支架(6)，心房自动膨胀固定支架(5)和心室自动膨胀固定支架(6)的大的开口端相背，即大的开口端朝向均与各自所在的血泵套筒(11)端口朝向一致；
在血泵套筒(11)出口端侧面设有1-3个圆孔即侧向开孔(12)，侧向开孔(12)沿血泵套筒(11)出口端周向均匀分布。
导头(9)与导尾(10)沿血泵套筒(11)径向的尺寸不大于叶轮(7)中空圆柱形半径；导头(9)与导尾(10)采用钛合金制作。
其中血泵套筒为钛合金制作的中空圆柱形圆管。定子线圈位于血泵套头外部，由钛合金等生物相容性优良的金属密封。
叶轮(7)的螺旋状叶的外周与血泵套筒(11)的内壁进行密封。
心房自动膨胀固定支架(5)位于血泵套筒入口端，其采用镍钛合金或其他生物相容性优良的金属丝编织的网状结构，心房自动膨胀固定支架释放沿径向张开后为伞状，能够与二尖瓣附近的心房形状相适应，紧密贴合在心房底部；心室自动膨胀固定支架(6)位于血泵套头出口端，其为镍钛合金或其他生物相容性优良的金属丝编织而成的网状结构，释放沿径向张开后为伞状，心室自动膨胀支架撑开后的形状与左心室心底形状相适应，能够紧密贴合在心室内部；心房自动膨胀固定支架与心室自动膨胀固定支架的作用是从心房与心室两个方向将血泵套筒固定在二尖瓣处，从而避免采用缝合方式固定血泵时对心脏的损伤。在定子线圈(采用外部操作条件下)产生的旋转磁场驱动下，叶轮能够高速转动，从而使得血液能够由叶轮的螺旋状叶片从左心房血泵套筒入口端导入到左心室血泵套筒出口端，在血泵套筒出口端侧壁上存在1-3个侧向开孔(12)，用于将部分血流经由这些开孔侧向射出，从而保持左心室内正常的涡流流动个性，同时避免高速血流冲击局部心室壁，造成不良并发症。
该款血泵的正确工作方式为：医生采用外科手术或介入手术方式将血泵放置在患者的二尖瓣处，通过手术装置撑开二尖瓣，将该款血泵放置于二尖瓣内部。之后，医生释放心房自动膨胀支架与心室自动膨胀支架用以固定血泵。随后通过体外控制器控制定子线圈产生的旋转磁场，从而驱动血泵叶轮转动，从而实现将左心房内淤积的血液强制泵入左心室的目的。
本发明的有益效果是：1.其被设计为植入二尖瓣处，工作时强行将淤积在左心房的血液泵入左心室，进而进入体循环。这种工作模式解决了传统血泵在面对舒张功能障碍导致的心衰患者时，由于左心室容积狭小，造成无法有效将血液泵入主动脉的问题。从根本上解决了舒张功能障碍心衰患者的血流动力学困境。2.该款血泵采用心房自动膨胀支架与心室自动膨胀支架固定血泵，避免了外科手术缝合造成的心肌损伤，同时支架也起到了放置心房与心室塌陷的作用，避免了血泵出入口的堵塞风险。3.该款血泵结构上针对左心室的血流流动特性设计，其出口采用侧向辅助开口的结构。这种结构一方面保证了血泵能够高效的将血液从左心房泵入左心室，另一方面减少了血泵输出血流对心脏局部心肌的冲击，避免了后续不良并发症发生的风险。此外，侧向辅助开口能够产生明显的侧向血流，这些血流能够在左心室内形成明显的涡流流场，这种流场与左心室内的正常流场类似，从而避免了左心室结构与功能的损伤。
附图说明
图1、为本发明提供的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵示意图。
图中1——左心房，2——左心室，3——升主动脉，4——主动脉瓣，5——心房自动膨胀固定支架，6——心室自动膨胀固定支架，7——叶轮，8——定子线圈，9——导头，10——导尾，11——血泵套筒，12——侧向开孔。
具体实施方式
为了令本发明的目的、特征、优点更加明显易懂，下面结合附图中涉及的具体实施方式对本发明的实施例进行清楚地描述。基于本发明的实施例，本领域技术人员在未进行创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，如只改变用途而不改变权利要求涉及基本原理的实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明所提供的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵包括导头、叶轮、磁芯、导尾、血泵套筒、定子线圈、心房自动膨胀固定支架、心室自动膨胀固定支架。其中导头，叶轮，导尾，血泵套筒均采用医用钛合金材料制作；磁芯采用高性能钕铁硼材料长度；心房自动膨胀固定支架与心室自动膨胀固定支架为网状结构，采用镍钛合金材料制作。其中血泵套筒直径30mm，长度20mm；心房自动膨胀固定支架为长度15mm伞状结构；心室自动膨胀固定支架为长度25mm伞状结构；叶轮采用钛合金制作，直径24mm，长度10mm，其上有用三条叶片，每条叶片均采用螺旋形状，叶片高度2mm；导头采用三条竖直叶片支撑结构；导尾采用三条螺旋叶片支撑结构。
工作时，血泵叶轮在外置控制器控制下转动，叶轮转动过程中将血液从左心房泵入左心室。本发明运行时的额定转速为6000RPM，对应的血泵输出流量为4L/min，血泵两端压差为80mmHg。设备的使用显著提高了患者的心排量，降低了左心房压力，减轻了患者肺水肿的程度。
说明书未详细描述的部件组合特征属于公知技术轻易想到或者实施本发明时容易确定且无异议的内容。上述方案所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，但本申请的保护范围不仅限于此，本申请保护范围应以权利要求保护范围为准。
Claims (6)
1.一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，包括导头（9）、叶轮（7）、导尾（10）、血泵套筒（11）、定子线圈（8）、心房自动膨胀固定支架（5）、心室自动膨胀固定支架（6）；导头（9）与导尾（10）为锥形结构，位于血泵套筒（11）两端且与血泵套筒（11）内壁有空隙，导头（9）与导尾（10）采用叶片固定到血泵套筒（11）内壁上；叶轮（7）结构：中空圆柱形结构外侧面为设有一条或多条平行的螺旋状叶片，中空圆柱形结构中心轴设有转轴，同时中空圆柱形结构内部填充满高性能钕铁硼材料，从而形成圆柱形磁芯；叶轮（7）同轴位于血泵套筒（11）内，叶轮（7）的两端分别为导头（9）与导尾（10），转轴的两端与导头（9）与导尾（10）连接，导头（9）与导尾（10）用于支撑转轴，同时能够使叶轮（7）能够绕自身的中心轴自由转动，在血泵套筒（11）外对应的叶轮（7）的轴向部分设有定子线圈（8）；
心房自动膨胀固定支架（5）和心室自动膨胀固定支架（6）沿径向可伸缩的伞状结构，血泵套筒（11）一端作为入口端，入口端外周同轴套有心房自动膨胀固定支架（5），血泵套筒（11）另一端即出口端外周同轴套有心室自动膨胀固定支架（6），心房自动膨胀固定支架（5）和心室自动膨胀固定支架（6）的大的开口端相背，即大的开口端朝向均与各自所在的血泵套筒（11）端口朝向一致；
在血泵套筒（11）出口端侧面设有1-3个圆孔即侧向开孔（12），侧向开孔（12）沿血泵套筒（11）出口端周向均匀分布。
2.按照权利要求1所述的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，导头（9）与导尾（10）沿血泵套筒（11）径向的尺寸不大于叶轮（7）中空圆柱形半径；导头（9）与导尾（10）采用钛合金制作。
3.按照权利要求1所述的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，血泵套筒为钛合金制作的中空圆柱形圆管；定子线圈位于血泵套头外部，由钛合金生物相容性优良的金属密封。
4.按照权利要求1所述的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，叶轮（7）的螺旋状叶的外周与血泵套筒（11）的内壁进行密封。
5.按照权利要求1所述的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，心房自动膨胀固定支架（5）位于血泵套筒入口端，其采用镍钛合金或其他生物相容性优良的金属丝编织的网状结构，心房自动膨胀固定支架释放沿径向张开后为伞状，能够与二尖瓣附近的心房形状相适应，紧密贴合在心房底部；心室自动膨胀固定支架（6）位于血泵套头出口端，其为镍钛合金或其他生物相容性优良的金属丝编织而成的网状结构，释放沿径向张开后为伞状，心室自动膨胀支架撑开后的形状与左心室心底形状相适应，能够紧密贴合在心室内部；心房自动膨胀固定支架与心室自动膨胀固定支架的作用是从心房与心室两个方向将血泵套筒固定在二尖瓣处，从而避免采用缝合方式固定血泵时对心脏的损伤。
6.按照权利要求1所述的一种针对舒张功能障碍心衰的功能性二尖瓣泵，其特征在于，在定子线圈产生的旋转磁场驱动下，叶轮能够高速转动，从而使得血液能够由叶轮的螺旋状叶片从左心房血泵套筒入口端导入到左心室血泵套筒出口端，在血泵套筒出口端侧壁上存在1-3个侧向开孔（12），用于将部分血流经由这些开孔侧向射出，从而保持左心室内正常的涡流流动，同时避免高速血流冲击局部心室壁，造成不良并发症。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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