CN117679628A - 一种脉动式介入人工心脏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种脉动式介入人工心脏，包括：脉动室，脉动室中设置有具有弹性的隔膜，隔膜将脉动室中的腔体分隔为血液腔和气腔；血液导管，血液导管一端与血液腔连通，且血液导管与脉动室密封连接，血液导管的另一端设置有抽吸口和灌注口，抽吸口上设置有若干个抽吸瓣膜，灌注口上设置有若干个灌注瓣膜，抽吸瓣膜和灌注瓣膜都为单向瓣膜，抽吸瓣膜只能朝导管内打开，且灌注瓣膜只能朝导管外打开，全部抽吸瓣膜关合时会封闭抽吸口，全部灌注瓣膜关合时会封闭灌注口；气压产生装置，气压产生装置用于改变气腔中的气压，使隔膜在气压的作用下朝向血液腔鼓起或朝向气腔鼓起，以改变血液腔的容积。能够降低工作时产生的血液损伤。
Description
技术领域
本发明涉及人工心脏技术领域，特别是涉及一种脉动式介入人工心脏。
背景技术
心力衰竭是一项日益严重的医疗问题，发病率和死亡率都很高。心室辅助装置（VAD）在心力衰竭患者治疗中发挥着重要作用，已被用于临床多年并挽救了很多患者。
目前临床上存在一种微型导管泵，主要用于急性心力衰竭的救治或高危PCI手术辅助，如Impella系列导管泵。这种导管泵主要是通过股动脉介入到达主动脉弓，并通过二尖瓣插入到左心室，辅助或替代心脏泵血，为心衰患者提供短期支持。与一般的VAD相比，这种导管泵体积小，因此它需要很高的转速（30000r/min左右）才能满足人体需要流量和压差。这种高转速运行模式使得这类导管泵一方面存在着极大的非生理剪切力，这会导致更加严重的血液损伤和并发症，如血栓，溶血，出血等。另一方面从导管泵流出的高速血流会冲击血管壁，损伤动脉血管。这些血液和血管损伤以及并发症严重的影响了它的治疗效果和患者的康复，并可能对患者身体造成不可逆的损伤。
除了内置电机Impella外，还有一种外置电机Impella ECP。Impella ECP是折叠叶轮，体外电机通过柔性传动轴与折叠柔性叶轮相连。植入患者时，柔性传动轴需要通过分叉、弯曲等复杂的血管管腔送入左心室。ECP工作时，外部电机带动跨血管，长且弯曲的柔性传动轴转动，最后柔性传动轴上的柔性折叠叶片跟着转动，其转速比内置电机Impella低。虽然ECP转速比电机内置Impella低，但其跨血管、长且弯曲的柔性传动轴，在转动时会不可避免地剐蹭血管，同时由于折叠柔性叶轮会在临床辅助中存在转速和流量降低的问题，严重影响患者康复。
此外，现有的介入式VAD（心室辅助装置）输出的都是恒定的流量，区别于天然心脏的脉动流动。已有研究表明，恒定流量的存在会导致内皮和止血蛋白的损伤，增加血液损伤和临床并发症的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种脉动式介入人工心脏，以解决上述现有技术存在的问题，降低工作时产生的血液损伤。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种脉动式介入人工心脏，包括：
脉动室，所述脉动室中设置有具有弹性的隔膜，所述隔膜将所述脉动室中的腔体分隔为血液腔和气腔；
血液导管，所述血液导管一端与所述血液腔连通，且所述血液导管与所述脉动室密封连接，所述血液导管的另一端设置有抽吸口和灌注口，所述抽吸口上设置有若干个抽吸瓣膜，所述灌注口上设置有若干个灌注瓣膜，所述抽吸瓣膜和所述灌注瓣膜都为单向瓣膜，所述抽吸瓣膜只能朝所述导管内打开，且所述灌注瓣膜只能朝所述导管外打开，全部所述抽吸瓣膜关合时会封闭所述抽吸口，全部所述灌注瓣膜关合时会封闭所述灌注口；
气压产生装置，所述气压产生装置用于改变所述气腔中的气压，使所述隔膜在所述气压的作用下朝向所述血液腔鼓起或朝向所述气腔鼓起，以改变所述血液腔的容积。
优选的，所述气压产生装置包括驱动装置、固定直管和活塞，所述固定直管一端与所述气腔连通，且所述固定直管与所述脉动室密封连接；所述活塞设置在所述固定直管内，且所述活塞的边缘与所述固定直管的内壁动密封配合，所述固定直管另一端与所述驱动装置固连，所述驱动装置用于驱动所述活塞沿所述固定直管的长度方向滑动。
优选的，所述驱动装置采用电动推杆。
优选的，所述活塞通过连接杆与所述驱动装置的输出端固连，所述连接杆与所述固定直管同轴；所述连接杆上固定套设有一个固定环，所述固定环上设置有多个支撑杆，所述支撑杆的长度方向与所述固定直管的径向相同，所述支撑杆一端与所述固定环固连、另一端与所述固定直管的内壁滑动配合。
优选的，所述气压产生装置采用吹吸气泵，所述吹吸气泵的输出端通过连接管与所述气腔连通，所述吹吸气泵能够将气体吹入所述气腔中、也能够将所述气腔中的气体吸出。
优选的，所述气压产生装置采用吹吸气泵，所述吹吸气泵的输出端通过连接管与所述气腔连通，所述吹吸气泵能够将气体吹入所述气腔中、还能够将所述气腔中的气体吸出。
优选的，所述抽吸瓣膜和所述灌注瓣膜都采用人工心脏瓣膜。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的脉动式介入人工心脏通过改变气腔中的气压使得隔膜产生不同的运动，从而改变血液腔的容积，进而实现对血液的抽吸和灌注，即实现了血液的脉动式泵送。本发明的脉动式介入人工心脏还具有以下优点：
（1）结构简单，血液导管的外径可以设计的比较小，能够比股动脉的直径小，能被快速送入急性心休克的患者左心室中，并建立血液循环；
（2）脉动式泵送的供血模式更接近真实的生理环境，并且脉动频率可以根据患者实际情况进行实时调节，可以改善主动脉血流动力学环境，有效冲涮血管壁面，有效减小有害物质和细胞沉积引起血栓等并发症风险；
（3）与目前商用介入泵Impella相比，本发明只需内置一个血液导管，无内置电机及折叠叶片设计，内置的血液导管上只设置有抽吸瓣膜和灌注瓣膜，无血液损伤或血栓风险，也无因Impella内置电机失效以及折叠叶片因柔性传动轴效率降低导致流量降低风险；
（4）通过在血液导管对应不同的器官分别布置灌注口，实现对主动脉各个器官有效灌注。
（5）与传统介入泵相比，本发明中的气压产生装置置于人体之外，有效地避免了电机发热等导致的血液损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的结构示意图；
图2为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
图3为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
图4为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
图5为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
图6为本发明实施例一的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
图7为本发明实施例二的脉动式介入人工心脏的部分结构示意图；
其中，1、抽吸瓣膜；2、灌注瓣膜；3、脉动室；301、血液腔；302、气腔；4、活塞；5、隔膜；6、驱动装置；7、血液导管；8、连接杆；9、固定直管；10、支撑杆；11、固定环；12、连接管；13、吹吸气泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种脉动式介入人工心脏，以解决上述现有技术存在的问题，降低工作时产生的血液损伤。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图6所示，本实施例提供一种脉动式介入人工心脏，包括脉动室3、血液导管7和气压产生装置。
其中，脉动室3是一个密闭壳体，脉动室3中设置有具有弹性的隔膜5，隔膜5的边缘与脉动室3的内壁固定且密封连接，隔膜5将脉动室3中的腔体分隔为血液腔301和气腔302；血液导管7一端与血液腔301连通，且血液导管7与脉动室3密封连接，血液导管7的另一端设置有抽吸口和灌注口，抽吸口上设置有若干个抽吸瓣膜1，灌注口上设置有若干个灌注瓣膜2，抽吸瓣膜1和灌注瓣膜2都为单向瓣膜，抽吸瓣膜1只能朝导管内打开，且灌注瓣膜2只能朝导管外打开，全部抽吸瓣膜1关合时会封闭抽吸口，全部灌注瓣膜2关合时会封闭灌注口。
需要说明的是，抽吸瓣膜1和灌注瓣膜2都采用人工心脏瓣膜，单向开合的人工心脏瓣膜为现有成熟产品，直接从市场上采购即可获得。
本实施例的脉动式介入人工心脏在介入血管之前，先预先灌入生理盐水充满血液导管7，之后配合隔膜5的鼓起和凹陷来产生抽吸和灌注血液的动力。
气压产生装置用于改变气腔302中的气压，使隔膜5在气压的作用下朝向血液腔301鼓起或朝向气腔302鼓起，以改变血液腔301的容积。比如：当气腔302中的气压增大时，隔膜5会朝向血液腔301运动，此时，血液腔301的容积会减小，从而使得血液腔301通过灌注口向人体灌注血液；当气腔302中的气压减小时，则隔膜5会朝向气腔302运动，此时，血液腔301的容积会增大，使得血液腔301通过抽吸口抽吸血液，被抽吸的血液进入血液导管7。
于本实施例中，气压产生装置包括驱动装置6、固定直管9和活塞4，固定直管9一端与气腔302连通，且固定直管9与脉动室3密封连接；活塞4设置在固定直管9内，且活塞4的边缘与固定直管9的内壁动密封配合，固定直管9另一端与驱动装置6固连（固定内管与驱动装置6之间非密封连接），驱动装置6用于驱动活塞4沿固定直管9的长度方向滑动。
于本实施例中，驱动装置6采用电动推杆；活塞4通过连接杆8与驱动装置6的输出端固连，连接杆8与固定直管9同轴；连接杆8上固定套设有一个固定环11，固定环11上设置有多个支撑杆10，支撑杆10的长度方向与固定直管9的径向相同，支撑杆10一端与固定环11固连、另一端与固定直管9的内壁滑动配合。
本实施例脉动式介入人工心脏的工作原理如下：
使用时血液导内充满可注射生理盐水，血液导管7以微创介入的方式从大腿股动脉，通过主动脉弓，主动脉瓣进入左心室；使抽吸口和抽吸瓣膜1位于左心室内，使灌注口和灌注瓣膜2位于主动脉弓内，血液导管7跨过主动脉瓣，血液导管7从股动脉伸出与脉动室3连接，脉动室3和气压产生装置都设置在人体外；
然后通过驱动装置6驱动活塞4沿固定直管9往复运动，活塞4朝向隔膜5运动时，气腔302中的气压增大，隔膜5会朝向血液腔301运动，此时，血液腔301的容积会减小，从而使得血液腔301通过灌注口向人体灌注血液；活塞4朝向驱动装置6运动时，气腔302中的气压减小，则隔膜5会朝向气腔302运动，此时，血液腔301的容积会增大，使得血液腔301通过抽吸口抽吸血液，被抽吸的血液进入血液导管7。
需要说明的是，灌注口可以为一个或者多个。如可以分别在主动脉弓和肾动脉所在位置设置灌注口）。相较于传统的单出口血泵来说，这种灌注方法可以有效的为主动脉多个器官提供有效灌注，避免了灌注不足而导致的器官衰竭（肝肾）衰竭等疾病。此外，本实施例还可以通过在制造时调整灌注口的面积或者调整灌注瓣膜2的开合程度来控制介入泵在某一区域提供的灌注流量。
隔膜5的反复鼓起和凹陷得血液流动有脉动性，即血液流量随着时间周期性增加或减少。同时，通过控制活塞4运动频率，可以获得临床所需脉动频率，可以根据不同患者具体需求定制不同脉动频率。传统的介入泵输出的流量是恒定的，即随着时间变化血流量不变。已有大量研究表明，相比于恒流模式，脉动模式可以有效减少高速血流对血管壁面以及血细胞的损伤，从而减少如出血，卒中和溶血等并发症。此外，脉动的血流还可以对介入泵和血管内的流动死区进行有效冲刷，从而避免了血栓的形成。本发明提供的介入泵相比于传统的介入泵对血液的损伤更小。
此外，与传统介入泵相比，本发明的脉动式介入人工心脏的脉动室3和气压产生装置置于人体之外，有效的壁面了电机发热等导致的血液损伤。
实施例二
如图7所示，本实施例提供一种脉动式介入人工心脏，本实施例的脉动式介入人工心脏与实施例一脉动式介入人工心脏在具体结构和工作原理上基本相同，区别之处仅在于：本实施例中的气压产生装置采用吹吸气泵13，吹吸气泵13的输出端通过连接管12与气腔302连通，吹吸气泵13能够将气体吹入气腔302中、也能够将气腔302中的气体吸出；吹吸气泵13为现有成熟设备，直接从市面上采购即可获得。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种脉动式介入人工心脏，其特征在于，包括：
脉动室，所述脉动室中设置有具有弹性的隔膜，所述隔膜将所述脉动室中的腔体分隔为血液腔和气腔；
血液导管，所述血液导管一端与所述血液腔连通，且所述血液导管与所述脉动室密封连接，所述血液导管的另一端设置有抽吸口和灌注口，所述抽吸口上设置有若干个抽吸瓣膜，所述灌注口上设置有若干个灌注瓣膜，所述抽吸瓣膜和所述灌注瓣膜都为单向瓣膜，所述抽吸瓣膜只能朝所述导管内打开，且所述灌注瓣膜只能朝所述导管外打开，全部所述抽吸瓣膜关合时会封闭所述抽吸口，全部所述灌注瓣膜关合时会封闭所述灌注口；
气压产生装置，所述气压产生装置用于改变所述气腔中的气压，使所述隔膜在所述气压的作用下朝向所述血液腔鼓起或朝向所述气腔鼓起，以改变所述血液腔的容积。
2.根据权利要求1所述的脉动式介入人工心脏，其特征在于：所述气压产生装置包括驱动装置、固定直管和活塞，所述固定直管一端与所述气腔连通，且所述固定直管与所述脉动室密封连接；所述活塞设置在所述固定直管内，且所述活塞的边缘与所述固定直管的内壁动密封配合，所述固定直管另一端与所述驱动装置固连，所述驱动装置用于驱动所述活塞沿所述固定直管的长度方向滑动。
3.根据权利要求2所述的脉动式介入人工心脏，其特征在于：所述驱动装置采用电动推杆。
4.根据权利要求2所述的脉动式介入人工心脏，其特征在于：所述活塞通过连接杆与所述驱动装置的输出端固连，所述连接杆与所述固定直管同轴；所述连接杆上固定套设有一个固定环，所述固定环上设置有多个支撑杆，所述支撑杆的长度方向与所述固定直管的径向相同，所述支撑杆一端与所述固定环固连、另一端与所述固定直管的内壁滑动配合。
5.根据权利要求1所述的脉动式介入人工心脏，其特征在于：所述气压产生装置采用吹吸气泵，所述吹吸气泵的输出端通过连接管与所述气腔连通，所述吹吸气泵能够将气体吹入所述气腔中、还能够将所述气腔中的气体吸出。
6.根据权利要求1所述的脉动式介入人工心脏，其特征在于：所述抽吸瓣膜和所述灌注瓣膜都采用人工心脏瓣膜。
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