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GEBIET
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Die vorliegende Technologie bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren und eine Steuerung zum Betreiben einer implantierbaren Blutpumpe, um einen Sog zu lösen.
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STAND DER TECHNIK
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Implantierbare Blutpumpen können dazu verwendet werden, Patienten mit Herzerkrankungen im Spätstadium zu unterstützen. Blutpumpen arbeiten, indem sie Blut aus dem Gefäßsystem eines Patienten aufnehmen und das Blut zurück in das Gefäßsystem des Patienten treiben. Durch das Hinzufügen von Impuls und Druck zu dem Blutfluss des Patienten können Blutpumpen die Pumpwirkung des Herzens verstärken oder ersetzen. Beispielsweise kann eine Blutpumpe als ein ventrikuläres Unterstützungssystem „VAD“ konfiguriert sein. Wenn ein VAD dazu verwendet wird, die Pumpwirkung des linken Ventrikels zu unterstützen, zieht die Vorrichtung Blut aus dem linken Ventrikel des Herzens und gibt das Blut in die Aorta ab.
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Wenn jedoch ein VAD mit einer Durchflussrate betrieben wird, die eine Zuflussrate von Blut in den Ventrikel übersteigt, bildet das VAD einen Sogzustand innerhalb des Ventrikels, wobei der Ventrikel kollabiert und im Wesentlichen blutleer ist. Dieser Zustand ist unerwünscht. In diesem Zustand nimmt die Durchflussrate durch die Pumpe schnell ab. Wenn der Einlass oder Auslass der Pumpe verstopft ist, nimmt die Durchflussrate ebenfalls ab. Wenn die Durchflussrate durch die Pumpe nicht ausreicht, stellt die Vorrichtung dem Patienten keine ausreichende Kreislaufunterstützung bereit. Übermäßiger Durchfluss kann ebenso unerwünschte Zustände schaffen.
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KURZDARSTELLUNG
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Die Techniken dieser Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf ein Verfahren und eine Steuerung zum Betreiben einer implantierbaren Blutpumpe, um einen Sog zu lösen.
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In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Steuerung für eine implantierbare Blutpumpe bereit, wobei die implantierbare Blutpumpe ein Laufrad aufweist. Die Steuerung beinhaltet eine Verarbeitungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit des Laufrads von einer eingestellten Geschwindigkeit auf eine erste reduzierte Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn eine erste vorbestimmte Zeitdauer erkannter Sogereignisse während eines ersten Zeitintervalls auftritt, und die Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit zu erhöhen, wenn eine zweite vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse während eines zweiten Zeitintervalls auftritt und eine dritte vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse während einer Zeitdauer unmittelbar vor einer Geschwindigkeitserhöhung auftritt.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer fünf Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall fünf Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sechs Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 10 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 15 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 20 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die zweite vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das zweite Zeitintervall 60 Sekunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die Zeitspanne unmittelbar vor einer Geschwindigkeitserhöhung 10 Sekunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die erste reduzierte Geschwindigkeit des Laufrads wenigstens 40 U/min geringer als die eingestellte Geschwindigkeit.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsschaltung ferner dazu konfiguriert, eine Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit auf eine zweite reduzierte Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn die erste vorbestimmte Zeitdauer erkannter Sogereignisse während des ersten Zeitintervalls nach einer Reduzierung von der eingestellten Geschwindigkeit auf die erste reduzierte Geschwindigkeit auftritt.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform ist die zweite reduzierte eingestellte Geschwindigkeit wenigstens 40 U/min kleiner als die erste reduzierte eingestellte Geschwindigkeit.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beinhaltet die implantierbare Blutpumpe eine minimale Reaktionsgeschwindigkeit, und wobei die erste reduzierte Geschwindigkeit und jede nachfolgende Geschwindigkeitsreduzierung größer oder gleich der minimalen Reaktionsgeschwindigkeit ist.
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In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer implantierbaren Blutpumpe, wobei die implantierbare Blutpumpe ein Laufrad aufweist, das Reduzieren einer Geschwindigkeit des Laufrads von einer eingestellten Geschwindigkeit auf eine erste reduzierte Geschwindigkeit, wenn eine erste vorbestimmte Zeitdauer von erkannten Sogereignissen während eines ersten Zeitintervalls auftritt, und das Erhöhen der Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit, wenn eine zweite vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse während eines zweiten Zeitintervalls auftreten und eine dritte vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse während eines Zeitraums unmittelbar vor einer Geschwindigkeitserhöhung auftreten.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer fünf Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall fünf Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sechs Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 10 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 15 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die erste vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das erste Zeitintervall 20 Sekunden.
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In einem weiteren Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die zweite vorbestimmte Zeitdauer sieben Sekunden und beträgt das zweite Zeitintervall 60 Sekunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die Zeitspanne unmittelbar vor einer Geschwindigkeitserhöhung 10 Sekunden.
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In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren das Reduzieren einer Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit auf eine zweite reduzierte Geschwindigkeit, wenn die erste vorbestimmte Zeitdauer erkannter Sogereignisse während des ersten Zeitintervalls nach einer Reduzierung von der eingestellten Geschwindigkeit auf die erste reduzierte Geschwindigkeit auftritt.
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In einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine Steuerung für eine implantierbare Blutpumpe, wobei die implantierbare Blutpumpe ein Laufrad aufweist, eine Verarbeitungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Geschwindigkeit des Laufrads von einer eingestellten Geschwindigkeit auf eine erste reduzierte Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn eine erste vorbestimmte Zeitdauer erkannter Sogereignisse während eines ersten Zeitintervalls auftritt, und die Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit zu erhöhen, wenn fünf Sekunden oder weniger erkannter Sogereignisse während eines 60-Sekunden-Intervalls auftreten und null Sekunden erkannter Sogereignisse während eines 10-Sekunden-Zeitraums unmittelbar vor einer Geschwindigkeitserhöhung auftreten, und eine Geschwindigkeit des Laufrads von der ersten reduzierten Geschwindigkeit auf eine zweite reduzierte Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn die erste vorbestimmte Zeitdauer von erkannten Sogereignissen während des ersten Zeitintervalls auftritt, das auf eine Reduzierung der Geschwindigkeit von der eingestellten Geschwindigkeit auf die erste reduzierte Geschwindigkeit folgt.
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Die Details zu einem oder mehreren Aspekten der Offenbarung sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung zu finden. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der zugehörigen Vorteile und Merkmale davon wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung leichter verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
- 1 eine zerlegte Ansicht einer implantierbaren Blutpumpe ist,
- 2 ein Blockdiagramm eines Systems zum Steuern einer Pumpengeschwindigkeit der Blutpumpe aus 1 ist; und
- 3 ein Diagramm ist, das Geschwindigkeitsänderungen zum Reduzieren des Sogs zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass verschiedene hierin offenbarte Aspekte in anderen Kombinationen als die Kombinationen kombiniert werden können, die speziell in der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen präsentiert sind. Es versteht sich ebenso, dass je nach Beispiel gewisse Aktionen oder Ereignisse eines der hierin beschriebenen Vorgänge oder Verfahren in einer unterschiedlichen Reihenfolge durchgeführt, hinzugefügt, zusammengeführt oder ganz weggelassen werden können (z. B. sind möglicherweise nicht alle beschriebenen Aktionen oder Ereignisse erforderlich, um die Techniken umzusetzen). Während bestimmte Aspekte dieser Offenbarung aus Gründen der Klarheit als von einem einzelnen Modul oder einer einzelnen Einheit ausgeführt beschrieben sind, versteht es sich, dass die Techniken dieser Offenbarung von einer Kombination von Einheiten oder Modulen durchgeführt werden können, die beispielsweise einer medizinischen Vorrichtung zugeordnet sind.
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In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Techniken in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei Implementierung in Software können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder Codes auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können nichtflüchtige computerlesbare Medien beinhalten, die einem materiellen Medium wie Datenspeichermedien entsprechen (z. B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder jedem anderen Medium, das zum Speichern des gewünschten Programmcodes in der Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann, auf die von einem Computer zugegriffen werden kann).
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Anweisungen können von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, wie einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSP), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASIC), feldprogrammierbaren Logikarrays (FPGA) oder anderen äquivalenten integrierten oder einzelnen Logikschaltkreisen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie er hierin verwendet wird, auf jede der vorstehenden Strukturen oder jede andere physische Struktur beziehen, die für die Implementierung der beschriebenen Techniken geeignet ist. Darüber hinaus könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltkreisen oder Logikelementen implementiert werden.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen, ist in
1 eine zerlegte Ansicht einer beispielhaften implantierbaren Blutpumpe 10 gezeigt, die dazu konfiguriert ist, in einen Patienten implantiert zu werden, etwa einen menschlichen oder tierischen Patienten. Die Blutpumpe 10 kann ohne Einschränkung die HVAD®-Pumpe oder die MVAD®-Pumpe sein, die ein bewegliches Element, etwa ein Laufrad 12 oder einen Rotor, aufweist, das/der dazu konfiguriert ist, sich zu drehen und Blut von dem Herzen zu dem Rest des Körpers zu treiben. Die HVAD®-Pumpe wird weiter in den
US-Patenten Nr. 7,997,854 und
8,512,013 erörtert. Die MVAD®-Pumpe wird weiter in den US-Patenten Nr.
8,007,254, 8,419,609 und
9,561,313 erörtert.
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2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 14 zum Steuern einer Pumpengeschwindigkeit und/oder anderer Vorgänge der implantierbaren Blutpumpe 10, wenn die Blutpumpe 10 mit dem System 14 in Kommunikation steht. Die Blutpumpe 10 beinhaltet einen Motor 16 darin und kann eine separate Komponente sein oder einen Teil des Systems 14 bilden. In einem Beispiel beinhaltet das System 14 eine Steuerung 18 mit einem Steuerschaltkreis 20 und einen Prozessor 22, der eine Verarbeitungsschaltung 24 beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, die Vorgänge der Blutpumpe 10 durchzuführen. Das System 14 kann ebenso einen Speicher 26 und eine Schnittstelle 28 beinhalten, wobei der Speicher 26 dazu konfiguriert ist, Informationen zu speichern, auf die der Prozessor 22 zugreifen kann, einschließlich von Anweisungen, die durch die Verarbeitungsschaltung 24 ausführbar sind, und/oder Daten, die von dem Prozessor 22 abgerufen, manipuliert oder gespeichert werden können. Derartige Anweisungen und/oder Daten beinhalten jene, die dazu verwendet werden, die Pumpengeschwindigkeit zu steuern.
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Bezugnehmend nun auf
3 kann die Verarbeitungsschaltung 24 dazu konfiguriert sein, einen Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus als Reaktion auf erkannte Sogereignisse zu implementieren. Sogereignisse können einschließlich, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, durch die Verfahren erkannt werden, die in den
US-Patenten Nr. 9,492,601 und der US-Patentveröffentlichung Nr. 2018/0028738 beschrieben sind, deren Gesamtheit ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Die Schwere der Sogereignisse kann auch durch den Sogerkennungsalgorithmus erkannt werden, der in den Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus integriert sein kann. In einer beispielhaften Konfiguration arbeitet die Pumpe 10 unter normalen Umständen und eine eingestellte Pumpengeschwindigkeit 30 beträgt beispielsweise 2800 U/min. Die Verarbeitungsschaltung 24 ist dazu konfiguriert, eine Geschwindigkeit des Laufrads 12 von der eingestellten Geschwindigkeit 30 auf eine erste reduzierte Geschwindigkeit 32 zu reduzieren, wenn eine erste vorbestimmte Zeitdauer erkannter Sogereignisse während eines ersten Zeitintervalls auftritt. Insbesondere gibt es mehrere Auslöser für die Reduzierung der Geschwindigkeit des Laufrads 12 von der eingestellten Geschwindigkeit 30, die im Folgenden zusammengefasst werden. Wenn eines der folgenden Ereignisse auftritt, kann die Verarbeitungsschaltung 24 die Geschwindigkeit des Laufrads 12 um einen vorbestimmten Betrag auf eine erste reduzierte Geschwindigkeit 32 reduzieren.
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Die Auslöser für eine Geschwindigkeitsreduzierung beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, fünf Sekunden, die in fünf Sekunden erkannt werden; oder sechs Sekunden, die in zehn Sekunden erkannt werden; oder sieben Sekunden, die in fünfzehn Sekunden erkannt werden; oder acht Sekunden, die in zwanzig Sekunden erkannt werden. Das heißt, beispielsweise kann die erste vorbestimmte Zeitdauer zum Erkennen von Sogereignissen fünf Sekunden betragen und das erste Zeitintervall kann fünf Sekunden betragen, und so weiter. Die Reduzierung der Geschwindigkeit des Laufrads 12 von der eingestellten Geschwindigkeit 30 kann sofort erfolgen oder von der eingestellten Geschwindigkeit 30 heruntergefahren werden, wenn einer der Auslöser erfüllt ist. Wenn nach einer Geschwindigkeitsabnahme immer noch Sogereignisse erkannt werden, kann eine weitere Geschwindigkeitsreduzierung durch die Verarbeitungsschaltung 24 von der ersten reduzierten Geschwindigkeit 32 eingeleitet werden, wenn die vorstehenden Auslöser erfüllt sind. Wenn beispielsweise nach einer Reduzierung der Geschwindigkeit des Laufrads 12 von der eingestellten Geschwindigkeit 30, beispielsweise 2800 U/min, auf die erste reduzierte Geschwindigkeit 32, beispielsweise 2700 U/min, die vorstehend erörterten Sogauslöser erfüllt sind, kann eine weitere Reduzierung der Geschwindigkeit durch die Verarbeitungsschaltung 24 auf eine zweite reduzierte Geschwindigkeit 34 kleiner als die erste reduzierte Geschwindigkeit 32 eingeleitet werden. In einer Konfiguration ist die zweite Geschwindigkeitsreduzierung und alle weiteren Geschwindigkeitsreduzierungen kleiner oder gleich der ersten Geschwindigkeitsreduzierung. Während beispielsweise die erste reduzierte Geschwindigkeit irgendwo zwischen 40 U/min-200 U/min unter der eingestellten Geschwindigkeit 30 liegen kann, kann die zweite reduzierte Geschwindigkeit beispielsweise 40 U/min-60 U/min unter der ersten reduzierten Geschwindigkeit liegen, aber immer noch über einer minimalen Reaktionsgeschwindigkeit 36 liegen, die von dem Arzt eingestellt wird, um den Blutfluss durch die Pumpe 10 aufrechtzuerhalten. Ungeachtet der Sogbedingungen reduziert die Verarbeitungsschaltung 24 die Geschwindigkeit des Laufrads 12 nicht unter die minimale Reaktionsgeschwindigkeit 36, die die absolute untere Grenze für eine Geschwindigkeit des Laufrads 12 ist. Wenn beispielsweise die eingestellte Geschwindigkeit 30 60 U/min über der minimalen Reaktionsgeschwindigkeit 36 liegt, kann der Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus die Geschwindigkeit der Pumpe nur um 60 U/min auf die minimale Reaktionsgeschwindigkeit 36 reduzieren, was die absolute Untergrenze zum Reduzieren der Geschwindigkeit der Pumpe während des Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus ist.
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Zusätzlich zum Reduzieren der Geschwindigkeit der Pumpe basierend auf einer vorbestimmten Zeitdauer von Ein-Sekunden-Sogereignissen kann die Verarbeitungsschaltung eine Reduzierung der Geschwindigkeit von der eingestellten Geschwindigkeit 30 auslösen, wenn ein Sog während einer vorbestimmten Anzahl von Herzzyklen erkannt wird, in denen Sog erkannt wird. Wenn beispielsweise und ohne Einschränkung während 5 Herzzyklen von 10 Herzzyklen Sog erkannt wird, kann der Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus eingeleitet werden. Darüber hinaus kann der Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus in einer Konfiguration ebenso dazu konfiguriert sein, eine Reduzierung der Geschwindigkeit auszulösen, basierend darauf, dass Sog über eine Kombination aus einer vorbestimmten Zeitdauer und einer vorbestimmten Anzahl von Herzzyklen erkannt wird. Wenn beispielsweise während 3 Herzzyklen und 10 Sekunden lang ein Sog erkannt wird, kann die Geschwindigkeit der Pumpe reduziert werden. Da außerdem die Stärke des Sogs erkannt werden kann, kann der Geschwindigkeitsreduktionsalgorithmus umso empfindlicher sein, je stärker der Sog ist. Wenn beispielsweise ein leichter Sog erkannt wird, kann der Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus nach einer längeren vorbestimmten Zeitdauer ausgelöst werden, während ein stärkerer Sog eine sofortige Einleitung des Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus auslösen kann. Somit kann der
Geschwindigkeitsreaktionsalgorithmus der Schwere des Sogs, ob leicht, mäßig oder stark, eine Bewertung zuweisen und basierend auf der Bewertung einen Geschwindigkeitsreduktionsalgorithmus einleiten.
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Die Verarbeitungsschaltung 24 kann ferner dazu konfiguriert sein, die Geschwindigkeit des Laufrads 12 von der zweiten reduzierten Geschwindigkeit 34 oder der ersten reduzierten Geschwindigkeit 32 zu erhöhen. Wenn eine zweite vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse in einem zweiten Zeitintervall oder einer vorbestimmten Anzahl von Herzzyklen auftreten, und eine dritte vorbestimmte Zeitdauer oder weniger erkannter Sogereignisse während einer Zeitdauer unmittelbar vor einer Geschwindigkeitszunahme auftreten, dann kann eine Geschwindigkeit des Laufrads 12 erhöht werden. Wenn solche Bedingungen nicht erfüllt sind, kann die Geschwindigkeit des Laufrads 12 entweder auf der ersten reduzierten Geschwindigkeit 32 oder der zweiten reduzierten Geschwindigkeit 34 gehalten werden. Wenn beispielsweise weniger als fünf Sekunden Sog in sechzig Sekunden erkannt werden und null Sekunden Sog in den letzten zehn Sekunden erkannt werden, dann kann die Geschwindigkeit beispielsweise von der zweiten reduzierten Geschwindigkeit 34 auf die erste reduzierte Geschwindigkeit 32 erhöht werden. Wenn während des Versuchs, die Geschwindigkeit von einer der reduzierten Geschwindigkeiten zu erhöhen, Auslöser erfüllt werden, kann die Geschwindigkeit des Laufrads 12 wieder auf die vorherige Geschwindigkeit reduziert werden und die Verarbeitungsschaltung kann den Versuch, die Geschwindigkeit des Laufrads 12 zu erhöhen, verzögern. Wie beispielsweise in 3 gezeigt, kann eine Verzögerung von 5 Minuten durch die Verarbeitungsschaltung implementiert werden, in der die Geschwindigkeit des Laufrads 12 auf einer reduzierten Geschwindigkeit gehalten werden kann, bevor weitere Versuche unternommen werden, die Geschwindigkeit des Laufrads zu erhöhen.
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Fachleute werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hierin vorstehend besonders gezeigt und beschrieben wurde. Außerdem sollte beachtet werden, dass alle beigefügten Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind, es sei denn, es wurde vorstehend etwas Gegenteiliges erwähnt. Eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen sind im Lichte der vorstehenden Lehren möglich, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen, der nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7997854 [0030]
- US 8512013 [0030]
- US 8007254 [0030]
- US 8419609 [0030]
- US 9561313 [0030]
- US 9492601 [0032]
