DE112021001148T5 - Steuervorrichtung für eine implantierbare Blutpumpe - Google Patents

Abstract

Eine Steuervorrichtung (18) für eine implantierbare Blutpumpe (10) beinhaltet eine Verarbeitungsschaltung (24), die so konfiguriert ist, dass sie einen Algorithmus für eine Saugreaktion auslöst, wenn eine Kombination aus einer Anzahl erkannter Saugereignisse multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis und einer Anzahl von Nicht-Saugereignissen multipliziert mit einer Variable für ein nicht-Saugereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.

Description

• GEBIET
• Die vorliegende Technologie bezieht sich im Allgemeinen auf implantierbare Blutpumpen und eine Funktion zur Auslösung eines Algorithmus für die Saugreaktion.
• STAND DER TECHNIK
• Implantierbare Blutpumpen können verwendet werden, um Patienten mit Herzerkrankungen im Spätstadium Unterstützung bereitzustellen. Blutpumpen arbeiten, indem sie Blut aus dem Gefäßsystem des Patienten aufnehmen und es zurück in das Gefäßsystem des Patienten pumpen. Indem sie dem Blutfluss des Patienten Schwung und Druck verleihen, können Blutpumpen die Pumptätigkeit des Herzens erweitern oder ersetzen. Beispielsweise kann eine Blutpumpe als ein ventrikuläres Unterstützungssystem „VAD“ konfiguriert sein. Wird ein VAD zur Unterstützung der Pumpleistung der linken Herzkammer verwendet, saugt die Vorrichtung Blut aus der linken Herzkammer an und stößt das Blut in die Aorta aus.
• Wenn ein VAD mit einer Durchflussrate betrieben wird, die die Zuflussrate von Blut in die Herzkammer übersteigt, erzeugt das VAD einen Sogzustand in der Herzkammer, in dem die Herzkammer kollabiert wird und im Wesentlichen blutleer ist. Dieser Zustand ist unerwünscht. In diesem Zustand nimmt die Durchflussrate durch die Pumpe schnell ab. Wenn der Einlass oder der Auslass der Pumpe verstopft ist, nimmt die Durchflussrate ebenfalls ab. Wenn die Durchflussrate durch die Pumpe nicht ausreichend ist, kann die Vorrichtung dem Patienten keine Kreislaufunterstützung bereitstellen. Auch ein übermäßiger Fluss kann unerwünschte Bedingungen schaffen.
• KURZDARSTELLUNG
• Die Techniken dieser Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf implantierbare Blutpumpen und eine Funktion zur Auslösung eines Algorithmus für die Saugreaktion.
• In einem Aspekt beinhaltet eine Steuervorrichtung für eine implantierbare Blutpumpe eine Verarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Algorithmus für eine Saugreaktion auslöst, wenn eine Kombination aus einer Anzahl erkannter Saugereignisse multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis und einer Anzahl von Nicht-Saugereignissen multipliziert mit einer Variable für ein nicht-Saugereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die vorbestimmte Schwelle wenigstens eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Saugereignis kleiner als eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Saugereignis 0,2.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Nicht-Saugereignis weniger als eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Nicht-Saugereignis 0,05.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird jedes erkannte Saugereignis und Nicht-Saugereignis über eine Zeitspanne von einer Sekunde bestimmt.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird der Algorithmus für die Saugreaktion ausgelöst, wenn die Kombination aus der Anzahl der erkannten Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis, und der Anzahl der Nicht-Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis, eine vorgegebene Schwelle während eines vorbestimmten Zeitintervalls überschreitet.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt das vorbestimmte Zeitintervall 30 Sekunden.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt die Kombination aus der Anzahl der erkannten Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis, und der Anzahl der Nicht-Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis, wenigstens null.
• In einem Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben einer implantierbaren Blutpumpe ein Auslösen eines Algorithmus für eine Saugreaktion, wenn eine Kombination aus einer Anzahl erkannter Saugereignisse multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis und einer Anzahl von Nicht-Saugereignissen multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die vorbestimmte Schwelle wenigstens eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Saugereignis kleiner als eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Saugereignis 0,2.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Nicht-Saugereignis weniger als eins.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform ist die Variable für das Nicht-Saugereignis 0,05.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird jedes erkannte Saugereignis und Nicht-Saugereignis über eine Zeitspanne von einer Sekunde bestimmt.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform wird der Algorithmus für die Saugreaktion ausgelöst, wenn die Kombination aus der Anzahl der erkannten Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis, und der Anzahl der Nicht-Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis, eine vorgegebene Schwelle während eines vorbestimmten Zeitintervalls überschreitet.
• In einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform beträgt das vorbestimmte Zeitintervall 30 Sekunden.
• In einem Aspekt beinhaltet eine Steuervorrichtung für eine implantierbare Blutpumpe eine Verarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Algorithmus für eine Saugreaktion auslöst, wenn eine Kombination aus einer Anzahl erkannter Saugereignisse multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis von weniger als eins und einer Anzahl von Nicht-Saugereignissen multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis von weniger als eins und weniger als eine Variable für ein Saugereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreiten, wobei jedes erkannte Saugereignis und Nicht-Saugereignis über eine Zeitspanne von einer Sekunde bestimmt wird.
• Die Einzelheiten zu einem oder mehreren Aspekten der Offenbarung sind in den beigefügten Zeichnungen und in der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gegenstände und Vorteile der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen.
• Figurenliste
• Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der damit verbundenen Vorteile und Merkmale wird durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung leichter verständlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei:
• 1 eine auseinandergebaute Ansicht einer implantierbaren Blutpumpe ist; und
• 2 ein Blockdiagramm eines Systems zur Steuerung der Pumpengeschwindigkeit der Blutpumpe von 1 ist.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Es versteht sich von selbst, dass verschiedene Aspekte, die hierin offenbart werden, in anderen Kombinationen als den in der Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen speziell dargestellten Kombinationen kombiniert werden können. Es ist versteht sich ebenso, dass je nach Beispiel bestimmte Handlungen oder Ereignisse der hierin beschriebenen Vorgänge oder Verfahren in einer anderen Reihenfolge durchgeführt, hinzugefügt, zusammengelegt oder ganz weggelassen werden können (z. B. sind nicht alle beschriebenen Handlungen oder Ereignisse zur Durchführung der Techniken erforderlich). Auch wenn bestimmte Aspekte dieser Offenbarung aus Gründen der Klarheit als von einem einzigen Modul oder einer einzigen Einheit ausgeführt beschrieben werden, versteht es sich, dass die Techniken dieser Offenbarung von einer Kombination von Einheiten oder Modulen ausgeführt werden können, die beispielsweise mit einer medizinischen Vorrichtung assoziiert sind.
• In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Techniken in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden. Wenn die Funktionen in Software implementiert sind, können sie als eine oder mehrere Anweisungen oder Code auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können nichtflüchtige computerlesbare Medien beinhalten, die einem greifbaren Medium wie einem Datenspeichermedium entsprechen (z. B. RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder jedes andere Medium, das zur Speicherung von gewünschtem Programmcode in der Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden kann und auf das ein Computer zugreifen kann).
• Die Anweisungen können von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, wie von einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSPs), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Logik-Arrays (FPGAs) oder anderen gleichwertigen integrierten oder diskreten Logikschaltungen. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie hierin verwendet, auf jede der vorstehend genannten Strukturen oder jede andere physische Struktur beziehen, die für die Implementierung der beschriebenen Techniken geeignet ist. Die Techniken könnten ebenso vollständig in einem oder mehreren Schaltkreisen oder Logikelementen implementiert werden.
• In den Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezeichnungen auf gleiche Elemente beziehen, ist in 1 eine auseinandergebaute Ansicht einer beispielhaften implantierbaren Blutpumpe 10 gezeigt, die so konfiguriert ist, dass sie in einen Patienten, wie einen menschlichen oder tierischen Patienten, implantiert werden kann. Die Blutpumpe 10 kann ohne Einschränkung die HVAD®-Pumpe oder die MVAD®-Pumpe sein, die ein bewegliches Element wie ein Laufrad 12 oder einen Rotor aufweist, das/der so konfiguriert ist, dass es/er sich dreht und das Blut vom Herzen zum restlichen Körper befördert. Die HVAD®-Pumpe wird in den U.S.-Patenten Nr. 7,997,854 und 8,512,013 näher erläutert. Die MVAD®-Pumpe wird in den U.S.-Patenten Nr. 8,007,254, 8,419,609 und 9,561,313 näher erläutert.
• 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 14 zur Steuerung der Pumpengeschwindigkeit und/oder anderer Funktionen der implantierbaren Blutpumpe 10, wenn die Blutpumpe 10 mit dem System 14 in Verbindung steht. Die Blutpumpe 10 beinhaltet einen Motor 16 und kann ein separates Bauteil sein oder ein Teil des Systems 14 ausbilden. In einem Beispiel umfasst das System 14 eine Steuervorrichtung 18 mit einem Steuerschaltkreis 20 und einem Prozessor 22, der eine Verarbeitungsschaltung 24 beinhaltet, die so konfiguriert ist, dass sie die Funktionen der Blutpumpe 10 durchführt. Das System 14 kann ebenso einen Speicher 26 und eine Schnittstelle 28 beinhalten, wobei der Speicher 26 so konfiguriert ist, dass er Informationen speichert, auf die der Prozessor 22 zugreifen kann, einschließlich Anweisungen, die von der Verarbeitungsschaltung 24 ausgeführt werden können, und/oder Daten, die vom Prozessor 22 abgerufen, bearbeitet oder gespeichert werden können. Solche Anweisungen und/oder Daten beinhalten solche, die zur Steuerung der Pumpengeschwindigkeit verwendet werden.
• Die Verarbeitungsschaltung 24 ist so konfiguriert, dass er einen Algorithmus für eine Saugreaktion auslöst, wenn bestimmte Auslöser erfüllt sind. Solche Algorithmen für die Saugreaktion können das Reduzieren der Geschwindigkeit des Laufrads 12 der Pumpe 10 in Abhängigkeit von bestimmten Kriterien auf verschiedene Geschwindigkeiten beinhalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Ein solcher Algorithmus ist wenigstens in der U.S.-Patentanmeldung Nr. 16/795,929 zu finden, die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Insbesondere löst die Verarbeitungsschaltung 24 einen Algorithmus für die Saugreaktion aus, wenn die folgenden Kriterien erfüllt sind: $$x_{1}S+x_{2}N\ge 1$$

  
• Wobei (x₁) eine Variable für ein Saugereignis oder für Saugkosten ist, (x₂) eine Variable für ein Nicht-Saugereignis oder für Nicht-Saugkosten ist, (S) eine Anzahl von Saugereignissen von einer Sekunde ist und (N) eine Anzahl von Nicht-Saugereignissen von einer Sekunde ist. Insbesondere werden während eines Zeitfensters von beispielsweise dreißig Sekunden Saugereignisse und Nicht-Saugereignisse in Ein-Sekunden-Ereignisse binarisiert, sodass während eines beliebigen Zeitfensters von dreißig Sekunden höchstens dreißig Saug- oder Nicht-Saugereignisse auftreten können.
• Wenn beispielsweise 5 aufeinanderfolgende Ein-Sekunde-Saugereignisse auftreten und den Saugalgorithmus auslösen, dann: $$x_{1}5+x_{2}0=1$$

  

  $$x_1=\mathrm{0,2}$$

  
• Wenn 6 Ansaugereignisse innerhalb von 10 Sekunden ebenfalls einen Ansaugalgorithmus auslösen, dann: $$\mathrm{0,2}\ast 6+x_2\ast 4=1$$

  

  $$x_2=-\mathrm{0,05}$$

  
• Und wenn innerhalb von 20 Sekunden 8 Saugvorgänge auftreten, wird ebenso der Saugalgorithmus ausgelöst: $$\mathrm{0,2}\ast 8+x_2\ast 12=1$$

  

  $$x_2=-\mathrm{0,05}$$

  
• Daher wird in einer Ausführungsform der Algorithmus für die Saugreaktion ausgelöst, wenn: $$\mathrm{0,2}\ast S-\mathrm{0,05}\ast N=1$$

  
• Mit anderen Worten: Um zu vermeiden, dass der Algorithmus für die Saugreaktion ausgelöst wird, sind vier Nicht-Saugereignisse erforderlich, um ein Saugereignis zu berücksichtigen, allerdings verursacht eine höhere Konzentration, dass der Saugalgorithmus schneller aktiviert wird. Die vorstehende Funktion ist beispielhaft, und in anderen Konfigurationen können x₁ und x₂ je nach der gewünschten Empfindlichkeit für die Auslösung eines Algorithmus für die Saugreaktion variieren. Wenn der Arzt beispielsweise eine geringere Empfindlichkeit gegenüber dem Saugen anstrebt, indem er 10 Ein-Sekunden-Saugereignisse innerhalb von 10 Sekunden verlangt, würde x₁ gleich 0,1 sein, wodurch die Saugreaktion weniger empfindlich wäre. In einer Konfiguration ist der Auslöser für einen Algorithmus für die Saugreaktion zeitlich gebunden, sodass die Reaktion durch die Zeit ausgelöst wird. Der Auslöser kann beispielsweise ein bewegliches Dreißig-Sekunden-Fenster sein. Außerdem muss die Summe der Variablen für das Saugereignis und die Variable für das Nicht-Saugereignis größer als Null sein. Beispielsweise würden 30 Nicht-Saugereignisse in einem Dreißig-Sekunden-Fenster gleich 0 und nicht -1,5 sein, sodass jedes nachfolgende Dreißig-Sekunden-Fenster nicht von einem negativen Wert ansteigen muss.
• Dem Fachmann wird klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hierin vorstehend 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 von dem Umfang und dem Geist der Erfindung, die nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist, abzuweichen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 7997854 [0030]
• US 8512013 [0030]
• US 8007254 [0030]
• US 8419609 [0030]
• US 9561313 [0030]
• US 16795929 [0032]

Claims (10)

1. Steuervorrichtung für eine implantierbare Blutpumpe, aufweisend: Verarbeitungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Algorithmus für die Saugreaktion einleitet, wenn: eine Kombination aus einer Anzahl erkannter Saugereignisse multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis und einer Anzahl von Nicht-Saugereignissen multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Schwelle wenigstens eins ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Variable für das Saugereignis kleiner als eins ist.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Variable für das Saugereignis 0,2 ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Variable für das Nicht-Saugereignis kleiner als eins ist.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Variable für das Nicht-Saugereignis 0,05 ist.
7. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes erkannte Saugereignis und Nicht-Saugereignis über eine Zeitspanne von einer Sekunde bestimmt wird.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Algorithmus für die Saugreaktion ausgelöst wird, wenn die Kombination aus der Anzahl der erkannten Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis, und der Anzahl der Nicht-Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis, eine vorgegebene Schwelle während eines vorbestimmten Zeitintervalls überschreitet.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das vorbestimmte Zeitintervall 30 Sekunden beträgt.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kombination aus der Anzahl der erkannten Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Saugereignis, und der Anzahl der Nicht-Saugereignisse, multipliziert mit einer Variable für ein Nicht-Saugereignis, wenigstens null beträgt.

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