JP2001037728A - 大動脈内バルーンカテーテルシステムおよび熱希釈心臓出力の測定 - Google Patents

大動脈内バルーンカテーテルシステムおよび熱希釈心臓出力の測定

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 追加的な血管内アクセスを必要とせず、且
つ、ＩＡＢＰの循環援助の中断なしに、心臓出力のオン
ライン測定を可能にするＩＡＢＰを提供する。 【解決手段】 心臓出力を測定するための大動脈内バル
ーンカテーテルシステムは、心臓のポンプ動作を支援す
るために繰り返し拡張、収縮する、システムの先端に近
接したバルーン部分と、バルーン部分に接続されてい
て、加圧された気体をバルーン部分に導入したりバルー
ン部分から取り出したりするための管腔を有するカテー
テル管と、カテーテル管に装着されていて、カテーテル
管の基端のコネクタに電気的に接続された温度センサと
を備えている。このカテーテルシステムを使用して心臓
出力を測定する方法は、前記カテーテルシステムの管腔
内に温度センサを挿入し、大動脈中に自由に突入するま
で、温度センサを前進させ、患者の中心静脈中に、患者
の血液の温度とは異なる温度の指示薬を注射し、前記温
度センサによって、時間に対する血液の温度変化状態を
測定し、心臓出力、および、任意に、前記温度変化状態
から導出される変数を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、大動脈内バルー
ンカテールシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】大動脈内バルーンポンプ（ＩＡＢＰ）
は、例えば冠状動脈性心臓病による心筋虚血後における
極低レベル心臓出力症候群を有する患者のための一時的
循環支援装置である。大動脈誘導摶動法のためのＩＡＢ
Ｐカテーテルは、いくつかの先の特許、例えば、USP N
o. 4,733,652, 5,484,385, 5,697,906, 5,711,754, 5,7
59,175に開示されている。
【０００３】大動脈誘導摶動法に基づくこの装置は、心
臓性ショックまたは冠状動脈バイパス移植のための心臓
切開手術時における心筋および他の器官の血液供給を改
善し、これらの患者の死亡率を減少させる。
【０００４】通常、ＩＡＢＰカテーテルは、ガイドワイ
ヤ技術を使用して大腿動脈内に挿入される。すなわち、
血管切開後、前記ガイドワイヤが導入される。このワイ
ヤは、経皮導入鞘、つまり、前記ＩＡＢＰカテーテルの
外径より大きな内径を有する動脈線を導入するために必
要となる。基端側において、前記経皮導入鞘は止血弁を
有し、該止血弁は、例えば大腿動脈内における、ＩＡＢ
Ｐカテーテルの無創傷性導入のために使用される。
【０００５】先端側においては、長くて細いバルーンが
カテーテル本体に装着され、該カテーテル本体は、カテ
ーテルの基端を介して、コンピュータ制御によるポンプ
システムに接続される。臨床的な要求に応じて、心電図
または大腿パルスが、ヘリウムまたは二酸化炭素ガスに
よる前記カテーテルバルーンの膨張、収縮をトリガす
る。前記バルーンの膨張は、心臓鼓動における収縮期の
終り、すなわち、大動脈弁の閉塞直後に起こり、大動脈
内圧を高める。その後、冠状動脈の血流および全体的な
血流の上昇が起こる。次の心臓収縮が始まる直前に、既
に損傷している心臓に対する広範な重量感覚を回避する
ために、前記バルーンが収縮される。
【０００６】ＩＡＢＰシステムによる医療的な表示は、
生命を脅かす心臓および循環系の機能不足である。従っ
て、最適な治療戦略を保証するために、これらの患者つ
にいては、集中的な心血管モニタリングが必要となる。
この場合の最も重要なパラメータの1つは、心臓の実際
の働き、心臓出力(Ｃ０)または心臓指標である。
【０００７】心臓出力(Ｃ０)の測定は、右心カテーテル
(ＲＨＣ)による肺の熱希釈によって、または、肺内外動
脈熱希釈によって日常的に実行される。この技術では、
血行力学モニタリングは必要ない。一体化されたサーミ
スタを有する大動脈線は、セルディンガ(Seldinger)技
術を使用して、大腿大動脈中に経皮的に挿入され、対応
する心臓出力モニタに接続される。通常の中心静脈線を
介して、血液温度よりかなり低く、少なくとも室温より
低く定義された温度の、例えば１０mlの定義された量の
通常の生理食塩水が、高速で注射される。前記大腿大動
脈中の心臓出力カテーテルは、前記右心カテーテル(Ｒ
ＨＣ)と同じ原理に従って指示薬によって生じる血液温
度変化を記録する。心筋機能に応じて、前記指示薬の流
出は高速または低速で行われる。スチュアートおよびハ
ミルトンの理論によれば、心臓出力は、下記の指示薬希
釈カーブの積分によって算出可能である。
【０００８】
【数式１】 ここで、ΔＴBは注射後における血液温度変化であり、
Ｖiは指示薬の量であり、ＴBは注射前における血液温度
であり、Ｔiは指示薬の温度であり、Ｋは注射中におけ
る指示薬および血液の特定の熱および重量ならびに指示
薬の損失を考慮に入れた訂正係数である。
【０００９】ＩＡＢＰに同期した心臓出力の評価は、通
常、右心カテーテル(ＲＨＣ)を導入することによって行
われる。
【００１０】USP No. 3,995,623は、多目的の流動案内
カテーテル（右心カテーテル）を開示している。このカ
テーテルは、患者の右心房、右心室を通過して肺動脈内
に達するよう、その先端のバルーンによって患者の心臓
中での流動で案内される。前記バルーンに隣接したサー
ミスタは、血液温度のモニタリングを可能にし、従っ
て、熱希釈技術による心臓出力の測定を可能にする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、右心カ
テーテル(ＲＨＣ)による心臓出力の測定は、重体状態の
患者に対する負担の増大、および、合併症の危険性を意
味する。過去数年におけるいくつかの研究により、前記
ＲＨＣの使用に関連した合併症、特に、感染および創傷
的な外傷、または、装置自体による死亡率の増加の発生
が明らかになった。
【００１２】前記ＩＡＢＰによる処置と同期した大腿大
動脈中における肺内外熱希釈による心臓出力の測定は、
得策ではない。ＩＡＢＰに使用されない対側性の大腿大
動脈は、前記心臓出力カテーテルの配置のためにカニュ
ーレの挿入がなされなければならない。カテーテルは両
大腿大動脈を占めるが、緊急手術の場合、これは問題と
なる。というのは、利用可能な大腿大動脈は、通常、体
外循環のための緊急的なアクセスとなるからである。
【００１３】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、追加的な血管内アクセスを必要とせず、および、Ｉ
ＡＢＰによる循環支援の中断なしに、心臓出力のオンラ
イン測定を可能にするＩＡＢＰを提供することによっ
て、従来の装置の欠点を克服できるようにすることを目
的とする。
【００１４】この発明の他の目的は、右心カテーテル
（スワンガンツカテーテル）を使用することなく、心臓
出力の測定を可能にするＩＡＢＰカテーテルを提供する
ことである。この発明のさらに他の目的は、重体状態の
患者の負担およびリスクを最少化しながら、心臓出力の
測定を可能にするＩＡＢＰカテーテルを提供することで
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、例えばサーミスタからなる温度センサ
を有する大動脈内バルーンカテーテルを提供する。この
ようなサーミスタは、右心カテーテル（ＲＨＣ）または
動脈熱希釈カテーテルに使用されるサーミスタに匹敵
し、心臓出力の測定に適している。
【００１６】しかし、カテーテル内における前記サーミ
スタの配置は、様々異なってよい。血液温度における変
化を最適に記録できるよう、前記サーミスタの先端は絶
えず血液流中におかれる。前記サーミスタの位置は、例
えば、カテーテル本体の外表面における、その先端から
後方に約２ｃｍの箇所に設けられてよい。この場合、前
記サーミスタの先端が前記カテーテル本体の材料によっ
て覆われて、隔離されない、ことが保証されなくてはな
らない。このようにして、前記カテーテル本体の材料の
加熱、および、その後における前記サーミスタ用の指示
薬の損失が回避される。前記サーミスタの典型的な応答
時間は、右心カテーテル（ＲＨＣ）または動脈熱希釈カ
テーテルに使用されているサーミスタの応答時間に匹敵
する。
【００１７】好ましくは、サーミスタワイヤが、前記カ
テーテル本体の内方管腔に導入される。
【００１８】代案として、前記サーミスタは、前記大動
脈内バルーンカテーテルの配置後に、前記内方管腔の入
口を介して個別に導入されてもよい。このために、前記
サーミスタワイヤには、患者の体内におけるサーミスタ
の位置の深さについての情報を与える印または図形が設
けられている。最適な測定を行うために、前記サーミス
タの先端は前記大動脈内バルーンカテーテルの先端から
約１〜２ｃｍ突出し、自由血液流内に適切に配置されな
ければならない。
【００１９】前記大動脈内バルーンカテーテルシステム
の複数の技術的構成要素のすべては、前記カテーテルの
基端において、複数の異なるチャネルに分けられる。１
つの前記チャネルは気体ポンプであり、他の１つのチャ
ンネルは動脈血圧測定および肺内外熱希釈コンピュータ
に接続されたサーミスタ線である。次に、そのモニタシ
ステムが肺内外心臓出力および導出変数を算出するため
に必要なアルゴリズムを備えているかぎり、前記カテー
テルは、すべての臨床的に使用される市販のモニタシス
テムに接続されることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に従って詳細に説明する。図１において、カテー
テル本体１は、ガイドワイヤにより大腿動脈１１中に経
皮的に導入されており、その先端１２が鎖骨下動脈の直
ぐ下に位置するまで、脈管構造を介して大動脈１４中に
進入している。このように位置決めされると、患者の心
臓の鼓動と同期してバルーン７を作動させるために、バ
ルーンポンプ（図示せず）がコネクタ８に接続される。
特に、前記バルーン７は、特に冠状動脈中への血液循環
を支援するために、膨張、収縮されることができる。前
記バルーン７の膨張は大動脈弁１３が閉じるときに起こ
り、その収縮は心臓の収縮の開始直前に起こる。前記カ
テーテル本体１の基端には、該カテーテル本体１の内方
管腔を血圧モニタ（図示せず）に接続するためのルウエ
ルロック（Luer-lock）コネクタ９が設けられている。
【００２１】前記カテーテル本体１の先端近くには、大
動脈１４内を流れる血液の温度をモニタすることを可能
にするサーミスタ５が設けられている。該サーミスタ５
は、前記カテーテル本体１の基端において、サーミスタ
カプラ１０によって終端するワイヤに接続されている。
【００２２】本発明の大動脈内バルーンカテーテルのポ
ンプ動作を、図２および図３を参照して説明する。
【００２３】図２は大動脈弁１３が開いた状態（心臓の
収縮時）を示し、このとき、前記バルーン７は、心臓の
重量感覚を減少させるために、且つ、心臓のポンプ動作
を妨害しないよう、収縮状態にある。
【００２４】図３は拡張時の心臓を示し、このとき、大
動脈弁１３は閉じている。前記バルーン７は、大動脈圧
を増大させ、特に冠状動脈の血液灌流を支援するため
に、膨張している。
【００２５】図４は、本発明のバルーンカテーテルの長
手断面図である。該カテーテルは、第１の内方管腔３
と、第２の内方管腔４とを有するカテーテル本体１を備
えており、前記内方管腔３，４は仕切り２によって互い
に分離されている。
【００２６】外方管腔１５は、膨張可能なバルーン７と
連通している。該外方管腔１５は、カテーテル本体１の
基端において、ポンプ(図示せず)に接続されるコネクタ
８に連通している。前記第１の内方管腔３は、カテーテ
ル本体１の基端において、血圧モニタ(図示せず)への接
続を可能にするルウエルロックコネクタ９に接続されて
いる。
【００２７】カテーテルの先端に約２ｃｍまで隣接した
箇所において、サーミスタ５が前記カテーテル本体１の
外表面に装着されている。該サーミスタ５はサーミスタ
線６に接続されており、該サーミスタ線６は、前記カテ
ーテル本体１の基端にまで延び、ここでは、サーミスタ
カプラ１０によって終端している。該サーミスタカプラ
１０は、温度モニタ(図示せず)に接続可能である。前記
サーミスタ線６は、前記カテーテル本体１の外壁に埋め
られている。
【００２８】図５の断面図から明らかなように、前記サ
ーミスタ５は、前記カテーテル本体１のハウジングの外
壁に埋められていて、血管内での前記カテーテルの進行
を妨害しないが、迅速に血液の温度を測定できるよう血
液流に十分に接触できるようになっている。
【００２９】図６は本発明の他の実施の形態を示すもの
で、これによると、サーミスタ５には、流動する血液に
接触するよう前記カテーテルの先端から突出するまで前
記第２の内方管腔４内を進行できるよう、剛性のワイヤ
１７が設けられている。該ワイヤ１７の基端近くのマー
カー（図示せず）は、医者に対して、前記ワイヤ１７が
自由な血液流中に突入する図６に示す位置に達するまで
十分に患者の体内に進入した時を示す。
【００３０】図７は、主に動脈血圧のモニタに使用され
るただ１つの内方管腔３を有するさらに他の実施の形態
を示す。ここでは、バルーン７を膨張、収縮させるため
の外方管腔１５は、図４および図６の実施の形態の外方
管腔１５と同様に構成されている。前記内方管腔３の基
端にはＹジャンクション１８が設けられており、該Ｙジ
ャンクション１８の一方の枝部には、血圧モニタに接続
されるルウエルロックコネクタ９が設けられており、他
方の枝部には、その基端がサーミスタカプラ１０によっ
て終端する剛性のワイヤ１７と共にサーミスタ５を挿入
するためのバルブ２０が設けられている。
【００３１】特に図５、図６および図７を参照して説明
したカテーテルシステムは、次のようにして使用され
る。前記カテーテル本体１は、患者の大動脈中に導入さ
れ、図１〜図３を参照して上述したように作動される。
心臓出力を測定するために、患者の血液の温度よりかな
り低い温度の指示薬が高速で静脈に、好ましくは、患者
の中心静脈または右心房に注射される。指示薬の注射に
応じた温度変化は前記サーミスタ５を使用してモニタさ
れ、心臓出力、全体的な心臓拡張終期容積、胸郭内の血
液量および血管外の肺水は、当該技術で周知のアルゴリ
ズムに従って、前記モニタされた温度変化から算出され
る。本発明に従う心臓出力の測定は、重体状態の患者に
負担を与えない。というのは、冷たい指示薬の静脈内注
射は、通常、特に他の医療目的のために常時静脈内への
アクセスを有する重体状態の患者について、容易に行わ
れ得るものだからである。
【００３２】
【発明の効果】以上のような構成により、本発明は、追
加的な血管内アクセスを必要とせず、且つ、ＩＡＢＰの
循環援助の中断なしに、心臓出力のオンライン測定を可
能にするＩＡＢＰを提供することができ、これにより、
従来技術の問題点を効果的に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本来の取付け状態にあるカテーテルシステムの
略図。
【図２】心臓収縮期における大動脈内の前記カテーテル
システムを示す図。
【図３】心臓拡張期における大動脈内の前記カテーテル
システムを示す図。
【図４】全カテーテルシステム(中断部分を含む)の拡大
長手方向断面図。
【図５】図４のＶ-Ｖ線拡大断面図。
【図６】この発明の他の実施の形態の拡大長手方向断面
図。
【図７】サーミスタプローブが、ＩＡＢＰカテーテルの
圧力管腔を介して、該圧力管腔の基端に装着されたバル
ブを有するＹ片に挿入される、この発明のさらに他の実
施の形態の拡大長手方向断面図。
【符号の説明】
１ カテーテル本体 ３，４ 内方管腔 ５ サーミスタ ６ サーミスタ線 ７ バルーン ８ コネクタ ９ コネクタ １０ サーミスタカプラ １２ 先端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500180813 Ｓｔａｈｌｇｒｕｂｅｒｒｉｎｇ 28， Ｄ−81829 Ｍｕｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍ ａｎｙ (72)発明者 スティーブ アレン アメリカ合衆国 77401 テキサス州， ヒューストン， ヴァンダービルト 6521 (72)発明者 ウルフ ボルグ アメリカ合衆国 28412 ノースカロライ ナ州， ウィルミントン， セジレイ ド ライブ 8911

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大動脈に挿入するための先端、および、
    該先端の反対の基端を有する大動脈内バルーンカテーテ
    ルシステムであって、 心臓のポンプ動作を支援するために繰り返し拡張、収縮
    する、前記先端に近接したバルーン部分と、 前記バルーン部分に接続されていて、加圧された気体を
    前記バルーン部分に導入したり該バルーン部分から取り
    出したりするための管腔を有するカテーテル管と、 前記カテーテル管に装着されていて、該カテーテル管の
    基端のコネクタに電気的に接続された温度センサとを具
    備した大動脈内バルーンカテーテルシステム。
  2. 【請求項２】 前記温度センサが前記カテーテル管の外
    壁に装着されている請求項１に記載の大動脈内バルーン
    カテーテルシステム。
  3. 【請求項３】 前記温度センサが、前記バルーン部分の
    先端に位置するよう、前記カテーテル管の先端近くに装
    着されている請求項２に記載の大動脈内バルーンカテー
    テルシステム。
  4. 【請求項４】 前記温度センサがサーミスタである請求
    項１に記載の大動脈内バルーンカテーテルシステム。
  5. 【請求項５】 前記カテーテル管が、血圧をモニタする
    ための他の管腔を有する請求項１に記載の大動脈内バル
    ーンカテーテルシステム。
  6. 【請求項６】 大動脈に挿入するための先端、および、
    該先端の反対の基端を有する大動脈内バルーンカテーテ
    ルシステムであって、 心臓のポンプ動作を支援するために繰り返し拡張、収縮
    する、前記先端に近接したバルーン部分と、 前記バルーン部分に接続されていて、加圧された気体を
    前記バルーン部分に導入したり該バルーン部分から取り
    出したりするための第１の管腔を有するカテーテル管と
    を具備し、前記カテーテル管が温度センサを挿入するた
    めの第２の管腔を有することを特徴とする大動脈内バル
    ーンカテーテルシステム。
  7. 【請求項７】 前記温度センサが、前記カテーテル管の
    先端を超えて突出するよう、前記カテーテル管より大き
    な長さを有するワイヤに接続されている請求項６に記載
    の大動脈内バルーンカテーテルシステム。
  8. 【請求項８】 前記ワイヤは、その基端近くに、前記温
    度センサが前記カテーテル管の先端の位置に到達した時
    を示すマーカーを有する請求項７に記載の大動脈内バル
    ーンカテーテルシステム。
  9. 【請求項９】 前記カテーテル管が、血圧をモニタする
    ための他の管腔を有する請求項６に記載の大動脈内バル
    ーンカテーテルシステム。
  10. 【請求項１０】 大動脈に挿入するための先端、およ
    び、該先端の反対の基端を有する大動脈内バルーンカテ
    ーテルシステムであって、 心臓のポンプ動作を支援するために繰り返し拡張、収縮
    する、前記先端に近接したバルーン部分と、 前記バルーン部分に接続されていて、加圧された気体を
    前記バルーン部分に導入したり該バルーン部分から取り
    出したりするための第１の管腔を有するカテーテル管と
    を具備し、 前記カテーテル管が温度センサを挿入するための第２の
    管腔を有し、 前記第２の管腔に、その基端側に２つの枝部を形成した
    Ｙジャンクションが設けられており、前記Ｙジャンクシ
    ョンの２つの枝部が、血圧モニタおよびサーミカタカプ
    ラにそれぞれ接続可能であることを特徴とする大動脈内
    バルーンカテーテルシステム。
  11. 【請求項１１】 心臓のポンプ動作が大動脈内バルーン
    カテーテルシステムによって同期的に支援される重体状
    態の患者の心臓出力、ならびに、全体的な心臓拡張終期
    容積、胸郭内血液量および血管外肺水としての導出変数
    を測定する方法であって、 ａ）前記大動脈内バルーンカテーテルシステムの管腔内
    に温度センサを挿入するステップと、 ｂ）大動脈中に自由に突入するまで、前記温度センサを
    前進させるステップと、 ｃ）前記患者の中心静脈中に、前記患者の血液の温度と
    は異なる温度の指示薬を注射するステップと、 ｄ）前記温度センサによって、時間に対する血液の温度
    変化を測定するステップと、 ｅ）測定された前記温度変化から、心臓出力、および、
    任意に、前記導出変数を算出するステップとを具備した
    方法。
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