JP2006524543A5 - - Google Patents
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Description
(関連特許)
本願は、2003年4月28日付け提出の米国特許出願第10/426,161号の一部継続出願である、2003年6月11日付け提出の米国特許出願第10/460,558号の一部継続出願である、2003年9月11日付け提出の米国特許出願第10/660,462号の一部継続出願であり、本願明細書中ではこれら特許出願の完全な開示を参照により援用している。
(Related patents)
This cancer, April 28, 2003 with the submission of the United States Patent Application No. 10/426, which is a continuation-in-part application of No. 161, June 11, 2003 with the submission of the United States Patent Application No. 10/460, 558 No. which is a continuation-in-part application of, September 2003 11 dated filed U.S. Patent application No. 10/660, a continuation-in-part application of 462 items, by reference to complete disclosure of these patent applications are herein in It is used.
本願はさらに、2004年1月26日付け提出の米国特許出願第10/765,318号にも関連しており、また、本願明細書中ではこの特許出願の完全な開示を参照により援用している。 This gun further 2004 dated 26 January filed U.S. Patent Application No. 10/765, it is also associated with No. 318, also in the present specification and incorporated by reference the complete disclosure of this patent application ing.
(技術分野)
本発明は、概して頭蓋内圧および眼圧の分野に関する。より詳細には、本発明は、例えば外傷性頭部損傷および他の損傷によって生じた頭蓋内圧、眼圧、全身の動脈圧を低下させ、生命維持に必要な臓器潅流を上昇させる装置および方法に関する。
(Technical field)
The present invention relates generally to the fields of intracranial pressure and intraocular pressure. More particularly, the present invention is, for example intracranial pressure caused by traumatic head injury and other damage, intraocular pressure, reduces the dynamic pulse pressure systemic, apparatus and method for increasing organ perfusion vital About.
一般に、頭部外傷および脳震盪は、米国における小児および若者の罹病率および死亡率の主要原因と考えられている。頭部への外傷は脳の肥大を生じる場合が多い。頭骨は拡大が不能であるため、脳内で上昇した圧力により死または重大な脳損傷を引き起こす可能性がある。 In general, head trauma and concussion are considered the leading cause of childhood and adolescent morbidity and mortality in the United States. Trauma to the head often results in brain enlargement. Since skull is impossible to expand, which can cause death or serious brain loss flaws by increased pressure in the brain.
脳肥大を低減するための、過換気およびステロイドを含む数多くの治療が評価されてきた一方で、頭蓋内圧の効果的な治療方法は依然として重要な医学的課題のままである。同様に、頭部外傷またはこれ以外の生命維持に必要な臓器の損傷に関連した多臓器損傷は、脳内圧の上昇と生命維持に必要な臓器の潅流の低下に関連している。これらの患者の死亡率は非常に高く、これも依然として主要な医療課題のままである。 While many treatments, including hyperventilation and steroids, to reduce brain hypertrophy have been evaluated, effective treatment of intracranial pressure remains an important medical challenge. Similarly, multiple organ loss wounds associated with organ damage necessary to maintain head trauma or other life is associated with decreased perfusion of an organ needed to increase the brain pressure and life support. These patients have a very high mortality rate, which remains a major medical challenge.
或る実施形態において、本発明は、頭蓋内圧または眼圧を低下させ、全身の血圧および臓器潅流を上昇させる装置を提供する。この装置は、個人の気道とつなぐよう適合された流入開口部と排出開口部を設けたハウジングを備えている。さらのこの装置は、自発的または人工的呼吸の最中に、ハウジングを通り、個人の肺内へ入る呼吸ガスの流れを規制するべく動作可能な弁システムを備えている。人工的吸気を必要とする人物には、この弁システムを真空源に取り付けることができる。この弁システムは、呼吸を活発に送っていない状態での自発的吸気の最中の胸郭内圧の低下、および同状態での無呼吸患者の胸郭内圧の低下を助けることにより、頭部から血液を搬送する静脈血管内の圧力を連続的または断続的に低下させて、頭蓋内圧または眼圧を低下させ、全身の血圧を上昇させる。これに加え、本発明は、陽圧換気が供給されていない場合に、左心および右心内の圧力を低下させることで、効果的な心機能の増加を助ける。したがって、本発明は、頭蓋内圧および眼圧の上昇、循環系の虚脱、心停止、心不全を含む、しかしこれらに限定されない多数の疾病状態を患っている患者の治療に使用できる。 In certain embodiments, the present invention provides devices that reduce intracranial or intraocular pressure and increase systemic blood pressure and organ perfusion. The device includes a housing with an inflow opening and an outflow opening adapted to connect with an individual's airway. The device further includes a valve system operable to regulate the flow of breathing gas through the housing and into the individual's lungs during spontaneous or artificial respiration. For those who require artificial inspiration, the valve system can be attached to a vacuum source. This valve system helps blood from the head by helping to reduce the intrathoracic pressure during spontaneous inspiration while not actively breathing, and to reduce the intrathoracic pressure of apnea patients in the same state. The pressure in the venous blood vessels to be delivered is continuously or intermittently reduced to reduce intracranial pressure or intraocular pressure and increase systemic blood pressure. In addition, the present invention helps increase effective cardiac function by reducing pressure in the left and right hearts when positive pressure ventilation is not being supplied. Thus, the present invention can be used to treat patients suffering from a number of disease states, including but not limited to increased intracranial and intraocular pressure, collapse of the circulatory system, cardiac arrest, heart failure.
さらにこのような装置は、脳脊髄液の移動を促進するためにも使用できる。この場合には、頭蓋内圧をさらに低下させる。そのため、このような装置を、頭蓋内圧の上昇に関連した頭部外傷を患う人物、さらに頭蓋内圧を上昇させる心臓疾患を患う人物に対して使用することができる。 Furthermore, such a device can also be used to facilitate movement of cerebrospinal fluid . In this case, the intracranial pressure is further reduced. Therefore, such a device can be used for a person suffering from a head injury associated with an increase in intracranial pressure and a person suffering from a heart disease that increases the intracranial pressure.
或る態様では、この弁システムは、頭蓋内圧または眼圧を低下させるために、陰の胸郭内圧が約−2cmH2O〜約−20cmH2Oの範囲の圧力に達すると、呼吸ガスが個人の肺に自由に流れるべく開放するように構成されている。こうすることで、陰の胸郭内圧が、閾値圧力に達するまで低下され、この時点で弁が開放する。このサイクルを連続的または定期的に繰り返すことで、胸郭内圧が反復的に低下する。この装置は、胸部を圧迫することで血液循環不良または心停止状態にある患者身体内の血液循環を向上させる手段を設けていてよい。この圧迫は自動胸部圧迫、胸囲ベスト、その他によって達成できる。これにより、血液循環不良状態にある患者の心臓および脳への血流が改善される。 In embodiments, the valve system, in order to reduce the intracranial pressure or intraocular pressure, intrathoracic pressure negative is about -2cmH2O~ about - reaches a pressure in the range of 20CmH2O, freely breathing gas to the lungs of individuals It is configured to open to flow. This reduces the negative intrathoracic pressure until a threshold pressure is reached, at which point the valve opens. By repeating this cycle continuously or periodically, the intrathoracic pressure repeatedly decreases. This device may be provided with means for improving blood circulation in the patient's body in a poorly circulated or cardiac arrest state by compressing the chest. This compression can be achieved by automatic chest compressions, chest vests, and others. This improves blood flow to the heart and brain of patients with poor blood circulation.
さらにこの装置は、弁システムを介して人工的に吸気させる手段を備えることができる。例えば、この装置は電極、鉄の肺人工呼吸装置、胸部上昇装置、ベンチレータ、その他を利用できる。 The device may further comprise means for artificial inhalation through the valve system. For example, the device can utilize electrodes, iron lung ventilators, chest lifts, ventilators, and others.
別の実施形態では、装置は、気道内に真空を付与することで胸郭内圧を低下させる手段を備えていてよい。真空は、周波数、振幅気管に関連して調整できる。これにより、頭蓋内圧が、付与された真空の程度に比例して低下する。したがって、胸郭内圧を低下させるべく単純に気道圧を操作することで、頭蓋内圧を下げることができる。さらに、胸郭内に生成された真空によって心臓へ戻る静脈血流が増大し、同時に、心拍数および全身の生命維持に必要な潅流が増加する。 In another embodiment, the device may comprise means for reducing intrathoracic pressure by applying a vacuum in the airway. The vacuum can be adjusted in relation to frequency, amplitude trachea. As a result, the intracranial pressure decreases in proportion to the degree of vacuum applied. Therefore, the intracranial pressure can be lowered by simply operating the airway pressure to reduce the intrathoracic pressure. In addition, the vacuum created in the thorax increases venous blood flow back to the heart, while at the same time increasing the heart rate and perfusion necessary to maintain life throughout the body .
さらにこの装置は、弁システムのインピーダンスレベルを変更する機構を備えている。これは、個人の少なくとも1つの生理学的パラメータを監視するよう構成された、少なくとも1つの生理学的センサと組み合わせて使用することができる。こうすることで、インピーダンスレベルを変更する機構を、センサから信号を受信するように、また、この信号に基づいて弁システムのインピーダンスレベルを変更するように構成できる。使用できるセンサの例には、呼吸量、胸郭内圧、気管内圧、血圧、心拍数、終末呼気炭酸濃度、酸素レベル、頭蓋内潅流、頭蓋内圧を測定するセンサが含まれる。 The device further includes a mechanism for changing the impedance level of the valve system. This can be used in combination with at least one physiological sensor configured to monitor at least one physiological parameter of the individual. In this way, the mechanism for changing the impedance level can be configured to receive a signal from the sensor and to change the impedance level of the valve system based on this signal. Examples of sensors that can be used include sensors that measure respiratory volume, intrathoracic pressure, endotracheal pressure, blood pressure, heart rate, end-tidal carbon dioxide concentration, oxygen level, intracranial perfusion, intracranial pressure.
或る態様において、結合機構は、弁システムを個人の気道と結合するべく使用することができる。結合機構の例には、マウスピース、気管内チューブ、フェースマスクが含まれる。 In certain aspects, the coupling mechanism can be used to couple the valve system to an individual's airway. Examples of coupling mechanisms include a mouthpiece, an endotracheal tube, and a face mask.
個人の胸郭内圧を低下させるために、幅広い範囲の弁システムを使用することができる。例えば、使用できる弁システムには、ばね付勢された装置を備えるもの、弁穴を開閉するための自動、電子的または機械的システムを備えるもの、ダックビル弁、ボール弁、これ以外の、自発的呼吸および/または胸郭内圧を操作する外部システム(例えばベンチレータ、横隔膜神経刺激装置、鉄の肺、その他)によって誘発された低圧差分に晒されると閉鎖した弁を開放できる感圧弁システムが含まれる。 A wide range of valve systems can be used to reduce an individual's intrathoracic pressure. For example, usable valve systems include spring-loaded devices, automatic, electronic or mechanical systems for opening and closing valve holes, duckbill valves, ball valves, and other, voluntary Included is a pressure sensitive valve system that can open a closed valve when exposed to a low pressure differential induced by an external system (eg, a ventilator, diaphragmatic nerve stimulator, iron lung, etc.) that manipulates breathing and / or intrathoracic pressure.
別の実施形態では、本発明は頭蓋内圧または眼圧を低下させる方法を提供する。この方法によれば、弁システムが個人の気道に結合され、また、個人の肺への呼吸ガスの流入を少なくとも定期的に低減する、または防止するように構成されている。気道に結合した弁システムを使用すれば、個人の陰の胸郭内圧が反復的に低下され、次にこれが、頭部から血液を搬送する静脈血管内をより低い圧力へと反復的に低下される。この場合、頭蓋内圧および眼圧が低下する。このような方法はさらに脳脊髄液の移動を促進する。この場合、頭蓋内圧がさらに低下する。この方法はさらに、頭蓋内圧の上昇に関連した頭部外傷を患う個人、および頭蓋内圧を上昇させる心臓疾患、例えば心房細動や心不全を患う個人の治療に使用できる。 In another embodiment, the present invention provides a method of reducing intracranial pressure or intraocular pressure. According to this method, a valve system is coupled to the individual's airway and is configured to at least periodically reduce or prevent inflow of respiratory gas into the individual's lungs. Using a valve system coupled to the airway, the individual's negative intrathoracic pressure is repeatedly reduced, which is then repeatedly reduced to a lower pressure in the venous blood vessels that carry blood from the head. . In this case, intracranial pressure and intraocular pressure are reduced. Such a method further promotes cerebrospinal fluid movement. In this case, the intracranial pressure further decreases. This method can further be used to treat individuals suffering from head trauma associated with increased intracranial pressure and those suffering from heart diseases that increase intracranial pressure, such as atrial fibrillation and heart failure.
個人の負の胸郭内圧は、個人が弁システムを介して繰り返し吸気を行う際に、反復的に低下させることができる。これは個人が自己努力(自発的呼吸と呼ぶ)で、または弁システムを介して患者に人工的に繰り返し吸気させることで行う。例えば、横隔膜神経を繰り返し刺激すること、鉄の肺人工呼吸装置で胸部を操作すること、ベンチレータを用いて胸郭内に陰圧を生成すること、胸郭内に弁システムで規制できる真空を付与すること、約200〜約2000回/分の速度で高周波ベンチレータを供給すること、またはその他により、個人に弁システムを介して人工的に吸気させることが可能である。 The individual's negative intrathoracic pressure can be repeatedly reduced as the individual repeatedly inhales through the valve system. This can be done by the individual with self-effort (referred to as spontaneous breathing) or by repeatedly inhaling the patient artificially through the valve system. For example, repeatedly stimulating the phrenic nerve, manipulating the chest with an iron lung ventilator, creating negative pressure in the rib cage using a ventilator, applying a vacuum that can be regulated by a valve system in the rib cage, By supplying a high frequency ventilator at a rate of 200 to about 2000 times / minute, or otherwise, an individual can be artificially inhaled through the valve system.
別の態様では、弁システムのインピーダンスのレベルを固定または可変にすることができる。可変にする場合には、個人の少なくとも1つの生理学的パラメータを測定し、測定したパラメータに基づいてインピーダンスレベルを変更することができる。 In another aspect, the level of impedance of the valve system can be fixed or variable. If variable, at least one physiological parameter of the individual can be measured and the impedance level can be changed based on the measured parameter.
マウスピース、気管内チューブ、フェースマスク、その他を使用する様々な技術を用いて、弁システムを気道に結合することができる。さらに、弁システムが呼吸ガスの肺への流れを許容する、約0cmH2O〜約−25cmH2Oの範囲の陰の胸郭内圧に達するまで、弁システムを介した呼吸ガスの肺への流入を阻止することができる。 Various techniques using mouthpieces, endotracheal tubes, face masks, etc. can be used to couple the valve system to the airway. Further, preventing the inflow of respiratory gas into the lungs through the valve system until the valve system reaches a negative intrathoracic pressure in the range of about 0 cmH 2 O to about −25 cm H 2 O that allows the flow of respiratory gas to the lungs. it can.
別の実施形態では、本発明は、頭蓋内圧の上昇に関連した頭部外傷を患う個人を治療する方法を提供する。この方法によれば、個人に陽圧呼吸が送られる。陽圧呼吸に続いて、胸郭内真空を生成するべく個人の気道から呼吸ガスが排出される。これにより、頭部から血液を送り出す静脈血管内の圧力が低下することで、頭蓋内圧が低下する。陽圧呼吸を送るステップと、呼吸ガスを排出するステップを繰り返すことで治療を継続する。 In another embodiment, the present invention provides a method of treating an individual suffering from a head injury associated with increased intracranial pressure. According to this method, positive pressure breathing is sent to the individual. Following positive pressure breathing, breathing gas is expelled from the individual's airways to create an intrathoracic vacuum. Thereby, the pressure in the venous blood vessel which sends out blood from a head falls, and an intracranial pressure falls. The treatment is continued by repeating the step of sending positive pressure breathing and the step of exhausting breathing gas.
或る態様では、陽圧呼吸の送達と呼吸ガスの排出は機械的ベンチレータを用いて行われる。呼吸ガスは、一定の排出またはパルスされた排出によって排出できる。 In certain aspects, delivery of positive pressure breathing and venting of breathing gas is performed using a mechanical ventilator. The breathing gas can be expelled by constant or pulsed expulsion.
さらなる態様では、呼吸は約250ミリ秒〜約2秒の範囲内に1回送ることができる。さらに、呼吸は約0.1リットル/秒〜約5リットル/秒の範囲内の速度で送ることができる。別の態様では、真空を、約0mmHg〜約−50mmHgの範囲のレベルの圧力にて維持できる。真空は、負の流れを伴って、または流れを伴わずに維持することができる。呼吸ガスを排出する時間に関連した陽圧呼吸を供給時間時間は約0.5〜0.1の範囲内であってよい。 In a further aspect, the breath can be delivered once in the range of about 250 milliseconds to about 2 seconds. Furthermore, breathing can be delivered at a rate in the range of about 0.1 liter / second to about 5 liter / second. In another aspect, the vacuum can be maintained at a pressure level in the range of about 0 mmHg to about −50 mmHg. The vacuum can be maintained with negative flow or without flow. The positive pressure breath delivery time associated with the time to expel breathing gas may be in the range of about 0.5 to 0.1.
機械的ベンチレータ、横隔膜神経刺激装置、ベンチレータバッグ、気道装置に取り付けた真空、鉄の肺人口呼吸装置、その他を含む様々な器具を用いて呼吸ガスの排出を行うことができる。いくつかの場合では、閾値弁も個人の気道に結合できる。この閾値弁は、成人の負の胸郭内圧が約−3cmH2Oを越えると開放するように構成することが可能である。小児科で使用する場合は、圧力が約−2cmH2O〜約−5cmH2Oを超えると弁が開放するようにできる。こうすることで、個人が息を吸い込むと負の胸郭内圧を低下するようになる。 Exhaust gas can be drained using a variety of instruments including mechanical ventilators, diaphragmatic nerve stimulators, ventilator bags, vacuum attached to airway devices, iron lung artificial respirators, and others. In some cases, a threshold valve can also be coupled to an individual's airway. This threshold valve may be configured to open when the adult negative intrathoracic pressure exceeds approximately −3 cm H 2 O. When used in pediatrics, the valve can be opened when the pressure exceeds about -2 cmH2O to about -5 cmH2O. This will reduce the negative intrathoracic pressure as the individual inhales.
様々な方法を用いて呼吸ガスの送達および排出を行える。例えば、約−5mmHg〜約−10mmHgの圧力を達成し、次の陽圧呼吸までこの圧力をほぼ一定に維持するために、呼吸ガスを排出することができる。別の例として、陽呼吸をゆっくりと送り、胸郭内圧を約−10mmHg〜約−20mmHgの圧力へと急速に低下させた後に、約0mmHgへと徐々に低下させることができる。さらなる例として、胸郭内圧を約−20mmHgの圧力へゆっくりと低下させることができる。 Various methods can be used to deliver and expel respiratory gas. For example, the breathing gas can be vented to achieve a pressure of about −5 mmHg to about −10 mmHg and maintain this pressure approximately constant until the next positive pressure breath. As another example, positive breathing can be delivered slowly, and the intrathoracic pressure can be rapidly reduced to a pressure of about −10 mmHg to about −20 mmHg and then gradually reduced to about 0 mmHg. As a further example, the intrathoracic pressure can be slowly reduced to a pressure of about −20 mmHg.
さらなる実施形態では、本発明は、胸郭内圧を低下させる装置を提供する。この装置はハウジングを備えており、このハウジングは、ハウジングを個人の気道に結合するべく適合されたインターフェースを設けている。負の胸郭内圧を生成し、これを定期的に位置するべく、個人の肺および気道から呼吸ガスを排出するために、真空源がハウジングと流体連通している。真空制御装置を使用して、患者の肺および気道から呼吸ガスの排出を規制する。さらに、個人に断続的に陽圧呼吸を供給するために、陽圧源がハウジングと流体連通している。このような装置を使用して、頭蓋内圧の上昇に関連した頭部外傷、低血圧、血液循環の不良、低い血液容量、心停止および心不全を含む様々な疾病を治療することができる。 In a further embodiment, the present invention provides a device for reducing intrathoracic pressure. The apparatus includes a housing that provides an interface adapted to couple the housing to a person's airway. A vacuum source is in fluid communication with the housing to expel breathing gas from the individual's lungs and airways in order to create a negative intrathoracic pressure and position it periodically. A vacuum controller is used to regulate the venting of respiratory gases from the patient's lungs and airways. In addition, a positive pressure source is in fluid communication with the housing to intermittently provide positive pressure breathing to the individual. Such devices can be used to treat various diseases including head trauma associated with increased intracranial pressure, hypotension, poor blood circulation, low blood volume, cardiac arrest and heart failure.
いくつかの場合において、陽圧呼吸を送っている最中に呼吸ガスの排出を停止するために、スイッチング機構を使用できる。機械的装置、磁気装置、電子装置のような様々なスイッチング機構の使用が可能である。さらに、機械的ベンチレータ、真空制御装置による真空、横隔膜神経刺激装置、胸郭外ベスト、ベンチレータバッグ、鉄の肺人工呼吸装置、吸引ライン、酸素タンクに取り付けたベンチュリ装置、その他を含む様々な真空源を使用して、呼吸ガスの排出を行うことができる。 In some cases, a switching mechanism can be used to stop breathing gas exhaust while sending positive pressure breaths. Various switching mechanisms such as mechanical devices, magnetic devices, electronic devices can be used. In addition, it uses a variety of vacuum sources including mechanical ventilators, vacuum with vacuum control, diaphragmatic nerve stimulation devices, extrathoracic vests, ventilator bags, iron lung ventilators, suction lines, venturi devices attached to oxygen tanks, etc. The breathing gas can be discharged.
真空を規制するために、閾値弁を個人の気道と流体連通させて配置できる。この閾値弁は、個人の陰の胸郭内圧が約−3cmH2O〜約−20cmH2Oに達すると開放して、個人の気動内に呼吸ガスが流れられるように構成することができる。さらに、機械的ベンチレータ、ハンドヘルド式弁蘇生器、マウス・トゥ・マウス、または断続的な陽圧換気を供給する手段のような様々な圧力源を使用して、陽圧呼吸を送ることが可能である。 A threshold valve can be placed in fluid communication with the individual's airway to regulate the vacuum. The threshold valve may be configured to open when the individual's negative intrathoracic pressure reaches about −3 cm H 2 O to about −20 cm H 2 O to allow breathing gas to flow into the individual's air movement. In addition, positive pressure breaths can be delivered using various pressure sources such as mechanical ventilators, handheld valve resuscitators, mouse-to-mouse, or means to provide intermittent positive pressure ventilation. is there.
本発明は、幅広い意味において、頭蓋内圧力と眼圧を低減する装置および技術を提供する。このような装置および技術は、外傷性脳損傷を負った患者や、血流状態と血圧が低い患者に特に役立つ。頭部内の圧力を低下させながら、組織圧力を維持または増加させる1つの方法は、個人の気道に結合させ、胸郭内圧を低下させるために使用される弁システムを用いるものである。こうすることで、弁システムを、脳からの静脈血液の除去を加速させ、結果的に頭蓋内圧および眼圧を低下させるように使用することができる。同時に、静脈血が心臓への戻りが増加することで組織圧力が上昇する。また、例えば胸郭内に断続的に真空を作り出すといった、これ以外の技術を使用することも可能である。頭蓋内圧を低下させることにより、脳髄液の移動も拡大する。これを実行する上で頭蓋内圧がさらに低下するため、頭部外傷を負った患者の治療も向上する。場合によっては、さらに弁システムを使用して、頭蓋内圧の上昇を招く心臓疾患(心房細動、心不全、心タンポナーデ、その他)を患っている個人の脳機能を治療することもできる。このような心臓疾患には、例えば心房細動または心不全が含まれる。頭蓋内圧を低下させることで、脳髄液の移動および変位が増加し、脳機能の高まりを助ける。 In a broad sense, the present invention provides devices and techniques for reducing intracranial pressure and intraocular pressure. Such devices and techniques are particularly useful for patients with traumatic brain injury and patients with low blood flow and blood pressure. One method of maintaining or increasing tissue pressure while reducing pressure in the head is to use a valve system that is coupled to the individual's airways and used to reduce intrathoracic pressure. In this way, the valve system can be used to accelerate the removal of venous blood from the brain and consequently reduce intracranial and intraocular pressure. At the same time, tissue pressure increases due to increased venous blood return to the heart. It is also possible to use other techniques, such as intermittently creating a vacuum in the thorax. By reducing intracranial pressure, cerebrospinal fluid movement is also expanded. In doing this, the intracranial pressure is further reduced, thus improving the treatment of patients with head trauma. In some cases, the valve system can also be used to treat the brain function of an individual suffering from a heart disease (atrial fibrillation, heart failure, cardiac tamponade, etc.) that results in increased intracranial pressure. Such heart diseases include, for example, atrial fibrillation or heart failure. Reducing intracranial pressure increases cerebrospinal fluid movement and displacement, helping to increase brain function.
頭蓋内圧は、頭部への動脈血圧、頭蓋骨内圧、脳から血流を排出する静脈系統内の圧力によって決定される脳潅流圧量によって制限されている。本発明の装置および方法は、脳から排出される静脈血の出口を拡大して、頭蓋内圧を低下させるために使用できる。この装置および方法は、自発的な呼吸ができる患者、換気時に補助が必要な患者に使用することができる。この場合、患者が息を吸う度に(無呼吸患者の場合には、操作によって胸郭内の圧力が大気圧未満に低下する度に)胸郭内の真空効果を増大させることで、胸郭内、および脳から血液を排出する静脈血管内の圧力が、毎回吸気しようとする度に低下するよう本装置および方法を使用する。これにより、本装置および方法を用いない場合よりも多量の静脈血が頭部から排出され、その結果、頭蓋内圧と眼圧が低下する。さらに、陰の胸郭内圧が発生する度に心臓へ戻る静脈血が増加することで、生命維持に必要な臓器への循環が増加するため、心拍出量が増加し、生命維持に必要な臓器の潅流が向上する。そのため、本発明は、低心拍出量状態および低血圧を患っている患者を助けるために使用することができる。 Intracranial pressure is limited by the amount of cerebral perfusion pressure determined by arterial blood pressure to the head, intracranial pressure, and pressure in the venous system that drains blood from the brain. The device and method of the present invention can be used to expand the outlet of venous blood drained from the brain to reduce intracranial pressure. This device and method can be used for patients who are able to breathe spontaneously and who need assistance during ventilation. In this case, every time the patient inhales (in the case of an apneic patient, every time the pressure in the thorax is reduced below atmospheric pressure by operation), increasing the vacuum effect in the thorax, and The apparatus and method are used so that the pressure in the venous blood vessels that drain blood from the brain decreases each time it tries to inhale. As a result, a larger amount of venous blood is drained from the head than when the present apparatus and method are not used, and as a result, intracranial pressure and intraocular pressure are reduced. Furthermore, every time negative intrathoracic pressure occurs, venous blood returning to the heart increases, and circulation to organs necessary for life support increases, so cardiac output increases, and organs necessary for life support Improves perfusion. As such, the present invention can be used to help patients suffering from low cardiac output conditions and low blood pressure.
呼吸ガスが肺から流出することを防止または阻止するために、様々な阻止または防止機構を使用でき、これらの機構には以下に示す文献に記載されているものが含まれ、本願明細書ではこれらの完全な開示を参照により援用している:米国特許第5,551,420号;第5,692,498号;第6,062,219号、第5,730,122号;第6,155,257号;第6,234,916号;第6,224,562号、また、2002年8月19日付けで提出の米国特許出願第10/224,263号(“Systems and Methods for Enhancing Blood Circulation”事件番号第16354−000115号)、2003年3月28日付けで提出の第10/401,493号(“Diabetes Treatment Systems and Methods”事件番号第16354−000116号)、2001年9月28日付けで提出の第09/966,945号、2001年9月28日付けで提出の第09/967,029号。弁システムは、患者が息を吸い込んでいる最中に患者の体内に呼吸ガスが流入することを完全に防止する、またはこれに抵抗するように構成することができる。呼吸ガスの流れを完全に阻止する弁システムの場合には、閾値の陰の胸郭内圧に達すると開放する圧力反応弁として構成することができる。 Various blocking or prevention mechanisms can be used to prevent or block the breathing gas from flowing out of the lungs, including those described in the following references, which are referred to herein. are incorporated by reference the complete disclosure of US Patent No. 5, 551, 420 Patent; No. 5, 692, 498; 6, 062, 219, EP 5, 730, No. 122; 6, 155 , 257 Patent; sixth, 234, 916 Patent; sixth, 224, 562 Patent, also, US patent application filed on August 19, 2002 No. 10/224, No. 263 ( "Systems and Methods for Enhancing Blood Circulation "case number 16354-000115), 10/401 filed March 28, 2003 , 493 ( "Diabetes Treatment Systems and Methods" Docket No. 16354-000116), the 09/966 submitted on September 28, 2001, 945, 09, filed on September 28, 2001 / 967 , 029. The valve system can be configured to completely prevent or resist breathing gas from entering the patient's body while the patient is inhaling. In the case of a valve system that completely blocks the flow of breathing gas, it can be configured as a pressure responsive valve that opens when a threshold negative intrathoracic pressure is reached.
例えば、呼吸気流入への抵抗を約0cmH2O〜約−25cmH2Oに設定でき、また、この設定を可変あるいは固定にすることができる。より好ましくは、弁システムを、陰の胸郭内圧が約−2cmH2O〜約−20cmH2Oの範囲内である場合に開放するように構成できる。さらに、弁システムは連続的または可変ベースで使用できる。例えば、弁システムを通常の呼吸1回おきに使用することが可能である。 For example, from about about 0cmH2O~ resistance to respiratory flows - it can be set to 25CmH2O, also can be the set in the variable or fixed. More preferably, the valve system can be configured to open when the negative intrathoracic pressure is in the range of about −2 cmH 2 O to about −20 cm H 2 O. Furthermore, the valve system can be used on a continuous or variable basis. For example, the valve system can be used every other normal breath.
限定を意図するものではないが、頭蓋内圧および眼圧を低下させるために使用される特定タイプの阻止弁には、弁穴を開閉するばね付勢型装置、自動/電子手段および機械手段、ダックビル弁、ボール弁、さらに、自発的な呼吸および/または胸郭内圧を操作する外部手段のいずれかによって誘発された低圧差に晒されると開閉するこれ以外の感圧弁システム(例えば、ベンチレータ、横隔膜神経刺激装置、鉄の肺、その他)が含まれる。 Although not intended to be limiting, certain types of stop valves used to reduce intracranial and intraocular pressure include spring-loaded devices that open and close valve holes, automatic / electronic and mechanical means, duckbills Other pressure sensitive valve systems (eg, ventilators, diaphragmatic nerve stimulation) that open and close when exposed to low pressure differentials induced by either valves, ball valves, or external means to manipulate spontaneous breathing and / or intrathoracic pressure Devices, iron lungs, etc.).
過去には、このような閾値弁システムは、続いて起こる心臓収縮での胸郭内真空を増大させる効果があるため、心臓への静脈プレロードを増加させるべく、また、心拍量、拍出量、血圧を上昇させるべく使用されてきた。これに対し、本発明の技術は、脳の静脈側からの血液の除去を促進することで機能する。このような弁システムを使用した場合、心臓から生命維持に必要な臓器(脳を含む)へ排出される血流は増加するであろうが、頭蓋内圧を低下させる上での弁システムの効果は、脳への血流が増加することがわかっていただけに、実際のところ予期しないものであった。しかしながら、弁システムを使用した場合に脳から除去される静脈血圧量が著しい点は変わらなかった。したがって、脳内の血流を増加しながらも、頭蓋内圧を低下できるという弁システムの総効果が得られる。 In the past, such threshold valve systems have the effect of increasing intrathoracic vacuum with subsequent cardiac contractions, so as to increase venous preload to the heart and to increase heart rate, stroke volume, blood pressure Has been used to raise In contrast, the technique of the present invention works by promoting the removal of blood from the venous side of the brain. When such a valve system is used, blood flow from the heart to the vital organs (including the brain) will increase, but the effect of the valve system on reducing intracranial pressure is In fact, it was unexpected because it was found that blood flow to the brain increased. However, the significant difference in venous blood pressure removed from the brain when using the valve system remained the same. Therefore, the total effect of the valve system can be obtained that the intracranial pressure can be reduced while increasing the blood flow in the brain.
弁システムを個人の気道に結合させた状態で、弁システムを介して息を吸い込むと、陰の胸郭内圧が拡大する。個人が自発的に呼吸をしている場合には、単純に弁システムを介して呼吸することができる。個人が無呼吸状態にある場合には、隔膜への電気刺激、ボディキュイラスまたは鉄の肺のような陰圧ベンチレータ、やはり陽圧ベンチレータ間に真空を生成する陽圧ベンチレータを含む様々な技術を用いて人工的に吸入を誘発することができる。一例として、個人に弁システムを介して息を吸い込ませるべく、少なくとも数本の呼吸筋、また特にこれらの呼吸筋を刺激して繰り返し収縮させることで、陰の胸郭内圧の程度を上げ、その期間を延長させることが可能であり、つまり、呼吸筋への刺激によって、周辺の静脈血管系内の圧力に対して胸郭内圧が低下または陰となる期間と程度が増大する。呼吸筋が収縮すると、一般に患者の呼吸は「促迫」する。これらの技術は単独で、または弁システムと組み合わせて使用できる。 With the valve system coupled to the individual's airway, inhalation through the valve system increases the negative intrathoracic pressure. If an individual is breathing spontaneously, they can simply breathe through the valve system. When an individual is in an apneic state, artificial techniques may be used using a variety of techniques, including electrical stimulation to the diaphragm, negative pressure ventilators such as body cuirass or iron lungs, and positive pressure ventilators that also generate a vacuum between positive pressure ventilators. Can induce inhalation. As an example, at least a few respiratory muscles, and in particular, these respiratory muscles are stimulated and repeatedly contracted to increase the degree of negative intrathoracic pressure and allow the person to inhale through the valve system. Can be prolonged, i.e., by stimulating the respiratory muscles, the period and extent to which the intrathoracic pressure is reduced or shaded relative to the pressure in the surrounding venous vasculature. When the respiratory muscles to contract, generally the patient's breathing is "prompting Sako". These techniques can be used alone or in combination with a valve system.
呼吸筋の中でも、刺激を与えて収縮させることができるのは、肋間筋および腹筋を含む、隔膜、胸壁筋である。刺激を与えて収縮させることができる特定の胸壁筋には、本願明細書中でその完全な開示を参照により援用しているLeslie A. Geddes著、“Electroventilation − A Missed Opportunity?”, Biomedical Instrumentation & Technology, 1998年7月/8月号、401〜414頁に記載されているように、斜角筋および胸鎖乳突筋を含む、上肋骨を上昇させるもの、僧帽筋、菱形筋、肩甲骨角挙筋を含む、肩胛帯を固定するべく機能するもの、鋸先大筋、大胸筋および小胸筋を含む、肋骨を上昇させるべく機能するものが含まれる。呼吸筋の、2つの半横隔膜および肋間筋が、吸気と呼気への最も大きな貢献であると考えられる。呼吸筋は様々な方法によって収縮するべく刺激することができる。例えば、刺激を受けると隔膜を収縮させる様々な神経または筋肉束に電流または磁場を供給することによって、隔膜を刺激して収縮させることができる。類似の技術を使用して、胸壁筋を刺激して収縮させることもできる。刺激を行うために、様々なパルストレイン、パルス幅、パルス周波数、パルス波形を使用できる。さらに、電極の場所とパルス伝播のタイミングを変更することも可能である。ある特定の態様では、電流勾配または磁場を提供することで、横隔膜神経を直接または間接的に刺激している。 Among respiratory muscles, diaphragms and chest wall muscles including intercostal muscles and abdominal muscles can be stimulated and contracted. Certain chest wall muscles that can be stimulated and contracted include Leslie A. et al., The full disclosure of which is incorporated herein by reference. As described in Geddes, "Electroventilation-A Missed Opportunity?", Biomedical Instrumentation & Technology, July / August 1998, pages 401-414, including oblique and sternocleidomastoid muscles To raise the ribs, including those that raise the ribs, including trapezius, rhomboid, scapular levator, those that function to fix the shoulder band, saw major, major and small pectoral muscles Includes what works. The two hemidiaphragm and intercostal muscles of the respiratory muscle are thought to be the largest contributor to inspiration and expiration. The respiratory muscles can be stimulated to contract by various methods. For example, the diaphragm can be stimulated to contract by supplying an electric or magnetic field to various nerve or muscle bundles that contract the diaphragm upon stimulation. Similar techniques can be used to stimulate and contract the chest wall muscle. Various pulse trains, pulse widths, pulse frequencies, and pulse waveforms can be used to perform the stimulation. Furthermore, it is possible to change the electrode location and the pulse propagation timing. In certain embodiments, the phrenic nerve is stimulated directly or indirectly by providing a current gradient or magnetic field.
吸入モータ神経に電気刺激を与えるためには、首の側面上の横隔膜神経の部分、下方胸骨のちょうど側方にあたる胸部面上に電極を配置して、電流が隔膜の、上方胸部の直前部に入り次第、横隔膜神経に電流を伝達して、喉の口咽頭領域、または喉頭自体において胸郭神経を刺激できるようにすることが好ましい。しかし、これ以外の電極部位を採用できることも理解されるだろう。例えば、或る実施形態では、胸郭の前広背筋縁に沿った経皮電極衝撃によって呼吸筋を刺激している。また或る実施形態では、気管内チューブまたは咽頭チューブに取り付けた1つまたはそれ以上の電極を使用して呼吸筋に刺激を与えることで呼吸を誘発している。隔膜を刺激するためには、C3〜C7付近、例えばC3、C4、またはC5の間の首範囲において、または横隔膜神経が隔膜に入る場所において横隔膜神経を刺激することができる。隔膜収縮を刺激する別の技術には、隔膜または横隔膜神経の磁場刺激が含まれる。磁場刺激を用いて胸壁筋を刺激することもできる。隔膜または胸壁筋の電場刺激は、1つまたはそれ以上の電極を皮膚上の、好ましくは首または胸郭下部付近(これ以外の場所でもよい)に配置し、経皮電流を含んだ電圧勾配を電極間に供給することで、呼吸筋を刺激して収縮させる。またさらに、経皮電極を使用して呼吸筋収縮を刺激することもできる。これ以外の技術は米国特許第6,463,327号に記載されており、本願明細書ではこの完全な開示を参照により援用している。 In order to apply electrical stimulation to the inhalation motor nerve, an electrode is placed on the side of the diaphragm nerve on the side of the neck, on the chest surface that is just to the side of the lower sternum, and the current is applied to the diaphragm just before the upper chest. Upon entry, current is preferably transmitted to the diaphragmatic nerve so that the thoracic nerve can be stimulated in the oropharyngeal region of the throat, or in the larynx itself. However, it will be understood that other electrode sites may be employed. For example, in one embodiment, the respiratory muscles are stimulated by percutaneous electrode impact along the anterior latissimus dorsi of the rib cage. In some embodiments, one or more electrodes attached to the endotracheal tube or pharyngeal tube are used to stimulate respiration muscles to induce respiration. To stimulate the diaphragm, the diaphragm nerve can be stimulated in the vicinity of C3-C7, for example in the neck range between C3, C4, or C5, or where the diaphragm nerve enters the diaphragm. Another technique for stimulating diaphragm contraction includes magnetic field stimulation of the diaphragm or diaphragmatic nerve. The chest wall muscle can also be stimulated using magnetic field stimulation. For electric field stimulation of the diaphragm or chest wall muscle, one or more electrodes are placed on the skin, preferably near the neck or the lower thorax (or anywhere else), and a voltage gradient including transcutaneous current is applied to the electrodes. Supplying in between stimulates and contracts the respiratory muscles. Still further, percutaneous electrodes can be used to stimulate respiratory muscle contraction. Other techniques are described in U.S. Patent No. 6, 463, 327 No., in this specification are incorporated by reference in full disclosure.
弁システムは固定作動圧を有することもできるし、あるいは、所望の陰の胸郭内圧に達した場合に流れへの抵抗を減らすことができるように可変式にすることもできる。さらに、本発明の弁は、手動または自動で動作する可変式に構成することができる。流れへの抵抗の大きさは、治療中の個人に関連した1つまたはそれ以上のセンサによって測定した生理学的パラメータに基づいて変更することが可能である。このように、流れへの抵抗を、個人の生理学的パラメータが許容範囲内に収まるように変更することができる。自動システムを使用する場合には、参照により援用した参考文献に記載されている流入弁の抵抗または作動圧力を変更する1つまたはそれ以上の機構を制御するべく採用した制御装置を、このようなセンサと接続してもよい。 The valve system can have a fixed working pressure or can be variable so that the resistance to flow can be reduced if the desired negative intrathoracic pressure is reached. Furthermore, the valve of the present invention can be configured to be variable to operate manually or automatically. The magnitude of resistance to flow can be varied based on physiological parameters measured by one or more sensors associated with the individual being treated. In this way, resistance to flow can be altered so that the individual's physiological parameters are within acceptable limits. When using an automated system, such a control device employed to control one or more mechanisms that change the resistance or operating pressure of the inlet valve described in the references incorporated by reference may be used. You may connect with a sensor.
したがって、本発明の弁システムは、胸郭内圧または他の生理学的パラメータを検出するべく使用されるセンサを組み込む、またはこのようなセンサと関連させることができる。或る態様では、センサを、測定した信号を、制御装置と通信している遠隔の受信機へ無線送信するように構成できる。本願明細書中で参照により記述または援用している弁システムの動作を変更する信号を測定するために制御装置を使用することも可能である。例えば、血圧、心臓内の圧力、胸郭内圧、呼気終末陽圧、呼吸速度、頭蓋内圧、眼圧、呼吸流、酸素送達、温度、血液pH、終末呼気炭酸濃度、組織内炭酸濃度、血液酸素、心拍出量、その他を感知するためにセンサを使用することができる。これらのセンサからの信号は受信機へ無線送信される。次に、制御装置がこの情報を使用して、本願明細書中で参照により援用している参考文献に記載されているとおりに、流入弁の作動圧力または抵抗を制御できる。 Thus, the valve system of the present invention can incorporate or be associated with sensors used to detect intrathoracic pressure or other physiological parameters. In certain aspects, the sensor can be configured to wirelessly transmit the measured signal to a remote receiver in communication with the controller. It is also possible to use the controller to measure a signal that alters the operation of the valve system described or incorporated herein by reference. For example, blood pressure, intracardiac pressure, intrathoracic pressure, positive end expiratory pressure, respiratory rate, intracranial pressure, intraocular pressure, respiratory flow, oxygen delivery, temperature, blood pH, end expiratory carbonic acid concentration, tissue carbonic acid concentration, blood oxygen, Sensors can be used to sense cardiac output, etc. Signals from these sensors are wirelessly transmitted to the receiver. The controller can then use this information to control the operating pressure or resistance of the inlet valve, as described in the references incorporated by reference herein.
頭蓋内圧を低下させる技術は様々な設定において使用できる。例えば、自発的に呼吸をしている個人、無呼吸状態にあるが心臓は鼓動している個人、心停止状態にある個人に対してこれらの技術を用いることが可能である。後者の場合では、心肺機能蘇生(CPR)
胸郭内に断続的に真空を作り出すための手段と共にこれらの技術を使用できる。これは、弁システムまたは他の何らかのタイプの圧力操作システムを使用して行える。さらに、このようなシステムは、個人が呼吸をしている場合といった別の設定においても使用できる。
Techniques for reducing intracranial pressure can be used in a variety of settings. For example, these techniques can be used for individuals who are breathing spontaneously, individuals who are in apnea, but whose heart is beating, and individuals who are in cardiac arrest. In the latter case, cardiopulmonary resuscitation (CPR)
These techniques can be used with means for intermittently creating a vacuum in the thorax. This can be done using a valve system or some other type of pressure manipulation system. Furthermore, such a system can be used in other settings, such as when an individual is breathing.
図1は、頭蓋内圧または眼圧を低下させる1つの方法を示す流れ線図である。ステップ10で示すように、工程は、弁システムを個人の気道に結合させることで開始する。例えばマウスピース、気管内チューブ、フェースマスク、その他による任意のタイプの結合機構を使用できる。さらに、本願明細書中で参照により記述または援用している任意の弁システムを使用することができる。ステップ20では、(人工的または自発的な呼吸により)個人の陰の頭蓋内圧が反復的に低下する。陰の頭蓋内圧を人工的に低下させる技術の例には、鉄の肺人工呼吸器、陰圧の生成が可能なベンチレータ、毎分約200〜約2000の速度の高周波振動の供給が可能なベンチレータ、横隔膜神経刺激装置、その他の使用が含まれる。弁システムを気道と結合している間に個人の陰の頭蓋内圧が反復的に低下すると、血液を頭部から排出させる静脈血管内の圧力も低下する。こうすることにより、頭蓋内圧と眼圧が低下する。 FIG. 1 is a flow diagram illustrating one method for reducing intracranial or intraocular pressure. As shown in step 10, the process begins by coupling the valve system to the individual's airway. Any type of coupling mechanism can be used, such as a mouthpiece, endotracheal tube, face mask, etc. In addition, any valve system described or incorporated herein by reference can be used. In step 20, the individual's negative intracranial pressure is repeatedly reduced (due to artificial or spontaneous breathing). Examples of techniques for artificially reducing negative intracranial pressure include iron lung ventilators, ventilators capable of generating negative pressure, ventilators capable of supplying high frequency vibrations at a rate of about 200 to about 2000 per minute, diaphragm Includes neurostimulators and other uses. As the individual's negative intracranial pressure repeatedly decreases while the valve system is coupled to the airway, the pressure in the venous blood vessels that drain blood from the head also decreases. By doing so, intracranial pressure and intraocular pressure are reduced.
ステップ30に示すように、個人の様々な生理学的パラメータを任意で測定できる。このようなパラメータの例には、呼吸速度、胸郭内圧、気管内圧、頭蓋内圧、頭蓋内血流、眼圧、血圧、心拍数、終末呼気炭酸濃度、酸素飽和度、その他が含まれる。さらに、ステップ40に示すように、弁システムの作動閾値レベルは、測定した生理学的パラメータに基づいて任意で変更することができる。これは、脳から引き出す血液量を最大化ために、または、患者が安定状態を維持できるよう、単純に患者の状態を監視するために実施できる。 As shown in step 30, various physiological parameters of the individual can be optionally measured. Examples of such parameters include respiratory rate, intrathoracic pressure, intratracheal pressure, intracranial pressure, intracranial blood flow, intraocular pressure, blood pressure, heart rate, end expiratory carbonic acid concentration, oxygen saturation, and others. Further, as shown in step 40, the actuation threshold level of the valve system can optionally be changed based on the measured physiological parameter. This can be done to maximize the amount of blood drawn from the brain or simply to monitor the patient's condition so that the patient can remain stable.
図2は、弁システム200と結合するフェースマスク100を示す。マスク100は、口と鼻を被覆する目的で、患者の顔面に固定されるよう構成されている。マスク100と弁システム200は、胸郭内圧を低下させることで、頭蓋内圧と眼圧を低下させるために使用する1タイプの器具の例である。しかし、例えば上述にて参照したこれ以外の弁システム、これ以外の結合配置の使用も可能であることが理解されるだろう。したがって、本発明は、特定の弁システム、および以下に記述するマスクに限定されることを意図したものではない。 FIG. 2 shows the face mask 100 in combination with the valve system 200. The mask 100 is configured to be fixed to the patient's face for the purpose of covering the mouth and nose. Mask 100 and valve system 200 are examples of one type of instrument used to reduce intracranial pressure and intraocular pressure by reducing intrathoracic pressure. However, it will be understood that other valve systems, such as those referenced above, and other coupling arrangements may be used. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to any particular valve system and mask described below.
さらに図3〜図5を参照しながら、弁システム200についてさらに詳細に説明する。弁システム200は、換気チューブ208のボール206を受容するソケット204を具備した弁ハウジング202を備えている。こうすることで、換気チューブ208が水平軸周囲で回転し、垂直軸に対して旋回することができる。換気バッグのような呼吸源をチューブ208と結合して、換気を補助することができる。換気チューブ208内には、ダックビル弁212の上に離間して設けられたフィルタ210が配置されている。隔膜216を保持するための隔膜保持装置214がハウジング202内に設けられている。弁システム200はさらに、第2ハウジング220によって適所に保持される患者ポート218を備えている。ハウジング220は、弁システム200とフェースマスク100の結合を促進するタブ222を便宜的に設けている。さらにハウジング220内には、ばね224a、リング部材224b、Oリング224cを具備したチェック弁224が設けられている。ばね224aは、患者ポート218に対してリング部材224bを付勢する。患者ポート218はバイパス開口部226を備え、このバイパス開口部226は、患者ポート218内の圧力が閾値陰圧に達してばね224aを圧縮するまで、チェック弁224のOリング224cで被覆される。 The valve system 200 will be described in further detail with reference to FIGS. The valve system 200 includes a valve housing 202 with a socket 204 that receives a ball 206 of a ventilation tube 208. In this way, the ventilation tube 208 can rotate about the horizontal axis and pivot about the vertical axis. A respiratory source, such as a ventilation bag, can be coupled to the tube 208 to assist in ventilation. In the ventilation tube 208, a filter 210 provided on the duckbill valve 212 is disposed. A diaphragm holding device 214 for holding the diaphragm 216 is provided in the housing 202. The valve system 200 further includes a patient port 218 that is held in place by the second housing 220. The housing 220 is conveniently provided with a tab 222 that facilitates the coupling of the valve system 200 and the face mask 100. Further, a check valve 224 having a spring 224a, a ring member 224b, and an O-ring 224c is provided in the housing 220. Spring 224a biases ring member 224b against patient port 218. Patients port 218 is provided with a bypass opening 226, the bypass opening 226, until the compression of the spring 224a pressure patient port 218 is reached a threshold negative pressure, it is coated with O-ring 224c of the check valve 224 The
患者が能動的に換気を行うと、換気チューブ208を通って呼吸ガスが強制流入される。この気体はフィルタ210を通って流れ、ダックビル弁212を通り、隔膜214を強制的に上昇させ、ポート218から気体を排出させる。これにより、単純にチューブ208を介して呼吸ガスを強制流入して、いつでも患者に換気を行えるようになる。 When the patient actively ventilates, breathing gas is forced through the ventilation tube 208. The gas flows through the filter 210, through duckbill valve 212, forcibly raising the diaphragm 214, Ru is discharging gas from port 218. This allows the patient to be ventilated at any time by simply forcing the breathing gas through the tube 208.
1呼吸サイクルの呼気段階の最中に、吐き出された気体がポート218を通り、隔膜214を持ち上げる。次に、この空気が換気チューブ208内の通路227内を流れ、開口部229を介してシステムから排出される(図3を参照)。 During the exhalation phase of one respiratory cycle, exhaled gas passes through port 218 and lifts diaphragm 214. This air then flows through the passage 227 in the ventilation tube 208 and is exhausted from the system through the opening 229 (see FIG. 3).
1呼吸サイクルの吸気段階の最中に、閾値の陰の胸郭内圧レベルを超えるまで、弁システム200が呼吸空気の肺内への流入を阻止する。この圧力レベルを超えると、ばね224aが圧縮されてチェック弁224が下方へ引き下ろされ、これにより、呼吸ガスが開口部226を通り、先ず最初にチューブ208とダックビル弁212を通過することで患者の肺へ流れる。弁224は、陰の胸郭内圧が約0cm H2O〜約−25cm H2Oの範囲内、より好ましくは約−2cm H2O〜約−20cm H2Oの範囲内にある場合に開口するように設定することができる。これにより、患者が弁システム200を使用して吸気している最中に、陰の胸郭内圧の度数と期間を拡大することができる。胸郭内圧が閾値未満に低下すると、ばね224aが反跳してチェック弁224を再度閉鎖する。この場合、脳から血液を送る静脈血管内の圧力も低下する。こうすることで、より多くの血液が脳から引き出され、頭蓋内圧と眼圧を低下することができる。 During the inspiratory phase of one respiratory cycle, the valve system 200 prevents breathing air from entering the lungs until a threshold negative intrathoracic pressure level is exceeded. When this pressure level is exceeded, the spring 224a is compressed and the check valve 224 is pulled down so that the breathing gas passes through the opening 226 and first through the tube 208 and the duckbill valve 212, so that the patient Flows into the lungs. The valve 224 can be set to open when the negative intrathoracic pressure is in the range of about 0 cm H2O to about -25 cm H2O, more preferably in the range of about -2 cm H2O to about -20 cm H2O. This allows the frequency and duration of the negative intrathoracic pressure to be increased while the patient is inhaling using the valve system 200. When the intrathoracic pressure is reduced to less than the threshold value, place it 224a is again to close the check valve 224 to recoil. In this case, the pressure in the venous blood vessels that send blood from the brain also decreases. By doing so, more blood is drawn from the brain, and the intracranial pressure and intraocular pressure can be reduced.
ここで説明している任意の弁システムは、図6に示すように、治療システム300内に組み込むことができる。システム300は、フェースマスク100と弁システム200を便宜的に備えることができるが、ここで説明した任意の弁システムまたは連通機構、あるいはその他を使用することが可能である。弁システム200は制御装置310と便宜的に結合していてよい。制御装置310は、ここで記載および援用されている任意の実施形態と類似した方法で弁システム200のインピーダンスレベルを制御するべく使用できる。インピーダンスのレベルは、生理学的パラメータの測定値に基づいて、またはプログラムされた変更スケジュールを用いて変更できる。システム300は、ここで記述した任意の生理学的パラメータを測定するための、幅広い種類のセンサおよび/または測定装置であってよい。これらのセンサまたは測定装置は、弁システム200またはフェースマスク内に一体形成あるいは結合するか、もしくは別個に設けることが可能である。 Any of the valve systems described herein can be incorporated into a treatment system 300 as shown in FIG. System 300 may conveniently include face mask 100 and valve system 200, but any valve system or communication mechanism described herein , or others may be used. Valve system 200 may be conveniently coupled to controller 310. The controller 310 can be used to control the impedance level of the valve system 200 in a manner similar to any embodiment described and incorporated herein. The level of impedance can be changed based on measurements of physiological parameters or using a programmed change schedule. System 300 may be a wide variety of sensors and / or measurement devices for measuring any physiological parameter described herein. These sensors or measuring devices can be integrally formed or coupled within the valve system 200 or face mask, or provided separately.
例えば、弁システム200は、(例えば胸郭内圧、頭蓋内圧、眼圧のような)圧力測定を行うための圧力トランスデューサ、肺に対して流出入する空気の流量を測定する流量測定装置、または吐き出された二酸化炭素を測定する二酸化炭素センサを備えていてよい。 For example, the valve system 200 can be a pressure transducer for making pressure measurements (such as intrathoracic pressure, intracranial pressure, intraocular pressure, etc.), a flow measuring device that measures the flow rate of air flowing into and out of the lung, or an exhaled device. A carbon dioxide sensor for measuring the carbon dioxide may be provided.
他のセンサまたは測定装置の例には、心拍数センサ330、血圧センサ340、温度センサ350が含まれる。これらのセンサはさらに制御装置310と結合し、測定値を記録できるようになっている。さらに、これ以外の測定装置を使用して、例えば酸素飽和度および/またはO2の血中レベル、血中乳酸値、血液pH、組織中の乳酸値、組織pH、血圧、心臓内の圧力、胸郭内圧、呼気終末陽圧、呼吸速度、頭蓋内圧、眼内圧、呼吸流、酸素搬送、温度、終末呼気炭酸濃度、組織炭素濃度、心拍出量、その他といった様々な生理学的パラメータを測定することができる。 Examples of other sensors or measuring devices include a heart rate sensor 330, a blood pressure sensor 340, and a temperature sensor 350. These sensors are further coupled to the controller 310 so that the measured values can be recorded. Further, by using the other of the measuring device, such as oxygen saturation and / or in blood O2 levels, blood lactate, blood pH, lactate in the tissue, tissue pH, blood pressure, the pressure within the heart, Measure various physiological parameters such as intrathoracic pressure, positive end expiratory pressure, respiratory rate, intracranial pressure, intraocular pressure, respiratory flow, oxygen delivery, temperature, end expiratory carbonic acid concentration, tissue carbon concentration, cardiac output, etc. Can do.
いくつかの場合においては、制御装置310を使用して、弁システム200の制御、任意のセンサまたは測定装置の制御、測定値の記録、任意の比較の実施を行うことができる。あるいは、1組のコンピュータおよび/または制御装置を組み合わせて使用して、このような作業を実施することもできる。この器具には、適切なプロセッサ、ディスプレイ画面、入力装置および出力装置、エントリ装置、メモリまたはデータベース、ソフトウェア、その他システム300を動作するために必要な機器を設けることができる。 In some cases, using the control unit 310 can perform control of the valve system 200, control of any sensor or measuring device, records the measurement values, the implementation of any comparison. Alternatively, a set of computers and / or control devices can be used in combination to perform such operations. The instrument can be provided with a suitable processor, display screen, input and output devices, entry devices, memory or database, software, and other equipment necessary to operate the system 300.
個人に人工的に呼吸させるために、さらに様々な装置を制御装置310に結合することも可能である。例えば、このような装置は呼吸器360、鉄の肺人工呼吸装置370または横隔膜神経刺激装置380を備えることができる。呼吸器360は、個人の身体内に陰の胸郭内圧を作り出すものであってよく、また、毎分約200〜約2000回の振動の生成が可能な高圧呼吸器であってよい。 Various devices can also be coupled to the controller 310 to allow an individual to artificially breathe. For example, such a device may comprise a respiratory device 360, an iron lung ventilator 370 or a diaphragmatic nerve stimulator 380. The respirator 360 may create a negative intrathoracic pressure in the individual's body, and may be a high pressure respirator capable of generating about 200 to about 2000 vibrations per minute.
実施例1
以下は、本発明に従って頭蓋内圧を低下させる方法を示す非限定的な実施例である。この実施例では、体重30kgの豚にプロポフォルで麻酔を施した。硬膜下に挿入した、先端にマイクロマノメータを取り付けたMillar社製電子カテーテルを使用して、自発的に呼吸をしている豚の頭蓋内圧を継続的に測定した。気管内の胸峰の高さに配置したMillar社製カテーテルを使用して、胸郭内圧(ITP)を記録した。豚の血圧を安定化した後に、0mH2O呼吸インピーダンスで、その後5、10、15、20cmH2Oの呼吸インピーダンスで、心拍数、呼吸量、頭蓋内圧(ICP)、胸郭内圧を記録した。呼吸インピーダンスは、図2〜図5で説明したとおりに、インピーダンス閾値弁(ITV)を使用して達成された。
Example 1
The following are non-limiting examples illustrating the method for reducing intracranial pressure in accordance with the present invention. In this example , a pig weighing 30 kg was anesthetized with propofol. The intracranial pressure of a spontaneously breathing pig was continuously measured using a Millar electronic catheter inserted under the dura mater with a micromanometer at the tip. Intrathoracic pressure (ITP) was recorded using a Millar catheter placed at the level of the thoracic ridge in the trachea. After stabilizing the blood pressure of the pig, heart rate, respiratory volume, intracranial pressure (ICP), and intrathoracic pressure were recorded at 0 mH 2 O respiratory impedance and then at 5, 10, 15, 20 cm H 2 O respiratory impedance. Respiration impedance was achieved using an impedance threshold valve (ITV) as described in FIGS.
底部における頭蓋内圧は約8/4mmHgであった。図7に示すように、呼吸インピーダンスの量を増加すると、これに比例して頭蓋内圧が低下した。豚が20cmH2Oのインピーダンスを吸い込んだ場合の頭蓋内圧は6/−2mmHgであった。これらの結果は複数の豚研究において観察されており、また、再生可能である。豚の脳内にMillar社製カテーテルを3cm挿入した。プローブの挿入に関連した外傷によって頭蓋内圧が二次的に上昇した。新規の基準にて頭蓋内圧が25/22mmHgに増加した。次に、インピーダンス閾値弁を、異なる抵抗レベルにて評価した(図8)。ここでも、呼吸インピーダンスの度数に比例して頭蓋内圧が低下した。 The intracranial pressure at the bottom was about 8/4 mmHg. As shown in FIG. 7, when the amount of respiratory impedance was increased, the intracranial pressure decreased in proportion to this. The intracranial pressure when the pig inhaled an impedance of 20 cm H2O was 6 / -2 mmHg. These results have been observed in several pig studies and are reproducible. A 3 mm Millar catheter was inserted into the pig brain. Intracranial pressure secondary increased due to trauma associated with probe insertion. The intracranial pressure increased to 25/22 mmHg on a new basis. The impedance threshold valve was then evaluated at different resistance levels (FIG. 8). Again, the intracranial pressure decreased in proportion to the frequency of respiratory impedance.
実施例2
この実施例では、心停止からの回復の設定において頭蓋内圧が増加した。この実施例では、心室細動を6分間患った後に、心肺蘇生術を6分間実施し、除細動を行った豚モデルを使用した。動物は、実施例1と類似の弁システムを使用し、10cmH2O呼吸インピーダンスを介して呼吸を行った際に、自発的な呼吸により、頭蓋内圧が最大50%にまで低下した。
Example 2
In this example , intracranial pressure increased in the setting for recovery from cardiac arrest. In this example , a porcine model was used in which cardiopulmonary resuscitation was performed for 6 minutes after undergoing ventricular fibrillation for 6 minutes, and then defibrillated. When the animal used a valve system similar to Example 1 and breathed through a 10 cm H 2 O respiratory impedance, spontaneous pressure reduced the intracranial pressure to a maximum of 50%.
上述の全ての実施例では、胸郭内圧が他の身体部位に関連して低下したことで、脳から血液を排出させる静脈血管内の圧力を低下させる吸引効果が生じ、その結果頭蓋内圧が低下した。 In all of the above-described examples , the intrathoracic pressure was reduced relative to other body parts, resulting in a suction effect that reduced the pressure in the venous blood vessels that drain blood from the brain, resulting in a decrease in intracranial pressure. .
本発明はさらに、脳脊髄液(CSF)の流体移動を促進することにより頭蓋内圧(ICP)を低下させる技術および装置を提供する。ICP増加の原因は多数あるが、例えば、頭部損傷、虚血、オスモル濃度の不安定、脳浮腫、腫瘍、透析困難症、感染症、発作、高血圧性危機が含まれる。これらの各々はどれも、ゆっくりとしたICPの上昇、場合によっては急激な上昇を引き起こす可能性がある。脳内容物の固体は、頭蓋骨によって封鎖された内容物の約80〜85%を占める。大脳血液容量が3〜6%、CSFが5〜15%の割合を占める。本願明細書中でその完全な開示を参照により援用している、Anesthesia,Third Edition Editor,Ron Miller. Chapter authers: Shapiro and Drummond. Chapter 54(1990)を参照のこと。CSFは、脳内におけるその生成部位から、脳内へ再吸収される部位へと、通常の生理学的状態の下で、阻害されることなく移動する。脳内容物は実質的に圧縮不能であるため、3つの主要な構成要素(脳物質、血液容量、CSF容量)のうちのいずれか1つの容量が変化することで、他の2つの要素の一方または両方にも相対的な変化が生じてしまう。非CSF構成要素(単数または複数)の増加に伴い二次的に脳の容量が増加すると、CSFのうちのいくらかが、大後頭孔(頭蓋骨を、脊髄が位置する空間と接続している頭蓋骨内の孔)を含む別の部位へ強制移動され、さらに、脊髄を包囲しているCSF空間内へと強制移動される。非CSF構成要素の容量とサイズが拡大すると、頭蓋内圧が上昇する。不活発状態での通常のICPレベルは10〜15mmHgである。15〜20mmHgよりも高いレベルでは、圧迫およびその結果の組織虚血(適度な血流の欠如)に伴い二次的に脳に損傷が生じる可能性がある。ICPレベルの低下は、水摂取規制、排尿促進、ステロイド、過度呼吸、脳静脈圧、冷却法、CSF排出、および外科手術による減圧を含む多数の臨床的介入によって達成することが可能である。 The present invention further provides techniques and devices for reducing intracranial pressure (ICP) by promoting fluid movement of cerebrospinal fluid ( CSF ). There are many causes of increased ICP, including, for example, head injury, ischemia, osmolar instability, cerebral edema, tumor, dialysis difficulties, infection, seizures, hypertensive crisis. Each of these can cause a slow rise in ICP, and in some cases, a sudden rise. The solid content of the brain accounts for about 80-85% of the content sealed by the skull. Cerebral blood volume accounts for 3-6% and CSF 5-15%. Annesthesia, Third Edition Editor, Ron Miller., Which is hereby incorporated by reference in its entirety. Chapter authors: Shapiro and Drummond. See Chapter 54 (1990). CSF moves uninhibited under normal physiological conditions from its site of production in the brain to the site of reabsorption into the brain. Since the brain content is substantially compressed inability three major components (the brain substance, blood volume, CSF volume) by any one of the capacity of the changes, the other two elements A relative change occurs in one or both. When the brain volume increases secondary with the increase in non-CSF component (s), some of the CSF will enter the large occipital foramen (the skull that connects the skull with the space where the spinal cord is located). Forcibly moved to another site including the hole) and further into the CSF space surrounding the spinal cord. Increasing the capacity and size of non-CSF components increases intracranial pressure. Normal ICP levels in the inactive state are 10-15 mmHg. At levels higher than 15-20 mm Hg, secondary damage to the brain can occur with compression and the resulting tissue ischemia (lack of adequate blood flow). Reduction of ICP levels can be achieved by a number of clinical interventions including water intake regulation, urination promotion, steroids, hyperventilation, cerebral venous pressure, cooling methods, CSF excretion, and surgical decompression.
ICPの上昇により、CSFの流体移動および変位が生じる。ICPの上昇に関係なく、CSFの液生成は概して一定(約150ml/日)のままである。ICPを上昇させることにより、CSFの液再吸収を遅速化することができる。ここで説明した弁システムを使用することで、中心静脈圧を低下させることができる。これによりICPが低下し、CSFの流体移動または変位および再吸収が増加する。その結果、さらにICPが低下する。 ICP rise causes CSF fluid movement and displacement. Regardless of ICP elevation, CSF fluid production remains generally constant (about 150 ml / day). By increasing the ICP, the liquid reabsorption of CSF can be delayed. By using the valve systems described herein, it is possible to reduce the middle cardiac vein pressure. This reduces ICP and increases CSF fluid movement or displacement and reabsorption. As a result, ICP further decreases.
本発明の弁システムは、自発的に呼吸を行っている個人、陰圧換気で換気を行っている患者、呼吸サイクルの少なくとも一部分について中心静脈圧を低下させるベンチレータで換気を行っている患者に使用することができる。本発明の弁システムにより胸郭内圧が低下する度に、これに随伴してICPが低下し、CSFの流体移動が増加する。換言すれば、弁システムを使用する場合に、ICP波形の頂点と谷の間の差異が拡大する。静脈血管を介して脳へ送られた胸郭内の圧力が変化するために、自発的に呼吸をしている人物に正弦移動が生じる。通常、不規則に動いているCSF圧力(呼吸の度に圧力が上昇、低下する)が、弁システムによって変更される。より詳細には、弁システムが下方トラフ弁を作ることで、呼吸する度にICPに総体的な変化が生じる。無呼吸状態にある患者の場合は、鉄の肺、横隔膜神経刺激装置(例えば、本願明細書で参照により援用している米国特許第6234985号;6224562号、6312399号に記載されているもの)、胸部を定期的に拡大するために使用する胸部上の吸引カップ、その他を含む様々なベンチレータと共にこの弁システムを使用することで、類似の効果を生むことが可能である。 The valve system of the present invention, individuals subjected to spontaneous breathing, the patient is subjected to ventilation in the shade pressure ventilation, the patient undergoing ventilation ventilator to reduce the centered venous pressure for at least a portion of the respiratory cycle Can be used. Each time the intrathoracic pressure is reduced by the valve system of the present invention, the accompanying ICP is lowered and the fluid movement of the CSF is increased. In other words, the difference between the peak and valley of the ICP waveform is magnified when using a valve system. For the pressure in through a venous vessel were sent to the brain thorax changes, sinusoidal transfer occurs to the person has a spontaneously breathing. Normally, CSF pressure that is moving irregularly (pressure increases and decreases with each breath) is changed by the valve system. More specifically, the valve system creates a lower trough valve, which causes an overall change in ICP with each breath. For patients with apnea, iron lung, diaphragmatic nerve stimulator (eg, those described in US Pat. Nos. 6,234,985; 6,224,562, 6312399, incorporated herein by reference), chest Similar effects can be produced using this valve system with a variety of ventilators, including suction cups on the chest used for regular enlargement, and others.
CSF流体移動が増加することで、脳の代謝状態が全体的に向上する。これを図9A、図9Bに概略的に示す。図9A中において、脳400は通常の状態にある。脳400は、部位404にて生成されたCSF402で包囲されている。さらに、CSFは頭蓋骨406で包囲されている。血液が動脈408を通って脳400に入り、静脈410を介して脳から出る。さらに、静脈410はCSFを排出する部位412を含んでいる。図9Aでは、排出時のCSFの流動方向を示す矢印を示している。脳400からは、大後頭孔416で包囲された脊髄414が延びている。 Increased CSF fluid movement improves the overall metabolic state of the brain. This is schematically shown in FIGS. 9A and 9B. In FIG. 9A, the brain 400 is in a normal state. Brain 400 is surrounded by CSF402 generated in parts position 404. In addition, the CSF is surrounded by a skull 406. Blood enters the brain 400 through the artery 408 and exits the brain through the vein 410. Further, the vein 410 includes a portion 412 that drains CSF . In FIG. 9A, the arrow which shows the flow direction of CSF at the time of discharge | emission is shown. Extending from the brain 400 is a spinal cord 414 surrounded by a large occipital foramen 416.
図9Bでは、脳400が著しく肥大したために、CSFが入っている空間402が減少している。脳400の肥大によって、矢印418で示すように、脊髄414へ流れるCSFの流れが阻止されてしまう可能性がある。さらに、頭蓋骨406から出るCSFの移動を阻止するための部位412へのCSFの移動が減少する。 In FIG. 9B, because the brain 400 is significantly enlarged, the space 402 containing the CSF is reduced. The enlargement of the brain 400 may prevent the flow of CSF flowing to the spinal cord 414 as indicated by the arrow 418. Further, the movement of CSF to site 412 to prevent movement of CSF exiting skull 406 is reduced.
上述した全ての条件に関連して上昇したICPをここで説明した弁システムを使用して治療することで、脳の肥大を減少させることができる。これにより、同じ条件下でCSFの移動および流体変位が増加する。その結果、CSFが再び移動できるようになると、頭蓋内圧がさらに低下する。 Treating the elevated ICP associated with all the conditions described above using the valve system described herein can reduce brain hypertrophy. This increases CSF movement and fluid displacement under the same conditions. As a result, when the CSF can move again, the intracranial pressure further decreases.
次に図10を参照しながら、心臓の心房の収縮がICPに及ぼす効果について説明する。図示にあるように、心房の収縮によりICPが段階的に移動する。これは、心臓の心室細動の最中に最も明白に実証することができる。この設定において、多くの場合、心房は自発的に鼓動し、収縮および緩和波形の各々の圧力が脳へ迅速に伝播され、ほぼ同一の波形にてICPに反映される。本発明の発明者は、流体システム(静脈血管およびCSF)どうしを非常に接近してつながれているために、心律動の僅かな変化によってもCSF圧力に即座に変化が生じることを見出した。そのため、著しい心律動または著しい心不全を患っている患者によっては、これらの状況によって生じた右心圧が上昇した結果ICPが上昇する場合がある。このようなICPの上昇により脳潅流を低下させることができるが、これは、脳潅流が、脳に流入する血液の圧力(平均動脈圧)から脳から出る血液の圧力(ICPおよび中心静脈圧)を引いた数値により決定されるためである。ここで説明した弁および胸郭内真空システムを使用することで、胸郭内圧が低下する。図10に示すように、下方に向いた矢印は、弁システムを介した各々の吸気のタイミングを示している。基準状態において、心房細動開始前に、吸入(短い矢印)毎にITPが低下し、右心圧が低下し、中心静脈圧が低下し、その後、即座にICPが低下する。心房細動が開始すると、頭蓋内圧が上昇し、ICP振幅変化の正弦パターンが減衰する。動物が、−10cmH2Oの吸入インピーダンスを介して吸気を開始し次第、胸郭内圧(ITP)が迅速に低下し、右心房(RA)圧が迅速に低下し、また、各吸気毎にICP内の正弦波動が回復するに従って、頭蓋内圧(ICP)が迅速に低下する。ICPが上昇した状態では、阻止手段を介して息を吸うことによりICPが低下し、脳脊髄液の流れが増加し、脳潅流の増加に伴って二次的に脳虚血が減少する。このように、これらの弁システムは、心房細動のような心律動を患っている患者、またはICPの上昇を伴う心不全を患っている患者に対して、ICPを低下させ、CSFの流体移動および変位を増加させ、さらに最終的にはこれらの患者の脳機能の改善を助ける目的で使用することができる。 Next, the effect of heart atrial contraction on ICP will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the ICP moves stepwise by the contraction of the atrium. This can be most clearly demonstrated during cardiac ventricular fibrillation. In this setting, often atria spontaneously beating, each of the pressure of contraction and relaxation waveform is rapidly propagated to the brain is reflected in ICP at approximately the same waveform. The inventor of the present invention has found that even a slight change in heart rhythm causes an immediate change in CSF pressure because the fluid systems (venous vessels and CSF) are so closely connected. Thus, in some patients suffering from significant heart rhythm or significant heart failure, ICP may increase as a result of increased right heart pressure caused by these conditions. Although it is possible to reduce the cerebral perfusion by the rise of such ICP, which, cerebral perfusion pressure of the blood exiting the brain from the blood pressure (mean arterial pressure) that flows into the brain (ICP and centered venous pressure This is because it is determined by a numerical value obtained by subtracting). By using the valve and intrathoracic vacuum system described herein, intrathoracic pressure is reduced. As shown in FIG. 10, the downward-pointing arrows indicate the timing of each intake through the valve system. In the reference state, before starting atrial fibrillation, inhalation (short arrows) ITP is reduced for each, and reduced right heart pressure, centered venous pressure decreases, then, ICP decreases immediately. When atrial fibrillation starts, the intracranial pressure rises and the sine pattern of ICP amplitude change attenuates. Animals, soon to start the intake through the intake impedance -10CmH2O, intrathoracic pressure (ITP) decreases rapidly, decreases rapidly right heart bunches (RA) pressure, also in the ICP for each intake As the sine wave recovers, the intracranial pressure (ICP) quickly decreases. In a state where ICP is elevated, ICP is lowered by inhaling through the blocking means, cerebrospinal fluid flow is increased, and cerebral ischemia is secondarily reduced as brain perfusion increases. Thus, these valve systems reduce ICP, reduce CSF fluid movement and CSF for patients suffering from cardiac rhythms such as atrial fibrillation, or patients suffering from heart failure with elevated ICP. It can be used to increase the displacement and ultimately to help improve the brain function of these patients.
したがって、吸気抵抗の量、または陰の胸郭内圧生成(様々な技術を用いて生成することができる)を、ICP、血圧、呼吸速度、またはこれ以外の生理学的パラメータの測定値のフィードバックによって制御または規制することができる。このようなシステムは閉鎖ループフィードバックシステムを含んでいる。 Thus, the amount of inspiratory resistance, or negative intrathoracic pressure generation (which can be generated using various techniques) is controlled by feedback of measurements of ICP, blood pressure, respiratory rate, or other physiological parameters or Can be regulated. Such a system includes a closed loop feedback system.
図11は、頭蓋内圧の上昇を伴った頭部外傷を患う患者を治療するための別の方法を示すフローチャートである。このような技術は、とりわけ低血圧または心停止を患う患者の治療にも適用可能である旨が理解されるだろう。これらの技術は、個人が無呼吸状態にある場合に特に有用であるが、場合によっては呼吸をしている患者にも使用することが可能である。 FIG. 11 is a flow chart illustrating another method for treating a patient suffering from a head injury with increased intracranial pressure. It will be appreciated that such techniques are particularly applicable to the treatment of patients suffering from hypotension or cardiac arrest. These techniques are particularly useful when the individual is in an apneic state, but in some cases can also be used for breathing patients.
幅広い意味で、頭部外傷を患う患者を治療する場合、個人の胸郭内圧を低下させることで頭蓋内圧が低下する。これが二次的な脳への損傷の低減の補助となる。ステップ500に示すように、個人に器具を結合することで、個人の胸郭内圧の低下を補助することができる。米国特許第6,584,973号に記載されているような、呼吸ガスの排出が可能な機械的ベンチレータ、米国特許第6234985号;第6224562号;第6312399号;第6463327号に記載されているような横隔膜神経または他の筋肉刺激装置(米国特許第5,551,420号;第5,692,498号;第6,062,219号;第5,730,122号;第6,155,257号;第6,234,916号;第6,224,562号に記載されている阻止機構の使用の有無に拘わらない)、鉄の肺装置、胸壁を外方へ引いて、鉄の肺の効果と類似の胸郭真空を作り出すことが可能な胸部ベスト、本願明細書と同日の2003年9月11日付けで提出の米国特許出願第10/660,366号(事件番号第16354−005400号)に記載されているような換気バッグ、その他の使用を含む幅広い範囲の器具および技術を使用して胸郭内圧を低下させることができる。本願明細書中ではこれら全ての参考文献を参照により援用している。呼吸をしている患者の場合には、上述したような、また、吸入時に約5cmH2Oが生成された際に開放するように設定された閾値弁を使用することで、その人物の陰の胸郭内圧を増加させることができる。 In a broad sense, when treating a patient suffering from a head injury, the intracranial pressure is reduced by reducing the individual's intrathoracic pressure. This helps to reduce secondary brain damage. As shown in step 500, coupling an instrument to an individual can assist in reducing the individual's intrathoracic pressure. As described in U.S. Patent No. 6, 584, 973 Patent, the discharge is possible mechanical ventilator breathing gas, U.S. Patent No. 6,234,985; which is described in No. 6,463,327; No. 6,224,562; No. 6,312,399 phrenic nerve or other muscle stimulation device (U.S. Patent No. 5, 551, 420 Patent as; 5, 692, 498; 6, 062, 219 Patent; No. 5, 730, No. 122; 6, 155, No. 257; No. 6 , 234 , 916; whether or not the blocking mechanism described in No. 6 , 224 , 562 is used), iron lung device, pulling the chest wall outward, similar to the effect of iron lung of the rib cage vacuum it is possible to create a breast best, the specification of the application and the same day of the 2003 September 11, dated in the filing of US Patent application No. 10/660, No. 366 A wide range of instruments and techniques can be used to reduce intrathoracic pressure, including ventilation bags and other uses as described in (Case Number 16354-005400). All of these references are incorporated herein by reference. In the case of a breathing patient, using the threshold valve as described above and set to open when approximately 5 cm H 2 O is generated during inhalation, the person's negative intrathoracic pressure Can be increased.
個人が無呼吸状態にある場合には、ステップ502に示すように、個人に陽圧呼吸を送る。これは、機械的ベンチレータ、換気バッグ、マウス・トゥ・マウス式人工呼吸、その他を用いて行うことができる。この実施後、胸郭内圧が迅速に低下する。これは、ステップ504に示すように、患者の肺から呼吸ガスを排出または排除することで実施できる。上述した技術のいずれも、胸郭内圧を低下させるべく使用することができる。このような胸郭内圧の低下によって、さらに中心静脈圧および頭蓋内圧も低下する。 If the individual is in an apnea state, a positive pressure breath is sent to the individual as shown in step 502. This can be done using mechanical ventilators, ventilation bags, mouse-to-mouse ventilation, and others. After this operation, the intrathoracic pressure quickly decreases. This can be done by expelling or eliminating respiratory gas from the patient's lungs, as shown in step 504. Any of the techniques described above can be used to reduce intrathoracic pressure. By reduction of such a intrathoracic pressure also decreases centered venous pressure and intracranial pressure further.
呼吸段階中における真空効果は一定なもの、時間によって変化するもの、またはパルスされたものであってよい。真空を作るための異なる方法の例については、後に図12A〜図12Cに関連して記述している。最初の陽圧呼吸が約250ミリ秒〜約2秒、より好ましくは約0.75秒〜約1.5秒の時間だけ供給される。呼吸ガスが陽圧呼吸の時間に対して約0.5〜約0.1の時間だけ抽出される。陽圧呼吸は、約0.1リットル/秒〜約5リットル/秒の流量、より好ましくは約0.2リットル/秒〜約2リットル/秒の流量で送ることができる。呼気の流れ(例えば、機械的ベンチレータ)は約0.1リットル/秒〜約5リットル/秒、より好ましくは約0.2リットル/秒〜約2リットル/秒の範囲内であってよい。真空は負の流れと共に、または単独で維持することができる。真空は約0mmHg〜約−50mmHg、より好ましくは約0mmHg〜約−20mmHgの範囲内であってよい。 The vacuum effect during the breathing phase may be constant, time-varying, or pulsed. Examples of different methods for creating a vacuum are described later in connection with FIGS. 12A-12C. The initial positive pressure breath is delivered for a time of about 250 milliseconds to about 2 seconds, more preferably about 0.75 seconds to about 1.5 seconds . Breathing gas only is extracted but between the time of about 0.5 to about 0.1 with respect to time of the positive pressure breathing. Positive pressure breathing can be delivered at a flow rate between about 0.1 liter / second and about 5 liter / second, more preferably between about 0.2 liter / second and about 2 liter / second. The exhalation flow (eg, mechanical ventilator) may range from about 0.1 liter / second to about 5 liter / second, more preferably from about 0.2 liter / second to about 2 liter / second. The vacuum can be maintained with the negative flow or alone. The vacuum may be in the range of about 0 mmHg to about −50 mmHg, more preferably about 0 mmHg to about −20 mmHg.
ステップ506に示すように、陽圧呼吸を送り、その後胸郭内圧を迅速に低下させる工程を、頭蓋内圧を制御するために必要なだけ繰り返すことができる。これが終了すると、ステップ508にてこの工程は完了する。 As shown in step 506, the process of sending a positive pressure breath and then rapidly reducing the intrathoracic pressure can be repeated as necessary to control the intracranial pressure. When this is finished, the process is completed at step 508.
陽圧呼吸と真空を生成する方法は、特定の用途に従って異なっていてよい。これらは異なる期間と傾斜を有する様々な波形にて付与することができる。例として、平方波、2位相性(この場合、真空生成後に陽圧が続く)、減衰(この場合は、真空が生成された後に減衰が可能になる)、その他を使用するものが挙げられる。図12A〜図12Cにおいてその発生の様子の3つの例を示しているが、これ以外のものも可能である。説明の簡便性の目的で、陽圧呼吸が発生する時間を吸気段階に関連して定義し、胸郭内圧が低下する時間を呼気段階に関連して定義する。陽圧呼吸は約10〜約16回/分の呼吸において発生し、この場合、吸気段階は約1.0〜約1.5秒間継続し、呼気段階は約3〜約5秒間継続する。図12Aに示すように、呼吸ガスは最大約22mmHgの圧力まで高速供給される。これが、約−10mmHgの陰圧に迅速に反転される。サイクルが繰り返される場合、この圧力は、呼気段階が終了するまで比較的一定に維持される。 The method of generating positive pressure breathing and vacuum may vary according to the particular application. These can be applied in various waveforms with different periods and slopes. Examples include those using square wave, biphasic (in this case, positive pressure follows vacuum generation ), attenuation (in which case attenuation is possible after the vacuum is generated ), etc. 12A to 12C show three examples of how they occur, but other examples are possible. For ease of explanation, the time for positive pressure breathing to occur is defined in relation to the inspiratory phase, and the time for intrathoracic pressure to decrease is defined in relation to the expiratory phase. Positive pressure breathing occurs at about 10 to about 16 breaths / minute, where the inspiratory phase is about 1 . The breathing phase lasts from about 3 to about 5 seconds, lasting from 0 to about 1.5 seconds. As shown in FIG. 12A, breathing gas is delivered at a high rate up to a pressure of about 22 mmHg. This is quickly reversed to a negative pressure of about -10 mmHg. If the cycle is repeated, this pressure will remain relatively constant until the expiration phase ends.
図12Bでは、陽圧はよりゆっくりと付加される。圧力が約10〜約15mmHgに達すると、この圧力が約−20mmHgの陰圧に迅速に反転される。呼気段階の最後において、この陰圧が約0mmHgにまで徐々に減衰する。その後、このサイクルが繰り返される。そのため、図12Bに示すサイクルでは、図12Aのサイクルよりも陽圧が低く、また、陰圧については最初は図12Aよりも低いが、徐々に上昇できるようになっている。この技術は、起こり得る気道のつぶれの低減を補助するべく設計されている。 In FIG. 12B, positive pressure is applied more slowly. When the pressure reaches about 10 to about 15 mmHg, this pressure is rapidly reversed to a negative pressure of about -20 mmHg. At the end of the exhalation phase, this negative pressure gradually decays to about 0 mmHg. Thereafter, this cycle is repeated. Therefore, in the cycle shown in FIG. 12B, the positive pressure is lower than the cycle of FIG. 12A, and the negative pressure is initially lower than that of FIG. 12A, but can gradually increase. This technique is designed to help reduce possible airway collapse.
図12Cでは、陽圧が約20mmHgにまで上昇され、その後、約0mmHgにまで急速に低下されている。次に、陰圧が、呼気段階が終了するまでに、約−20mmHgにまで徐々に上昇される。このサイクルは、起こり得る気道のつぶれの低減を補助するべく設計されている。 In FIG. 12C, the positive pressure is increased to about 20 mmHg and then rapidly decreased to about 0 mmHg. The negative pressure is then gradually increased to about −20 mmHg by the end of the expiration phase. This cycle is designed to help reduce possible airway collapse.
図13A、図13Bは、無呼吸状態にある患者の、より低い胸郭内圧にて使用できる装置500の或る実施形態を概略的に示している。装置500はハウジング502を備えており、このハウジング502は、任意タイプの患者インターフェースを使用して患者の気道に直接または間接的に結合できるインターフェース開口部504を具備している。ハウジング502はさらに、真空の生成が可能な任意タイプの装置またはシステムと流体連通していてよい真空源インターフェース506を備えている。ハウジング502にはさらに、真空を規制するための手段、例えば圧力反応弁システム508が結合している。装置500は、さらに、真空を付与しない場合に必要に応じて患者に呼吸を供給するための換気インターフェース510を備えている。 13A and 13B schematically illustrate an embodiment of a device 500 that can be used at a lower intrathoracic pressure in a patient who is in an apnea condition. The device 500 includes a housing 502 that includes an interface opening 504 that can be directly or indirectly coupled to the patient's airway using any type of patient interface. The housing 502 further includes a vacuum source interface 506 that may be in fluid communication with any type of device or system capable of generating a vacuum. Coupled to the housing 502 is a means for regulating the vacuum, such as a pressure reaction valve system 508. The device 500 further includes a ventilation interface 510 for delivering breaths to the patient as needed when no vacuum is applied.
この実施形態では、真空は本質的に任意タイプの真空源によって提供することができ、また、制御装置は阻止弁を備えていてよく、この阻止弁は、米国特許第5,551,420号;第5,692,498号;第6,062,219号;第5,730,122号;第6,155,257号;第6,234,916号;第6,224,562号;第6,234,985号;第6,224,562号;第6,312,399号;および第6,463,327号に記載されているもの、また本願明細書中に記載のこれ以外のものであってよい。呼吸を送るためには、インターフェース510と結合した例えばバッグ弁蘇生器のような様々な換気源を使用することができる。装置500はさらに、バッグ弁蘇生器から患者に呼吸を送る際に真空を防止するための機構512を備えていてよい。呼吸が送られると、機構512が、胸郭内に真空を再付与できるようにするべく動作する。この機構512は真空源のオフ、オンを切り換えるために使用され、また、図13Bに示すように、真空源を備えているハウジング500内で分岐部分を閉鎖するべく運動するスライダスイッチを設けることができる。しかし、これ以外のタイプのスイッチまたは機構の使用も可能である。いくつかの場合においては、真空源は、呼吸実行時に真空を遮断することで、機構512が不要になるように構成された制御装置を備えていてよい。さらに、制御装置によって機構512を適切に動作できるよう、呼吸が送られ、停止された時を感知するための制御装置および適切なセンサを使用することもできる。呼吸が送られると、機構512が図13Aに示す位置へ戻り、患者に真空を供給できるようになる。真空が閾値量に達すると、規制装置508が、真空レベルをほぼ閾値量に維持するよう動作する。 In this embodiment, the vacuum may be provided by a vacuum source essentially any type, also the control unit may comprise a gate valve, the gate valve is described in US Patent No. 5, 551, 420 Patent; No. 5 , 692 , 498; No. 6 , 062 , 219; No. 5 , 730 , 122; No. 6 , 155 , 257; No. 6 , 234 , 916; No. 6 , 224 , 562; No. 6 No. 6 , 234 , 985; No. 6 , 224 , 562; No. 6 , 312 , 399; and No. 6 , 463 , 327, or other than those described herein. It may be. Various ventilation sources, such as a bag valve resuscitator, coupled to interface 510 can be used to deliver breaths. The apparatus 500 may further comprise a mechanism 512 for preventing a vacuum when delivering breaths from the bag valve resuscitator to the patient. As breaths are delivered, the mechanism 512 operates to allow re-application of a vacuum within the rib cage. The mechanism 512 of the vacuum source off, is used to switch on, and as shown in FIG. 13 B, providing a slide switch which moves so as to close the branching portion in the housing 500 within which is provided with a vacuum source Can do. However, other types of switches or mechanisms can be used. In some cases, the vacuum source may include a controller configured to shut off the vacuum when performing a breath so that mechanism 512 is not required. In addition, a controller and appropriate sensors can be used to sense when a breath is delivered and stopped so that the mechanism 512 can be properly operated by the controller. When breathing is delivered, the mechanism 512 returns to the position shown in FIG. When the vacuum reaches a threshold amount, the regulating device 508 operates to maintain the vacuum level at approximately the threshold amount.
図14A、図14Bは、患者の治療に使用できる装置530の別の実施形態を示す。装置530は、図13A、図13Bに示した装置500と同様の原理を用いて動作する。装置530は、患者の気道に結合できる患者インターフェース534と、真空源と結合できる真空インターフェース536とを設けたハウジング532を備えている。ハウジング532はさらに換気インターフェース538を設けており、これを介して陽圧呼吸が供給される。さらにハウジング532には、患者に供給する真空量を規制するための真空制御装置540が結合している。使用できる流れ規制装置の一例を、以降で図15A、図15Bを参照して記述している。しかし、ここで記述した流れ規制装置のいずれを使用してもよい旨が理解されるだろう。ハウジング532内には、ハウジング532を通って流れる気流を編成するための流れ制御装置542が配置されている。流れ制御装置542は円筒形部材544を備えていてよく、この円筒形部材544は、ハウジング532内を滑動でき、流れ制御装置542が図14Aに示す位置に或る場合にインターフェース534と536の間に気体が流れるようにするための流路546を設けている。便宜的に、ばね548または他の付勢機構によって、流れ制御装置542が図14Aに示す基本位置に保持される。流れ制御装置542はさらに、図14A中に矢印で示した、規制装置540とインターフェース536の間に気体が流れるようにするための流路550を備えている。そのため、基本位置にて、真空がインターフェース536を介して供給され、これにより個人の胸郭内圧が低下する。真空が大きくなると、規制装置540を介して気体が流れ、真空量を低下させる。 14A and 14B show another embodiment of an apparatus 530 that can be used to treat a patient. Device 530 operates using the same principle as device 500 shown in FIGS. 13A and 13B. Device 530 includes a housing 532 that includes a patient interface 534 that can be coupled to a patient's airway and a vacuum interface 536 that can be coupled to a vacuum source. The housing 532 further includes a ventilation interface 538 through which positive pressure breathing is supplied. Further, a vacuum control device 540 for regulating the amount of vacuum supplied to the patient is coupled to the housing 532. An example of a flow regulating device that can be used is described below with reference to FIGS. 15A and 15B. However, it will be understood that any of the flow restriction devices described herein may be used. Disposed within the housing 532 is a flow control device 542 for knitting the airflow flowing through the housing 532. The flow control device 542 may include a cylindrical member 544 that can slide within the housing 532 and between the interfaces 534 and 536 when the flow control device 542 is in the position shown in FIG. 14A. A flow path 546 is provided for allowing a gas to flow through. For convenience, the flow control device 542 is held in the basic position shown in FIG. 14A by a spring 548 or other biasing mechanism. The flow control device 542 further includes a flow path 550 for allowing a gas to flow between the regulating device 540 and the interface 536, which is indicated by an arrow in FIG. 14A. Therefore, at the basic position, a vacuum is supplied through the interface 536, which reduces the individual's intrathoracic pressure. When the vacuum increases, the gas flows through the regulating device 540, and the amount of vacuum is reduced.
図14Bに示すように、流れ制御装置542はさらに、インターフェース538からインターフェース534へ延びた流路552を設けている。これにより、インターフェース538を介して陽圧呼吸を患者に供給することが可能になる。より詳細には、インターフェース538を通って気体が注入されると、この気体が制御装置542内を流れ、これにより制御装置542がハウジング532内で移動し、ばね548を圧縮する。この時、流路546は、ハウジング532によって遮断されるようになると閉鎖する。さらに流路550は、呼吸ガスが患者へ流れるようにする流路552のみを残して閉鎖する。陽圧呼吸が停止すると、ばね548が流れ制御装置を強制的に基準位置に戻し、この位置にて再び患者に真空が供給される。 As shown in FIG. 14B, the flow control device 542 further includes a flow path 552 extending from the interface 538 to the interface 534. This allows positive pressure breathing to be delivered to the patient via the interface 538. More specifically, as gas is injected through interface 538, the gas flows through controller 542, which causes controller 542 to move within housing 532 and compress spring 548. At this time, the flow path 546 is closed when it is blocked by the housing 532. Furthermore, the flow path 550 is closed leaving only a flow path 552 that allows breathing gas to flow to the patient. When positive pressure breathing stops, spring 548 forces the flow control device back to the reference position, where the patient is again supplied with vacuum.
したがって、インターフェース536から真空が付与されると、阻止弁540の吹き出し圧に達するまで、インターフェース534を介して患者から空気が引き出される。この時点で、空気が、インターフェース538における換気源から阻止弁540を通って流れ、これにより、患者の身体内に達成される真空の限度が設定される。インターフェース538において換気源から陽圧換気が送られると、内部スライダスイッチシリンダ542が下方へ移動して真空源を閉鎖し、これにより、患者に呼吸を供給するために或る量の陽圧を供給できるようになる。流れ制御装置542は、供給される最小の力での装置542の移動を助けるカップ型開口部556を備えていてよい。呼吸が到達し、また、換気源から装置542へ正の力が伝播されていない場合には、ばね548が上方へ押し上げ、再び患者が真空源に晒される。 Thus, when a vacuum is applied from the interface 536, air is drawn from the patient via the interface 534 until the blowoff pressure of the blocking valve 540 is reached. At this point, air flow through the blocking valve 540 from the ventilation source at the interface 538, thereby, limits the vacuum that will be achieved in the patient's body is set. If positive pressure ventilation is sent from the ventilation source have you to interface 538, closing the vacuum source internal slide switch cylinder 542 is moved downward, thereby, an amount of positive pressure for supplying breathing patient Can be supplied. Flow control device 542 may comprise a cup-shaped opening 556 to assist the movement of the device 542 with minimal force that will be supplied. When breathing has arrived and no positive force has been transmitted from the ventilation source to the device 542, the spring 548 is pushed up, again exposing the patient to the vacuum source.
装置530はさらに、任意圧力ポップオフ規制装置560を備えていてよい。真空源が大き過ぎる場合には、ポップオフ規制装置560が開放し、圧力が所望の真空圧力よりも上で緩和される。ポップオフ規制装置560は、約20〜約100mmHgよりも高い圧力で開放するように構成することも可能である。 Device 530 may further include an optional pressure pop-off regulating device 560. If the vacuum source is too large, the pop-off regulator 560 is opened and the pressure is relaxed above the desired vacuum pressure. The pop-off regulating device 560 can be configured to open at a pressure higher than about 20 to about 100 mmHg.
図13、図14に示す装置は、機械的スイッチング機構を設けている状態で示されているが、これ以外の、例えば磁気的、電子的、電気的スイッチング機構の使用も可能である。使用可能な他のタイプのスイッチには、ボール弁、フラッパ弁、フィッシュマウス弁、またはこれ以外の、換気源から陽圧呼吸が到達すると真空を一時的に禁止するための、ソレノイドを含む機械的手段および電気または電子弁システムが含まれる。さらなる規制装置を真空源上に追加して、真空の流れまたは力を規制することができる。例えば、真空源を、閾値レベルに到達後は一定の真空を供給するように構成することができる。さらに、真空制御装置および阻止弁508、530は可変のものであっても、あるいは固定の阻止レベルに設定されたものであってもよい。真空源はさらに、吸引ラインであっても、酸素タンクに取り付けた危険装置から取ったものであってもよく、これら両方は患者と真空源に酸素を供給するものである。また、本発明は、ここで示した、真空を規制するための阻止弁の使用に限定されるものではない。代わりに、複数のスイッチング手段および規制手段の使用が可能である。さらに換気源も限定されるものではなく、また、マウス・トゥ・マウス式人工呼吸器、バッグ弁蘇生器、自動ベンチレータ、その他を備えていてよい。 Although the apparatus shown in FIGS. 13 and 14 is shown with a mechanical switching mechanism, other devices such as magnetic, electronic, and electrical switching mechanisms can be used. Other types of switches that can be used include ball valves, flapper valves, fish mouth valves, or other mechanical devices, including solenoids, to temporarily evacuate vacuum when positive pressure breathing arrives from a ventilation source. Means and electrical or electronic valve systems are included. Additional regulating devices can be added on the vacuum source to regulate the vacuum flow or force. For example, the vacuum source can be configured to supply a constant vacuum after reaching a threshold level. Further, the vacuum controller and blocking valves 508, 530 may be variable or set to a fixed blocking level. The vacuum source may further be a suction line or taken from a hazardous device attached to an oxygen tank, both supplying oxygen to the patient and the vacuum source. Also, the present invention is not limited to the use of the blocking valve shown here for regulating the vacuum. Instead, it is possible to use a plurality of switching means and regulating means. Further, the ventilation source is not limited, and a mouse-to-mouse ventilator, a bag valve resuscitator, an automatic ventilator, and the like may be provided.
図15A、図15Bは、流れ規制装置540をより詳細に示している。規制装置540は、患者ポート572と換気ポート574を設けたハウジング570を備えている。任意で、補助の酸素ポート576を備えることもできる。気体が、2本の流路の一方を通ってハウジング570内を流れる(ポート572と574の間)。第1流路は、チェック弁ガスケット580とばね582を設けた一方向チェック弁578によって遮断される。第2流路は隔膜584によって遮断される。 15A and 15B show the flow restriction device 540 in more detail. The restriction device 540 includes a housing 570 provided with a patient port 572 and a ventilation port 574. Optionally, an auxiliary oxygen port 576 can be provided. Gas flows through the housing 570 through one of the two flow paths (between ports 572 and 574). The first flow path is blocked by a one-way check valve 578 provided with a check valve gasket 580 and a spring 582. The second flow path is blocked by the diaphragm 584.
動作時に、ポート536にて真空源が真空を引き出すと、患者ポート572にて真空が経験される(図14Aを参照)。真空が閾値レベルに達すると、ばね582が圧縮されてガスケット580を下方へ移動させ、これにより、図15Bに示すように流路が作製される。真空が引き出されると、隔膜584が閉鎖し、空気が別の流路に入って流れることを防止する。真空が閾値レベルにある限り、ガスケット580は開口部から離間した状態に維持される。こうすることで、規制装置540が一定レベルの真空を維持することが可能になる。 In operation, when a vacuum source draws a vacuum at port 536, a vacuum is experienced at patient port 572 (see FIG. 14A). When the vacuum reaches a threshold level, the spring 582 is compressed and moves the gasket 580 downward, thereby creating a flow path as shown in FIG. 15B. When the vacuum is drawn, the diaphragm 584 closes, preventing air from entering another flow path. As long as the vacuum is at the threshold level, the gasket 580 remains spaced from the opening. By doing so, it becomes possible for the regulating device 540 to maintain a certain level of vacuum.
患者の換気準備ができると、真空が停止され、ポート574および/またはポート576に呼吸ガスが注入される。これらの気体が隔膜584を持ち上げることで、気体が患者へ流れることができるようになる。 When the patient is ready for ventilation, the vacuum is turned off and breathing gas is injected into port 574 and / or port 576. These gases lift the diaphragm 584 to allow the gases to flow to the patient.
実施例3
実施例3は、本発明の或る態様に従って、頭蓋内圧および胸郭内圧を低下させ、収縮期動脈圧を上昇させる様子を示す、別の非限定的な実施例である。この実施例では、体重30kgの豚にプロポフォルで麻酔をかけた。無呼吸状態にある豚を用いて、先端にマイクロマノメータを取り付けたMillar社製の電子カテーテルを硬膜下に2cmだけ挿入して使用し、頭蓋内圧を測定した。気管内の胸峰の高さに配置したMillar社製カテーテルを使用して胸郭内圧(ITP)を記録した。収縮期中に、Millar社製カテーテルで収縮期動脈血圧(SBP)を測定した。胸郭内圧を規制するために、図14A、図14B、図15A、図15Bと類似のシステムを、吸気インピーダンス(約30L/分の流量で−8cmH2O)と共に使用した。自動搬送ベンチレータを用いて、1.0秒間に約400mlの一回換気量にて、呼吸10回/分の速度で陽圧換気が供給された。以降に、これら新規の心肺・頭蓋相互作用を記述する目的、方法、結果、結論について要約する。
Example 3
Example 3 is another non-limiting example that illustrates reducing intracranial pressure and intrathoracic pressure and increasing systolic arterial pressure in accordance with certain aspects of the present invention. In this example , a pig weighing 30 kg was anesthetized with propofol. Using a pig in a apnea, a Millar Inc. electronic catheter fitted with a micro manometer used by inserting only 2cm under dura tip was measured intracranial pressure. Intrathoracic pressure (ITP) was recorded using a Millar catheter placed at the level of the thoracic ridge in the trachea. During systole, systolic arterial blood pressure (SBP) was measured with a Millar catheter. To regulate intrathoracic pressure, a system similar to FIGS. 14A, 14B, 15A, and 15B was used with inspiratory impedance (−8 cmH 2 O at a flow rate of about 30 L / min). Positive pressure ventilation was delivered at a rate of 10 breaths / minute using an automated transfer ventilator with a tidal volume of approximately 400 ml per 1.0 second. The following summarizes the purpose, method, results, and conclusions describing these novel cardiopulmonary-cranial interactions.
この実施例の目的は、心停止と固定出血低血圧ショックによる連続的傷害を与え、呼吸停止状態にある豚モデルの胸郭内圧(ITP)と頭蓋内圧(ICP)を低下させると同時に平均動脈圧(MAP)、心臓潅流圧(CPP)、大脳潅流圧(CerPP) を上昇させるために制御された、しかし連続的な真空(CV)源を制御するように取り付けられた新規の吸入インピーダンス閾値装置(ITD)の重要な使用を評価することである。この動物モデルは、心停止後のICPの上昇と出血後の顕著な低血圧の両方に関連している。 The purpose of this example is to reduce the intrathoracic pressure (ITP) and intracranial pressure (ICP) and mean arterial pressure (ICP) in a porcine model that is continuously injured by cardiac arrest and fixed hemorrhage hypotension shock. New inhalation impedance threshold device (ITD) controlled to increase MAP), cardiac perfusion pressure (CPP), cerebral perfusion pressure (CerPP), but attached to control a continuous vacuum (CV) source ) Is an important use evaluation. This animal model is associated with both elevated ICP after cardiac arrest and significant hypotension after bleeding.
この実施例では、ポロポフォルで麻酔をかけ、正常二酸化炭素状態および90%未満のO2飽和を維持するべく挿管および換気を施した6匹の雌の農場豚(28〜32kg)を使用した。心室細動の誘発後、無処置状態を6分間設け、標準のCPRを6分間施し、その後除細動を行った。自発的な循環が戻った後、また、呼吸10回/分での機械的換気の最中に、血液容量の35%が60cc/分の速度で移動した。その5分後、ITD−CVを5分間適用すると同時に、100%の酸素を10bpmの速度にて陽圧換気を行った。次に、ITD−CVを取り除き、呼吸10回/分の速度で陽圧換気を再度適用した。ITD−CV適用の前、最中、後に、血行力学的パラメータと動脈血液気体を評価した。+/−ITD−CV使用を比較するために、対応のあるt検定とANOVAによって統計的な分析を実施した。 In this example , six female farm pigs (28-32 kg) anesthetized with polopophore and intubated and ventilated to maintain normal carbon dioxide status and <90% O2 saturation were used. After induction of ventricular fibrillation, no treatment was provided for 6 minutes, standard CPR was applied for 6 minutes, and then defibrillation was performed. After spontaneous circulation returned and during mechanical ventilation at 10 breaths / min, 35% of the blood volume moved at a rate of 60 cc / min. Five minutes later, ITD-CV was applied for 5 minutes, and 100% oxygen was positively ventilated at a rate of 10 bpm. The ITD-CV was then removed and positive pressure ventilation was reapplied at a rate of 10 breaths / minute. Hemodynamic parameters and arterial blood gas were evaluated before, during and after ITD-CV application. Statistical analysis was performed by paired t-test and ANOVA to compare +/- ITD-CV usage.
この結果を以下の表に要約する。表に示すように、胸郭圧を制限することで、ITD−CVの使用によりITPおよびICPが即座に低下し、同時にMAPが急速に上昇し、CerPPが著しく上昇する。したがって、低血圧症、震盪症、大脳高圧症の治療にITD−CVを使用することができる。 The results are summarized in the following table. As shown in the table, by limiting the thoracic pressure, the use of ITD-CV immediately reduces ITP and ICP, while at the same time MAP rises rapidly and CerPP rises significantly. Therefore, ITD-CV can be used for the treatment of hypotension, concussion, and cerebral hypertension.
ここまで、本発明を、明確化し、理解を深める目的で詳細に説明した。しかしながら、付属の特許請求項の範囲内で特定の変更および改良の実施が可能であることが理解されるだろう。
So far, the present invention has been described in detail for the purpose of clarification and better understanding. However, it will be understood that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims.
Claims (35)
該ヒトに陽圧呼吸を送るための手段;
陽圧呼吸の後に、真空を用いて該ヒトの気道から呼吸ガスを排出することで、胸郭内真空を作り出し、これにより心臓内の圧力を低下させ、心臓へ戻る血流を増加させるための手段;および
陽圧呼吸を送る工程と呼吸ガスを排出する工程を繰り返し制御するための手段、
を備える、システム。 A system for treating a human, the system comprising:
Means for delivering positive pressure breathing to the human;
Means for creating an intrathoracic vacuum by exhausting respiratory gas from the human respiratory tract using a vacuum after positive pressure breathing, thereby reducing pressure in the heart and increasing blood flow back to the heart ; and means for controlling repeatedly the step of discharging the process as respiratory gas to send a positive pressure breathing,
A system comprising:
患者の気道とつなぐ手段と;
陰の胸郭内圧を作り出し、これを定期的に維持するために、患者の肺および気道から呼吸ガスを繰り返し排出する手段と;
患者の肺および気道内の呼吸ガスの排出を繰り返し制御する手段と;
呼吸ガスの吸気を定期的に供給するために、陽圧呼吸を送る手段とを備える装置。 A device for reducing intrathoracic pressure, the device comprising:
Means to connect with the patient's airway;
Means for repeatedly venting breathing gas from the patient's lungs and airways to create and maintain a negative intrathoracic pressure;
Means for repeatedly controlling the discharge of respiratory gases in the patient's lungs and airways;
Means for delivering positive pressure breaths to periodically deliver inspiration of breathing gas.
ハウジングをヒトの気道と結合するよう適合されたインターフェースを設けるハウジングと;
陰の胸郭内圧を作り出し、これを定期的に維持するべく、該ヒトの肺および気道から呼吸ガスを繰り返し排出するためにハウジングと流体連通している真空源と;
該ヒトの肺および気道からの呼吸ガスの排出を制御するための真空制御装置と;さらに、
該ヒトに陽圧呼吸を断続的に供給するべくハウジングと流体連通している陽圧源とを備える装置。 A device for reducing intrathoracic pressure, the device comprising:
A housing providing an interface adapted to couple the housing with a human airway;
A vacuum source in fluid communication with the housing to repeatedly vent respiratory gas from the human lungs and airways to create and maintain a negative intrathoracic pressure;
A vacuum control device for controlling the discharge of respiratory gases from the human lungs and airways; and
A device comprising a positive pressure source in fluid communication with the housing to intermittently supply positive pressure breathing to the human.
ヒトの気道とつなぐべく適合された流入開口部と排出開口部を設けるハウジング;
自発的または人工的な吸気の最中に、ハウジング内を通り、該ヒトの肺内に流入する呼吸ガスの流れを制御するべく動作可能な弁システムであって、該弁システムが、頭蓋内圧または眼圧を低下させるべく、頭から血液を送り出す静脈血管内の圧力を反復的に低下させるために、各吸気の最中に胸郭内圧の低下を補助する弁システム
を備える、装置。 A device for reducing intracranial pressure or intraocular pressure, the device comprising:
A housing with inflow and outflow openings adapted to connect with the human airway;
A valve system operable to control the flow of breathing gas through the housing and into the human lung during spontaneous or artificial inspiration, wherein the valve system comprises intracranial pressure or An apparatus comprising a valve system that assists in reducing intrathoracic pressure during each inspiration to repeatedly reduce the pressure in a venous blood vessel that pumps blood from the head to reduce intraocular pressure.
頭部から血液を送り出す静脈血管内の圧力を低下させて、頭蓋内圧を低下させるために、該ヒトの陰の胸郭内圧を活発に低下させるための手段を備える、システム。 A system for reducing intracranial pressure, the system comprising :
A system comprising means for actively reducing the negative intrathoracic pressure of the human to reduce pressure in a venous blood vessel that pumps blood from the head to reduce intracranial pressure.
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