JP2007075541A - Extracorporeal circulation assisting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心肺機能を補助するために用いられる血液補助循環装置に関するものである。 The present invention relates to a blood assisted circulation device used for assisting cardiopulmonary function.
従来より、血液の補助循環法としては、動静脈バイパスを用いる方法、補助人工心臓を用いる方法、大動脈内バルーンポンピング法(IABP法)等がある。 Conventionally, blood auxiliary circulation methods include a method using an arteriovenous bypass, a method using an auxiliary artificial heart, and an intra-aortic balloon pumping method (IABP method).
補助人工心臓を用いる方法は、最も血液補助循環効果が高いが、開胸の必要があるので患者に与える負担が大きく、更に操作が煩雑である。また、IABP法は、操作が容易であるが、大動脈内に挿入されたバルーンの膨張と収縮による血液の送血であるため、送血できる量が少なく、補助循環効果が低いものであった。 Although the method using an auxiliary artificial heart has the highest blood assisted circulation effect, it requires a thoracotomy, which places a heavy burden on the patient and further complicates the operation. In addition, the IABP method is easy to operate, but since blood is delivered by inflation and deflation of a balloon inserted into the aorta, the amount of blood that can be delivered is small and the auxiliary circulation effect is low.
一方、動静脈バイパス法は、補助人工心臓を用いる方法に比べて、補助循環効果は低いが、開胸の必要がないので患者に与える負担が小さく、更に、IABP法よりも高い補助循環効果を有している。 On the other hand, the arteriovenous bypass method has a lower auxiliary circulation effect than the method using the auxiliary artificial heart, but the burden on the patient is small because there is no need for thoracotomy. Furthermore, the auxiliary circulation effect is higher than the IABP method. Have.
動静脈バイパス法に用いられる血液補助循環装置は、大腿静脈より挿入して留置される脱血用カテーテルが一端に接続された脱血用血液チューブ、血液ポンプ、人工肺及び送血用血液チューブを少なくとも備えている。さらに、血液ポンプとしては定圧ポンプ(例えば、遠心ポンプ)が用いられる。 The blood assisted circulation apparatus used for the arteriovenous bypass method includes a blood removal blood tube, a blood pump, an artificial lung, and a blood delivery blood tube connected to one end of a blood removal catheter inserted and placed through the femoral vein. At least. Further, a constant pressure pump (for example, a centrifugal pump) is used as the blood pump.
さらに患者の心機能の負担を軽減しつつ冠動脈への積極的な送血を実現させるために、患者の拍動に同期させて送血用血液チューブをクランプさせることで拍動流を生じさせ、心臓の収縮期における負荷の低減、拡張期における冠動脈への血流量の確保を行い、さらにこれとIABPを併用することで、効果を増大させる動静脈バイパス法が提案されている。 Furthermore, in order to realize the active blood transfer to the coronary arteries while reducing the burden on the patient's cardiac function, the blood flow tube is clamped in synchronization with the patient's pulsation, causing pulsatile flow, An arteriovenous bypass method has been proposed in which the load during the systole of the heart is reduced and the blood flow volume to the coronary artery in the diastole is secured, and this is combined with IABP to increase the effect.
しかしながら、送血用血液チューブをクランプさせるこの方法は、チューブの閉塞・開放を繰り返す間に生じる流量/圧力の急激な変化の繰り返しにより、溶血や、遠心ポンプのローター疲労、人工肺での血漿リークの促進が懸念される。また血液チューブをクランプするための新たな装置が必要となる不都合があった。 However, this method of clamping a blood supply blood tube is based on repeated rapid flow / pressure changes that occur during repeated tube closure / opening, resulting in hemolysis, rotor fatigue of centrifugal pumps, and plasma leaks in artificial lungs. There is a concern about the promotion. There is also a disadvantage that a new device for clamping the blood tube is required.
そこで本発明は、このような不都合を回避し、簡便な装置で患者と同期した拍動流を得るための体外循環補助装置を提供するものである。 Therefore, the present invention provides an extracorporeal circulation assist device for avoiding such inconvenience and obtaining a pulsatile flow synchronized with a patient with a simple device.
上記目的は、下記(1)〜(5)に示す本発明により達成される。 The above object is achieved by the present invention shown in the following (1) to (5).
(1) 脱血用血液チューブ、該脱血用血液チューブに接続された遠心ポンプ、送血用血液チューブ、該送血用血液チューブに接続された人工肺、および前記脱血用血液チューブであって前記遠心ポンプの上流部分と、前記送血用血液チューブであって前記人工肺の下流部分とに接続されたバイパス用血液チューブとを有する体外循環装置において、前記送血用血液チューブであって前記送血用血液チューブと前記バイパス用血液チューブとの接続部より下流に、心臓の拍動に同期して血液流路断面積を可変できる血液流路断面積可変手段を有することを特徴とする体外循環補助装置。 (1) A blood removal tube, a centrifugal pump connected to the blood removal tube, a blood delivery tube, an artificial lung connected to the blood delivery tube, and the blood removal tube In the extracorporeal circulation apparatus having an upstream portion of the centrifugal pump and a bypass blood tube connected to the blood supply blood tube and a downstream portion of the artificial lung, the blood supply blood tube A blood channel cross-sectional area variable means capable of varying the blood channel cross-sectional area in synchronization with the pulsation of the heart is provided downstream of the connection portion between the blood-feeding blood tube and the bypass blood tube. Extracorporeal circulation assist device.
(2) 心収縮期に、前記血液流路断面可変手段により前記血液流路断面積を減少させる(1)に記載の装置の制御方法。 (2) The apparatus control method according to (1), wherein the blood flow path cross-sectional area is reduced by the blood flow path cross-section varying means during a systole.
(3) 脱血用血液チューブ、該脱血用血液チューブに接続された遠心ポンプ、送血用血液チューブ、該送血用血液チューブに接続された人工肺、および前記脱血用血液チューブであって前記遠心ポンプの上流部分と、前記送血用血液チューブであって前記人工肺の下流部分とに接続されたバイパス用血液チューブとを有する体外循環装置において、前記バイパス用血液チューブに、心臓の拍動に同期して血液流路断面積を可変できる血液流路断面積可変手段を有することを特徴とする体外循環補助装置。 (3) A blood removal tube, a centrifugal pump connected to the blood removal tube, a blood delivery tube, an artificial lung connected to the blood delivery tube, and the blood removal tube An extracorporeal circulation device having an upstream portion of the centrifugal pump and a bypass blood tube connected to the blood-feeding blood tube and the downstream portion of the artificial lung. An extracorporeal circulation assist device comprising blood channel cross-sectional area varying means capable of varying the blood channel cross-sectional area in synchronization with pulsation.
(4) 心拡張期に、前記血液流路断面可変手段により前記血液流路断面積を減少させる(3)に記載の装置の制御方法。 (4) The device control method according to (3), wherein the blood flow path cross-sectional area is decreased by the blood flow path cross-sectional variable means during diastole.
(5) 前記血液流路断面積可変手段として、血液チューブの中に設けたIABPカテーテルを用いることを特徴とする(1)ないし(4)のいずれかに記載の体外循環補助装置。 (5) The extracorporeal circulation assist device according to any one of (1) to (4), wherein an IABP catheter provided in a blood tube is used as the blood channel cross-sectional area varying means.
本発明の体外循環補助装置によれば、血液チューブをクランプするための新たな装置を導入することなく、溶血や、遠心ポンプのローター疲労、人工肺での血漿リークの促進の虞を回避し、既存の装置で患者の心拍と同期した拍動流を得ることができ、心臓の収縮期における負荷の低減、拡張期における冠動脈への血流量の確保を行うことができる。 According to the extracorporeal circulation assist device of the present invention, without introducing a new device for clamping the blood tube, avoiding the risk of hemolysis, rotor fatigue of the centrifugal pump, and promotion of plasma leak in the artificial lung, A pulsatile flow synchronized with a patient's heartbeat can be obtained with an existing apparatus, and the load during the systole of the heart can be reduced and the blood flow to the coronary artery can be secured during the diastole.
以下、本発明の体外循環補助装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the extracorporeal circulation auxiliary device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明の第一の実施形態に係る体外循環補助装置の回路図である。図2は、本発明の第二の実施形態に係る体外循環補助装置の回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram of an extracorporeal circulation assist device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of the extracorporeal circulation assist device according to the second embodiment of the present invention.
以下、各部の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of each unit will be described.
体外循環補助装置1は、体外循環回路11と、血液流路断面積可変手段12より構成される。
The extracorporeal
体外循環回路11は、脱血カテーテル13に接続された脱血用血液チューブ111、遠心ポンプ112、人工肺114、送血カテーテル14に接続された送血用血液チューブ115などから構成される。脱血用血液チューブ111と送血用血液チューブ115の間には各々分岐117と118を介してバイバス用血液チューブ116が設けられている。
The
血液流路断面積可変手段12は、IABP駆動装置122とIABPカテーテル123などからなる。
The blood channel cross-sectional area varying means 12 includes an
IABPカテーテル123は血液チューブ中に配置される。IABPカテーテル123のバルーン1231を拡張させることにより血液チューブ中の血液流路断面積はバルーン1231により占有されることから減少し、当該血液チューブ中を流れる血液量は減少する。
The
従って、血液チューブ中に配置されたIABPカテーテル123のバルーン1231の拡張・収縮を繰り返すことにより、当該血液チューブ中の血流量は減少・増加を繰り返すこととなる。
Therefore, by repeatedly expanding and contracting the
本発明に用いる血液チューブは、例えば塩化ビニル樹脂、シリコーンゴムなどの透明性を有する可撓性合成樹脂製管が好適に使用できる。またいずれかの血液チューブに、流量計を取り付けてもよい。流量計としては、血液に直接接触することなく、送血管の内部を流れる血液の流量を測定出来るものが好ましく、例えば、超音波流量計が好適に使用される。 As the blood tube used in the present invention, a flexible synthetic resin tube having transparency such as vinyl chloride resin and silicone rubber can be suitably used. A flow meter may be attached to any blood tube. As the flow meter, one that can measure the flow rate of blood flowing inside the blood sending tube without directly contacting the blood is preferable. For example, an ultrasonic flow meter is preferably used.
遠心ポンプ12は、インペラ型、直線流路型、コーン型などを用いることができる。また定圧型のポンプであれば、遠心ポンプに代えて、タービンポンプ、スクリューポンプなどを用いることもできる。
The
人工肺13は、どのようなタイプの人工肺でもよく、好ましくは、膜型人工肺であり、特に好ましくは、中空糸膜型人工肺である。
The
中空糸膜型人工肺としては、ハウジングと、ハウジング内に挿入された血液処理用部材であるガス交換用中空糸膜と、中空糸膜束の両端部をハウジングの両端部に液密に固定する隔壁と、ハウジングの両端部付近にそれぞれ設けられ、血液処理用部材である中空糸膜の外面とハウジングの内面と隔壁とにより形成される空間(酸素室)に連通する血液処理用流体であるガスの流入口およびガス流出口と、ハウジングの両端部にそれぞれ取り付けられた血液流入口を有する血液流入ポートおよび血液流出口を有する血液流出ポートとを有するものが好適に使用できる。 As a hollow fiber membrane oxygenator, a housing, a gas exchange hollow fiber membrane that is a blood processing member inserted in the housing, and both ends of a bundle of hollow fiber membranes are liquid-tightly fixed to both ends of the housing. Gas, which is a blood processing fluid provided in the vicinity of both ends of the partition wall and the housing and communicating with the space (oxygen chamber) formed by the outer surface of the hollow fiber membrane, which is a blood processing member, the inner surface of the housing, and the partition wall And a blood inflow port having a blood inflow port and a blood outflow port having a blood outflow port attached to both ends of the housing, respectively.
筒状体のハウジング内に収納されている中空糸束としては、ガス交換用中空糸膜が10,000〜60,000本程度を束ねたものが使用されており、ガス交換用中空糸膜としては、多孔質膜であり、貫通する多数の微細孔を有している。ガス交換用中空糸膜としては、内径100〜1000μm、好ましくは100〜300μm、肉厚5〜80μm、好ましくは10〜60μm、空孔率20〜80%、好ましくは30〜60%、また微細孔の孔径は0.01〜5μm、好ましくは0.01〜1μm程度のものが好適に使用される。また、中空糸膜に限らず平膜状のものであってもよい。 As the hollow fiber bundle housed in the cylindrical housing, a bundle of about 10,000 to 60,000 gas exchange hollow fiber membranes is used. As a gas exchange hollow fiber membrane, Is a porous membrane having a large number of fine pores penetrating therethrough. The hollow fiber membrane for gas exchange has an inner diameter of 100 to 1000 μm, preferably 100 to 300 μm, a wall thickness of 5 to 80 μm, preferably 10 to 60 μm, a porosity of 20 to 80%, preferably 30 to 60%, and a fine pore A pore diameter of 0.01 to 5 μm, preferably about 0.01 to 1 μm is preferably used. Moreover, not only a hollow fiber membrane but a flat membrane shape may be sufficient.
ガス交換用中空糸膜の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテート等の高分子材料が使用でき、好ましくは、疎水性高分子であり、特に好ましくは、ポリオレフィン系樹脂であり、より好ましくは、ポリプロピレンであり、延伸法または相分離法などにより微細孔を形成させたポリプロピレンが望ましい。 As the material for the gas exchange hollow fiber membrane, polymer materials such as polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyacrylonitrile, cellulose acetate can be used, preferably a hydrophobic polymer, particularly preferably, Polyolefin resin, more preferably polypropylene, and polypropylene having fine pores formed by a stretching method or a phase separation method is desirable.
血液流路断面積可変手段12としては、通常の補助循環に用いられるIABP
装置を好適に用いることができる。
As the blood channel cross-sectional area varying means 12, IABP used for normal auxiliary circulation
An apparatus can be used suitably.
IABP駆動装置122は、IABPカテーテル123の基端に設けられたコネクターに接続されており、IABPカテーテル123の基端よりバルーン1231内部に流体(例えばヘリウムなどの気体)を吸入、排出することができるように構成されており、この流体の吸入、排出により、バルーン1231の拡張・収縮を行うものである。
The
そして、IABP駆動装置122によるバルーン1231の拡張・収縮のタイミングは、センサー121により測定される心拍検出信号に対応している。具体的には、IABP駆動装置によるバルーン1231の拡張・収縮のタイミングは、センサー121により測定される心拍検出信号に同期して作動していることが好ましい。
The timing of expansion / contraction of the
本発明の体外循環補助装置の作用を、図1および図2を用いて説明する。 The operation of the extracorporeal circulation assist device of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示す実施例では、患者の大腿静脈から挿入され右心房付近に留置された脱血用カテーテル13を通して体外に脱血された血液は、脱血用血液チューブ111を通り、遠心ポンプ112により人工肺113に送られる。
In the embodiment shown in FIG. 1, blood that has been removed from the body through a
人工肺112では、血液への酸素付加および二酸化炭素の除去が行われた後、送血用血液チューブ115を通り、大腿動脈に挿入された送血用カテーテル14から患者に送血される。
In the
この体外循環補助装置では、脱血用血液チューブ111と送血用血液チューブ115の間がバイパス用血液チューブ116で短絡されている。送血用血液チューブ115のバイパス用血液チューブ116との分岐部118より下流側(送血側)には、逆止弁(図示しない)などを介して、IABPカテーテル123が挿入されている。
In this extracorporeal circulation assist device, a blood tube for
IABP駆動装置122は、センサー123からの心拍信号に同期させてIABPカテーテル123のバルーン1231へヘリウムガスを吸入・排出することにより、バルーン1231の拡張・収縮を行う。
The IABP
心臓が収縮期にある時にヘリウムガスの吸入を行うことで、送血用血液チューブ115の血液流路断面積が減少する。心臓の拡張期には、ヘリウムガスを排出する。これにより、送血用カテーテル14を介して患者に送血される血流量は、心臓の拡張期に増大し、心臓の収縮期に減少する。
By inhaling helium gas when the heart is in a systole, the blood flow path cross-sectional area of the blood sending
体外循環補助装置からの送血は、心臓の収縮期においては心臓からの拍出に対する対抗流となるため、心臓にとっては負荷である。この流量を心臓の収縮期に減少させることにより、回復期にある心臓への負担を減らすことが可能となる。 Blood supply from the extracorporeal circulation assist device is a load on the heart because it is a countercurrent to the pumping from the heart during the systole of the heart. By reducing this flow rate during the systole of the heart, it is possible to reduce the burden on the heart in the recovery phase.
一方、心臓の拡張期には体外循環補助装置から十分な送血量が確保されるため、心臓に負担をかけずに全身への体外循環補助を行うことができると同時に、冠血流量の増大する拡張期に十分な量の送血を行うことで、心筋に十分な酸素の供給を図ることが可能となる。 On the other hand, since the extracorporeal circulation assist device secures a sufficient amount of blood supply during the diastole of the heart, it can provide extracorporeal circulation support to the whole body without imposing a burden on the heart, and at the same time increase in coronary blood flow By supplying a sufficient amount of blood during the diastole, sufficient oxygen can be supplied to the myocardium.
バルーン1231の拡張・収縮は、必ずしも心拍数と同数でなくてもよく、例えば心拍回数の1〜8回に1回程度行うことでも良い。また患者の心臓の回復度合いによって、心拍回数当たりのバルーンの拡張・収縮周期を定めても良い。
The expansion / contraction of the
この方法では、送血用血液チューブ115がバルーン1231により閉塞されている期間も、バイパス用血液チューブ116→遠心ポンプ112→人工肺114→バイパス用血液チューブ116と循環する血流が維持されるため、遠心ポンプ112や人工肺114での圧力/流量変動が、人工肺の出口を閉塞させて送血量を減少させる従来の方法に比べて少なくなり、溶血や、遠心ポンプのローター疲労、人工肺での血漿リークの促進といった虞が小さくなる。
In this method, the blood flow circulating between the
図2に示す実施例では、図1に示す実施例と比べ、体外循環回路11内において、IABPカテーテル123のバルーン1231が挿入される位置が異なる。
The embodiment shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in the position where the
この体外循環補助装置では、バイパス用血液チューブ116の中に、逆止弁(図示しない)などを介して、IABPカテーテル123が挿入されている。
In this extracorporeal circulation assist device, the
図1の場合とは逆に、バルーン1231へのヘリウムガスの吸入を心臓が拡張期にある時に行うことで、バイパス用血液チューブ116の血液流路断面積が減少する。心臓の収縮期には、ヘリウムガスを排出する。これにより、バイパス用血液チューブ116を流れ、遠心ポンプ112へ戻る血液量は、心臓の収縮期に増大し、拡張期に減少する。
Contrary to the case of FIG. 1, the blood flow cross-sectional area of the
一方、送血用血液チューブ115の分岐部118より下流側の部分の血流量は、バイパス用血液チューブ116の血液量の増減と逆の挙動を示すことになる。即ち、図1の時と同様に、心臓の拡張期には送血用カテーテル14を介して患者に送血される血流量は増大し、心臓の収縮期には送血流量は減少する。
On the other hand, the blood flow rate in the portion downstream of the branching
バイパス用血液チューブ116がバルーン1231により閉塞されている期間も、送血用血液チューブへの血流が維持されるため、遠心ポンプ112や人工肺114での圧力/流量変動が、人工肺の出口を閉塞させて送血量を減少させる従来の方法に比べて少なくなり、溶血や、遠心ポンプのローター疲労、人工肺での血漿リークの促進の虞が小さくなる。
Even during the period in which the
図1に示す第一の実施例と図2に示す第二の実施例の違いは、上述のように、血液流路断面積可変手段(バルーン)が配置される位置の違いである。 The difference between the first embodiment shown in FIG. 1 and the second embodiment shown in FIG. 2 is the difference in the position where the blood channel cross-sectional area variable means (balloon) is arranged as described above.
図1に示す実施例の場合では、患者への送血量のコントロールが容易であり、またバルーン1231の拡張を送血用血液チューブ115の断面積いっぱいまで行うことで、患者の心臓の収縮期に体外循環補助装置からの送血量をゼロにするよう調整することが可能であるという特徴を有している。
In the case of the embodiment shown in FIG. 1, it is easy to control the amount of blood delivered to the patient, and the
一方、図2に示す実施例の場合には、万が一バルーン1231に起因する血栓や気泡が発生しても、下流側にある人工肺でトラップされるため、安全性が高くなるというメリットがある。
On the other hand, in the case of the embodiment shown in FIG. 2, even if a thrombus or air bubble caused by the
以上、本発明の体外循環補助装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、体外循環補助装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 The embodiment of the extracorporeal circulation assist device of the present invention has been described above with reference to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this embodiment, and each part constituting the extracorporeal circulation assist device can exhibit any similar function. It can be replaced with the configuration of Moreover, arbitrary components may be added.
1 体外循環補助装置
11 体外循環回路
111 脱血用血液チューブ
112 遠心ポンプ
113 チューブ
114 人工肺
115 送血用血液チューブ
116 バイパス用血液チューブ
117 脱血用血液チューブ分岐部
118 送血用血液チューブ分岐部
12 血液流路断面積可変手段
121 センサー
122 IABP駆動装置
123 IABPカテーテル
1231 バルーン
13 脱血用カテーテル
14 送血用カテーテル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
The extracorporeal circulation assist device according to any one of claims 1 to 4, wherein an IABP catheter provided in a blood tube is used as the blood channel cross-sectional area varying means.
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