JP2010519001A - 心臓の働きを補助するカテーテル - Google Patents

Abstract

心臓の働きを少なくとも１ポンプ７により補助するためのカテーテル２において、該ポンプが、カテーテル２の遠位端に回転ポンプとして構成されており、遠位端外部に位置するロータ６が、磁気接続部を介して駆動ホイール２１と接続され、該駆動ホイールが、液圧式又は空気式に動作する掻き回しホイールとして構成され、カテーテル２の内部に配置されている。駆動流体は、カテーテル２の内腔２２を介して掻き回しホイールに供給され、カテーテルの別の内腔２３を介して搬出される。

Description

本発明は、少なくとも１個のポンプで心臓の働きを補助するカテーテルに関するものである。

心臓障害、例えば心筋梗塞又はその他心機能を低下させる理由が生じた場合、出来るだけ迅速に心機能を正常化し安定化することが、医療上、きわめて重要である。障害の結果、例えば心臓の拍出量が明らかに低下した場合、特に重要なことは、相応の末梢血流を確実かつ迅速に再導通させて、二次障害を防止することである。心肺装置の使用により、基本的には、重要な生体機能を維持することができる。しかし、その種の装置の場合、概して、各個の実際上の要求に具体的に適応させることはできない。むしろ、従来の心肺装置は、外部ポンプを使用して強制的に血液循環を維持する装置であって、弱くなった、もしくは障害を生じた心臓の各個の要求に組織的に対処するものではない。

特に血管部位への外科的侵襲の場合には、静脈圧により制御された逆注入が、つまり、ポンプを介して、体の静脈から流体を吸い出し、その流体を静脈へ戻す処置がすでに提案されている。その場合、従来式のカテーテルを使用し、カテーテルの内腔を介して流体を吸い出し、内腔を介して適当な部位に戻すことができる。公知の装置は、特に、短時間の冠状動脈閉塞時に心臓病学に基づく侵襲による心筋保護の範囲内で冠状静脈に血液を逆注入する場合、概して、動脈硬化により狭窄した冠状動脈をバルーンによって拡張するように構成されている。その場合、別々に短時間行われる侵襲は、吸い出された血液を静脈に戻すことによって相応に補償できる。しかし、完全な心機能の連続的な回復の基準には、どの要因が完全な心機能にとって重要かが考慮されていず、特定時間にわたる集中的な処置は、したがって、この種の装置では行われない。その場合、同時に、他の器官の処置も維持されねばならない。

ＡＴ ４０７ ９６０ Ｂにより公知の心臓の働きを補助する装置では、血管から流体が外部ポンプを介して吸い出され、その流体が、戻しカテーテルを介して血管内へ戻される。その場合、戻される流体量は測定値の関数として調整され、それらの測定値を得るには、心室カテーテルが用いられる。該公知装置は心室カテーテルを含み、該心室カテーテルは、心室内で単位時間当たりの流体量を測定するセンサを備え、しかも、これらのセンサは、心室カテーテルの挿入状態では、心室内に位置し、かつ評価回路と接続されており、この評価回路により、拡張期容積と収縮期容積との比が心拍毎に又は単位時間毎に評価され、特に拍出量及び／又は心臓によって単位時間に運ばれる量の、定格値からの偏差が評価される。例えば、定格値は心拍出量の身体的特殊データから算出される。このようにして発生させられた信号はポンプへ送られ、流体が、ポンプを介して心室から吸い出され、発生信号の関数として再循環させられる。

本発明の目的は、この公知装置を更に開発して、外部ポンプを不要にすると同時に、目標昇圧を特定部位に組織的に発生させ得るようすることである。特に、ポンプによる流体流は、例えば血液のような極めて敏感な流体の場合に、機械応力をできるだけ低く維持でき、しかも目標部位で循環の相応の改善が保証されるように改善されねばならない。

この問題を解決するため、既述の装置の枠内で使用できる冒頭に述べた本発明によるカテーテルは、事実上、次のように構成されている。すなわち、ポンプがカテーテル遠位端に回転ポンプとして設けられ、遠位外側に配置されたポンプ・ロータが磁石を介して駆動ホイールと接続され、該駆動ホイールが、カテーテル内部に配置され、かつ液圧式又は空気式に操作される掻き回しホイールとして形成されており、該掻き回しホイールに駆動流体がカテーテル内腔を介して供給され、カテーテルの別の内腔を介して搬出されるようにしたのである。

直接にカテーテルに接続されているこの種の軸流ポンプは、カテーテルと共に目標部位へ挿入できると同時に、別の治療、例えばバルーンを介して血管の周期性閉塞を開通させる逆灌注を行うのに使用できる。ポンプを駆動する駆動媒体からの完全な分離と、特に、例えば液圧式又は空気式に操作される掻き回しホイール等の簡単な駆動装置の使用とを保証するために、駆動ホイールからのロータの完全非通過性分離が、本発明による磁気接続によって達成され、これによって、駆動ホイールと遠位外側に配置されたロータとの間の軸方向通路が除去される。この実施例では、本発明により、駆動ホイールが液圧式又は空気式に操作される掻き回しホイールとして構成されるように工夫されており、掻き回しホイールには、駆動流体が、カテーテル内腔を介して供給され、カテーテルの別の内腔を介して搬出される。その場合、掻き回しホイールは、軸流又は半軸流ブレードで構成されるのが好ましい。この種の装置は、相応に調整された液圧又は空気リザーバにより簡単に操作でき、駆動媒体は、ロータと磁気接続された駆動ホイールに、相応の調整弁を介して供給される。

この装置の場合、構造的に特に簡単に設計されており、ロータの回転軸線がカテーテルの長手軸線と整線するか又は平行である。相応に摩耗が少なく、非通過性であると同時に、ロータを固定取り付けされたカテーテルの開発は、棒磁石で接続することで達せられ、その場合、それらの棒磁石は、カテーテル遠位端の、シール壁により液圧が互いに遮断された隣接チャンバ内に配置され、各々ロータと駆動ホイールとに結合されて相対回転が防止され、しかも、その場合、各棒磁石に対する駆動ホイール又はロータの相対回転を防止された結合部が、各々、シール壁とは反対向きのチャンバ壁と、駆動ホイール又はロータに向いたチャンバ壁とに設けられるのが好ましい。

ロータ自体は、ＷＯ ０１／７０３００ Ａ１の実施例の説明にある設計原則に従って構成されている。そこに図示かつ説明されている回転ポンプは、血液又は他の極めて敏感な流体の搬送用の電磁駆動式外部ポンプとして形成されているが、この外部ポンプは、カテーテルに直接組み込むには不適当である。すなわち、公知の設計では、遠心流成分とハウジング方向への流れ成分とが存在することが仮定されており、その場合、ハウジング方向への流れ成分は、主として、ハウジング内でのロータの非接触式取り付けおよび安定化に役立っている。しかし、カテーテル遠位端にロータが配置されていることで、流れ技術上、閉鎖されたハウジングは容易には実現できない。なぜなら、ハウジング壁は、実際には、ロータから正確に決められた距離に位置せねばならないからである。だが、ロータは、カテーテル遠位端に位置することは容易には保証されない。しかし、本発明による軸流ポンプの場合は、目標搬送能力が得られるように、ロータには本発明により遠心流成分を作り出す案内面が備えられている。

本発明の範囲内で、駆動流体を使用して逆灌注用のバルーンの操作が可能である。このため、実施例を次のように構成するのが好ましい。すなわち、駆動流体用の内腔を有するカテーテルが、カテーテルを密封包囲する拡張可能なバルーンを貫通して案内されるようにし、該内腔が別個に制御可能な閉鎖部材を有し、該閉鎖部材を介して駆動流体が各々バルーンに内腔から流入又はバルーンから内腔へ流出するようにするのである。また、その場合、閉鎖部材は、磁石弁として構成するのが好ましい。バルーンの膨張時、付加的な駆動媒体が要求されるが、この媒体はバルーンの収縮時に再び排出される。その場合、駆動側でリザーバを介して体外へ排出できる。

本発明により心臓の働きを補助するための実施例の場合、流体は、ポンプを使用して血管内を搬送され、搬送される量は、心室カテーテルの測定値の関数として調整され、該測定値から心拍出量が検出される。この実施例は、ＡＴ ４０７ ９６０ Ｂによる開発から進展したもので、事実上、ポンプは、カテーテルの末端又は遠位端に血管内回転ポンプとして形成され、外部のポンプ・ロータが、カテーテル内部に配置された駆動部材に磁気接続部を介して接続されていることを特徴としている。
本発明を、以下で、図面に略示した実施例を利用して詳細に説明する。

ポンプと駆動部材の配置を略示した図。（実施例１） 本発明により使用されるカテーテルの遠位端の略示図。 バルーンを支えるカテーテル部分の拡大断面図。

図１には、心臓が符号１で示され、心臓内へは心室カテーテル２が挿入されている。カテーテルは、この場合、心室内へ例えば大腿動脈及び大動脈弓３を介して挿入されており、一連のセンサ４を担持し、これらのセンサで拍出量が検出される。測定信号は、制御装置５へ送られる。心室カテーテルは、別の図面に示すように、複数の内腔で形成され、これらの内腔を介して流体が供給されることで、カテーテル遠位端に配置されたロータが駆動される。ロータは、図１に符号６で示され、血液の循環を補助するためのポンプを形成している。このロータの位置は、図１に矢印８で示されている。ロータ、つまりポンプの駆動媒体は、流体ポンプ７により循環流として案内され、流体ポンプ７は、制御装置５から発生する制御信号の関数として同期して調整できる。ポンプが配置されている遠位区域は、矢印８で略示されており、カテーテル２は、その遠位端に吸い込み端部１０へ通じるチューブ９を有している。駆動流体用のリザーバは、符号１１で示され、動脈の閉塞を拡張するのに役立つバルーン１２を充填する付加的駆動媒体を供給し、かつバルーンの収縮時に生じる駆動媒体量を再び受容する。

心室内での拍出量測定によって、拡張期容積と収縮期容積との差が正確に検出でき、かつ相応の修正信号を、同期する流体ポンプ７の吐出量に対し利用できる。更に、制御装置５には、相応の固定値、例えば決まった心拍出量を設定でき、この値が、測定心拍出量の偏差時に参照され、ポンプが制御される。
逆灌注は従来式のバルーン・カテーテルを用いて行われるが、該カテーテルは相応に同期して閉塞されるので、方向付けされた戻しが実際に確実に行われるのは拡張期である。その場合、心拍数又は正確な拡張期の相応の測定値はＥＣＧから得ることができる。

図２には、変更されたカテーテル２の遠位端が示されている。このカテーテルの端側１３には２つのポケット状チャンバ１４，１５が備えられ、それらの中には各々棒磁石が配置されている。棒磁石１６は、この場合、軸１７を介して遠位端の外側でロータ１８と結合され、他方、内側に配置された棒磁石１９は、軸２０を介して駆動ホイール２１と結合されている。駆動ホイール２１は、この場合、掻き回しホイールとして構成され、内腔２２を通る流体の作用を受けるが、この流体は、カテーテルの内腔２３を通って再び流れ去る。掻き回しホイール２１の回転は、したがって、流体供給に役立つ内腔２２内の流体圧を相応に制御することで調整される。その場合、掻き回しホイール２１との相対回転を防止するように結合された磁石１９が、相応に回転する。この回転により、内腔２２，２３を完全密封するシール壁の外側で磁石１６が連行され、軸１７を介してロータ１８が駆動され、それによって、チューブ９の区域に、矢印２２で示すような流れが形成され、この流れにより、矢印２５が示すような血管内の自然の血流が補助される。

図３には、カテーテル２に密封結合されているバルーン１２の区域が拡大して示してある。流体ポンプ７から出る流体を案内する内腔２２と、流体ポンプ７へ戻る流体を案内する内腔２３とが示されている。バルーン１２の区域には、これらの内腔の壁部に、例えば磁力により動作可能な弁が設けられている。これらの弁は、符号２７，２８で略示されている。弁２７が開かれると、流体ポンプ７から来る流体がバルーン１２内へ流入する。この流体は加圧されており、圧力が＋の符号で示されている。バルーンに流体がポンプにより送入されるにつれて、言うまでもなく、図１に略示したリザーバ１１が供給できないほど、循環する駆動流体の総量が減少するだろう。弁２７を閉じることによって、閉塞が除去され、弁２８を開くことでバルーン１２は収縮でき、流体は、これにより内腔２３を介して吸い出され、ポンプへ戻される。内腔２３には、−記号で示す僅かに低い圧力が支配している。いまや循環系内の流体総量が減少しているので、その分の量を図１に示すリザーバ１１へ、再び戻さねばならない。

Claims (9)

1. 少なくとも１ポンプにより心臓の働きを補助するカテーテルにおいて、
   該ポンプ（７）が、カテーテル（２）の遠位端に回転ポンプとして構成され、遠位端外側に配置されたロータ（６）が磁気接続部を介して駆動ホイール（２１）と接続されており、該駆動ホイールが、カテーテル（２）の内部に配置され、かつ液圧式又は空気式に操作される掻き回しホイールとして構成され、該掻き回しホイールには、駆動流体が、カテーテル（２）の内腔（２２）を介して供給され、カテーテル（２）の別の内腔（２３）を介して搬出されることを特徴とする、少なくとも１ポンプにより心臓の働きを補助するカテーテル。
2. 前記掻き回しホイールが軸流又は半軸流ブレードにより形成されることを特徴とする、請求項１記載のカテーテル。
3. 前記ロータ（６）の回転軸線が、カテーテル（２）の長手軸線と整線又は平行することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のカテーテル。
4. 前記接続部が棒磁石（１６，１９）によって形成され、該棒磁石が、カテーテル（２）遠位端の、シール壁により互いに液圧を遮断された隣接チャンバ（１４，１５）内に配置され、各々ロータ（６）又は駆動ホイール（２１）と相対回転が防止されるように結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項記載のカテーテル。
5. 各棒磁石（１６，１９）と駆動ホイール（２１）との又はロータ（６）との相対回転が防止された前記結合部が、シール壁とは反対の向きのチャンバ壁と、駆動ホイール（２１）又はロータ（６）に向いたチャンバ壁とに、各々設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項記載のカテーテル。
6. 前記ロータ（６）が、遠心流成分を作り出すための案内面を有することを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項記載のカテーテル。
7. 駆動流体用の内腔（２２，２３）を有するカテーテル（２）が、カテーテル（２）を密封包囲する膨張可能なバルーン（１２）を貫通して案内され、かつまた該内腔（２２，２３）が、別個に制御可能な閉鎖部材を有し、該閉鎖部材を介して駆動流体が内腔（２２）からバルーン（１２）内へ流入し、またバルーン（１２）から内腔（２３）へ流出できることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項記載のカテーテル。
8. 前記閉鎖部材が磁石弁（２７，２８）として形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項記載のカテーテル。
9. 心臓の働きを補助する装置であって、ポンプを使用することにより流体が血管内を搬送され、搬送される量が、心室カテーテルの測定値の関数として調整でき、該測定値から心拍出量が検出される形式のものにおいて、
   前記ポンプ（７）が、カテーテル（２）の末端又は遠位端に配置された血管内回転ポンプとして構成され、カテーテルの外部に位置するロータ（６）が、磁気接続部を介して、カテーテル（２）の内部に配置された駆動部材と接続されていることを特徴とする、心臓の働きを補助する装置。

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