JP2012519034A - 制御された離脱を伴う血液ポンプシステム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、2009年2月27日に出願された米国特許出願第12/394,205号の優先権を主張するものである。
本書は血液ポンプに関し、より詳細には、血液ポンプの速度を調整して、患者のポンプからの離脱を容易にするための材料、及び方法に関する。
血液ポンプを使用して、心臓に機械的援助を与えることができる。左心室は血液を心臓の外に大動脈を通して身体内に押し出し、右心室は血液を身体から肺に押し出す。左心室は心臓の負荷の大部分を負うため、援助を必要とする心臓の第1の部分であることが多い。心室の援助は、例えば、腹部に心血管系と平行に植え込まれるポンプで行うことができる。多くの場合、流入導管が左心室に取り付けられ、流出導管が大動脈に取り付けられる。一部の血液は左心室から大動脈内に正常な経路で流れることができるが、他の血液はポンプを通過し、推進力を受け、大動脈を通って身体内に押し込まれ得る。
回転血液ポンプのモータ速度は、ポンプによって行われる援助のレベルに直接影響を与える可能性があり、通常、慎重な制御が必要である。一般に、血液ポンプは、例えば、対象が運動する場合、ポンプの速度を上昇させて、確実に心臓が十分な血液を身体に送ることができるように、血液需要の変化に対応することができる。しかし、血液ポンプの速度にはバランスが必要である。例えば、ポンプは、血液が心臓から流れ出ないほど低速度で作動すべきではなく、心室虚脱を招く恐れがある心室の吸い込みを起こすほど高速度で作動すべきでもない。しかし通常、回転ポンプは、ポンプの範囲の上限で作動する場合に最も効果的である。
本書は、個人に植え込まれた血液ポンプの速度の調整に関連する材料、及び方法、並びに植込型血液ポンプを有する対象の圧力、及び/又は血流量を長期間監視するための材料、及び方法を提供するものである。図1で示したように、本明細書に記載する血液ポンプ10は、ポンプハウジング50、流入導管60、及び流出導管70を含むことができる。流入導管60を、患者の心臓から(例えば、体循環の補助を行うポンプに左心室圧から、又は肺循環の補助を行うポンプに右心室から)血液を受けるように構成し、流出導管70を(例えば、体循環の補助を行うポンプに大動脈を通して、又は肺循環の補助を行うポンプに肺動脈を通して)患者の循環系に血液を戻すように構成することができる。さらに、流入導管60、或いは流出導管70のいずれか、又は流入導管60と流出導管70の両方が、血圧、及び/又は血流量を測定するように構成することができる1つ以上のセンサを有することができる。一部の実施態様では、図1で示したように、例えば、センサ65を流入導管60の内面上に位置付け、センサ75を流出導管70の内面上に位置付けることができる。センサ65、及び75を導管60、及び70の任意の適した位置(例えば、図1で示したように、ポンプハウジング50の近位に、又はポンプハウジング50の遠位に)配置することができる。一部の実施態様では、センサは、ポンプハウジング50から約1から約2cm以内(例えば、約0.75、約1、約1.25、約1.5、約1.75、約2、又は約2.25cm以内)のところに存在してもよく、例えば血液ポンプ10のどの可撓性部材より前に存在してもよい。場合によっては、センサを流入、又は流出導管(例えば、可撓性の流入導管、又は流出導管)の外面上に位置付けることもできる。センサは、例えば、微小電子機械システム(MEMS)、又はMEMS型変換器でもよい。
一部の実施態様では、本明細書に記載するように、血液ポンプシステムを流入導管の血圧、又は血流量に関する情報に基づいて制御することができる。例えば、血液ポンプシステムは、血液を心臓から(例えば、心臓の左、又は右の心室から)受けるための流入導管、及び血液を大動脈、又は肺循環に戻すための流出導管を有する血液ポンプ、並びに血液ポンプに機能的に接続された制御装置を含むことができる。流入導管は、流入導管が左心室から血液を受ける場合は左心室圧と実質的に同じであり得、流入導管が右心室から血液を受ける場合は右心室圧と実質的に同じであり得る導管圧を検出するセンサを有することができる。センサを、導管圧に関する信号を制御装置に送信するように適合させることができる。検出された導管圧が下限閾値よりも低い場合、例えば、制御装置は信号を血液ポンプに送信して、ポンプの速度を低下させることができる。下限閾値圧力レベルは、例えば、約10mmHgから約100mmHg(例えば、約10mmHg、約15mmHg、約20mmHg、約25mmHg、約30mmHg、約35mmHg、約40mmHg、約45mmHg、約50mmHg、約55mmHg、約60mmHg、約65mmHg、約70mmHg、約75mmHg、約80mmHg、約85mmHg、約90mmHg、約95mmHg、或いは約100mmHg)、又はその間の任意の値でもよい。場合によっては、検出された導管圧が上限閾値よりも高い場合、制御装置は信号を血液ポンプに送信して、ポンプの速度を上昇させることができる。上限閾値圧力レベルは、例えば、下限閾値よりも約10mmHgから約45mmHg高くてもよい。場合によっては、上限閾値圧力は、約55mmHgから約150mmHg(例えば、約55mmHg、約60mmHg、約65mmHg、約70mmHg、約75mmHg、約80mmHg、約85mmHg、約90mmHg、約95mmHg、約100mmHg、約110mmHg、約120mmHg、約130mmHg、約140mmHg、或いは約150mmHg)、又はその間の任意の値でもよい。臨床医が制御装置を調整して、閾値を設定することができ、閾値を要望通りに変えることもできる。
(1)選択された左心室収縮期圧が動脈圧と動脈圧より約20mmHg低い圧力の間で所望の心拍数、又は期間(例えば5分間)にわたり維持されるように、ポンプのモータ速度を調整する工程;
(2)ポンプの速度を所望の期間(例えば5分間)にわたり大幅に低下させ、(例えば、左心室拡張末期圧など、左心室圧に近似し得る流入導管圧に基づいて)心臓の回復程度を決定する工程;
(3)ポンプを動脈圧と動脈圧より約20mmHg低い圧力の間のポンプの前の機能レベルに戻す工程;
(4)工程(2)と(3)を要望通りに繰り返す工程;
(5)ポンプの速度をより長い期間(例えば、20分間)にわたり大幅に低下させ、心臓の回復程度を決定する工程;
(6)ポンプを動脈圧と動脈圧より約20mmHg低い圧力の間のポンプの前の機能レベルに戻す工程;
(7)少なくとも工程(5)中に動脈圧が評価可能なほど低下せず、左心室末期圧が許容レベルで維持されると決定されるまで、工程(5)と(6)を要望通りに繰り返す工程;
(8)対象がポンプから完全に離脱することができるまで、ポンプの速度を低下させる期間を徐々に延長し、要望通りに継続する工程。拡張末期圧が閾値(例えば20mmHg)を超えた場合は、ポンプのモータ速度を上昇させることができる。
(1)選択された右心室圧が約5mmHgから約20mmHgの間で維持されるように、ポンプのモータ速度を調整する工程;
(2)ポンプのモータ速度を第1の選択された心拍数にわたり低下させ、心臓の回復程度を決定する工程;
(3)ポンプをポンプの前の機能レベルに戻す工程;
(4)少なくとも心臓の回復が許容レベルになるまで、工程(b)と(c)を繰り返す工程;
(5)ポンプのモータ速度を第1の選択された心拍数よりも徐々に多くした第2の選択された心拍数にわたり低下させ、心臓の回復程度を決定する工程;
(6)ポンプをポンプの前の機能レベルに戻す工程;
(7)少なくとも心臓の回復が許容レベルになるまで、工程(5)と(6)を繰り返す工程;
(8)対象が血液ポンプシステムから離脱することができるまで、ポンプのモータ速度を低下させる期間として、心拍数を徐々に増加させる工程。
一部の実施態様では、本明細書に記載したシステムを使用して、流出導管の血圧、及び/又は流量に基づくデータを提供することができる。例えば、血液ポンプシステムを使用して、流出導管で検出される圧力に基づいて、動脈圧(すなわち動脈の循環血圧)を、連続的、定期的、或いは要求に応じて監視し、又は肺動脈圧を監視することができる。場合によっては、血液ポンプシステムは、心臓から(例えば、左心室、又は右心室から)血液を受けるための流入導管、及び(例えば、大動脈によって)循環系、又は肺循環に血液を戻すための流出導管を有する血液ポンプ、並びに血液ポンプに機能的に接続された制御装置を含むことができ、流出導管は流出導管圧を検出することができるセンサを有する。流出導管圧は、例えば、流出導管が大動脈を介して循環系に血液を戻す場合は動脈圧と実質的に同じであり得、流出導管が肺循環に血液を戻す場合は肺動脈圧と実質的に同じであり得る。
一部の実施態様では、血液ポンプシステムを、流入導管と流出導管の両方の血圧、及び/又は血流量についての情報に基づいて制御することができる。例えば、血液ポンプシステムは、心臓から(例えば、左心室から)血液を受けるための流入導管、及び循環系に(例えば、大動脈によって)血液を戻すための流出導管を有する血液ポンプ、並びに血液ポンプに機能的に接続された制御装置を含むことができ、流入導管は左心室圧と実質的に同じである流入導管圧を検出するための第1のセンサを有し、流出導管は動脈圧と実質的に同じである流出導管圧を検出するための第2のセンサを有する。第1のセンサを、流入導管圧に関する信号を制御装置に送信するように適合させることができ、第2のセンサを流出導管圧に関する信号を制御装置に送信するように適合させることができる。
流量=(ポンプの出口圧-ポンプの入口圧)×C、式中、C=ポンプの幾何形状、表面状態、及び粘度を表す定数から経験的に導き出されたもの
理解されるように、本発明の詳細な説明と併せて本発明を記載したが、上記の説明は例示であって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。例えば、血液ポンプは、回転ポンプ、渦巻血液ポンプ、又は任意の他のタイプの血液ポンプでもよい。
Claims (16)
- 心臓の左心室から血液を受けるための流入導管、及び循環系に血液を戻すための流出導管を有する血液ポンプと、
該血液ポンプに機能的に接続された制御装置とを備える、血液ポンプシステムであって、
該流入導管が、左心室圧と実質的に同じである導管圧を検出するように配置されたセンサを備え、該センサが該導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合され、該制御装置が信号を該血液ポンプに送信して、該導管圧が下限閾値未満の場合は該血液ポンプの速度を低下させ、該導管圧が上限閾値よりも高い場合は該血液ポンプの速度を維持し、又は上昇させるように適合される、前記血液ポンプシステム。 - 前記上限閾値が80mmHgであり、前記下限閾値が10mmHgである、請求項1記載の血液ポンプシステム。
- 前記システムが対象に与える補助の程度を計画的に低減するように該システムが構成される、請求項1記載の血液ポンプシステム。
- 前記システムが前記ポンプの速度を連続的に調整して陽圧の左心室収縮期圧を10mmHgから40mmHgの範囲内に維持するように構成される、請求項1記載の血液ポンプシステム。
- 血液ポンプを有する閉ループ液体循環系内の一定の圧力を維持する方法であって、
該血液ポンプの流入導管にあるセンサによって血圧を検出すること、ここで該検出された圧力は左心室圧に相当する;及び
該検出された圧力に基づいて該血液ポンプの速度を上昇、維持、又は低下させることを含み、
該検出された圧力が最高左心室圧に相当する上限閾値よりも高い場合は該速度を上昇させ、該検出された圧力が最低左心室圧に相当する下限閾値未満の場合は該速度を維持、又は低下させる、前記方法。 - 血液ポンプを有する閉ループ液体循環系内の一定の圧力を維持する方法であって、
該血液ポンプの流入導管にあるセンサによって血圧を繰り返し検出すること、ここで該検出された圧力は左心室圧に相当する;及び
該検出された圧力が上昇する場合は該血液ポンプの速度を上昇させ、該検出された圧力が低下する場合は該血液ポンプの速度を低下させ、又は該検出された圧力が大幅に変化しない場合は該血液ポンプの速度を維持することを含む、前記方法。 - 血液ポンプを有する閉ループ液体循環系内の流量を制御する方法であって、該血液ポンプが左心室から血液を受けるための流入導管、及び循環系に血液を戻すための流出導管、並びに該血液ポンプに機能的に接続された制御装置を有し、該流出導管が動脈圧と実質的に同じである導管圧を検出するように配置されたセンサを備え、該センサが該導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合され、該方法が、
a)該ポンプのモータ速度を調整して、選択された血液ポンプ流量が維持されるようにすること、
b)第1の選択された期間にわたり該ポンプのモータ速度を低下させて、血液ポンプ流量を低下させ、該流出導管のセンサを使用して圧力を測定すること、
c)該ポンプを該ポンプの前の機能レベルに戻すこと、
d)少なくとも該圧力が工程(b)中に評価可能なほど低下しないと決定されるまで、工程(b)と(c)を繰り返すこと、
e)該第1の選択された期間よりも長い第2の選択された期間にわたり該ポンプのモータ速度を低下させて、血液ポンプ流量を低下させ、該流出導管のセンサを使用して該圧力を測定すること、
f)該ポンプを該ポンプの前の機能レベルに戻すこと、
g)少なくとも該圧力が工程(e)中に評価可能なほど低下しないと決定されるまで、工程(e)と(f)を繰り返すこと、並びに
h)該ポンプのモータ速度を低下させる期間を徐々に延長することを含む、前記方法。 - 工程(b)、及び(e)で前記ポンプのモータ速度を低下させて、血液ポンプ流量が約1lpm低下されるようにする、請求項7記載の方法。
- 心臓の右心室から血液を受けるための流入導管、及び肺循環に血液を戻すための流出導管を有する血液ポンプと、
該血液ポンプに機能的に接続された制御装置とを備える、血液ポンプシステムであって、
該流入導管が右心室圧と実質的に同じである導管圧を検出するように配置されたセンサを備え、該センサが該導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合され、該制御装置が信号を該血液ポンプに送信して、該導管圧が下限閾値未満の場合は該血液ポンプの速度を低下させ、該導管圧が上限閾値よりも高い場合は該血液ポンプの速度を維持し、又は上昇させるように適合される、前記血液ポンプシステム。 - 前記上限閾値が約60mmHgであり、前記下限閾値が約20mmHgである、請求項9記載の血液ポンプシステム。
- 前記システムが対象に与える補助の程度を計画的に低減するように該システムが構成される、請求項9記載の血液ポンプシステム。
- 前記システムが前記ポンプの速度を連続的に調整して、陽圧の右心圧を5mmHgから20mmHgの範囲内に維持するように構成される、請求項9記載の血液ポンプシステム。
- 血液ポンプを有する閉ループ液体循環系内の一定の圧力を維持する方法であって、
該血液ポンプの流入導管に存在するセンサによって血圧を検出すること、ここで該検出された圧力は右心室圧に相当する;及び
該検出された右心室圧に基づいて該血液ポンプの速度を上昇、維持、又は低下させることを含み、
該検出された圧力が最高右心室圧に相当する上限閾値よりも高い場合は該速度を上昇させ、該検出された圧力が最低右心室圧に相当する下限閾値未満の場合は該速度を維持、又は低下させる、前記方法。 - 血液ポンプを有する閉ループ液体循環系内の一定の圧力を維持する方法であって、
該血液ポンプの流入導管に存在するセンサによって血圧を繰り返し検出すること、ここで該検出された圧力は右心室圧に相当する;及び
該検出された圧力が上昇する場合は該血液ポンプの速度を上昇させ、該検出された圧力が低下する場合は該血液ポンプの速度を低下させ、又は該検出された圧力が大幅に変化しない場合は該血液ポンプの速度を維持することを含む、前記方法。 - 右心室から血液を受けるための流入導管、及び循環系に血液を戻すための流出導管を有する血液ポンプと、該血液ポンプに機能的に接続された制御装置とを有し、該流出導管が右心室圧と実質的に同じである導管圧を検出するように配置されたセンサを備え、該センサが該導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合されている閉ループ液体循環系内の流量を制御する方法であって、
a)該ポンプのモータ速度を調整して、選択された血液ポンプ流量が維持されるようにすること、
b)第1の選択された期間にわたり該ポンプのモータ速度を低下させて、血液ポンプ流量を低下させ、該流出導管のセンサを使用して圧力を測定すること、
c)該ポンプを該ポンプの前の機能レベルに戻すこと、
d)少なくとも該圧力が工程(b)中に評価可能なほど低下しないと決定されるまで、工程(b)と(c)を繰り返すこと、
e)該第1の選択された期間よりも長い第2の選択された期間にわたり該ポンプのモータ速度を低下させて、血液ポンプ流量を低下させ、該流出導管のセンサを使用して該圧力を測定すること、
f)該ポンプを該ポンプの前の機能レベルに戻すこと、
g)少なくとも該圧力が工程(e)中に評価可能なほど低下しないと決定されるまで、工程(e)と(f)を繰り返すこと、並びに
h)該ポンプのモータ速度を低下させる期間を徐々に延長することを含む、前記方法。 - 心臓の左心室から血液を受けるための第1の流入導管、及び循環系に血液を戻すための第1の流出導管を有する第1の血液ポンプと、
心臓の右心室から血液を受けるための第2の流入導管、及び肺循環に血液を戻すための第2の流出導管を有する第2の血液ポンプと、
該第1、及び第2の血液ポンプに機能的に接続された制御装置とを備える、血液ポンプシステムであって、
該第1の流入導管が左心室圧と実質的に同じである第1の導管圧を検出するように配置された第1の流入センサを備え、
該第1の流入センサが該第1の導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合され、
該第2の流入導管が右心室圧と実質的に同じである第2の導管圧を検出するように配置された第2の流入センサを備え、
該第2の流入センサが該第2の導管圧に関する信号を該制御装置に送信するように適合され、
該制御装置が信号を該第1の血液ポンプに送信して、該第1の導管圧が第1の下限閾値未満の場合は該第1の血液ポンプの速度を低下させ、該第1の導管圧が第1の上限閾値よりも高い場合は該第1の血液ポンプの速度を維持し、又は上昇させるように適合され、
該制御装置が信号を該第2の血液ポンプに送信して、該第2の導管圧が第2の下限閾値未満の場合は該第2の血液ポンプの速度を低下させ、該第2の導管圧が第2の上限閾値よりも高い場合は該第2の血液ポンプの速度を維持し、又は上昇させるように適合される、前記血液ポンプシステム。
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