JP6630794B2 - 体外循環装置 - Google Patents
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Description
このため、手術中等において患者に対する血液の供給が必要なとき、患者の血液を体外で循環させるため人工心肺等を有する体外循環装置が用いられている(例えば、特許文献1)。
すなわち、脱血用留置針は、大腿静脈に留置するが、その際、血流方向に沿って穿刺する必要がある。一方、送血用留置針は、大腿動脈に留置するが、その際、血流方向の逆方向に沿って穿刺する必要がある。
このため、留置針を対象者に穿刺する担当者等は、超音波によって留置針の穿刺方向が検知可能な標識部を視認し、且つ、この血流方向を視認しながら、適正な方向に当該留置針を穿刺することができる。
したがって、この表示部を視認した担当者等は、既に対象者に穿刺した留置針が、脱血側留置針又は送血側留置針であるか、その穿刺方向が、血流方向との関係で適切か否かを迅速に判断することができる。
したがって、体外循環管理装置は、留置針の穿刺担当者等が実施した留置針の穿刺が適切か否かを自動的に判断し、その結果を当該担当者等に示すことができる。
このため、患者等の対象者に留置針を穿刺する担当者等は、いずれの留置針が脱血側留置針又は送血側留置針であるかを取り違えることなく処理することができる。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1に示す体外循環装置1は、患者Pの血液の体外循環を行う装置であるが、この「体外循環」には「体外循環動作」と「補助循環動作」が含まれる。
「体外循環動作」は、体外循環装置1の適用対象である患者(被術者)Pの心臓に血液が循環しないため患者Pの体内でガス交換ができない場合に、この体外循環装置1により、血液の循環動作と、この血液に対するガス交換動作(酸素付加及び/又は二酸化炭素除去)を行うことである。
また、「補助循環動作」とは、体外循環装置1の適用対象である患者(被術者)Pの心臓に血液が循環し、患者Pの肺でガス交換を行える場合で、体外循環装置1によっても血液の循環動作の補助を行うことである。装置によっては血液に対するガス交換動作を行う機能を持つものもある。
具体的には、体外循環装置1の遠心ポンプ3を作動させ、患者Pの大腿静脈(大静脈)から脱血して、人工肺2により血液中のガス交換を行って血液の酸素加を行った後に、この血液を再び患者Pの大腿動脈(大動脈)に戻す「人工肺体外血液循環」を行う。すなわち、体外循環装置1は、心臓と肺の代行を行う装置となる。
すなわち、図1に示すように、体外循環装置1は、血液を循環させる「循環回路1R」を有し、循環回路1Rは、「人工肺2」、「遠心ポンプ3」、「ドライブモータ4」、「静脈側カテーテル(脱血側カテーテル)5」と、「動脈側カテーテル(送血側カテーテル)6」と、コントローラ10を有している。なお、遠心ポンプ3は、血液ポンプとも称し、遠心式以外のポンプも利用できる。
また、動脈側カテーテル(送血側カテーテル)6は、大腿動脈より挿入されるが、その際に、その際に、不図示の穿刺用金属製の内針と一体的に大腿動脈に穿刺され、その後内針を抜きとって留置されるのが、図3に示す「送血側留置針30」である。
図2は、脱血側留置針20を示す概略図であり、図3は、送血側留置針30を示す概略図である。
ドライブモータ4がコントローラ10の指令SGにより遠心ポンプ3を操作させると、遠心ポンプ3は、脱血チューブ11から脱血して人工肺2に通した血液を、送血チューブ12(「送液ライン」とも称する。)を介して患者Pに戻す構成となっている。
人工肺2は、例えば、膜型人工肺であるが、特に好ましくは中空糸膜型人工肺を用いる。送血チューブ12は、人工肺2と動脈側カテーテル6を接続している管路である。
脱血チューブ11と送血チューブ12は、例えば、塩化ビニル樹脂やシリコーンゴム等の透明性が高く、可撓性を有する合成樹脂製の管路が使用できる。
脱血チューブ11内では、血液はV方向に流れ、送血チューブ12内では、血液はW方向に流れる。
流量値の異常は、循環管路1Rのチューブのキンク、ドライブモータ4及び遠心ポンプ3の回転数が低下、圧力損失の増大等で生じ、循環管路1R内の血液の循環不良を発生させ、これにより、患者に低酸素症等を招来させるおそれもある。
体外循環装置1の担当者等は、異常が発生したとき、このクランプ7を使用して緊急に閉塞し、体外循環装置1の動作を停止させることができる構成となっている。
この超音波測定装置40は、超音波を複数回、患者Pの大腿静脈や大腿動脈に発射し、最初の反射音波と後の反射音波の受信時間等の相違を調べることで、大腿静脈や大腿動脈内の動いている血液のみを検出し、色付けをして、例えば、図1のコントローラ10が有する表示部である例えば、「タッチパネル51」に表示する構成となっている。
具体的には、超音波測定装置40は、図1に示すように、その一端側に、超音波を対象物に対して発射するプローブ(探触子)41を有し、このプローブ41を患者Pの大腿静脈や大腿動脈に当て、超音波を発射させ、その反射音波を受信する構成となっている。
図4は、プローブ41と血流との関係を示す概略説明図である。
図4に示すように、血流が色分けして表示されることになる。
そして、本実施の形態では、脱血側留置針本体21及び送血側留置針本体31には、それぞれ、標識部である例えば、略円形のマーカーMが複数配置されている。
また、この2つのマーカーMと所定間隔を開けて、脱血側留置針本体21の先端側に1つのマーカーMが配置されている。
一方、図3の送血側留置針30は、送血側留置針本体31の基端側(送血側留置針保持部32側)に4つのマーカーMが連接等して配置されている。
また、この4つのマーカーMと所定間隔を開けて、送血側留置針本体31の先端側に1つのマーカーMが配置されている。これらのマーカーMは、好ましくはレーザーによるマーキングにより、脱血側留置針本体21や送血側留置針本体31の表面の極浅い部分にマーキングでき、生体への適合性が損なわれることがない。
具体的には、マーカーMが2つ連接して配置されている留置針が、脱血側留置針20であり、脱血側留置針20と異なることを一瞥して視認しやすくするため、例えば、マーカーMの数を異なる数、例えば4つ連接して配置されている留置針が、送血側留置針30となる。あるいはマーカーMを異なる形状にしたり、異なる色にして、外観上区別しうるようにしてもよい。
特に、緊急時、ドクターカー等で患者Pに体外循環装置1を装着する際等は、留置針がいずれの留置針であるかを担当者等が一見して把握することができるので、従来のような取り違いが発生することを未然に防止することができる。
具体的には、図2の脱血側留置針20では、連接している2つマーカーMから所定間隔を設けて配置されている1つのマーカーMの方向が穿刺方向となる。
また、図3の送血側留置針30では、連接している4つのマーカーMから所定間隔を設けて配置されている1つのマーカーMの方向が穿刺方向となる。
図5に示すように、コントローラ10は、「コントローラ制御部52」を有し、コントローラ制御部52は、他の装置等と通信するための「コントローラ側通信装置53」を制御する。また、図1に示すタッチパネル51を制御する構成となっている。
さらに、コントローラ制御部52は、「コントローラ側第1の各種情報記憶部60」、「コントローラ側第2の各種情報記憶部70」及び「コントローラ側第3の各種情報記憶部80」も制御する。
図6乃至図8は、それぞれ、「コントローラ側第1の各種情報記憶部60」、「コントローラ側第2の各種情報記憶部70」及び「コントローラ側第3の各種情報記憶部80」の主な内容を示す概略ブロック図であるが、これらの内容については、後述する。
図9に示すように、超音波測定装置40は、「測定器制御部42」を有し、測定器制御部42は、コントローラ10等と通信するための「測定器側通信装置43」を制御する。また、図1に示すプローブ41も制御する構成となっている。
本実施の形態では、緊急時にドクターカー等で、図1の体外循環装置1を使用する例で、以下説明する。
先ず、ドクターカー等に収容された患者Pに、図1に示す静脈側カテーテル5及び動脈側カテーテル6を留置するために、担当者等は、それぞれ、図2及び図3に示す脱血側留置針20及び送血側留置針30を患者Pの大腿静脈及び大腿動脈に穿刺する。
このとき、既に患者Pの大腿静脈及び大腿動脈の位置及びその血流方向が明確で、図1の超音波測定装置40を使用する必要がないときは、担当者等は、図2及び図3の脱血側留置針20及び送血側留置針30のマーカーMを視認し、マーカーMが2つ連接して配置されている留置針を脱血側留置針20、マーカーMが4つ連接して配置されている留置針を送血側留置針30と判断する。
このように、本実施の形態では、担当者等が脱血側留置針20及び送血側留置針30のマーカーMを視認するだけで、脱血側留置針20と送血側留置針30の取り違いや、穿刺方向の間違い等を未然に防止することができる。
したがって、特に緊急時における処置等を迅速且つ間違いなく行うことができる。
先ず、担当者等は、患者Pの大腿静脈等に図1の超音波測定装置40のプローブ41を当接させ、超音波を発生させて、大腿静脈等に対して発射し、その反射音波を検知し、画像データを、図1のコントローラ10のタッチパネル51に表示させる。
そして、図10のステップST(以下「ST」とする。)1では、コントローラ10の図6に示す「マーカー検知部(プログラム)61」が動作し、図6の「マーカー図形情報記憶部62」を参照する。
すなわち、マーカー検知部(プログラム)61は、このマーカー図形情報記憶部62の丸型図形に該当するマーカーMが、超音波測定器40で検知されたか否かを判断し、検出された場合は、そのマーカーMの図形情報、例えば、図2に示すような、2つのマーカーMが連接して配置され、所定の間隔で1つのマーカーMが配置されている情報を図6の「マーカー暫定記憶部63」に記憶する。
ST2では、図9の超音波測定装置40の「カラードプラ部(プログラム)46」が動作し、プローブ41が発射し、受信した複数の超音波の信号の差異情報から血流の流れ方向を特定し、プローブ41に近づいてくる血流を「赤色」で、遠ざかる血流を「青色」で表示可能なデータとして処理し、コントローラ10の図「血流情報記憶部71」に記憶すする。
すなわち、上述した図4に示す画像データを生成する。
カラードプラ部(プログラム)46は、図13に示すタッチパネル51の画面に表示された「画素」を順番に参照し、画素のうち「R(Red、赤)G(Green、緑)B(Blue、青)」の「R」の値が、所定の値、例えば、230以上か否かを判断し、以上の場合、当該画素を「赤色」と判断し、判断済みの点を「領域1」とする。
このように、判断済みの点の周りの9点のRの値を判断し、Rが200以上となる点が無くなったときに「領域1」を確定し、「赤領域1」とする。
この赤領域1が、図13に示す「赤領域1」である。
また、RGBの「青(B)」についても同様に領域の確定判断を行い、図13に示す「青領域1と「青領域2」を確定させる。
そして、これら「赤領域1」及び「青領域1」の重心の座標を求める。図13の例では、R1(Xr,Yr)、B1(Xb,Yb)で示すポイントとなる。
F=(Xb−Xr)/√((Xb−Xr)2+(Yb−Yr)2)
したがって、図13における血流の方向は、図13に示す矢印Fの方向となる。
すなわち、送血用留置針30には、連接して4個のマーカーが配列され、間隔をあけて1つのマーカーが配置され、脱血用留置針20には、連接して2個のマーカーが配列され、間隔をあけて1個のマーカーが配置されていることが記憶されている。
ST5では、該当する留置針のデータ(送血用留置針30又は脱血用留置針20)と、その配置状態(向き等)を図6の「留置針種類情報配置情報記憶部66」に記憶させる。
ST7では、図7の「留置針配置方向判断部(プログラム)72」が動作し、図6の「留置針種類情報配置情報記憶部66」を参照し、連接されているマーカーMから間隔があいているマーカーMへの向きに当該留置針が配置されていると判断し、その向き(N)を図7の「留置針向き情報記憶部73」に記憶する。
具体的には、この向き(N)は、図2及び図3で矢印Nとして示す向きである。
先ず、図14に示すタッチパネル51に表示される画像では、血流が上述の赤色及び青色で表示され、送血用留置針30も表示されている。
この状態では、送血用留置針30のマーカーMを正確に把握できない場合があるので、以下のような工程を実行する。
次いで、図16や図17に示すように、画像の明るさを暗くすると、図17の矢印Gで示す丸印の中のように、送血用留置針30のマーカーMを明確に把握することができる状態となる。
N=(Xend−Xstart,Yend−Ystart)/√((Xend−Xstart)2+(Yend−Ystart)2)
具体的には、図18(b)に示すように、脱血用留置針20の穿刺方向(N)と、大腿静脈の血流方向(F)が画像、色情報及び矢印情報と共に表示される。
具体的には、図19(b)に示すように、送血用留置針30の穿刺方向(N)と、大腿動脈の血流方向(F)が画像、色情報及び矢印情報と共に表示される。
さらに、留置針の穿刺方向(N)を示す矢印の図形の色彩は、送血用留置針30と脱血用留置針20で、それぞれ異なる色彩となっている。
このため、当該留置針が送血用留置針30又は脱血用留置針20であるかを担当者は一見して把握することができる。
すなわち、例えば、患者Pの血流がほぼ停止状態で、担当者等が、穿刺した留置針の血流に対する方向が正しいか否かの判断を明確に行えない場合等や、自己の判断の確認を希望する場合等である場合に適正判断を求める。
図20の留置針の向き(N)と血流の向き(F)のそれぞれを正規化(長さを1とする)したときのベクトルの内積(IP)は以下の式で表される。
内積(IP)=|N|・|F|・COSθ
そして、NがFに対して垂直で、θが90°(度)のとき、COSθは「0」となる。
また、NとFが同一方向で、θ=0°(度)のとき、COSθは「1」となる。
逆に、NとFが反対方向で、θ=180°(度)のとき、COSθは「−1」となる。
例えば、図18(b)の例では、留置針の向き(N)と血流の向き(F)のθは90°(度)以内、例えば、45°であり、COSθは「0.5」で「0」より「1」に近い数値となる。
図21の例では、留置針の向き(N)と血流の向き(F)のθは90°(度)超、例えば、135°であり、COSθは「−0.5」で「0」より「−1」に近い数値となる。
このうち、留置針適正内積情報記憶部82には、留置針の種類に応じた内積情報が記憶されている。例えば、脱血用留置針20の場合は、血流の向きに沿って穿刺する必要があるため、内積情報が例えば「0.5乃至1」等と記憶されている。
一方、送血用留置針30の場合は、血流の向きと反対に穿刺する必要があるため、内積情報が例えば、「−0.5乃至−1」等と記憶されている。
先ず、図6の留置針種類情報配置情報記憶部66には、当該留置針が脱血用留置針20であることが記憶されている。
また、図7の内積情報記憶部には、内積情報が「0.5」であることが記憶されている。さらに、図8の留置針適正内積情報記憶部82には、脱血用留置針20の場合、その内積情報の基準が「0.5乃至1」であることが記憶されている。
また、この結果が「適正」でない場合は、「適正でない」旨の表示と共に、図5の「警報装置55」が警報を出力し、担当者等に注意を喚起する。
Claims (1)
- 超音波によって穿刺方向が検知可能な標識部を有する留置針と共に使用する体外循環装置であって、
前記体外循環装置を管理する体外循環管理装置を備え、
前記体外循環管理装置には、対象者の血流を測定する超音波測定装置が接続され、
この超音波測定装置は、対象者の血流に複数の超音波を発射して、受信し、これらの反射音波の差異情報から、血流の方向情報と前記留置針の穿刺方向情報を生成し、前記血流の方向情報と前記穿刺方向情報を,前記体外循環管理装置の表示部に表示し、
前記留置針は、対象者の静脈側に血液の血流の方向に沿って穿刺される脱血側留置針と、対象者の動脈側に血流と反対方向に沿って穿刺される送血側留置針を含み、
前記脱血側留置針又は前記送血側留置針の穿刺方向情報及び前記血流の方向情報を生成し、これら穿刺方向情報及び血流の方向情報のベクトル情報から内積情報を生成し、
前記内積情報に基づいて、前記脱血側留置針又は前記送血側留置針の前記穿刺方向の適切情報を生成する構成となっていることを特徴とする体外循環装置。
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