JPWO2019246305A5

JPWO2019246305A5 -

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Publication number: JPWO2019246305A5
Application number: JP2021520094A
Authority: JP
Publication date: 2022-06-15

Description

いくつかの実装形態において、コントローラは、ディスプレイを備える。表示のために上述の計算または機能のいずれかを構成することができる。例えば、大動脈圧波形をグラフィカル・ユーザ・インターフェース上に提示することができる。臨床医は、そのような表示を眺め、経時的な血行動態パラメータの観察に基づいて、ポンプの動作を調整することができる。
[本発明1001]
以下の工程を含む、心臓の心拍出量を決定する方法：
心臓の複数の拍動において第1のポンピング速度で血液をポンピングすることを含む血行動態補助を、血液ポンプによって心臓に適用する工程であって、各拍動が収縮期上昇、重複切痕、および重複切痕後に起こる拡張期下降を含んでいる、工程と、
第1の時点における第1の大動脈圧測定値および第2の時点における第2の大動脈圧測定値を検出する工程であって、前記第1の時点および前記第2の時点が前記複数の拍動のうちの特定の拍動の拡張期下降において存在する、工程と、
前記第1の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第1の血流量および前記第2の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第2の血流量を決定する工程と、
前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量に基づいて、心拍出量を決定する工程。
[本発明1002]
前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量を使用して血管系の時間依存非線形モデルを計算し、全身血管抵抗およびコンプライアンスを決定する工程と、
前記決定された全身血管抵抗およびコンプライアンスに基づいて、前記特定の拍動における心拍出量を決定する工程と
をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記時間依存非線形モデルは、ウィンドケッセルモデルである、本発明1002の方法。
[本発明1004]
心臓の心拍出量の第1の累積インジケータを決定する工程をさらに含む、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1005]
心拍出量を決定する工程は、第1の複数の心拍出量値を決定することを含み、前記第1の複数の心拍出量値のうちの各心拍出量値は、前記複数の拍動のうちの第1の組の拍動のうちの各拍動に対応する、前記本発明のいずれかの方法。
[本発明1006]
第1の心拍出量値を第2の心拍出量値と比較する工程であって、前記第1の複数の心拍出量値が前記第1の心拍出量値および前記第2の心拍出量値を含む、工程と、
前記第1の心拍出量値と前記第2の心拍出量値との間の比較に基づいて、心臓の心臓パフォーマンスの変化を決定する工程と、
前記決定された心臓の心臓パフォーマンスの経時的な変化に基づいて、患者への血行動態補助を変更する工程と
をさらに含む、本発明1005の方法。
[本発明1007]
前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、心臓の心拍出量の第1の累積インジケータを計算する工程をさらに含む、本発明1005の方法。
[本発明1008]
前記心臓の心拍出量の第1の累積インジケータは、心臓の心臓パフォーマンスを表す、本発明1007の方法。
[本発明1009]
前記複数の拍動のうちの第2の組の拍動について、心臓の心拍出量の第2の累積インジケータを決定する工程であって、前記第2の組の拍動が、前記第1の組の拍動の後に起こる、工程と、
前記心拍出量の第1の累積インジケータを前記心拍出量の第2の累積インジケータと比較する工程と、
前記第1の累積インジケータと前記第2の累積インジケータとの間の比較に基づいて、（i）心臓の心臓パフォーマンスの向上または（ii）心臓の心臓パフォーマンスの低下を判定する工程と、
前記判定された心臓の心臓パフォーマンスの経時的な向上または低下に基づいて、患者への血行動態補助を変更する工程と
をさらに含む、本発明1008の方法。
[本発明1010]
前記第2の累積インジケータを決定する工程は、
第2の複数の心拍出量値を決定することであって、前記第2の複数の心拍出量値のうちの各心拍出量値が、前記第2の組の拍動のうちの各拍動に対応する、ことと、
前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、心臓の心拍出量の第2の累積インジケータを計算することと
を含む、本発明1009の方法。
[本発明1011]
前記特定の拍動の心拍出量を決定する工程は、
前記特定の拍動の拡張期下降における複数の時点で、複数の大動脈圧測定値を検出することであって、前記複数の大動脈圧測定値のうちの各大動脈圧測定値が該複数の時点のうちの一時点に対応する、ことと、
前記複数の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた複数の血流量を決定することと、
前記複数の大動脈圧測定値および前記複数の血流量を使用して血管系の複数の時間依存非線形モデルを計算し、複数の全身血管抵抗値およびコンプライアンス値を決定することと、
前記決定された複数の全身血管抵抗値およびコンプライアンス値に基づいて、前記特定の拍動における複数の心拍出量値を決定することと、
前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、前記特定の拍動の心拍出量を計算することと
を含む、本発明1001～1010のいずれかの方法。
[本発明1012]
前記複数の拍動のうちの第2の心拍について、心臓の心拍出量の第2の累積インジケータを決定する工程であって、前記第2の心拍が前記特定の心拍の後に起こる、工程と、
前記心拍出量の第1の累積インジケータを前記心拍出量の第2の累積インジケータと比較する工程と、
前記第1の累積インジケータと前記第2の累積インジケータとの間の比較に基づいて、（i）心臓の心臓パフォーマンスの向上または（ii）心臓の心臓パフォーマンスの低下を判定する工程と、
心臓の心臓パフォーマンスが経時的に向上しているまたは低下しているとの判定に基づいて、適用される血行動態補助を変更する工程と
をさらに含む、本発明1011の方法。
[本発明1013]
血行動態補助は、心臓の心室内に配置されるように構成されたカニューレを有する心臓内血液ポンプによってもたらされる、本発明1001～1012のいずれかの方法。
[本発明1014]
前記カニューレは、左心室内に配置されるように構成される、本発明1013の方法。
[本発明1015]
圧力センサが、前記心臓内血液ポンプとともに設けられ、前記複数の大動脈圧測定値を検出することは、前記圧力センサによって大動脈圧を測定することを含む、本発明1013～1014のいずれかの方法。
[本発明1016]
前記圧力センサは、前記血液ポンプのハウジング内に配置される、本発明1015の方法。
[本発明1017]
前記複数の大動脈圧測定値を検出することは、前記心臓内血液ポンプから離れた圧力センサから前記大動脈圧測定値を受信することを含む、本発明1013～1016のいずれかの方法。
[本発明1018]
前記心臓内血液ポンプの動作が、コントローラによって調整され、前記コントローラは、血管系の前記時間依存非線形モデルを格納するメモリを備える、本発明1013～1017のいずれかの方法。
[本発明1019]
前記決定された心拍出量に基づいて、心臓に適用される血行動態補助を調整する工程をさらに含む、本発明1001～1018のいずれかの方法。
[本発明1020]
前記決定された心拍出量を表示用に構成する工程をさらに含む、本発明1001～1019のいずれかの方法。
[本発明1021]
前記全身血管抵抗およびコンプライアンスは、大動脈の抵抗およびコンプライアンスを表す、本発明1001～1020のいずれかの方法。
[本発明1022]
心拍出量を決定する工程は、或る期間にわたり総心血流量の平均をとることを含む、本発明1001～1021のいずれかの方法。
[本発明1023]
前記期間は、前記特定の拍動の長さである、本発明1001～1022のいずれかの方法。
[本発明1024]
以下の工程を含む、心臓の心臓パフォーマンスを決定するための方法：
第1のデバイス動作パラメータでの機械的循環補助デバイスの動作の最中に、血行動態パラメータを監視する工程と、
経時的な血行動態パラメータの形状に基づいて、心拍サイクルの拡張期を特定する工程と、
前記拡張期における大動脈圧と血流との間の時変関係を確立する工程と、
前記拡張期における大動脈圧と血流との間の時変関係に基づいて、心拍ごとの前記機械的循環補助デバイスによって誘導された血液の総量を計算し、心臓パフォーマンスを示す工程。
[本発明1025]
前記機械的循環補助デバイスは、血管内血液ポンプであり、監視する工程は、前記ポンプを第1のポンプ速度で動作させているときに起こる、本発明1024の方法。
[本発明1026]
前記血行動態パラメータは、大動脈圧である、本発明1024～1025のいずれかの方法。
[本発明1027]
心拍ごとにポンピングされた血液の総量を計算することは、
経時的な血行動態パラメータの数学的表現に基づいて、全身血管系の血管コンプライアンスおよび血管抵抗を決定することと、
前記決定された血管コンプライアンスおよび血管抵抗を使用して、全身血管系の一回拍出量を計算することと
を含む、本発明1024～1026のいずれかの方法。
[本発明1028]
モータおよびインペラを備える、患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムと、
血管内でのインペラ回転の抵抗の変化を検出し、
前記検出されたインペラ回転の抵抗に基づいて、一定のインペラ回転速度を維持し、
前記インペラ回転の抵抗の変化に基づいて、伝達関数を使用して血管コンプライアンスおよび血管抵抗を計算する
ように構成されたコントローラと
を備える、血管センサ。
[本発明1029]
前記伝達関数は、ウィンドケッセルモデルである、本発明1028の血管センサ。
[本発明1030]
前記コントローラは、前記血管コンプライアンスおよび前記血管抵抗に基づいて心臓パフォーマンスを表す指標を決定するように構成されている、本発明1028または1029の血管センサ。
[本発明1031]
前記心臓パフォーマンスを表す指標は、心拍出量、心臓出力、一回拍出量、一回仕事量、駆出率、心収縮能、心室エラスタンス、心係数、または患者生存予測のうちの少なくとも1つである、本発明1031の血管センサ。
[本発明1032]
前記コントローラは、前記血管抵抗、前記血管コンプライアンス、または前記心拍出量のうちの少なくとも1つに基づいて前記インペラ回転速度を調整するように構成されている、本発明1030の血管センサ。
[本発明1033]
前記コントローラは、
或る期間にわたり大動脈圧を表す測定値を受信し、
前記ポンプへと送られた電流を検出し、そして
前記ポンプへと送られた電流に基づいて、前記期間にわたり前記システムによってポンピングされた血流量を決定する
ように構成され、
前記血管コンプライアンスおよび前記血管抵抗の計算は、前記大動脈圧を表す測定値および前記血流量にさらに基づく、本発明1028～1032のいずれかの血管センサ。
[本発明1034]
前記患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムは、心臓の左心室内を延びるように構成されたカニューレと、大動脈圧、左心室圧、または差圧のうちの少なくとも1つを検出するように構成された圧力センサとを備える、本発明1028～1033のいずれかの血管センサ。
[本発明1035]
前記患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムは、シュラウド内にインペラを組み込んだ心臓内血液ポンプである、本発明1028～1034のいずれかの血管センサ。
[本発明1036]
患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムと、
前記生じさせた血流に起因する血行動態パラメータの変化を検出するように構成された血行動態センサと、
センサ信号を受信して血管の抵抗を血管内の血流および大動脈圧の関数として計算するように構成された、コントローラと
を備える、血管センサ。
[本発明1037]
前記システムは、モータおよびインペラを備え、前記コントローラは、
血管内でのインペラ回転の抵抗の変化を検出し、
前記検出されたインペラ回転の抵抗に基づいて、一定のインペラ回転速度を維持し、そして
ポンプ動作データをコンピューティングデバイスに送信する
ように構成されている、本発明1036のセンサ。
[本発明1038]
前記ポンプ動作データは、圧力測定値、電流測定値、インペラ回転の抵抗の変化、および流量の推定のうちの少なくとも1つを含む、本発明1036～1037のいずれかの血管センサ。
[本発明1039]
前記コントローラは、
第1の時点に対応する第1の大動脈圧測定値および第2の時点に対応する第2の大動脈圧測定値を受信し（ここで前記第1の時点および前記第2の時点は、心拍の拡張期下降において存在する）、
前記第1の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第1の血流量および前記第2の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第2の血流量を決定し、そして
（i）前記第1の大動脈圧測定値、（ii）前記第2の大動脈圧測定値、（iii）前記第1の血流量、および（iv）前記第2の血流量を使用して血管系の時間依存非線形モデルを計算して全身血管抵抗およびコンプライアンスを決定する
ように構成されている、本発明1036～1038のいずれかの血管センサ。
[本発明1040]
前記時間依存非線形モデルは、ウィンドケッセルモデルである、本発明1039の血管センサ。
[本発明1041]
前記コントローラは、前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量に基づいて心拍出量を決定するようにさらに構成されている、本発明1036～1040のいずれかの血管センサ。
[本発明1042]
前記コントローラは、前記コンピューティングデバイスからポンプ動作指令を受信するように構成され、前記ポンプ動作指令は、前記ポンプ動作データに基づく、本発明1036～1041のいずれかの血管センサ。
[本発明1043]
以下の工程を含む、血液ポンプを使用して患者に機械的循環補助を提供するための方法：
血液ポンプを患者の血管系内で動作させる工程と、
本発明1001～1042のいずれかを使用して患者の心臓の心拍出量を決定する工程と、
前記決定された心拍出量に基づいて前記血液ポンプの速度を調整する工程。
[本発明1044]
心臓の左心室内を延びるように構成されたカニューレを有する心臓内血液ポンプと、大動脈圧を検出するように構成された圧力センサとを備え、かつ
前記本発明のいずれかの方法のいずれかに従って心拍出量または血管抵抗を決定するように構成されている、
機械的循環補助システム。
[本発明1045]
前記圧力センサは、本発明1036の血管センサである、本発明1038のシステム。

Claims

患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムと、
前記生じさせた血流に起因する血行動態パラメータの変化を検出するように構成された血行動態センサと、
センサ信号を受信して血管の抵抗を血管内の血流および大動脈圧の関数として計算するように構成された、コントローラと
を備える、血管センサ。
前記システムは、さらにモータおよびインペラを備え、前記コントローラは、
血管内でのインペラ回転の抵抗の変化を検出し、
前記検出されたインペラ回転の抵抗に基づいて、一定のインペラ回転速度を維持し、そして
ポンプ動作データをコンピューティングデバイスに送信する
ように構成されている、請求項1記載の血管センサ。
前記ポンプ動作データは、圧力測定値、電流測定値、インペラ回転の抵抗の変化、および流量の推定のうちの少なくとも1つを含む、請求項1または2記載の血管センサ。
前記コントローラは、
第1の時点に対応する第1の大動脈圧測定値および第2の時点に対応する第2の大動脈圧測定値を受信し、
前記第1の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第1の血流量および前記第2の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第2の血流量を決定し、そして
（i）前記第1の大動脈圧測定値、（ii）前記第2の大動脈圧測定値、（iii）前記第1の血流量、および（iv）前記第2の血流量を使用して血管系の時間依存非線形モデルを計算して全身血管抵抗およびコンプライアンスを決定する
ように構成されており、前記第1の時点および前記第2の時点は心拍の拡張期下降において存在する、請求項1～3のいずれか一項記載の血管センサ。
前記時間依存非線形モデルは、ウィンドケッセルモデルである、請求項4記載の血管センサ。
前記コントローラは、前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量に基づいて心拍出量を決定するようにさらに構成されている、請求項1～5のいずれか一項記載の血管センサ。
前記コントローラは、前記コンピューティングデバイスからポンプ動作指令を受信するように構成され、前記ポンプ動作指令は、前記ポンプ動作データに基づく、請求項1～6のいずれか一項記載の血管センサ。
前記コントローラは、
第1の時点における第1の大動脈圧測定値および第2の時点における第2の大動脈圧測定値を検出し、
前記第1の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第1の血流量および前記第2の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた第2の血流量を決定し、そして、
前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量に基づいて、心拍出量を決定する
ように構成されており、前記第1の時点および前記第2の時点は複数の拍動のうちの特定の拍動の拡張期下降において存在する、請求項1～3のいずれか一項記載の血管センサ。
前記コントローラは、
前記第1の大動脈圧測定値、前記第2の大動脈圧測定値、前記第1の血流量、および前記第2の血流量を使用して血管系の時間依存非線形モデルを計算し、全身血管抵抗およびコンプライアンスを決定し、そして、
前記決定された全身血管抵抗およびコンプライアンスに基づいて、前記特定の拍動における心拍出量を決定する
ようにさらに構成されている、請求項8記載の血管センサ。
前記時間依存非線形モデルは、ウィンドケッセルモデルである、請求項9記載の血管センサ。
前記コントローラは、心臓の心拍出量の第1の累積インジケータを決定するようにさらに構成されている請求項8～10のいずれか一項記載の血管センサ。
前記コントローラは、第1の複数の心拍出量値を決定することによって前記心拍出量を決定するようにさらに構成されており、前記第1の複数の心拍出量値のうちの各心拍出量値は、前記複数の拍動のうちの第1の組の拍動のうちの各拍動に対応する、請求項9～11のいずれか一項記載の血管センサ。
前記コントローラは、前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、心臓の心拍出量の第1の累積インジケータを計算するようにさらに構成されている、請求項12記載の血管センサ。
前記心臓の心拍出量の第1の累積インジケータは、心臓の心臓パフォーマンスを表す、請求項13記載の血管センサ。
前記コントローラは、
第2の複数の心拍出量値を決定することであって、前記第2の複数の心拍出量値のうちの各心拍出量値が、前記複数の拍動のうちの第2の組の拍動のうちの各拍動に対応する、ことと、
前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、心臓の心拍出量の第2の累積インジケータを計算することと
によって第2の累積インジケータを決定するようにさらに構成されている、請求項14記載の血管センサ。
前記コントローラは、
前記特定の拍動の拡張期下降における複数の時点で、複数の大動脈圧測定値を検出することであって、前記複数の大動脈圧測定値のうちの各大動脈圧測定値が該複数の時点のうちの一時点に対応する、ことと、
前記複数の時点で前記血液ポンプによってポンピングされた複数の血流量を決定することと、
前記複数の大動脈圧測定値および前記複数の血流量を使用して血管系の複数の時間依存非線形モデルを計算し、複数の全身血管抵抗値およびコンプライアンス値を決定することと、
前記決定された複数の全身血管抵抗値およびコンプライアンス値に基づいて、前記特定の拍動における複数の心拍出量値を決定することと、
前記決定された複数の心拍出量値に合計、平均、または線形回帰のうちの少なくとも1つを適用して、前記特定の拍動の心拍出量を計算することと
によって前記特定の拍動の心拍出量を決定するようにさらに構成されている、請求項8～15のいずれか一項記載の血管センサ。
前記血管センサが、心臓内血液ポンプとともに設けられた圧力センサであり、前記複数の大動脈圧測定値を検出することは、前記圧力センサによって大動脈圧を測定することを含む、請求項16記載の血管センサ。
前記圧力センサは、前記血液ポンプのハウジング内に配置される、請求項17記載の血管センサ。
前記複数の大動脈圧測定値を検出することは、前記心臓内血液ポンプから離れた圧力センサから前記大動脈圧測定値を受信することを含む、請求項16記載の血管センサ。
前記全身血管抵抗およびコンプライアンスは、大動脈の抵抗およびコンプライアンスを表す、請求項9記載の血管センサ。
前記コントローラは、或る期間にわたり総心血流量の平均をとることによって心拍出量を決定するようにさらに構成されている、請求項9記載の血管センサ。
前記期間は、前記特定の拍動の長さである、請求項21記載の血管センサ。
以下の工程を含む、心臓の心臓パフォーマンスを決定するための方法：
第1のデバイス動作パラメータでの機械的循環補助デバイスの動作の最中に、血行動態パラメータを監視する工程と、
経時的な血行動態パラメータの形状に基づいて、心拍サイクルの拡張期を特定する工程と、
前記拡張期における大動脈圧と血流との間の時変関係を確立する工程と、
前記拡張期における大動脈圧と血流との間の時変関係に基づいて、心拍ごとの前記機械的循環補助デバイスによって誘導された血液の総量を計算し、心臓パフォーマンスを示す工程。
前記機械的循環補助デバイスは、血管内血液ポンプであり、監視する工程は、前記ポンプを第1のポンプ速度で動作させているときに起こる、請求項23記載の方法。
前記血行動態パラメータは、大動脈圧である、請求項23～24のいずれか一項記載の方法。
心拍ごとにポンピングされた血液の総量を計算することは、
経時的な血行動態パラメータの数学的表現に基づいて、全身血管系の血管コンプライアンスおよび血管抵抗を決定することと、
前記決定された血管コンプライアンスおよび血管抵抗を使用して、全身血管系の一回拍出量を計算することと
を含む、請求項23～25のいずれか一項記載の方法。
モータおよびインペラを備える、患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムと、
血管内でのインペラ回転の抵抗の変化を検出し、
前記検出されたインペラ回転の抵抗に基づいて、一定のインペラ回転速度を維持し、そして、
前記インペラ回転の抵抗の変化に基づいて、伝達関数を使用して血管コンプライアンスおよび血管抵抗を計算する
ように構成されたコントローラと
を備える、血管センサ。
前記伝達関数は、ウィンドケッセルモデルである、請求項27記載の血管センサ。
前記コントローラは、前記血管コンプライアンスおよび前記血管抵抗に基づいて心臓パフォーマンスを表す指標を決定するように構成されている、請求項27または28記載の血管センサ。
前記心臓パフォーマンスを表す指標は、心拍出量、心臓出力、一回拍出量、一回仕事量、駆出率、心収縮能、心室エラスタンス、心係数、または患者生存予測のうちの少なくとも1つである、請求項29記載の血管センサ。
前記コントローラは、前記血管抵抗、前記血管コンプライアンス、または前記心拍出量のうちの少なくとも1つに基づいて前記インペラ回転速度を調整するように構成されている、請求項27記載の血管センサ。
前記コントローラは、
或る期間にわたり大動脈圧を表す測定値を受信し、
前記ポンプへと送られた電流を検出し、そして
前記ポンプへと送られた電流に基づいて、前記期間にわたり前記システムによってポンピングされた血流量を決定する
ように構成され、
前記血管コンプライアンスおよび前記血管抵抗の計算は、前記大動脈圧を表す測定値および前記血流量にさらに基づく、請求項27～31のいずれか一項記載の血管センサ。
前記患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムは、心臓の左心室内を延びるように構成されたカニューレと、大動脈圧、左心室圧、または差圧のうちの少なくとも1つを検出するように構成された圧力センサとを備える、請求項27～32のいずれか一項記載の血管センサ。
前記患者の血管内に血流を生じさせるためのシステムは、シュラウド内にインペラを組み込んだ心臓内血液ポンプである、請求項27～33のいずれか一項記載の血管センサ。