KR20010021546A - 심장내 혈액펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 심장내 혈액펌프(10)은 드라이브섹션(11)과 펌프섹션(12)를 포함한다. 펌프섹션(12)에는 유연성 펌프호스(14)가 연결된다. 펌프호스(14)를 우심방(21)으로부터 폐동맥(26)으로 위치시키기 위하여, 펌프호스(14)의 말초부 말단에는 혈류내에서 안내부재로서 작용하여 자연 혈류가 편승하게 되는 풍선(35)가 포함된다. 이는 심장내에서 혈액펌프의 위치화를 원활하게 만든다.

Description

심장내 혈액펌프{INTRACARDIAC BLOOD PUMP}

심장기능을 유지하기 위한 펌프장치는 WO94/098(35)호(Jarvik)에 개시되어 있다. 상술한 펌프장치는 상호간에 독립적으로 작동하는 펌프들을 포함하며, 각각의 펌프는 펌프섹션과 펌프장치와 단단히 연결된 드라이브 섹션으로 이루어져 있다. 한 펌프의 펌프섹션은 어페컬(apecal) 작동개구를 통하여 좌심실내로 삽입되어, 좌심실로부터 대동맥으로 연결된다.

다른 펌프섹션은 바람직하게는 다른 어페컬 작동개구를 통하여 우심실로 삽입되어, 우심방으로부터 폐동맥으로 연결된다. 각각의 펌프들은 각각의 심장밸브를 통해 인도될 수 있는 호스타입의 출구배관에 의하여 펌프출구로 연장된다.

대동맥으로부터 대동맥 밸브를 통하여 좌심실로 삽입되는 심장내의 혈액펌프는 WO97/(37)696호(Rau 등)에 공지되어 있다. 여기에서 펌프입구는 대동맥 밸브를 통해 통과하는 호스에 의하여 연장된다.

WO97/(37)697호(Rau 등)에는, 혈관내의 혈액펌프가 혈관을 통하여 이동될 수 있음이 알려져있다. 또한, 이 혈액펌프는 흡입(intake) 호스에 의하여 출구말단까지 연결된다. 상술한 흡입호스는 분리수단으로서 작용하여 혈액이 흡입호스의 외부를 따라서 옆으로 흐르는 것을 막는 역할을 하는 팽창가능한 풍선(balloon)을 포함한다.

그리고, 미국특허 4753221호(Kensey 등)는 심장내에 장치될 수 있는 펌프를 갖는 펌프 카테터(catheter)를 개시하고 있다.

상술한 펌프는 임펠러와 상기 임펠러를 둘러싸는 펌프케이스를 포함한다. 펌프케이스는 접힌 상태에 있을때 심장내에 위치시킬 수 있으며, 그 후에는 펌프케이스와 연결된 풍선을 팽창시키므로써 펼쳐질 수 있다.

또한, 압력과 체적유량측정을 위한 소관강(small-lumen) 카테터들이 공지되어 있으며, 이들은 진단목적을 위한 역할을 하며 말초부의 카테터 말단에서 팽창할 수 있는 풍선을 포함한다. 상술한 풍선은 폐동맥내에 카테터 팁을 위치시키는데 사용된다.

혈관을 통해 심장으로 삽입되는 심장내 혈액펌프는 심장내에 정확하게 위치시키기 어렵다. 특히, 우심방으로부터 혈액을 펌프하기 위하여 혈액펌프를 상부대정맥을 통하여 폐동맥으로 삽입시에는, 혈액펌프의 정확한 위치잡기가 어렵다. 왜냐하면 흡입개구는 우심방내에 위치하고 출구는 폐동맥내에 위치하도록 펌프를 약 180°로 구부려야 하기 때문이다. 더구나, 수많은 화이버와 탠딘(tendine)이 우심실에 존재하며, 이는 우심실의 삼첨판 밸브를 유지하고, 밸브의 리플렛(leaflet)이 내부로부터 외부로 부풀리는 것을 방지하고, 심장의 고유 안정성을 보장해 준다. 대정맥을 통하여 삽입된 혈액펌프는 이러한 화이버와 텐딘들 사이로 인도되어야만 한다.

본 발명은 심장내의 혈액펌프에 관한 것으로, 특히 인접한 혈관을 통하여 심장의 자연적 펌핑기능을 유지하도록 심장내로 완전하게 삽입할 수 있는 혈액펌프에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 심장내에 쉽게 장치될 수 있는 심장내 혈액펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적은 청구의 범위 제1항에 언급된 특징들에 의하여 해결된다.

본 발명에 따른 혈액펌프의 펌프출구에는 유연성있는 호스가 부착되고, 이 호스는 그 말단에 혈류(blood flow)내에서 안내부재(guide element)로서 역할을 하는 풍선을 포함한다. 본 발명은 혈액이 심장내에서 대정맥으로부터 우심방으로 자연적으로 흘러서 우심실을 통하여 폐정맥으로 흐른다는 사실을 이용한다. 호스의 말단에 풍선을 포함하는 혈액펌프는, 우심방으로부터 폐정맥으로 가는길을 자동적으로 감지하는 혈류내에서 부유하는 풍선과 함께 이 통로를 따라서 삽입된다. 그 후에 호스 출구는 폐정맥내에서 안정화되고, 반면에 펌프섹션은 우심방내에 위치하게 된다. 펌프호스는 약 180°로 구부러진다. 이러한 방법으로, 심실 격막들(septa) 또는 필요로 하는 진단 보조물들(X-선 또는 초음파 등)에 대하여 호스출구를 푸싱(pushing)함이 없이 펌프호스를 포함하는 혈액펌프를 심장내에 정확하게 고정시킬 수 있다.

본 발명에서 용어 "심장내"의 의미는 심장실(심실)과 심방 및 인접한 혈관 절주(stumps)를 포함한다.

바람직하게는, 펌프호스는 심장내에서 예상되는 최종 위치에 따라 미리 구부러져 있는 것이 좋다. 이는 최소한 약 150°정도의 구부림을 필요로 한다. 펌프호스는 대정맥을 통한 삽입을 위해 연장될 수 있는 것이어야 하지만, 완화된 조건에서는, U자형 또는 V자형일 수 있다.

펌프호스는 인접한 말단으로부터 말초부 말단으로 갈수록 굴곡강도가 감소되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 이에 의하여, 통로 탐지기로서의 말초부 말단이 쉽게 이동할 수 있으므로써 풍선은 자연적 혈류를 더 잘 따를 수 있다.

풍선은 펌프호스에 바로 부착될 필요는 없다. 펌프호스의 일부분을 이루고 펌프호스의 내부 또는 외부로 연장되어 있는 카테터에 고정될 수도 있다. 어떤 경우에서도, 관강(lumen)은 풍선을 향하여 연장되어야만 하고, 이를 통하여 풍선은 팽창될 수 있다. 혈관계를 통해 펌프호스의 진행을 촉진시키는 안내선(guide wire)이 삽입되어질 두번째 관강이 추가적으로 제공될 수 있다. 안내선을 제거한 후에, 상술한 두번째 관강은 압력측정용 관강으로 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 풍선은 고리모양의 풍선구조를 가지며 펌프호스를 둘러싼다. 이러한 구조의 장점은, 풍선의 존재때문에 호스의 말초부 말단이 증가된 외부직경을 가지며, 따라서 폐 밸브에 의하여 유지된다. 이런 식으로, 호스출구는 폐동맥 내에 위치하는 반면에, 풍선은 폐 밸브에 호스말단을 고정시키는데 도움을 준다. 이는 호스출구가 폐동맥으로 미끄러져나가는 것을 방지해준다. 다른 장점은 고리모양의 풍선이 펌프호스의 둥글게 된 무딘 말단을 형성하므로써 펌프호스가 심장의 혈관 또는 심장벽 또는 다른부위들을 손상시키지 않는다는 점이다. 결과적으로, 밸브 가장자리 또는 심장의 텐딘(tendine)에서의 걸림현상(hooking)이 방지된다.

펌프섹션이 펌프호스내로 펌프질을 해주기 때문에, 펌프호스는 자동적으로 열린 상태를 유지한다. 따라서, 접을 수 있는 호스가 펌프호스로 사용될 수 있으며, 예로서 벽이 원래 안정하지 못한 시트물질로 제조된 호스가 사용될 수 있다. 이 호스를 통해서, 카테터는 말초부 말단에 배열된 풍선으로 연장될 수 있다.

구부릴 수 있는 펌프호스를 지닌 심장내 혈액펌프의 사용시에는, 호스출구로부터 나오는 혈액이 호스에서 다시 되돌아 들어가는 현상(recoil)을 야기하므로써, 호스의 역행 이동을 초래할 수 있는 위험성이 있다. 이로 인해, 호스가 폐 밸브로부터 미끄러져 나올 수있다. 따라서, 본 발명의 또다른 목적은 유압반응력에 기인된 호스의 이동을 막아주는 심장내 혈액펌프를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 상기 목적은 청구의 범위 제13항에 언급된 특징에 의해 해결된다. 호스의 말초부의 말단에 견인부재(traction element)가 고정되며, 펌프처리된 혈류는 이 부재를 향하여 흐르게 된다. 상술한 견인부재는 리플렛 또는 풍선일 수 있다. 호스말단으로부터 나오는 혈류는 견인부재를 밀게되고, 이로 인해 호스의 수축력에 대항하여 작용하는 전향력(forward directed force)을 발생시킨다. 이런 방식으로, 견인부재는 펌프호스의 안정화된 위치잡기(positioning)를 위한 역할을 한다.

하기에서 본 발명의 실시예들은 아래에 있는 도면을 참고로 상세하게 설명된다:

도 1은 심장내에 배열된 혈액펌프를 지닌 심장의 단면도이고,

도 2는 도 1의 혈액펌프의 도면이고,

도 3은 도 2의 Ⅲ 단면의 상세도이고,

도 4는 혈액펌프의 제 2의 구체예를 나타낸 도면이고,

도 5는 혈액펌프의 제 3의 구체예를 나타낸 도면이고,

도 6은 도 5의 구체예에서 카테터의 확대도이다.

도 1에 따르면, 혈액펌프 (10)은 혈관내 혈액펌프이다. 즉, 혈액펌프는 환자의 혈관시스템을 통해 심장으로 삽입될 수 있다. 이와 같은 혈액펌프의 외부 직경은 8mm 이하이다. 펌프(10)은 드라이브 섹션(11)과 이에 단단하게 연결된 펌프섹션(12)를 포함한다.

펌프는 WO 97/(37)696호에 설명된 펌프에 상응하며, 따라서 내부구조는 여기에서 상세히 설명할 필요가 없다. 드라이브 섹션(11)과 펌프섹션(12) 사이에 있는 전이면적에는 흡입개구(13)이 배열되어 있으며, 이를 통하여 혈액은 외부로부터 신속히 흡입된다. 펌프섹션(12)는 혈액을 축방향으로 이동시키는 임펠러(미도시)를 포함한다.

펌프섹션(12)의 출구에 펌프호스(14)가 연결된다. 상술한 펌프호스는 펌프출구와 연결된 인접말단(15)와 호스출구를 이루는 말초부 말단(16)을 포함한다.

펌프(10)의 인접말단은 드라이브 섹션(11)을 향한 전기공급라인을 또한 포함하는 카테터(17)과 연결된다. 더우기, 카테터(17)은 압축공기원에 연결될 수 있는 관강을 포함한다.

펌프호스(14)와 카테터(17)은 구부릴 수 있는 디자인이다. 펌프(10)의 구부리지 않은 길이는 혈관시스템의 굴곡부를 통과하여 이동가능하도록 35mm를 초과하지 않는다. 펌프호스(14)의 길이는 최소한 펌프(10)의 구부리지 않은 길이의 두배정도이다. 펌프호스는 약 12cm 길이이고, 외부직경은 약 8mm이다. 벽두께는 0.05mm∼0.2mm이다. 호스 굴곡부의 굴곡반경은 40mm∼60mm이다.

도 1은 심장(20)의 단면을 보여준다. 하부의 대정맥(22)와 상부의 대정맥(23)은 우심방(21)내에서 끝난다. 우심방(21)과 우심실(24) 사이에는 삼청판 밸브(25)가 위치하고 있다. 우심실(24)와 폐동맥(26) 사이에는 폐 밸브(27)이 위치한다. 폐동맥(26)으로부터 폐로 혈액은 흐르고 그곳으로부터 다시 좌심방(28)과 좌심실(29)로 흐른다. 좌심실(29)과 대동맥(30) 사이에는 대동맥 밸브(31)이 위치한다.

펌프(10)은 우심실 펌프로서 위치하므로써 우심방(21)로부터 폐동맥(26)으로 혈액을 인도한다. 이 목적을 이루기 위하여, 도시된 구체예에서는 상부 대정맥(23)을 통하여 배치된다. 펌프(10)의 삽입동안에, 펌프의 펌프호스(14)는 앞쪽에 위치한다. 즉, 펌프를 둘러싸고 있는 혈액의 흐름방향에서 알 수 있듯이, 펌프(10)의 하류에 위치한다.

펌프호스(14)의 말초부 말단(16)에는 풍선(35)가 배열되어 있으며, 이는 도 2와 도 3에서 설명된 바와 같이 고리모양의 풍선구조를 갖는다. 기체(공기, 헬륨, CO₂등) 또는 액체로 채워진 풍선(35)는 펌프호스(14)보다 더 큰 외부직경을 갖는다.

결론적으로, 풍선(35)는 자연적 혈류가 편승하는 안내부재로서의 역할을 한다. 따라서 풍선(35)는 처음에는 자연적인 혈액 통로를 통하여 세척되어 우심실로 가고, 그후에는 폐동맥((26))으로 이동한다.

풍선(35)는 펌프호스(14)의 압력관강(36)내에서 생성된 압력에 의하여 팽창된다. 압력관강(36)은 개구(37)을 통하여 고리모양의 풍선(35)의 내부와 연결된다. 펌스호스(14)내에서, 혈액은 혈액관강(38)을 통하여 흐르고, 이 혈액관강의 단면은 압력관강(36)의 단면보다 상당히 더 크다.

압력관강(36)은 인접한 카테터(17)의 상응하는 압력관강에 연결되므로, 이의 압력은 신체외에서 조절할 수 있다.

펌프호스(14)는 느슨한 상태로 도 2에 도시되어 있다. 펌프호스는 U자형 또는 Ⅴ자형으로 구부러져 있으며, 이 형태를 기억할 수 있으므로, 심장내에서의 어떤 필연적인 압박을 받지 않으며, 이에 따라, 도 1에서 보여준 바와 같이, 심장에 대해 어떤 압박도 가하지 않게 된다. 도 2에서, 검은점으로 표시된 면적은 펌프호스(14)의 강도를 나타낸다. 인접한 말단(15)에서 상술한 강도는 매우 크며, 말초부 말단(16)을 향할수록 점차 감소된다. 이는 풍선(35)가 배열된 말초부 말단(16)은 풍선에 의하여 자유롭게 움직일 수 있으며 인도될 수 있음을 의미한다.

도 3을 통해 알 수 있듯이, 풍선(35)의 말초부 말단은 펌프호스(14)의 말단(39) 위로 돌출하므로써 풍선(35)는 둥글게 된 호스말단(40)을 형성하여, 장애물에 걸리는 위험을 피할 수 있게 된다.

풍선(35)의 인접말단에 있는 고리모양의 언더컷(41)은 도 1에 도시된 바와 같이, 폐 밸브(27)의 팁(tip)이 관통할 수 있도록 형성되어, 폐 밸브는 호스말단이 뒤로 빠지는 것을 막아준다.

도 2와 도 3에서 알 수 있듯이, 견인부재(43)은 돔형상의(dome-shaped) 리플렛 형태로 호스출구(42)를 가로지른다. 상술한 견인부재(43)은 웨브(web)에 의하여 풍선(35)에 고정된 얇은 유연성 있는 막을 포함한다.

호스출구(42)로부터 흘러나오는 혈액은 견인부재(43)을 향하여 흐르며, 따라서 되돌아가려는 효과(recoil effect)를 중화하는 펌프호스(14)에 가해지는 견인력을 일으키게 한다. 이는, 유압역행에 기인하여 펌프호스의 말초부 말단(16)이 폐 밸브(27)로부터 이탈되어 미끄러져 나가는 것을 막아준다.

펌프호스(14)는 바람직하게는 폴리우레탄으로 제조되며, 이것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다.

도 4에 도시된 바와 같이, 펌프호스(14a)는 펌프(10)에 연결되며, 이는 탄소 또는 금속의 다선형 형태로 된 탄성 지지구조물(45)를 포함한다.

상술한 지지구조물(45)는 펌프호스가 열린 상태로 있게 하며, 호스길이를 따라서 가변성이 있는 원하는 정도의 굴곡강도를 나타나게 한다. 카테터(46)은 펌프호스(45)를 통해 연장되고, 이는 말초부 말단에 풍선(35a)와 함께 제공된다. 상술한 풍선은 펌프호스(14a)를 위한 안내부재로서의 역할을 한다.

카테터(46)은 압력관강을 포함한다. 이의 외부직경은 펌프호스(14a)의 직경보다 상당히 더 작으므로, 펌프호스내에 혈류를 위한 적절한 단면이 제공될 수 있다. 카테터(46)은 카테터(17)과 연결된다.

견인부재인 볼(43a)은 호스출구(42)의 뒤에 거리를 두고 배열되며, 카테터(46)에 고정된다. 견인부재(43a)에 가해지는 혈류의 푸싱(pushing)은 말초부 호스말단(16)이 펌프(10)을 향하여 움추려들려는 현상을 막아준다. 펌프호스(14a)는 홀딩설치물(47)에 의하여 견인부재(43a)에 고정된다.

도 5와 도 6에 나타낸 구체예에서는, 펌프호스(14a)는 고유의 안정성을 갖지 않는 얇은 시트물질로 만들어진 접을 수 있는 펌프호스이다. 말초부 말단에 풍선(35a)을 포함하는 카테터(48)는 펌프호스(14b)를 통하여 연장된다. 상기 카테터(48)은 카테터(17)에 연결된다. 펌프호스(14b)의 말초부 말단(16)은 카테터(48)에 연결되고, 펌프호스(14b)는 혈류가 흘러나가는 출구개구(49)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이 펌프가 삽입되는 경우, 펌프가 작동되지 않아 펌프호스(14b)가 접힐 수 있다. 풍선(35a)을 이용하므로써, 부드럽고 유연성 있는 카테터(48)을 심장내에 위치시켜, 이로써 펌프호스(14b)를 위치시킬 수 있다. 그후 펌프가 작동되면, 펌프호스(14b)는 팽창된다.

위치잡기 공정을 원활히하기 위하여, 도 6에 도시된 카테터(48)은 풍선(35a)으로 연결되는 압력관강(49) 이외에, 안내선(51)을 수용하며 이 안내선이 제거된 후에는 외부압력 측정을 위해 사용되는 다른 관강(50)을 포함할 수 있다. 카테터(17)과 펌프(10)을 통해 연장되는 상기 안내선(51)은 수술시 외과의사가 펌프호스를 잘 조절하여 위치시킬 수 있게 한다. 그런 다음에. 안내선(51)은 제거된다.

도 6에 따르면, 카테터(48)에는, 관강(50)에 연결되고 안내선(51)에 의해 막히게 되는 개구(52)가 제공될 수 있다. 관강(50)으로부터 안내선(51)이 제거되면, 혈액은 개구(52)를 통하여 관강(50)으로 흘러 들어간다. 관강(50)은 혈압 기구와 연결될 수 있으므로, 필요한 경우, 펌프 과정동안에 폐동맥내의 혈압을 측정할 수 있고, 영향을 미칠 수 있다.

안내선 없이 펌프호스를 위치시킬 경우에는, 측정가능한 압력 프로파일을 이용하여 관강(50)내의 위치(52)에서 혈압이 측정될 수 있다. 따라서, 압력 프로파일을 기초로 하여, 펌프호스 말단의 팁(tip)의 정확한 위치를 결정할 수 있다.

풍선의 직경은 실질적으로 폐동맥(26)을 통과하는 혈류를 방해하거나 심지어 폐동맥을 분리시킬 정도로 그렇게 크지 않아야 한다. 일반적으로, 풍선의 직경은 30mm를 초과하지 않는 것이 좋다. 또한, 통상의 팽창하는 풍선과 대비하여, 상기 풍선은 높은 탄성을 나타내는 것이어야 한다. 실리콘, 라텍스, 바람직하게는 폴리우레탄이 그 탄성 특성때문에 상기 풍선의 재질로서 적합하다.

풍선은 카테터 호스를 위한 안내부재로서 혈류내에 부유하고 있는 동안에, 높은 압력으로 강하게 팽창되고, 그 후 펌프된 혈류가 향하게 되는 견인부재로서 작용할 수 있도록 하기 위하여 압력을 낮추어 풍선의 크기를 감소시킨다.

Claims (13)

1. 카테터(17)에 연결되어 있는, 방사상으로 흡입하고 축방향으로 전달하는 펌프섹션(11)과, 펌프출구에 인접한 인접말단(15)와 호스출구를 형성하는 말초부 말단(16)을 갖는, 펌프출구에 연결된 펌프호스(14)를 포함하는 심장내 혈액펌프로서, 상기 펌프호스(14)는 그 말초부 말단의 인접부위에, 혈류에 편승하여 안내부재로서 작용할 수 있는 풍선(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 심장내 혈액펌프.
2. 제1항에 있어서, 펌프호스는 100。이상, 바람직하게는 약 150。로 구부러져 있는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 펌프호스(14)는 인접말단(15)로부터 말초부 말단(16)으로 갈수록 굴곡강도가 감소하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 펌프호스(14)는 그 내부 또는 외부에, 펌프호스의 말초부 말단(16) 위로 돌출된 카테터(46; 48)를 포함하며, 말초부 말단 위에 풍선(35a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 풍선(35)는 펌프호스(14)를 둘러싸는 고리모양의 풍선 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
6. 제5항에 있어서, 고리모양 풍선은 둥근 호스 팁(tip)(40)을 형성하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 펌프호스(14b)는 접힐 수 있는 호스인 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
8. 제1항 내지 제7항중 어느 한항에 있어서, 펌프호스(14a)는 탄성 지지구조물(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
9. 제1항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 펌프호스(14b)는 카테터(48)을 포함하며, 카테터(48)에 삽입되어지는 안내선(51)이 제공되는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
10. 제1항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 카테터(48)은 안내선(51)을 위한 관강(50)과 압력관강(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
11. 제1항 내지 제10항중 어느 한항에 있어서, 카테터(48)은 압력측정 관강으로 사용될 수 있는 관강(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
12. 제1항 내지 제11항중 어느 한항에 있어서, 팽창된 상태에서의 풍선의 직경은 30mm 이하인 것을 특징으로 하는 혈액펌프.
13. 카테터(17)에 연결되어 있는, 방사상으로 흡입하고 축방향으로 전달하는 펌프섹션(11)과, 펌프출구에 인접한 인접말단(15)와 호스출구를 형성하는 말초부 말단(16)을 갖는, 펌프출구에 연결된 유연성 펌프호스(14)를 포함하는 심장내 혈액펌프로서, 상기 펌프호스(14)의 말초부 말단에, 펌프된 혈류가 향하게 되는 견인부재(43)이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 심장내 혈액펌프.