SE530331C2 - Gränssnittssystem för tillståndsmaskin - Google Patents

Description

lS 20 25 30 530 331 2 Principema för en AV-pump kommer nu att beskrivas med hänvisning till figurerna la och lb.

Pumpen omfattar en övre cylinder 2 med diametern dl och en nedre cylinder 4 med diametern d2, där d2 > dl. Dessa två cylindrar är kopplade till varandra via en tredje cylinder 6 som är fritt rörligt anordnad mellan de övre och nedre cylindrarna. Den rörliga cylindern 6 är försedd med en ventil 8 vid dess nedersta del som motsvarar t.ex. mitralisklaffen i hjärtat. Volymen ovanför denna ventil definieras som den atriella volymen (Va) och volymen under ventilen definieras som den ventrikulära volymen (Vv). Den nedre cylindern är försedd med en utflödesventil 10 vid dess nedersta del som motsvaras Lex. av aortaklañen i hjärtat. Såsom fiamgår av fig. lb erhålles gradvis en ringformad cylindrisk volym mellan den rörliga cylindern och den inre väggen av den nedre cylindem när den rörliga cylindem förflyttas nedåt, AV i figuren. Detta resulterar i att volymen Va+Vv minskar med volymen AV när den rörliga cylindem rör sig mellan dess övre position och dess nedre position.

En energikälla (inte visad i figurerna) är ägnad att förflytta den rörliga cylindem från dess övre position till dess nedre position, vilket definierar längden L för ett slag för pumpen. När den rörliga cylindem rör sig ned till dess nedersta position tvingas utflödesventilen att öppnas och en del av volymen Vv drivs ut. Den rörliga cylindem frisläpps sedan från energikällan och kan återgå till dess övre position. Om Av och Aa betecknar tvärsektionsareoma för den övre respektive den nedre cylindem, är AV lika med L(Av-Aa).

WO-0l/88642 avser ett datorbaserat system ägnat att skapa en representation för pumpverkan hos ett hjärta genom att använda en matematisk modell för funktionerna för hjärtat baserat på de ovanbeskrivna principerna för AV-pumpen för att göra det möjligt att förbättra metoderna för analyser, diagnos och terapi för hjärtat. Hjärtat modelleras genom en datorbaserad representation av en dynamisk deplacementpump eller av två sammankopplade dynamiska deplacementpumpâl", AV-pumpar.

Många olika krav, randvillkor, måste generellt vara uppfyllda för att implementera en matematisk modell av en pump, beskrivande dess konstruktion, energikälla, pump- och regleringsfunktíonßr i ett cirkulationssystem. Det kommer att finnas ännu fler randvillkor om cirkulationssystemet omfattar två cirkulationssystem, såsom är fallet med hjärtat, och pumparna, där flödet till och från de två cirkulationssystemen alltid skall vara i balans. l0 15 20 25 30 530 331 3 Vanligtvis undersöks en patients hjärt- och cirkulationssystem vid vila när flöde, frekvenser och inotropisk stimuli är låga. De mesta av alla referensvärden som är information om hjärtat och cirkulationssystemet fungerar bra eller dåligt identifieras och jämförs under lugna pumpningsrörelser för hjärtat. Under dessa omständigheter är hjärtcykeln lång och energiabsorberande, och energi till mekanikomvandlingen, vilket kännetecknar DeltaV- principerna är mindre uttalade för pumpningen, fyllningen och regleringsfunktionema av hjärtat.

Detta kan vara en av anledningarna till varför den kramande pumpningsfunktionen för hjärtat tillsammans med de reglerande funktionerna enligt "Frank-Starlings lag" som en lqaxnande deplacementpump med förlorad rörelse har etablerats som en plattfonn för hjärt- och cirkulationsdiagnostiken idag.

Nya undersökningsmetoder såsom MRl (Magnetic Resonance Imaging) och Spin CT (Spinning Computer aided Tomography), och ytterligare utvecklingar inom ultraljudtekniken med TVI (Tissue Velocity Imaging) och reflektorbaserad hastighetsavbildning (2D strain) med minskad visualisering av falska rörelser, har visat att hjärtat huvudsakligen pumpar mßd C11 fram' Och tillbakagående rörelse av AV (atrium-ventrikeD-planet. DeltaV-funktionema förstås inte ännu, trots att livliga diskussioner har börjat förklara vad det är för krafter som verkar vid ventrikulär fyllnad. Termer som diastoliskt hjärtfel har blivit ett populärt vetenskapligt diskussionsämne. Vad som ger hjärtat dess reglerande funktioner inom den nya insikten om kolvliknande pumpfunktionen har ännu inte blivit ett diskussionsämne.

Undersökningar av hjärtat med gamla eller nya undersökningsmetoder ger mycket infonnation som kan vara väldigt svår att tolka. Varje mekaniskt föremål kan uttryckas i tillståndsdiagram med känd samverkan om mekaniken bakom dessa arbetsprinciper är kända. Det är inte helt känt avseende hjärtat som en mekanisk enhet. Det är i synnerhet fallet avseende fyllnads- och regleringsfunktioner av hjärtat. Den komplexa arkitekturen för hjärtat, den roterande och fjädrande upphängningen, speciellt mot diafragman och glidande rörelser mot sternum, extema och intema volymförändringar, speciellt för DeltaV-ytoma, tillsammans med den okända mekaniken för hj ärtat, gör det nästan omöjligt att bestämma bidragen från olika aktiviteter i hjärtat även vid väldigt låga flöden och hjärttakter. Vid högre flöden och hjärttakter, visar nästan alla undersökningsmetoder, mer eller mindre, en kaotisk utrnatning av information. Detta, tillsammans med den allmänna tron att hjärtat pumpar med kramande fitnktioner, är sannolikt anledningen till att analysen av fysiologiska aktiviteter avseende hjärtat och cirkulationssystemet är en utdragen och svår procedur. 10 20 25 30 530 331 Ett generellt syfie med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma ett verktyg som kan användas för att tolka den utmatade informationen på ett kostnadseffektivt, snabbt och tillförlitligt sätt, och också göra den tillgänglig för analys och diagnos.

Mera speciellt är syftet med uppfinningen, med vetskap om den verkliga pumpnings- och regleringsfiinktionen för hjärtat, att beskriva fysiologiska aktiviteter firån hjärtat och/eller cirkulationssystemet för en individ organiserad för att generera olika tillstånd för hjärtcykeln, varvid de olika tillstånden presenteras grafiskt av gränssnittet så att tidsrelationen mellan de olika tillstånden illustreras som till ståndsdiagram för hjärtats pump- och reglerfunktioner.

Ett annat syñe är att generera lokala och/eller globala informationssystem som kan stödja och analysera tillstånden i föredragna tillståndsdiagram.

Ett övergripande syfte med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma ett gränssnittssystem för en tillståndsmaskin innefattande ett grafiskt användargränssnitt som är kostnadseffektivt och exakt för att erhålla validerade diagnoser, prognoser, medicinska och kirurgiska behandlingar (rekonstruerande hjärtkimrgi med artificiella och/eller biologiska material) och uppföljningsstudier för patienter, hälsovård och för tränande idrottsmän.

Sammanfattning av uppfinningen Ovannämnda syften uppnås med ett gränssnittssystem för en tillståndsmaskin enligt det oberoende patentkravet, föredragna utföringsformer framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen baseras på insikten att hjärtat pumpar som en kolvpump eller som en trycksugpump, och att hjärtat dessutom fungerar i en ny klass av pumpar, dynamiska deplacementpumpar (DeltaV-pumpar) som tar hand om hjärtats reglerande funktioner och som hjälper till att föra kolven tillbaka. Hjärtat kan faktiskt sägas arbeta som en klustertillståndsmaskin av finita muskelcellstillståndsmaskiner och DeltaV-pumptillståndsmaskiner, skapande DeltaV- hjärtpumpen. Genom att använda grânssnittssystemet för tillståndsmaskinen enligt uppfinningen är det möjligt, med vilken undersökningsmetod som helst att göra en automatisk detektering av fysiologiska aktiviteter från hjärtat, dess omgivningar och/eller cirkulationssystemet hos en individ. Gränssnittssystemet organiserar och överför dessa aktiviteter för att generera olika lO 15 20 25 30 530 331 5 tillstånd för hjärtcykeln, varvid de olika tillstånden presenteras grafiskt med gränssnittet så att tidsrelationen mellan de olika tillstånden illustreras som tillståndsdiagram för hjärtats pumpande och reglerande funktioner.

Hjärtats pumpande och reglerande funktioner kan automatiskt i realtid presenteras med ett grafiskt användargränssnitt som tillståndsdiagrram som breddar diagnostiken, klargör alla kaotiska rörelser för hjärtat, speciellt vid höga hjärttakter och flöden, och kan fungera som ett slutligt dokument för funktionerna för hjärtat. Ett komplett, eller delvis komplett, tillståndsdiagram skapas enkelt, manuellt och/eller automatiskt, genom lokala och/eller globala informationssystem. 'fillståndsdiagrammen som enbart har tidsrelaterade tillstånd kan teoretiskt hittas var som helst inuti och utanför hjärtat och cirkulationssystemet.

På detta sätt kan även enkla undersökningsverktyg som accelerometer placerade utanpå kroppen (Lex. puls och apexkardiogram), blodtryckenheter etc. användas för att generera tillståndsdiagram som är enkla att använda, tolka och kommunicera (telemedicin) till lokala och/eller globala infonnatíonssystem.

Kort beskrivning av bifogade ritningar Föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i detalj med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. la och lb illustrerar schematiskt principen för en AV-pump.

Fig. 2 är ett exempel på ett logiskt tillståndsdiagram för hjärtat som en AV-pump.

Fig. 3 är ett exempel på ett blockdiagram som schematiskt illustrerar AV-hjärtpumpen och cirkulationssystemet enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 4 illustrerar schematiskt det grafiska användargränssnittet enligt en första föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 5 illustrerar schematiskt det grafiska användargränssnittet enligt en andra föredragen utföringsfonn av föreliggande uppfinning.

Fig. 6 är ett schematiskt blockdiagram av gränssnittssystemet för tillståndsmaskínen enligt föreliggande uppfinning. 15 20 25 30 530 331 6 Fig. 7 är ett schematiskt blockdiagram som generellt illustrerar det fiinktionella sambandet mellan gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen enligt föreliggande uppfinning och system/anordningar som inte reagerar med gränssnittssystemet.

Fig. 8A-8D illustrerar exempel på BD-representationer av ett hjärta, åstadkomma i enlighet med föreliggande uppfinning.

Fig. 9 illustrerar schematiskt det grafiska användargränssnittet enligt en tredje föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning och föredragna utföringsforrner av uppfinningen För att fullständigt beskriva alla aspekter av föreliggande uppfinning anses det nödvändigt att inkludera, i det följande, delar av den detaljerade beskrivningen av ovan identifierade FCT-ansökan (PCT/SE2006/000l 14).

Nyckeln till att reproducera hjärtat och dess fiinktioner är att definiera alla nödvändiga randvillkor som naturen har lyckats uppfylla för att skapa pump- och reglerfunktionema för hjärtat.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes detta genom att transformera hjärtat i tekniska termer till en hjärtklustertillståndsmaskin som arbetar med de dynamiska randvillkoren som normalt används av naturen.

Hjärtklustertillståndsmaskinen är ett resultat av fusioner av dynamiska begränsningsförhållanden för finita hjärtmuskelcelltillståndsmaskiner för ett muskulärt nätverk, hjärtmuskeln, anpassad föl' de dynamiska begränsningsförhållandena för en AV-pump-tillståndsmaskin. Den skapade hjärtklustertillståndsmaskinen hänvisas också till som VV-hjärtpumpen, kommer att följa de dynamiska randvillkoren för nämnda finita hjärtmuskelcelltillståndsmaskin och för nämnda AV-pumptillståndsmaskin.

Arbetssättet för klustertillståndsmaskinen kommer att vara samma som arbetssätten för hjärtat inuti en kropp och kan uttryckas med hjälp av databaser, företrädesvis relationsdatabaser, genom användning av generellt tillgängliga, beräknings-, bildskapande, lagrings-, och analyseringssystem.

Såsom kort diskuterades ovan är föreliggande uppfinning, till skillnad från pumpande med kramande funktioner som är den förhärskande traditionella pumprörelsen för hjärtat, baserad på observationer att hjärtat pumpar med en tillbaka- och framåtgående rörelse med en kolvliknande enhet betecknad som Delta (A) V-kolv eller det sfariska AV-planet. Ytan för kolven består av en 10 l5 20 25 30 530 331 7 mera platt yta och en kurvforrnad yta. Den platta ytan består av ringen av ringformad fibros och dess fyra klaffar vilket innebär att den inkluderar kopplingsytorna för aorta och lungartären T.

Pulmonalis.

Den kurvformade ytan är konvex i en tvådimensionell avbildning eller sfärisk i en tredimensionell avbildning bestående av de vänstra och högra musklerna kopplade till den platta ytan, den ringformade fibrosringen.

När deltaV-kolven dras mot apex på hjärtat och tvingar blodet som finns i ventriklama in i lung- och systemcirkulationen, kommer det samtidigt att dra blod in i atriema och dess förmaksöron som en konsekvens av begränsningstillstånden för AV-hjärtpumpen. De konvexa delarna, ytorna, för AV-kolven står i direkt kontakt med perikardiet innefattande de utskjutande ytoma för aorta och pulmonalis som står i direkt kontakt med omgivande vävnader vilket skapar de direkta AV- volymema. Ytoma för AV-kolven som står i indirekt kontakt med de omgivande volymerna, kommer att skapa de indirekta AV-volymema. Sådana ytor täcks till största delen av förrnaksöronen och till en viss utsträckning av T. Pulmonaris och aorta.

Under början av ventrikulärt diastole, under fasen när de ventrikulära musklerna börjar relaxeras, börjar AV-kolven att gå tillbaka till dess initiala position genom skillnad av AV-volymema som den generade under kontraktionen av ventriklarna. Detta sker under inverkan av dynamiska och statiska krafter hos massor och genom upplagrad energi i hjärtstrukturerna och dess omgivningar, skapade genom den nedåtgående rörelsen av AV-kolven under ventrikulärt systole.

Tryckgradientema över AV-ytoma genererar en hydraulisk återföring av VV-kolven, och betecknas som AV-funktionen.

Större delen av de yttre volymförändringar är de direkta och indirekta AV-volymema i samband med rörelsen av AV-kolven. Förmågan (som beskrivs i den citerade doktorsavhandlingen) får hjärtat att förändra de relativa volymetriska kapacitetema för höger och vänster ventrikel sker i huvudsak genom rörelse av den gemensamma ventrikulära väggen, det ventrikulära septum.

Under ventrikulärt diastole medför det relaxerade tillståndet för musklema att i ventrikulärt septum kan anpassa sin form och position beroende av tryckgadienterna mellan de två ventriklama. Under ventrikulärt systole antar ventrikulärt septum tillsammans med resten av hjärtmusklerna i vänster ventrikel en väsentligen cirkulär tvärsnitts-konfigurering och intar en distinkt position oberoende av dess form och position under diastole. Detta sker eftersom, under 15 20 25 30 530 331 8 ventrikulärt systole, är trycket i vänster ventrikel alltid högre än trycket i höger ventrikel. Om konfigureringen och positionen för ventrikulärt septum under diastole, det relaxerade tillståndet är skilt från konñgureringen och positionen under systole, det aktiva tillståndet, åstadkommer ventrikulärt septum, fungerande som en diafragrnapump, därför en ökad Slagvolym för en ventrikel och en på motsvarande sätt minskad Slagvolym för den andra ventrikeln. På detta sätt åstadkommer ventrikulärt septum en dubbelverkande reglering för att åstadkomma balansen mellan de två grenama av cirkulationssystemct (lungkretsloppet och det systemiska kretsloppet).

De dynamiska randvillkoren som behövs för att beskriva hjärtat som en AV-hjärtpurnp (hjärtklustertillståndsmaskin) förklaras genom att ge exempel på underuppdelade randvillkor för arbetssättet för muskelcellen och undemppdelade randvillkor för arbetssättet för hjärtat som en AV-purnp. l Dynamiska randvillkor för en muskelcell som en finit tillståndsmaskin, delas upp i randvillkor och arbetssätt enligt följande: la randvillkor för kemiska, elektriska och mekaniska sätt att skapa energi och trigga de finita muskeltillståndsmaskinema som utgör en del av ett ledningssystem, för att, på ett synkroniserat sätt, uppnå optimal order för pump- och reglerfunktionerna för hjärtat.

Ib begränsningstillståndet för att sammankopplande vävnadsnätverk runt muskelcellerna tillåter säkra konstruktioner, förlängning och förkortning med tillräckligt utrymme för musklema att bli tjockare vid muskelkontraktionen. lc randvillkor för att fä muskelcellema att skapa en volympump med fyra kammare fungerande som en AV-pump men betjänande cirkulationssystemet och hållande dem i exakt balans. Naturligtvis kommer hjärtan med två eller tre kammare att ha andra tillstånd. ll De dynamiska randvillkoren för hjärtat fungerande som en AV- pumptillståndsmaskin delas upp i randvillkor och arbetssätt enligt: lla Randvillkor för omgivande vävnad inkapslande en fyrkammarvolym med in- 0011 utlopp som har funktioner och egenskaper stödjande AV-funlctionerna för hjärtat. 10 20 25 30 530 331 9 lIb. Randvillkor för en rörlig AV-kolv, med klaffar, och utloppskärl, delande en inre kontinuerlig volym för hjärtat i försöijande och uttömmande volymer och också genererande AV-volymer anordnade att skapa AV-fimktioner.

I traditionella cirkulationssystem med vanliga pumpar är det vanligtvis pumpamas hastighet som styr både inflödet och utflödet. Detta är inte fallet med Dynamiska Deplacementpumpar, AV- pumpar. De är per definition styrda genom inflödet. AV-volymerna skapar AV-fimktioner som bestämmer slaglängden och i fallet med hjärtat också bestämmer storleken för hjärtat som en AV- pump. Detta betyder att [ÄV-hjärtpumpen måste ingå i ett cirkulationssystem för att visa eller skapa dess verkliga pumpfunktion och regleringsfunktion. På detta sätt kommer de dynamiska randvillkoren som styr den venösa återgången att ha en väldigt viktig roll vid styrningen av hjärtutbytet. AV-hjärtpumpen kommer, om frekvensen och energin är tillräckligt hög, alltid försöka att pumpa bort blodet som kommer in genom dess inloppskärl. Detta har tidigare inte till fullo förståtts. De huvudsakliga dynamiska randvillkoren för cirkulationssystemet som behövs för att understödja eller understödj as av AV-hjärtpumpen är: III Dynamiska randvillkor för de centrala venvolymema (Lex. tryck, flödfi, Vfllymfif, spänningar för de större venema innefattande lungvenema som leder till hjärtat). lV Dynamiska randvillkor för de perifera venvolymema (Lex. blodvolymutbytet och lagringskapaciteten för kapacitanskärl).

V Dynamiska randvillkor för de centrala arteriella volymerna (Lex. tryck, flöde, volymer, spänningar för de stora artärema innefattande lungartärema som lämnar hjärtat).

Vl Dynamiska randvillkor för perifera arteriella volymer (tex. variationer för blodvolymema som behövs för att stödja olika organ vid olika tidpunkter och aktiviteter som styr flödestakten i övergångszonema, tryckfall för värden för ventrycken).

Vll Dynamiska randvillkor för att behålla den totala blodvolymen, bloddensiteter och viskositeter.

VIII Dynamiska randvillkor för att styra hjärttalcten och blodtrycket. 10 20 25 30 530 331 10 Med hjärtat presenterat som en AV-hjärtpump kommer det att vara möjligt att modulera och simulera det naturliga cirkulationssystemet. Synergierna mellan funktionerna för hjärtat och ñmktionerna för cirkulationssystemet kommer bättre att förstås och kommer att öka behovet för att kunna svara på frågorna när, var, hur och varför hjärtat uppför sig som det gör. Det kommer tex. att vara väldigt användbart vid medicinska behandlingar, intensivvård och forskning.

Med andra ord måste varje muskelcell vara anordnad/konfigtireras så att den både uppfyller tillstånden för sitt eget arbetssätt och också uppfyller kraven som en del av strukturen som bygger upp hjärtat som en AV-pump. Arbetssättet som skapar energi genom förkortning och förtjockning och randvillkoren bakom detta är välkända.

Alla experimentella arbetsmodeller för hjärtat har under alla omständigheter beskrivits mßd kramande funktioner. Detta var uppenbarligen fallet när hjärtat antogs göra dess pumpande OCh reglerande funktioner genom externa kramande rörelser hos atriema och ventriklarna på ett rytmiskt motverkande sätt. Det har fortfarande till nära 100% antagits vara den verkliga pumpfimktionen bland folk och doktorer generellt.

Med den nya magnetresonansavbildningstekniken (MRI) är åsikten bland ledande forskare för fjärde gången i historien att idén att hjärtat nästan efterliknar en konstantvolympump som pumpar med hjälp av AV-planet.

Det har under åtminstone 200 år varit generellt känt att hjärtmuskeln är uppbyggd av tre skikt. Ett yttre skikt med längsgående vridna spiralfibrer som löper moturs från AV-ringen ned mot Apex och tillbaka som inre medurs längsgående vridna spiralfibrer. Mellan dessa skikt är ett cirkulärt muskelskikt formerat. Att hitta fyllnadskraftema för hjärtat har alltid varit ett problem. För att hitta dessa krafter lades fram för ett fåtal år sedan den så kallade ventrikulära myokardiella bandteorin för att lösa problemet vid fyllnaden av hjärtat. I denna modell används de yttre och inre skikten för att göra en moturs och medursrotation av hjärtat genom fördröjda kontraktioner som kallas systolisk ventrikulär fyllnad. Förtjockning av hjärtmuskeln gav pumpfunktionen.

Nyligen fömekades denna teori totalt av anatomspecialister som hade undersökt hjärtmusklerna i tunna skivor med elektronmikroskop. De fann inga skikt som kunde glida mot varandra. De kunde verifiera de tidigare kända orienteringarna av muskelfibrer och att vänster ventrikel också hade starka cirkulärt orienterade muskelceller i mitten av muskeln. Det var inte fallet för höger ventrikel. l0 15 20 25 30 530 331 ll Muskelcellernas arbetssätt genom förkortning och förtjockning kommer att generera problem så snart slutna volymer som i hjärtat används. Muskelcellvolymema förblir konstanta under dess arbetstillstånd. Detta betyder att varje arbetande muskelcell, på grund av dess förtjockning, kommer att ha en påverkan på dess grannceller och så vidare. Volymgeometrin längs den korta axelvyn av hela hjärtat och i synnerhet för vänster ventrikel är mer eller mindre cirkulär till formen. Detta betyder speciellt att om hjärtat skulle genomföra sin pumpande funktion genom kramande pumpande funktioner att varje muskelcell skulle behöva samverka för att föra, dra och omorganisera sig själv och närbelägna celler i alla riktningar i dess väg och förtjockas mot centrum.

Naturen har skapat en stor sfalrisk DeltaV-kolv. Denna kolv startar långt nedanför AV-ringen där den koniska delen av den ventrikulära yttre konturen antar en sfärisk form som slutligen är fastsatt vid AV-ringen. Denna formade sfäriska yta är till stor utsträckning täckt av förrnaksöronen och dess kanter och genererar tillsammans med utflödesområdet för aorta och T. Pulmonalis DeltaV- kolven. Den stora ytan av DeltaV-kolven minskar behovet av en lång slaglängd, minskar muskulära hinder för flödet och skapar DeltaV-volymerna.

Organiserade muskelceller i ett längsgående medurs yttre "skikt" och ett inre längsgående moturs "skikt" formar en X-orientering, med ett förstärkt cirkulärt orienterat "skikt" mellan som en muskulär överkorsning (en böjd 8) i den vänstra ventrikeln, tillsammans med ett komplext nätverk av trabekel, genererar längsgående rörelser och en avsmalning som kan följa den yttre konturen som ges av den perikardiella säcken och dess omgivningar.

Musklemas arbetssätt genom förkortning och förtjockning kommer att bli ett sätt för packning och uppackning i en korrekt fysiologisk ordning. Ju tjockare muskelväggen är desto svårare kommer de att bli för att lösa dessa uppgifter och slutligen kommer musklema att vara ett hinder för de pumpande och reglerande funktionerna för hjärtat.

Eftersom muskelvolymema inte förändras varken som konstruktionsmaterial eller som energikälla, bygger de upp och energisätter atriema, förrnaksöronen eller ventriklarna. Detta betyder att sättent att skapa pumpfunktioner som energisätts av musklema är (fi g. 8): l. Yttre konturfórändringar och således yttre volymförändringar 2 Konstanta yttre konturer med kolvliknande rörelser av AV-planet inuti 10 15 20 25 30 530 331 12 hjärtat. 3. Konstanta yttre konturer med diafragmapumpliknande rörelser för den separerande väggen mellan den högra och vänstra halvan vilket fått till följd av reciprocerande volymförändringar och pumpfimktioner.

Naturen har genom ventrikulärt systole använt sig av alla tre möjligheter genom att skapa (l, 2) DeltaV-kolven genom extema volymförändringar (DeltaV-volyiner) i direkt eller indirekt kontakt med den sfariska DeltaV-kolven.

En annan extem volymförändring, som tidigare inte varit känd, och också en del av DeltaV~ volymema skapas genom rörelse av utflödesområdet för aorta och pulmonaris.

En tredje extem volymförändring skapas som ett resultat av behovet av motverkande krafter till rörelserna för DeltaV-kolven.

För en levande varelse omfattar kolven fyra klafïar och också utflödeskärl, aorta och Pulmonaris.

Hela konstruktionen, inkluderande den perikardiella säcken, är flexibel och har till viss utsträckning elastiska återfjädrande element. Hjärtats omgivningar är också flexibla bortsett från bröskorgen ryggraden. Den starka fastsättningen av den perikardiella säcken till diafragmamuskeln och hydraulisk fastsättning till toraxväggen gör att den perikardiella säcken med hjärtat fritt kan röra sig parallellt med toraxväggen vid andning, och ha under pumpning en viktig funktion som en fjädrande upphängning som håller den totala massan inuti den perikardiella säcken i rörelse vid slutet av den ventrikulära kontraktionen. Den fjädrande upphängningen vid Apex kommer att minska slaglängden för DeltaV-kolven men kan tillsammans med andra återfj ädrande krafter, statiska och dynamiska krafter, energisätta den hydrauliska återföringen av DeltaV-kolven genom DeltaV-funktionen. Den hydrauliska och mekaniska fastsättningen för basen av hjärtat och inloppskärlen till hjärtat, kommer att se till att denna yta, motsatt den apikala ytan, kommer att hållas på plats, både under atrie- och förmaksöronskontraktion såväl som vid ventrikelkontraktion.

Diafragmans pumpande rörelser (3) för speciellt det ventrikulära septum har stor diagnostisk betydelse för att visualisera status för hjärtats pumpande och reglerande funktioner. Såsom diskuterats ovan kan musklernas sätt att förtjockas inte tolkas som synonymt med en volymförflyttning. Detta betyder att kontraktionerna av ventrikulärt septum som en kortare och l0 15 20 25 30 530 331 13 tjockare enhet inte förändrar volymema mellan ventrikelvolymerna. Det är enbart en rörelse som kan göra detta. Eftersom vanligtvis de systoliska och diastoliska trycken är högre på vänster sida av hjärtat, kommer vänster ventrikel, inkluderande ventrikulärt septum, att ha en sfärisk fonn.

Detta resulterar i att muskelcellerna är orienterade för att motstå tryckgradienterna mot höger ventrikel under ventrikelkontraktionema. Detta betyder att muskelmassan för interventrikulärt septum kommer att orientera dess förtjockning mot vänster ventrikels lumen. Med andra ord, det kommer att vara rörelserna för ytarean närmast den högra ventrikulära lumen som förändrar volymema mellan de två ventriklarna. Ventrikulärt septum anses ha två slags rörelser. En som är parallellt med diafragrnans fjädrande rörelser som inte förändrar volymen inuti den vänstra ventrikeln men i viss utsträckning volymen i den högra ventrikeln. Den andra rörelsen för ventrikulärt septum samverkar mellan ventriklarna genom att öka slagvolymen vid en sida medan den minskar slagvolymen vid den andra sidan. Detta kommer att ge en väldig effektiv dubbelre gl erande funktion som under nonnala funktioner i septum kommer att hålla trycket över det pulrnonära cirkulationssystemet vid låga, norrnala nivåer.

Den längsgående rörelsen för det mellanventrikulära septum bidrar till ett tredje volymutbyte, tidigare inte känt, mellan den högra och vänstra ventrikeln. Denna volym är en intem DeltaV~ volym som läggs till den extema DeltaV-volymen vid utflödesområdet för aorta och indirekt genom utflödesområdet för Pulmonalis. Volymen genereras som för resten av vänster ventrikel genom sfärisk koppling av ventrikulärt septum till AV-ringen. Detta betyder att vänster ventrikel i skapandet av den interna DeltaV-volymen, för varje slag kommer att "stjäla" från slagvolymen för höger ventrikel, en volym som kommer att föras tillbaka under den hydrauliska âterföringen av DeltaV-kolven. Detta kan lätt ses med hjälp av det grafiska användargränssnittet, enligt föreliggande uppfinning, avsett att visa flödeskarakteristika.

Atriekontraktionen kan anses vara en booster, som genererar en ökad slaglängd. Den stora ytan som täcks med de dubbelvikta förmaksöronen och dess skarpa muskulära kanter kan dras tillbaka genom kontraktionen. Detta genererar direkt en situation där ett totalt vakuurn skulle uppträda om omgivningama inte kollapsade eller om DeltaV-kolven inte skulle vara upplyft. Den senare kommer att inträffa eftersom en uppåtrörelse av DeltaV-kolven och en uttunning av muskelväggama kommer att resultera i lika volymförflyttning ovanför DeltaV-kolven. Detta kommer att resultera i ett minimum av mindre förändring i hastighet för alla massor inuti, utanför till och från hjärtat. Vid höga flödes- och hjärttakter, och således starka krafter bakom DeltaV- funktionen, kommer den atriella kontraktionen, bortsett från att vara ett resultat av 15 20 25 30 530 331 14 retledningssystemet, att ha mindre effekter på slagvolymen. Emedan vid hjärtfel kan den ha livsuppehållande effekter.

Med ovan beskrivna dynamiska randvillkor kommer miljoner vektorer att samverka och bygga upp AV-hjärtpumpen och dess funktioner till former, strukturer och funktioner som det verkliga hjärtat faktiskt har.

Således, ett logiskt tillståndsdiagram för hjärtat som en AV-hjärtpump med Ovan nämnda dynamiska begränsningsförhållanden kan följas och beskrivas med praktiska händelsemarkörer som används i olika typer av undersökningsmetoder, Här är händelsemarkörema inställda att följa sju huvudsakliga logiska tillstånd eller faser som lätt kan ses vid Ekokardiografi. Av praktiska skäl med beskrivning av den fundamentala mekaniken för AV-hjärtpump-konceptet anges dessa händelsemarkörer av händelser relaterade till vänster ventrikel. Naturligtvis kunde samma händelser relaterade till höger ventrikel kunnat användas vid undersökningsmetoderna där de kan identifieras, eftersom samverkan mellan höger och vänster hjärthalva har stor betydelse för AV-hj ärtkonceptet. Skillnaden i intensiteter och tidsförhållanden kan användas som ett bra och tydligt diagnostiskt verktyg. Varje förändring i tidsförhållande mellan dessa huvudsakliga tillstånd kommer att ha en påverkan på det följande tillståndet och fungerar som diagnostiska verktyg som anger när, var och varför hjärtat pumpar som det gör.

Med hänvisning till fig. 2 kommer de olika tillstånden nu att beskrivas i detalj.

Tillstånd 1 Långsam AV-fas.

Denna fas hänvisades tidigare till som den långsamma fyllnadsfasen. Men i detta sammanhang, då hjärtat arbetar som en AV-pump, är ”långsam AV-fas” mera relevant. Det är en direkt fortsättning på den snabba AV-fasen. Den återgå-ende rörelsen för AV-kolven är relativt lång. Vid långsamma flöden och låga frekvenser är den långsamma AV-fasen relativt lång.

Under denna fas är muskelcellerna i både atriema och ventriklarna, såväl som ventrikulärt septum, totalt avslappnade. Vänster och höger halvor av hjärtat kan i princip betraktas som gemensamma volymer inuti perikardiet. Detta resulterar i att höger och respektive vänster halva av hjärtat bildar, tillsammans med inkommande kärl, samverkande volymer. Energin i det inkommande flödet till vänster och höger atrier resulterar i att volymen för hjärtat primärt ökar i närheten där AV-kolven l0 20 25 30 530 33'i 15 förflyttas. Detta genererar energi till AV-fimktionema resulterande i att AV-kolven förändrar sin form och position och också genererar sträckande krafter till ringen med ringformi g fibros.

Energin i det inkommande flödet överförs till båda ventriklarna väsentligen utan att störas av ventrikulärt septum.

Den totala volymen för hjärtat beror på hjärtfrekvensen och inflödet. Storleken av AV-pumpen ställs in under detta tillstånd.

Perikardiet och dess omgivning är de huvudsakliga begränsningarna för den möjliga volymexpansionen för hjärtat. Under denna fas är de statiska kraftema vid det inflödande blodet de mest betydande kraftema. De ytor som bildar de indirekta AV-volymerna (i första hand förmaksöronen i atrierna) bidrar inte under denna fas till någon nettokrafi för att pressa AV- kolven i riktningen mot basen av hjärtat. Det är i huvudsak de direkta AV-volymema formade genom förstoringama av hjärtat i samband med AV-kolven och de utgående kärlen som åstadkommer denna verkan. Den äggliknande formen för hjärtat resulterar i att nettokrafterna och rörelsen för AV-kolven mot basen av hjärtat begränsas. AV-kolven kommer att komma till en neutral balanserad position. Detta kommer att begränsa slaglängden för AV-kolven, men breddningen av AV-kolven omfattar större volymer.

Således antar hjärtat som en AV-pump dess storlek och form i relation till det inkommande flödet och hjärtfrekvensen.

Fyllnadstrycken för höger respektive vänster hjärthalvor bestämmer tryckgradienten över ventrikulärt septum. Tryckgradienten bestämmer formema och positionerna för ventrikulärt septum mellan höger och vänster ventriklar.

Detta tillstånd och tillstånd 2 och 3 bildar tillsammans med föregående tillstånd (vilket är tillstånd 7), förutsättningen för den dubbelreglerande funktion som ventrikulärt septum har.

Tillstånd 2 Atriell systolisk fas.

Enligt etablerad teknik utgör atriell systolisk kontraktion och dess associerade ECG-signal startpunkten för hjärtats pumpfunktion. T iden mellan två atriella kontraktioner betecknades som 10 l5 20 25 30 530 331 16 en hjärtperiod eller hjärtcykel. Upptäckten att hjärtat arbetar som en AV-pump implicerar att dess pump- och styrfunktioner styrs av det inkommande flödet, vilket i sin tur implicerar att en beskrivning av en hjärtcykel måste starta med den långsamma AV~fasen. Resultatet från den atriella systoliska fasen beror på många olika parametrar och kan under vissa omständigheter resultera i att atriel la kontraktioner inte bidrar på något sätt till hjärtats pumpande funktiOrl, medan under andra omständigheter ger ett livsnödvändigt bidrag.

Vid låga takter och minskad rörelsemängd bakom AV-funktionerna i tillstånd 7, kommer de atriella kontraktionerna att bidra till att lyfta AV-kolven ovanför dess neutrala position i tillstånd l. Den atriella kontraktionen är en snabb aktivitet. De hydrauliska fastsättningama för atriema och dess iörmaksöron vid perikardíet och till den sfariska delen av AV-kolven, skapar vid atriella kontraktioner en neddragande glidande rörelse högst upp på den relaxerande och forrnbara AV- kolven och längs den perikardiella säcken. Detta kommer att skapa en hydraulisk energi som tvingar AV-kolven i en riktning mot toppen av hjärtat. Under kontraktionen kommer en omiördelning av blodvolymen mellan atrierna och ventriklama att ske vid ett minimum av externa och interna accelerationer av massor. Dragningen av AV-kolven till toppen av hjärtat underlättas av snabba atriella kontraktioner eftersom rörelsemängden mot rörelsen för de inre och yttre massoma då är stor. Eftersom den totala volymen för hjärtat år relativt konstant under den atriella kontraktionen resulterar de glidande rörelsema för AV-kolven mot den perikardiella säcken endast i en omtördelning av blodet mellan atrierna och ventriklarna. De enda ytoma som kan generera ett behov av externa inflödesvolymer vid atriellt systole är utflödesområdena för T-pulmonarís 01th aorta. Dessa ytor kan generera både direkta och indirekta AV-volymer. Vid atriell kontraktion finns ett inflöde till höger atrium men vanligtvis finns ett mindre backflöde från vänster atrium.

Detta är mest sannolikt beroende på små kompliansvolymer i pulmonalvenema och det faktum att vänster iönnaksöra är inklämt mellan AV-kolven och lungvenema och således vidgar venema vid tillbakadragande kontraktion. Vid stora flöden och höga hjärttakter, med stor rörelsemängd bakom den snabba återgången av AV-kolven, tvingar flödesdynarniken bakom AV-hjårtpump- funktionema AV-kolven att passera dess neutrala position. Rollen för den långsamma AV-fasen för att bringa hjärtat till en AV-pump av full storlek minskas, på grund av de stora dynamiska krafiema och en bakgrund av statiska krafter som kan hålla hjärtat i full storlek. Den atriella kontraktionen kan mer eller mindre inte bidraga till någon ytterligare rörelse av AV-kolven mot hjärtbasen. 10 l5 20 25 30 530 331 17 Vid små AV-kolvrörelser, som orsakas av ett antal olika skäl, liten rörelsemängd bakom de återgående rörelsema för AV-kolven, fas 6, kan den atriella cylinderns kontraktion bidra upp till 60% av slagvolymen genom att lyfta AV-kolven mot basen av hjärtat.

Mekanismen bakom de dramatiska skillnadema med avseende på betydelsen av den atriella kontraktionen under höga och låga flöden respektive frekvenser, och vid hjärtfel, har tidigare aldrig givits någon mekanisk förklaring till. Det gäller också för den roll som fönnaksöronen spelar för purnpfunktionen. Hjärtat som en AV-pump ger en viktig mekanisk förklaring till den atriella kontraktionen och törmaksöronens roll för pumpfunktionen.

Det förklarar också varför inflödet till hjärtat kan fortsätta trots pågående atriella kontraktioner.

Efter atriellt systole följer den ventrikulära systoliska utdrivningsfasen, här uppdelad i tre tillstånd.

Eftersom trycket under denna fas vanligtvis är mycket högre i vänster ventrikel, kan vänster ventrikel betraktas som att vara en separat AV-pump som arbetar tillsammans med AV- hjärtpumpen.

Tillstånd 3 Presystolisk volym till spänningsfas Efter den atriella kontraktionen börjar retledningssystemet, efter en viss AV-tördröjning, i synkroniserad ordning, att depolarisera muskelceller i ventriklama. Vid tillstånd 3 (tidigare kallad den isovolymetriska fasen), skall musklema inte bara skapa energi för hjärtat men måste också, eftersom den utgör konstruktionsmaterialet, förstärka delarna av hjärtat, som under nästa tidsintervall kommer att vara utsatt för starka laafter.

Det ventrikulärt septum, apikala och koniska delarna av ventriklama och papillarrnusklerna kommer att aktiveras först. Inom ett fåtal millisekunder därefter sprids aktiveringen till resten av hjärtat, vilket betyder de sfiriska muskulära sfinkterliknande delama av ventriklarna, dvs. AV- kolven. Aktiveringssättet för den ventrikulära cylindern kan betraktas som en ”mjukstart”, och är användbar under senare faser då den ventrikulära cylindern påbörjar sin avslappnande och återgående rörelse. 10v l5 20” 25_ 30 530 331 18 Initieringen följ er ett mönster som optimerar förutsättningarna för AV-kolvens rörelse mot apex.

Interven-trikulära septum börjar stabiliseras för att motstå tryckgradienterna mellan de vänstra och högra ventriklarna. Den vänstra ventrikelformeringen med interventrikulärt septum och dess anslutningar till AV-ringen och utflödesområdet för aorta, som en direkt fortsättning på dess externa form, en intern sektor av AV-kolven, som kommer att samverka med-volymerna i höger ventrikel. H Den påbörjade aktiveringen avden ventrikulära hjärtrnuskeln resulterari ökade spänningari ' hjärtmusklerna. Detta resulterar i krafivektorer som genom konstruktionen' både vill förtränga gapet mellan AV-kolven och den apikala diafragrnaregionen för hjärtat och också generera i' tryckgradienten motide inneslutna blodvolymerna. Spänningen kommer att skapa en rörelse i områdena där motståndet mot rörelseär minst. De hydrauliska fastsättningarna av hjärtat till perikardiet och omkringliggande vävnader skapar, som i fallet under den atñella kontraktionen, « glidande rörelser För de ventrikulära musklerna längs den perikardiella säcken på grund av resistansen mot rörelsen för de inre och yttre massorna är stora. En intern omfördelning åstadkommes av blodvolyrnen mellan atriema-'och ventriklarna men i omvänd riktning, resulterande i stängning av klaffama med väsentligen inget backflöde.

En fortsatt nedåtdragning sker av den perifera ytan för AV-"kolven som har en fast anslutning till ~ AV-ringen oehhydrauliska kopplingar till törmaksöron ochperikardiet har en konkav form i anslutningarna till muskelmassan och den inneslutiia blodvolymen. Denna böjda form fungerar i som första-klassens hävarrnarüig. 8) ochkan, genom böjning och dragning, generera och motstå starka kraftgradi-enter. Detta kräver naturligtvis extra starka förstärkningar av cirkulärt orienterade muskulära fibrer i den vänstra ventrikeln där tryckgradienterna över den ventrikulär väggen är mycket högre. _ Det. äri dessa-böjda ytor som volymutbytena per -slaglängdsenhet kommer att vara störst och det är också här och vid utflödesområden för aorta och T. Pulmonaris som de direkt och indirekta AV- volyrnerna genereras.

. I början av fasen betraktas-höger och vänster ventrikel som en enda volym med kommunicerande volymer till atrierna och inkommande kärl. Under nedåt rörelsen av AV-kolven och stängningen av klaf-farna *ökartrycketinuti flventriklarna.. Rörelsen ventrikulärt septum avspeglar nu 10 15 20 25 30 530 331 19 förhållandet mellan de statiska och dynamiska trycken på ömse sidor av det ventrikulära septum i slutet av den atriella kontraktionen, och också hur den ventrikulära muskeln aktiverats.

Vid slutet av tillstånd 3 var volymomfördelningama gjorda av AV-kolven, AV-klaffarna och ventrikulärt septum och den inre sektorn av AV-kolven startat att antaga formerna och spänningama de behöver för att motstå tryckgradienterna som har genererats för att nå trycken som kommer att påbörja utflödet fi-ån de högra och vänstra ventriklama. I normala omständigheter inträffar dessa anpassningar i balans med yttre resistans och snabba volymförändringar och också omfattande rörelsen för AV-kolven i balans med inre snabba volymförändringar. Det mesta av de inre snabba volymförändringama som är resultat av glidande rörelser för AV-kolven sker (fig. 8) genom inre omfördelningar av blodvolymema. Inflödet till hjärtat. Inflödet till atriema kan fortsätta speciellt vid höga flödestakter på grund av deras avslappning speciellt i områdena där förmaksöronen täcker de konvexa muskulära delama av AV~kolven och i områdena runt aortas och lungkärlens mynningar där förmaksöronen fyller upp volymema som är svåra att nå.

Tillstånd 3 innefattar många viktiga händelse- och tidsmarkörer för hjärtat som en AV-pump och ventrikulärt septum som en regulator för flödet till lung- och det huvudsakliga cirkulationssystemet. Markörpunktema vid olika positioner för ventrikulärt septum, kan fungera som ett stort och känsligt tryckmembran som känner pågående aktiviteter som ger mycket infonnationer om prestandan för hjärtat och cirkulationssystemet. Denna händelse kan också övervakas genom enkla registreringsmetoder, t.ex. Apex-kardiogram.

Tillstånd 4 Progressiv spännings- och flödesfas.

Fas 4 börjar med en indexmarkering genom öppningen av aortaklaffen och slutar som en markering när aortautflödet är som störst. Under denna fas genererar rörelsen för AV-kolven en progressiv spänning och ett flöde ut och in till hjärtat. Trycket är normalt mycket högre i vänster ventrikel. . Detta resulterar i att ventrikulärt septum i huvudsak antar samma former som de andra delama av vänster ventrikel. Om de systoliska fonnema för positionerna avviker från formema för positionerna innan de ventrikulära kontraktionerna, sker en volymanpassning mellan ventriklama.

Såsom en direkt fortsättning på tillstånd 3 kommer den sfäriska AV-kolven att skapa både direkta och indirekta AV-volymer. Dessa volymer, på grund av externt motstånd och återfjädrande krafter l5 20 25 30 530 331 20 och ökande blodtryck inuti dessa volymer, kommer att ge en nettoökning av tryckgradienterna över ytoma som producerar AV-volymerna.

Massaccelerationen kräver effekt och energi. Massoma som skall accelereras omfattar alla vävnader i direkt och indirekt anslutning till rörelsen av AV-kolven. Dessa vävnader är, allt blod i hjärtat och kärlen som kommer in eller lämnar hjärtat, själva hjärtmuskeln och massoma i hjärtats omgivning. Dessutom måste energi tillföras för intema och externa spännings- och återföringskrafterna, friktionsförlustema, som till exempel skapats genom rörelser av Aorta och T.

Pulmonalis och vridande torsionskrafier för hjärtat.

Under fas 4 krävs större motkrafter för att ta AV~kolven mot apex. På grund av detta 0011 de hydrauliska fastsättningama av hjärtat vid den perikardiella säcken som i sin tur är hydrauliskt fastsatt vid bröstväggen, sker en ökande up_påtrörelse för den koniska delen av den ventrikulära cylindem parallellt med bröstväggen (fig. 8). Fenomenet kan liknas vid en vakuumkopp som kan glida på en hal yta med krafter parallella med ytan men som har hög resistans mot rätvinkliga krafter.

Naturen har fixerat den perikardiella säcken med starka anslutna vävnader till diafiagmamuskeln men inte mot stemum, där säcken är mer eller mindre fixerad genom en hydraulisk koppling.

Detta arrangemang undviker problem avseende andningsmekanismen.

Fixeringen av den perilmrdiella säcken, fär på detta sätt den apikala diafragmaregionen för den perikardiella säcken att fungera som en fjädrande upphängning som resulterar i en böjning och upplyfining av Apex och diafragman mot bröstväggen. Denna upphängning kommer mer eller mindre att ta hand om alla motverkande krafter som AV-kolven skapar. De flesta av det motverkande motståndet och återfjädrande krafterna genereras utanför den gemensamma AV- kolven genom skapandet av AV-volymerna och dragningen och vridningen av aorta och T.

Pulmonale. De motverkande krafterna mellan AV-kolven och diafragmaarean vill separera dessa areor i båda riktningama. Dessa händelser och energier kommer att återföras till de pumpande funktionema i följande faser. Vid hög komplians och låg resistans kommer detta tillstånd vara längre än vid låg komplians och hög resistans. Detta kan vara ett bra diagnostiskt verktyg.

Genom att genomföra mätningar under denna fas med relativt enkla metoder eller anordningar såsom pulspletysmografi, tex. Apex-kardiogram och hänföra dessa data till hjärtat som en AV- l0 l5 20 25 30 530 331 21 hjärtpump kommer detta i många fall att ge tillräcklig information om hjärtats pump- och reglerfimktioner i ett specifikt cirkulationssystem.

Tillstånd 5 Regressiv flödes- och spänningsfas Denna fas är en direkt fortsättning på fas 4 och slutar med en markör vid stängningen av aortaklaffen. Under denna fas börjar både flödet och spänningen att avklinga i vänster ventrikel som kan betraktas som en separat AV-pump som arbetar tillsammans med AV-hjärtpumpen. Efter fas 4 börjar den avklingande rörelsen för AV-kolven. AV-volymerna kommer fortfarande att var formerade även om de indirekt AV-volymema kan återflödas genom inflöde till atrierna och förmaksöronen. Vridningen av aoitan och Pulmonalis fortsätter så länge som det finns en nettorörelse längs bröstkorgen i riktningen mot apex. Flödet ut genom aortan fortsätter så länge som det finns en gemensam muskulär kontraktíon som kan motstå tryckgradíentema ÖVCY de vänstra ventrikelväggama som kan ske genom en första hävstångsfinildion i den muskulära delen av AV-kolven. Denna del av AV-kolven och diafragmadelen för vänster ventrikel har externa krafter som tillsammans med trycket inuti venrikeln vill separera dessa areor från varandra. Under slutet av fasen 5 avklingar motkraflema ovanför AV-kolven. Anledningarna till detta är delvis att accelerationen för massoma har stoppats upp och delvis att kompliansvolymema för de inkommande venema i atrierna och de indirekta AV-volymema specifikt belägna i förrnaksöronen har börjar återfyllas. Ventríklama, betraktade som massiva enheter, kan börja, på grund av Starka återfjädrande krafter i diafragrnaarean, att återgå till den neutrala positionen som denna area hade före fas 3. På grund av den mekaniska kopplingen resulterar denna återuppgående rörelse också i en relativ rörelse för AV-kolven, som ger möjligheter för kontinuerligt inflöde in till de atriella volymerna trots att den reella rörelsen mellan AV-kolven och apex avklingar och Stannar- Dessutom finns ett avklingande tryck och flöde i aorta och i T. Pulmonalis som resulterar i att dess diametrar minskar, vilket i sin tur genom dess kontakt med atriema och förrnaksöronen ger utrymme för kontinuerligt inflöde in till den atriella cylindern. Den relativa rörelsen, men också den reella rörelsen för AV-kolven, är mest uttalad i området för utflödesöppningen för T.

Pulmonalis.

Det pågående infiödet ovanför AV-kolven och det minskande utflödet från hjärtat kommer att stöta på varandra under denna fas, vilket betyder att hjärtat kommer att ha en minsta totala volym långt före slutet av ventrikulärt systole. 20 25 30 530 331 22 _ __ Genom att genomföra mätningar under denna fas med ~ännu enklare metoder såsom pulspletysmografienheter, t.ex. Apex-kardiogram och hänföra denna data till hjärtat som en AV- hjärtpump kommer i många fall att ge tillräcklig information om hjärtats pumpande och . reglerande funktioner i ett specifikt cirkulationssystem.

Denna fas slutar av praktiska skäl med stängningen av aortaklaffen men är mitt uppe i en “ f pågående process,- vilket kommer attbeskrivas vidare itills-tånd 6§ Tillstånd 6 Prediastolisk spännings- till volyrnfas Denna fas kallades tidigare den isovolymetriska diastoliska fasen. '_ Denna fas har en mekanisk verkan som löper i motsatt riktning jämfört med tillstånd 3. Detta betyder att för att frigöra tryckgradienterna i denna beskrivna region, vänster ventrikel, måste det vara en ökning av vänster ventrikelvolym. Detta kan ske utan .attstöra .någOI pågående inloppsflöde till hjärtat och vidhögre hjärttakter och minutvolymer lämna också möjligheter för i “ pågående iutloppistlöde; Den 'pågående processenïiufasS» med lminskandetryckgradicnfëf IIIOÉ omgivningarna av hjärtat är, som tidigare beskrivits, koncentrerad till de muskulära delarna av AV-kolven och utflödesområdet för aortan och T. Pulmonalis. Dessutom, har dessa areor tillsammans med areorna i nära anslutning till diafragrna, vilket råkar vara en del av vänster ventrikel, kontraherande âterfi ädrande krafter-som vill separera dessa areor från varandra genom _förlängn_ing- och glídande' rörelser av ventrikelväggarna längsbröstkorgengt Denna yta av hjärtat beskriver också det längsta avståndet mellanAV-kolven och "Apex och har en väldigt stark konvex fastsättning för de ventrikulära musklerna till AV-ringen och den skarpa böjen av T. Pulmonalis.

Denna del av AV-kolven-är väl täcktav de vänstra och högra förrnaksöronen och bchövêf C11 starkt stöd av muskelkraft. När detta stöd går ner, kommer dessa tvåareor, AV-kolven och diafragrnaarean att börja separeras. Detta kommer både att leda till en minskning i spänningen Wsom leder tillinterna :omtördelningaravvolyrner och slutligen till att tiicusspidalis< och mitralisklaffama öppnas. Denna händelse kan också övervakas, genom enklare registreringsmetoder, t.ex. Apex-kardiograrn. 530 331 23 Tinsrâiww i Snabb AV-fas.

Den snabba diastoliska.aterföringsrörelsen av AV-kolven är en direkt fortsättning av fas 6. En anpassad avspänning betyder att lagrad energi i-omgivningarna, vridningen av hjärtat, kan . “ 4 p fiisläppaspå ett sätt sompå 'optimalt sätt kan bringaAV-kolven tillbaka »mot toppen av hjärtat.- 10' 15 20 25 30 Den anpassade avspänningen skapar en total frigörelse av de återfiädrande krafterna som ville separera den totala AV-kolven från diafragmaarean. Detta kommer att addera energi till det inflödande blodet i riktningen mot apex. Statiska och dynamiska laafier för det inflödande blodet kommer att utöva tryck påareorna som har skapat AV-volymema, vilket betyder AV-kolven, och kommer att skapa, genom att förflytta AV-kolven, 'en återfyllning av dessa areor. Rörelsen av AV- ." kolven-skapar också en 'omfördelning av blodet mellanlförinaksöronen, atriet och ventriklarna och också i ett tidigt skede mellan ventriklama genom en fram-och tillbakagående rörelse av det ínterventrikulära septum. De förstärkta dynamiska laatterna i riktningen mot apex kommer att reverseras genom AV-volymerna (direkta och indirekta AV-volymer) som slutligen absorberar de statiska och dynamiska krafterna genom att fylla och pressa AV-kolven mot toppen av hjärtat.

, .Denna påverkanflbetecknas- som AV-Vfunktionen ochkommer att ge AV-kolven ensnabb diastolislç återgång och dynamiska krafter bakom klaffarna som tillsammansmedtflödesparadoxen att stänga klaffama med inget backflöde. Återgången av AV-kolven kommer att resultera i en uttunning av vänster ventrikelmuskel, en rörelse som inuti hjärtat kommer att se ut som en inre peristaltisk expansionvågfront som löper från AV-kolven mot» Apex.

*Dennaï händelse kan' också övervakas genomenklare ïregistrerínqgsmetoder, tex. Apex-kardiogram.

Vid låga frekvenser genomför AV-kolven en översvängning och en tillbakadragande rörelse.

Detta är en effekt av rörelsemängdslcrafterna som blodet har erhållit och 'lagrat i en expanderande våg bakom klaffarna förande AV-kolven i riktning av de direkta och indirektalAV-volyrnema. Så 4 gsnart de dynamiwska krafterna har' upphört komrnerde statiska." krafterna att. dominera och föra AV- ¿ » kolven till en neutral expanderande position, tillstånd 1.

Vid högre flöden och frekvenser kommer den långsarnmaAV-fasen (tillstånd 1), den atriella systoliska fasen (tillstånd 2) och till en viss del också den tidigare delen av den presystoliska volymen till spänningsfasen (tillstånd 3) i ett flödesdynamiskt. synsätt att hOPPaS ÖVCY- Den Snabba *diastoliska återgången 'av A-Y/ö-kolverilfölrd med en ekpanderande' våg med mycket dynamisk energi 10 15 20 25 30 530 331 24 följs mer eller mindre direkt av den ventrikulära kontraktionsfasen (tillstånd 3). Detta illustreras schematiskt i tillståndsdiagrammet i fig. 2.

Den starka expanderande vågen och rörelsemängdskraften kommer att föra AV-kolven ännu högre upp mot hjärtats bas än att det atriella systole kan göra.

Vid höga flödestakter och frekvenser kommer AV-pumpar på grund av rörelsemängden hos den in- och utgående vätskan innefattande vätskan i pumpen att börja generera ett mer eller mindre kontinuerligt utflöde där utflödesklaffama inte behövs. Fortfarande kommer inflödet att skapa AV-funktionema. AV-pumpama börjar öka sina slagvolymer över vad som kan beräknas genom kolvarean gånger slaglängden.

Dessa omständigheter tillämpade på AV-hjärtpumpen kommer vid höga inflödestakter och höga frekvenser, beroende på båda statiska och dynamiska krafter i blodflödet, att hålla volymema för hjärtat ovanför AV-kolven mer eller mindre maximalt stora vid tidpunkten då den snabba AV- fasen börjar. Volymema för hjärtat nedanför AV-kolven kommer vid samma tidpunkt att vara små på grund av utflödets rörelsemängd. Detta kommer att skapa en ökning av uttömningsdelen som tidigare aldrig har förståtts.

Med insikten att hjärtat fungerar i dess pumpande funktion mer som en kolvpump, eller en tryck- och sugpump, och ännu mer precist som en AV-hjärtpump, med möjligheter att styras av inflöåß, är det nu möjligt att relatera alla fysiolegiska aktiviteter avseende hjärtat och cirkulationssystemet i ett tillståndsdiagram. Samverkan mellan tillstånden för den totala summan av de pumpande och reglerande funktionema för hjärtat kan med ett tillståndsmaskingränssnitt, enligt föreliggande uppfinning, i realtid, slag för slag, nu övervakas och analyseras. Dessutom, kan påverkan från tex. in- och utflöde, inotropa och kronotropa effekter, normala och onormala muskelfunktioner, medicinska och kirurgiska ingrepp och så vidare, också studeras.

För att bättre förstå arbetsprincipen för DeltaV-hjärtpumpen kan den liknas vid en tvåtakts förbränningsmotor. Denna maskin kan t.ex. betraktas som en klustertillståndsmaskin för en deplacementspump med en kolv, vevstång, vevaxel, frihjul, inlopps- och utloppsventiler, och en bränsle- och tändningstillståndsmaskin. Förbränningsmotom kan tex. beskrivas med fyra tillståndsdiagram med en progressiv och regressiv framåt- och bakåtrörelse för en kolv. En bränsle- och tändningstillståndsmaskin, som står för energin, är länkad till deplacementspumpen. lO 15 20 25 30 530 331 25 Förbränningen skapar energi som transformeras med kolven, vevstången och vevaxeln till mekaniskt arbete och till svänghj ulet som lagrar energi för att användas för âterföringen av kolven och kompression av en luft- och bränsleblandning. Även om de två tillståndsmaskinerna länkas tillsammans, är det enkelt att konstatera, med kännedom om principema bakom konstruktionema, om det föreligger bra eller dålig prestanda för bränsle- och tändningstillståndsmaskinen eller i ett fel på deplacementpumpen, på grund av att deplacementpumpen, i detta exempel, inte förändrar sina konstruktionsvariabler under gång.

Hjärtat som en pump är tillverkad och energisatt av muskelcellema. l jämförelse med förbränningsmotom, har DeltaV-pumpen inga mekaniska medel för att föra kolven tillbaka. I stället använder DeltaV-pumpen de inkompressibla massoma såsom muskler och blod som kolv och vevaxel och DeltaV-funktionen är ett frihjul, som absorberar energi som behövs för återföringen av DeltaV-kolven.

Bränsle- och tändningstillståndsmaskinen i förbränningsmotorn är jämförbar med de finita muskeleelltillståndsmaskínerna i DeltaV-hjärtpumpen. Arbetssättet för en enda muskelcell och som ett cynsytium av celler kommer, i motsats till förbränningsmotom, ha en stor påverkan på arbetssättet för DeltaV-pumpen. Detta betyder att normala aktivitetförändringar, som förändringar i kronotropi och inotropi och patologiska förändringar, såsom retledningsfel, ischemi, infarkter etc. och en blandning av dessa, kan äventyra de mekaniska ftmktionema och reducera pumpning och reglerfunktionema trots att tillräcklig energi finns kvar.

Gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen enligt föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mera detaljerat.

Med ett gränssnittssystem för en tillståndsmaskin är det nu möjligt, för alla flöden och frekvenser, i realtid, att hitta och transformera fysiologiska aktiviteter i och runt hjärtat och cirkulationssystemet och överföra dessa till olika tillstånd hos hjärtcykeln, varvid nämnda olika tillstånd grafiskt är ägnade att organiseras och presenteras av gränssnittssystemet vid ett grafiskt användargränssnitt så att tidsrelationen mellan de olika tillstånden illustreras som grafiska tillståndsdiagram för hjärtats pumpande och reglerande funktioner ända ner till cellulär nivå.

Det grafiska användargränssnittet kommer nu att beskrivas genom exemplifierande grafiska tillståndsdiagram som presenterar de pumpande och reglerande funktionerna för hjärtat. l0 l5 20 25 30 530 331 26 Gränssnittssysternet för tillståndsmaskinen (tillgängligt under det registrerade varumärket GrippingHeart® graphic lab), fig. 6, är ägnat att lagra, eller direkt-on-line med tillståndsmaskinalgoritmer, transformera inmatad data till tillstånd och med grafisk användargränssnittsalgoritrner presentera olika typer av tillståndsdiagram. Inmatningsdata kan vara insamlad data från olika undersökningsmetoder och målareor inuti och utanför hjärtat. l-lastighets-förändringar kan företrädesvis vara använda som triggerpunkter från hydrauliska och mekaniska aktiviteter detekterade med olika undersöknings-metoder. Tri ggerpunlder kan manuellt och/eller automatiskt vara accepterade till att vara transformerade till tillstånd av tillståndsmaskinalgoritmer och slutligt av de grafiska användargränssníttsalgoritmema vara transformerade automatiskt on-line, som olika typer av tillståndsdíagram.

Signaler som skall användas för att skapa triggerpunkter kan variera i kvalitet beroende på undersökningsverktyg och undersökta områden. Med färre triggerpunkter kan mindre detaljerade tillståndsdiagram presenteras, men det kan fortfarande inpassas tillsammans med mera detaljerade tillståndsdiagram. Möjligen missade tillstånd kan läggas till under nästa hjärtslag i samma eller andra undersökningsområden och undersökningsverktyg. Detta betyder dessutom att olika undersökningsverktyg och undersökningsställen kan blandas för att generera ett mera detaljerat tillståndsdiagram ända ner till mikronivå för hjärtmuskelcellen och retledningssystemet.

Enligt föreliggande uppfinning kan två olika typer av tillståndsdiagram klassificeras som Lex. enbart tidsrelaterade tillståndsdiagram och användningsspecifika tillståndsdiagram (fig. 4 respektive 5).

Tidsrelaterade tillståndsdiagram Tidsrelaterade tillståndsdiagram är tillståndsdiagram som endast har tidsrelaterade tillstånd som t.ex. kan presenteras som cirklar och/eller rektanglar på det grafiska användargränssnittet (fïg. 4).

Eftersom alla strukturer inuti den perikardiella säcken, inkluderande hjärtats eget inre cirkulatíonssystem, är teoretiskt inkompressibla, skulle en enda muskelcellkontraktion kunna ha en påverkan på hela inneslutna volymen inuti den perikardiella säcken, som vidare skulle överföras till hjärtats omgivningar, såväl som inlopps- och utloppskärl, koronarkärl och möjliga törbikopplade artärer. På grund av detta, kan tidsrelaterade tillståndsdiagrarn bestämmas genom 10 20 25 30 530 331 27 triggerpunkter som tas upp på någon punkt som har en relation till pump- och reglerfimktionema för hjärtat.

Tillståndsdiagrarnmen övervakade från hjärtats omgivningar kommer mer eller mindre att vara relaterade till fimktionema för vänster ventrikel. Ett undantag kan vara rörelsen för den apikala diafragmadelen som troligen till viss utsträckning avspeglar inflödet till höger ventrikel. En fördelaktig anordning för att användas för att ta upp och generera triggerpunkter kan vara en accelerometer om en hastighetssensor fastsatt på ytan av kroppen nära apex eller de större artärema. Denna sensor och andra sensorer såsom oximetrar och blodtryckssensorer, kan, slag för slag, i realtid, absorbera tillräcklig mängd data för att generera fullständiga eller delvis fullständiga tillståndsdiagram. Dessa diagram kan utvärderas av en läkare och/eller automatiskt vara länkade (t.ex. via telemedicin) till lokala eller globala system som samverkar med föredragna tillståndsdiagram.

Tidsrelaterade tillståndsdiagram demonstrerar on-line-variationer och skiftningar under olika flöden och frekvenser vid normala eller patologiska omständigheter, med eller utan medicinering, före, under och efter träningsperioder etc. l många fall kan en yttre ring i ett cirkulärt diagram som visar tillståndsdiagrammet för vänster ventrikel ge tillräcklig information för att fungera som ett slutligt diagnostiskt verktyg för manuell och/eller automatisk tolkning, se fig. 4.

Andra on-line-observationer såsom blodtrycksövervakning, andning, bröstsmärtor, blodsockerkänningar och vamingssignaler kan läggas till och samtidigt presenteras och jämföras med tillståndsdiagrammet. Detta väldigt enkla tillståndsdiagrarn jämfört med lokala och/eller globala system kan i många fall vara tillräckligt för att beskriva de faktiska funktionema för hjärtat. Eftersom det är känt att koronarflödet minskar till noll vid ventrikulärt systole, kan det tidsrelaterade tillståndsdiagrammet också användas som ett optimerande, diagnostik- och vamingssystem i relation till tex. koronarflödet. Det tidsrelaterade tillstândsdiagrammet är väldigt enkelt att producera, analysera och kommunicera. Det kan användas av enskilda individer, med t.ex. accelerometrar som undersökningsverktyg som är intresserade för uppföljning av medicinering och/eller träningseffekter. Det är väldigt lämpligt för allmän användning och telemedicin.

Interna registreringsmetoder såsom ekokardiografi kan åstadkomma triggerpunkter samtidigt från både höger och vänster sida av hjärtat och således kan två interagerande tidsrelaterade 10 l5 20 25 30 530 331 28 tillståndsdiagram presenteras. Detta illustreras i fig. 4, där den yttre ringen representerar vänster sida av hjärtat, och den inre ringen representerar höger sida av hjärtat. Skillnaden i tid mellan de vänstra och högra tillståndsdiagrammen vid vila och under olika flöden, tryck, frekvenser, medicineringar etc., kommer att ha stort värde för att utvärdera hjärtfunktíonerna. Eftersom det inte finns några behov av exakta registreringar, kommer detta att vara en enkel dokumentation även vid höga arbetsbelastningar, till exempel arbetstester. Intema anordningar, såsom pacemakrar, kan på samma sätt, med olika typer av sensorer, plocka upp fysiologiska aktivítßtêr, och med gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen transformera dessa till tidsrelaterade eller användarspecifika tillståndsdiagrarn för att analysera, kommunicera, reglera och optimera medicinska behandlingar och variablema för anordningen kan användas för att skapa t.ex. effektiva hjärtaktiviteter i relation till koronarflödet.

Användarspecifika tillståndsdiagram Användarspecifika tillståndsdiagram är tidsrelaterade tillståndsdiagram med ytterligare relaterade variabler.

Det mest direkta sättet för att bestämma och analysera hjärtats pumpande och reglerandc Funktioner i en kvalitativ och kvantitativ synvinkel är att analysera och kvantifiera rörelsema för de yttre konturema runt hjärtat och insidan av hjärtat som separerar de interna volymerna från varandra såsom beskrivits ovan (fig. 8). Denna arbetande modell "separerar" arbetssättet för muskeltillståndsmaskinema från arbetssättet för DeltaV-pumpen. På detta sätt blir det mycket enklare att förstå vilka faktorer och krafter som påverkar rörelsema för dessa områden. Idag finns det inga undersökningsmetoder vars mätningar och algoritmer är fokuserade på dessa fakta, eftersom den allmänna uppfattningen är att hjärtat pumpar med kramande rörelser. Ett av syftena med GrippingHeart® graphic lab är att skapa algoritmer för att detektera, använda, kalkylera och visa funktionema för hjärtat med användning av ovan beskrivna yttre konturer- Lokala hjärtmuskelstömingar såsom områden med infarkt och ischemi, ledningsfel leder till försämrad rörelsefunktion kan med nya undersökningsmetoder såsom Tissue Velocity Imaging (TVI) visa dessa områden med ännu högre frekvenser. Stain Rate Imaging (SRI) är en annan metod för att mäta deformerande hastigheter i längsgående riktningar (förlängning och förkortning) och/eller i laterala riktningar (förtunning och förtjockning). Denna senare metod är bra för att identifiera regionala defekter i musker men är alltför långsam och medför artefakter vid höga hjärttakter. l0 20 25 30 530 331 29 Dessa två undersökningsmetoder används nu i ultraljuds-undersökningsanordningar. De kan presentera fysiologiska händelser under hjärtcykeln såsom hastighet och rörelsehändelser. TVI- signalema är relativt okänsliga för brus och är lämpliga ingångssignaler för automatisk detektering av triggerpunkter, som skall användas som ingångsvärden för gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen enligt föreliggande uppfinning, vid varje position i både höger och vänster ventrikel.

Detta betyder att denna undersökningsmetod med det grafiska användargränssnittet i realtid och on-line kan producera tillstånd som på ett grafiskt organiserat sätt kan presentera både tidsrelaterade (fig. 4) och användarspecifika tillståndsdiagram (fig. 5) vid olika positioner, flöden och frekvenser. Diagrammen kan fimgera som slutliga dokumentationer och kan manuellt och/eller automatiskt analyseras med lokala och/eller globala system. Resultaten kan enkelt jämföras med samma eller andra undersökningsmetoder och dess tillstånd är lätt att diskutera och kommunicera, t.ex. via telemedicin. De grafiska presentationerna breddar informationen om hjärtats pumpande och reglerande funktioner och minskar dramatiskt operatörens arbete. Dess enkla arbetssätt kan användas för en snabb scanning av t.ex. skolklasser och idrottslag. Varje resultat kan lagras, jämföras eller kontrolleras on-line med lokala och/eller globala system. Det grafiska användargränssnittet kan innefatta specifika algoritmer ägnade för användning av billigare ekosensorer som scnsoranordning.

Genom att lägga till eller direkt spela in olika variabelslag såsom slaglängd för DelvaV-kolven, rörelser för ventrikulära septumrörelser för diafragmaytan, flöde Oßh llfyflk, mfidlcinßfiïlg CUL, tillsammans med ett tidsrelaterat tillståndsdiagram, kan ett användarspecifikt tillståndsdiagram skapas och analyseras.

Inspelningsmetoder såsom Echokardiografi, Spin CT, MRl och gammakameror kan alla användas för att visa rörelser för hela hjärtat och strukturer inuti hjärtat innefattande flöde till och från hjärtat och hjärtats eget cirkulations-system. De kan också till viss utsträckning visa trycken. De kan alla presentera rörelser av hjärtat genom 2D sektor-scanning eller ramar med ramtakter vid "normal bandbredd" vid approximativt 200, 60 respektive 30 ramar per minut. De är alla objekt för åstadkommande av 3D-visualiserinigar med ett fokus på de kramande rörelserna för musklerna. Dessa metoder har nackdelar eftersom de kräver hög datakapacitet, lägre ramtakter och ger låga upplösningar och inexakta beräkningar. 10 20 25 30 530 331 30 Genom att "separera" arbetsområdet för de finita muskeltillståndsmaskinema firån arbetsområdet från DeltaV-pumpen såsom beskrivits ovan (tig. 8), kan de glatta ytoma, (bortsett från ytan för ventrikulärt septum) skapa pumpande och reglerande funktioner som kommer att vara "fria".

Detta är nu möjligt med en smalare sektor eller till och med med en ekostråle för att mappa de beskrivna ytoma med användarspecifika tillståndsdíagram för att kalkylera volym och volymförändringar inuti och utanför hjärtat under hela tillståndsdiagrammet. Volymer såsom DeltaV-volymer, fjädrande upphängningsvolymer, in- och utflödesvolymer, volym till spänning och spänning till volym, reglerande volymer, omrörande volymer, och andra volymförändringar på grund av dåliga fimktioner hos hjärtat kan nu kvantifieras och visas.

Mappníngen, som är en del av gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen, kan producera med samma undersökningsverktyg såsom TVl och SRI och således kan detta diagram, visat såsom t.ex. volymförändringar över tiden, visas som en del av presentationen av de regionala muskulära funktionema eller på annat sätt. Detta kan vara den perfekta metoden för att visa alla olika funktioner och brist på funktioner för hjärtat.

Det mekaniska tillståndsdiagrammet för hjärtat resulterar i hydrauliskt arbete både in till och ut från hjärtat. Kompliansen och resistansen för kärlen och till viss utsträckning deras egna aktiviteter kommer att skapa distorsioner. Detta kommer att förändra möjligheterna att hitta triggerpunkter som nära hjärtat genererar mekaniska tillståndsdiagram. Tidsrelaterade tillståndsdiagram nära hjärtat, i kombination med tidsrelaterade tillståndsdiagram över större artärer (t.ex. accelerometrar) och även på kapillärnivå (tex. oximetrar), kan jämföras í vila men också under arbete. Detta kan generera individuellt relaterade transformeringsvärden, beräknade triggerpunkter, som kan ha ett diagnostiskt värde avseende cirkulationssystemet, och också kan ge upphov till nya individuella specifika tríggerpunkter som kan visa funktionema för hjärtat.

Gränssnittssystemet för tillståndsmaskinen (GrippingHeart® graphic lab) kan, bortfißü från att vara ett diagnostiskt verktyg, också fungera som undersökningsverktyg och fungera som en stödjande länk för lokala och/eller globala system och databaser.

Således illustrerar fi g. 4 och 5 två exempel på grafiska användargränssnitt enligt föreliggande uppfinning där hjärtcykeltillstånd grafiskt presenteras i ett cirkeldiagram med sektorer representerande de olika tillstånden där storleken för varje sektor beror på varaktigheten för 20 25 30 530 331 31 respektive tillstånd. I figurerna kan det ingå värde indikerande varaktigheten (i ms) för varje tillstånd. En inre del av varje sektor representerar tillstånden för höger hjärthalva och en yttre del av varje sektor representerar tillstånden för vänster hjärthalva.

Som ett altemativ (fi g. 9) kan hjärtcykeltillstånden grafiskt presenteras med en eller flera rektangelgrafer delade i delar, vardera representerande olika tillstånd, och där storleken för varje del beror på varaktigheten för respektive tillstånd. I detta fall representerar en rektangelgraf tillstånden för höger hjärthalva och en annan rektangelgraf representerar tillstånden för vänster hjärthalva.

Ytterligare altemativa geometriska illustrationer är naturligtvis möjliga inom ramen för föreliggande uppfinning såsom den definieras av patentkraven.

För att möjliggöra för en användare att enkelt identifiera relevant information från de visade tillståndsdiagrammen kan varje presenterat hjärtcykeltillstånd ha en förutbestämd färg, eller mönster, för att tydligt särskilja tillstånden fiån varandra. Dessutom kan ytterligare information relaterad till varje visat hjärtcykeltillstånd visas i anslutning till den visade informationen.

Fíg. 7 är ett schematiskt blockdiagram generellt illustrerande de fiinktionella sambanden mellan gränssnittsystemet för tillståndsmaskinen för föreliggande uppfinning och systern/anordningar som samverkar med gränssnittssystemet såsom beskrivits i detalj ovan.

Gränssnittsystemet för ti llståndsmaskinen, såsom beskrivits här, ingår i en hjärttillståndsmaskinanalysator och/eller simulator, vilken företrädesvis är ett datorbaserat system med stor processorkapacitet.

Fi g. 8A-8D illustrerar exempel på en tredje presentation för ett yttre kontur av ett hjärta.

Fig. 8A är en schematisk topografisk bild av ett snitt längs långaxeln genom hjärtat. Notera dess position mellan bröstkorgen och regionen för ryggraden. Förmaksöronen med dess appendix rundar av kantema runt aorta och Pulmonalis vid utflödesområdet. Fig. SB är en schemati sk bild av konturerna för ytorna som genererar hjärtats pumpande och reglerande funktioner. Utflödes- och inflödesområdena och klaffarna visas inte. Cirklama är symboler för första klassens hävstångsfunktioner som glider lätt så att det inkompressibla blodet och de glatta ytoma för epi- 10 15 20 25 530 331 32 och perikardiet skapas. Pilama indikerar nettokrafierna som behövs för att balansera de hydrauliska kraftema inuti hjärtat. RA och LA betecknar höger atrium respektive vänster atrium och de böjda delama som motsvarar förrnaksöronen och volymema för den deformerbai-a fettkilen. RV, LV, och IVS betecknar höger ventrikel, vänster ventrikel respektive intraventrikulärt septum.

Fig. 8C illustrerar atriekontraktionen som bringar den sfariska DeltaV-kolven till toppen av hjärtat och ökar slaglängden för den följande ventrikulära kontraktionen. De stora pilarna symboliserar det starka motståndet mot rörelser i dessa regioner.

Och slutligen demonstrerar fig. 8D purnpfunktionen för kolvtypen för DeltaV-kolven och visar var volymema finns som genererar slagvolymema ut från höger och vänster ventrikel. Notera att den inre DeltaV-volymen "stjäl" volym från höger ventrikel. Ytoma för utflödesområdet visas inte men ingår symboliskt. Notera vidare de glidande rörelsema mot bröstkorgen (bröstväggen), den fjädrande upphängningen och möjliga rörelser för IVS.

Fig. 9 illustrerar schematiskt det grafiska användargränssnittet enligt föreliggande uppfinning, där rektangel grafer illustrerar tidsvaraktighetcn för olika tillstånd (övre rektangelbar) i relation med en EKG-signalvariation i relation till olika tillstånd (nedre rektangelgraf).

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsfonnerna.

Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Därför skall ovan utföringsforrner inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (15)

25 30 530 331 Patentkrav

1. Gränssníttssystem för tillståndsrnaskin, omfattande tillståndsmaskinalgoritmer och ett grafiskt användargränssnitt ägnade att mottaga signaler från en sensoranordning, som är relaterade till fysiologiska aktiviteter för hjärtat och/ eller cirkulationssystemet för ett levande väsen och nämnda tillståndsmaskinalgoritmer bestämmer tillstånden för hjärtcykler baserat på dessa signaler, varvid nämnda olika tillstånd för hjärtcykeln bestäms av nämnda tillständsmaskinsalgoritmer i en hjärtklustertillståndsmaskin simulerande hjärtat, och valfritt cirkulationssystemet, som åstadkomrnes genom fusioner av finita hj ärtrnuskelcelltillståndsmaskiner för att bilda en AV- pumptillståndsmaskin, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda bestämda hjärtcykeltillstånd presenteras grafiskt på det grafiska användargränssnittet så att tidsrelationen mellan de olika tillstånden illustreras.

2. Gränssnittssystem för tíllståndsmaskin enligt krav 1, varvid hjärtcykelntillstånden presenteras grafiskt som ett eller flera överlappande cirkeldiagram, eller ringar, presenterande olika aktiviteter för hjärtat och cirkulationssystemet vid en eller flera positioner, anordnade som tillståndsdiagram, där tillstånden representeras som cirkelsegrnent med längder beroende pà varaktigheten för respektive tillstånd.

3. Gränssnittssystem för tillståndsmaskin enligt krav 2, varvid aktiviteter representeras av tre eller flera ringar, där en ring representerar tillständsdiagramrnet för vänster ventrikel, och en annan ring representerar ett tíllståndsdiagrarn för höger ventrikel och en tredje ring mellan dessa representerar tillständsdiagrammet för aktiviteter för ventrikulärt septum.

4. Gränssnittssystem för tillstàndsmaskin enligt krav l, varvid hjärtcykeltillständen är grafiskt presenterade som en eller flera rektangelgrafer delade i delar, vardera representerande olika tillstånd, och där storleken för varje del beror pä varaktigheten för respektive tillstånd. Un 530 331 si:

5. Gränssnittssystem för tillståndsmasldn enligt krav 4, varvid en rektangelgraf representerar tillstånden för höger hjärthalva och en annan rektangelgraf representerar tíllstånden för vänster hjärthalva.

6. Gränssnittssystem för tillstånclsmaskin enligt krav 5, varvid en rektangelgraf representerar tillstånden för höger hjärthalva och en annan rektangelgraf representerar tillständen för vänster hjärthalva och en tredje rektangelgraf representerar ett tillständsdiagram för aktiviteter för intraventrikulärt septum.

7. Grånssnittssystem för tíllståndsmasldn enligt något av kraven 1-6, varvid varje presenterat hj ärtcykelsystem har en förutbestämd färg, och / eller mönster, för att tydligt särskilja tillstånden från varandra.

8. Gränssnittssystem för tillståndsmaskin något av kraven 1-7, varvid varje presenterat hjärtcykeltillstånd har förutbestämd färg, och /eller mönster, kodning och /eller procentangivelser för att tydligt särskiljas och kvantifiera tillstánden från varandra.

9. Gränssnittssystem för tillstàndsmaskin enligt något av kravenl-S, varvid ytterligare insignaler kan relateras till varje hjärtcykeltillstånd och visas som ett användarspecifikt tillståndsdiagrarn.

10. Gränssnittssystem för tillståndsmaskin enligt något av kraven l-9, varvid den visade informationen uppdateras kontinuerligt i realtid.

11. 1 1. Grånssnittssystem för tillståndsmaskin enligt något av kraven l-9, varvid nämnda systemet är ägnat att kommunicera till individuella, lokala och globala databaser, via tråd eller trådlöst, med en tjärrenhet, t.ex. en presentationsenhet.

12. Hjärttillstånclsmaskinanalysator och/ eller simulator innefattande ett gränssnittssystem för en tíllståndsmaskin enligt något av kraven 1-11, varvid gränssnittssystemen dessutom innefattar inmatningsmedel (2) för att mottaga signaler som transformeras till tidsrelaterade triggerpunkter (4), och för att 20 25 530 331 påföra nämnda triggerpunkter till ett bearbetningsmedel (6) som är ägnat att bestämma, genom att använda algoritmer för nämnda hjärttillståndsmaskinanalysator ett relationsdatabassystem, som möjliggör grafiskt representation i två eller tre dimensioner, för att lagras i ett lagríngsmedel, som är sådant att det både uppfyller arbetssättet för hj ärtmuskelcelltillståndsmaskinen och arbetssättet för AV- pumptillständsmaskinen för nämnda hjärtklustertillständsmaskin.

13. Hjärttíllständsmaskinanalysator och/ eller simulator enligt krav 12, varvid nämnda bearbetningsmedel är ägnat att beräkna volymer för att analysera volymvariationer genom att använda nämnda bestämda relationsdatabassystem.

14. Hjärttillständsmaskinanalysator och/ eller simulator enligt kraven 12 eller 13, varvid nämnda bearbetningsmedel är ägnat att kommunicera information med användning av databassystemet för att bestämma en terapeutiskt behandling, t.ex. träning, kirurgi eller farmaceutiska behandlingar.

15. Hjärttíllständsmaskinanalysator och / eller simulator enligt något av kraven 12-14, varvid nämnda inmatningsrnedel mottager enkel eller blandad avbildning eller annan data för hjärtat som erhållits genom ultraljud, magnetresonans, röntgen, gammasträlning eller annan data från hjärtat och fysiologiska aktiviteter uppmätta genom pulspletysmografi, puls- och/ eller flödesmätningar, tryck och / eller volymförändríngar över tiden för att förbättra och Validera data.