[發(fā)明專(zhuān)利]一種脈沖式心室輔助泵

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910302290.4
• 申請(qǐng)日: 2009-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101543647A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮亞凱;亓吉嬌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61M1/10
• 分類(lèi)號(hào): A61M1/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所
• 代理人: 王麗英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種心室輔助裝置，尤其涉及到一種用于搶救心衰病人或者延長(zhǎng)重癥心臟病患者壽命的新型脈沖式心室輔助泵。

背景技術(shù)

心室輔助血泵是改善循環(huán)功能不全或暫時(shí)維持患者的循環(huán)狀況，從而維護(hù)全身組織的正常循環(huán)，減輕心臟的前、后負(fù)荷以及降低心肌的耗氧量，提高舒張期血壓，增加冠狀動(dòng)脈循環(huán)的血流量，促進(jìn)側(cè)枝循環(huán)的同時(shí)進(jìn)一步改善心肌的收縮能力，促進(jìn)心臟泵血機(jī)能的強(qiáng)化及加速心肌的恢復(fù)，或在外科治療前(包括心臟移植前)替代心臟泵血功能，來(lái)延長(zhǎng)患者等待供體心臟的時(shí)間。

現(xiàn)有的氣動(dòng)脈沖式心室輔助血泵一般采用囊狀結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置提供血液循環(huán)所需的動(dòng)力。泵體為密閉的兩個(gè)腔室，中間由膜間隔，一個(gè)腔通過(guò)空氣，另一個(gè)腔通過(guò)血液。血腔通過(guò)兩條導(dǎo)管與心臟相連，并且在導(dǎo)管中靠近血腔的位置安裝人工心臟瓣膜；氣腔通過(guò)一條導(dǎo)管與氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置相連。

目前，國(guó)外已有各式各樣的血泵應(yīng)用于臨床，但是每種血泵都存在一種或幾種致命的缺陷，因此，對(duì)血泵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和進(jìn)一步改進(jìn)使其有更好的安全性和持久性成為研究人員不懈努力的方向。

如圖1所示的囊狀血泵的結(jié)構(gòu)一般分為五部分，血腔，氣腔，隔膜，空氣出入口以及進(jìn)口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管。工作原理是這樣的：往氣腔抽氣時(shí)，隔膜被下拖，血腔容積變大，壓力變小，出血口瓣膜關(guān)閉，入血口瓣膜打開(kāi)，血液從入血口流入血腔內(nèi)；往氣腔送氣時(shí)，隔膜被推向上，血腔容積變小，壓力變大，此時(shí)入血口瓣膜關(guān)閉，出血口瓣膜打開(kāi)，血液從出血口被壓出，通過(guò)反復(fù)往氣腔抽氣和充氣，隔膜便周期上下運(yùn)動(dòng)，不斷抽血與供血，維持人體的血液循環(huán)。

囊狀血泵雖已用于臨床，但是一個(gè)致命的缺陷一直未能解決。囊狀血泵(以BerlinHeart為例)的入口導(dǎo)管和出口導(dǎo)管同方向設(shè)置于血室上，雖然血液在血室內(nèi)可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但由于出入口在同一平面內(nèi)，血流首尾相接，仍然會(huì)產(chǎn)生血液漩渦、撞擊和血流不連續(xù)等現(xiàn)象；此外，血室中間沒(méi)有阻隔，血流在血室內(nèi)容易發(fā)生橫流，形成短路或湍流。這些現(xiàn)象都容易導(dǎo)致血栓的形成。

針對(duì)這一情況，也曾有人提出過(guò)改進(jìn)。羅征祥等人在專(zhuān)利93218637.8中認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有囊狀血泵的缺陷，并且針對(duì)這一缺陷公開(kāi)了一種左心輔助泵。

此泵的入血口沿切線(xiàn)方向橫置于血腔上，出血口與水平方向呈30°-60°角傾斜向上橫跨于入血口上，與入血口形成一個(gè)螺旋上升的結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2為該血泵的俯視圖，圖中7為入血口，8為出血口，11是入血口與出血口形成的球面凹坑結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)這樣改進(jìn)后，作者力圖做到使血液流動(dòng)受到約束，只隨血泵的圓形結(jié)構(gòu)自然形成螺旋向上的血流，防止湍流、剪切、撞擊和流動(dòng)不連續(xù)等現(xiàn)象發(fā)生。

眾所周知，一個(gè)血泵的工作情況主要是通過(guò)血流形態(tài)、速度、產(chǎn)生的壓力和剪切區(qū)域來(lái)描述，通過(guò)沖刷性能來(lái)估計(jì)血液動(dòng)力學(xué)特征并且估計(jì)血小板黏附的發(fā)生機(jī)率。為了評(píng)價(jià)羅氏血泵的性能，本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行粒子追蹤模擬試驗(yàn)。模擬中，為了減少計(jì)算的數(shù)據(jù)，只研究血液在血腔內(nèi)的流動(dòng)情況，忽略了瓣膜對(duì)血液剪切作用的影響。

模擬過(guò)程中，設(shè)定脈沖泵的循環(huán)周期0.8s，假設(shè)血液流動(dòng)是隨時(shí)間變化的，不可壓縮的層流狀態(tài)，血液被假設(shè)成牛頓型流體，黏度μ＝0.0035kg·m-1·s-1，密度ρ＝1056kg/m3。模擬首先開(kāi)始于初始速率為0和腔內(nèi)均一壓力為30mmHg的前提下，血腔處于中間半充滿(mǎn)狀態(tài)，模擬開(kāi)始于噴射的中間階段。膜上指定點(diǎn)處血液的流速用公式。

W_wall＝±Asin[(2π/T)·(t-t₀)][1-(r²/R²)]

式中A＝7.16cm/s，T是脈沖泵的循環(huán)周期，t是時(shí)間，t₀＝0.2s時(shí)從模擬開(kāi)始到血腔開(kāi)始填充的轉(zhuǎn)變時(shí)間，r是指定點(diǎn)到膜中心的距離，R＝3.25cm是圓形膜的半徑。

模擬中，設(shè)定程序把粒子通過(guò)流入導(dǎo)管注入，并在模擬過(guò)程中跟蹤觀察。3000個(gè)粒子在充血初期被注入，并在接下來(lái)的循環(huán)中跟蹤觀察粒子在血腔中的存在狀態(tài)，直到一個(gè)循環(huán)過(guò)程結(jié)束，然后計(jì)算粒子在血腔中的殘留數(shù)目。