[發(fā)明專利]用于確定血液泵的操作參數(shù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780040840.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109414535B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·格蘭艾格爾;R·施泰因格雷伯;J·F·克朗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柏林心臟有限公司
• 主分類號(hào): A61M60/122
• 分類號(hào): A61M60/122;A61M60/205;A61M60/403;A61M60/416;A61M60/508;A61M60/538;A61M60/802
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

本發(fā)明涉及一種用于確定特別是用于估計(jì)血液泵(1)的操作參數(shù)的方法，所述血液泵(1)包括引導(dǎo)血液的轉(zhuǎn)子(5)，其中確定泵的彼此獨(dú)立的至少一個(gè)第一操作參數(shù)和一個(gè)第二操作參數(shù)的行為變化，并且其中在確定流過(guò)泵的流量和/或泵兩端的壓力差和/或血液粘度時(shí)考慮所述至少第二操作參數(shù)的所確定的行為變化。執(zhí)行用于已知量的動(dòng)態(tài)模型的建模，并且使用利用了卡爾曼濾波器的估計(jì)方法。

本發(fā)明屬于電氣工程領(lǐng)域，并且可以特別有利地應(yīng)用于醫(yī)療技術(shù)中。

近年來(lái)，可以用于患有暫時(shí)性或永久性心臟病的患者以便支撐心臟或者在極端情況下用作不再起作用或功能不良的心臟的替代品的血液泵特別是心臟泵的研發(fā)已經(jīng)越來(lái)越成功。這種泵可以具有不同的操作原理。轉(zhuǎn)子泵類型特別普遍，在轉(zhuǎn)子泵類型中，借助于驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在輸送通道內(nèi)沿軸向或徑向引導(dǎo)血液。

在這種血液泵中，存在以最小的手段獲得關(guān)于產(chǎn)生的血液流的精確數(shù)據(jù)的問(wèn)題。這里感興趣的典型數(shù)據(jù)集是血液流，即，流過(guò)泵的體積流量、泵兩端的壓力差和血液粘度。

這些量通常借助于單獨(dú)的傳感器以最簡(jiǎn)單的方式測(cè)量，這些傳感器確實(shí)可用，但成本高。相比之下，泵的操作參數(shù)大多以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式可用。

因此，從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于從這種泵的操作參數(shù)獲得關(guān)于血液流的信息的方法，該泵通常是電驅(qū)動(dòng)的。

例如，WO2013/003370A2公開(kāi)了一種方法，在這種方法中，檢測(cè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化并且在此基礎(chǔ)上獲得關(guān)于血液流的信息。特別地，可以以這種方式獲得關(guān)于所支撐的心臟的脈動(dòng)、剩余心輸出量的信息。

WO2011/063994A1公開(kāi)了一種方法，在這種方法中，泵的轉(zhuǎn)子被激勵(lì)以執(zhí)行振蕩運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)借助于諧振器的模型的分析獲得關(guān)于血液粘度的信息。

然而，大多數(shù)已知的方法是在穩(wěn)定狀態(tài)的前提下以通過(guò)特性曲線靜態(tài)描述的狀態(tài)為基礎(chǔ)的，即例如泵轉(zhuǎn)速、泵的驅(qū)動(dòng)功率和作用在沿軸向引導(dǎo)血液的轉(zhuǎn)子上的力或相似量的相關(guān)性。這種方法的弱點(diǎn)一方面是血液粘度本身很難確定并且必須借助于對(duì)患者進(jìn)行單獨(dú)的干預(yù)來(lái)相應(yīng)地進(jìn)行測(cè)量的事實(shí)，并且這種模型不能使得可以描述泵在變化或轉(zhuǎn)換狀態(tài)下的行為。然而，這些狀態(tài)對(duì)于獲得關(guān)于剩余心臟功能的信息特別有用。剩余心臟功能是自然脈動(dòng)，因此導(dǎo)致泵上的物理負(fù)荷發(fā)生快速變化。

在現(xiàn)有技術(shù)的背景下，本發(fā)明的目的是提供一種用于確定血液泵的操作參數(shù)的方法，該方法還可以在操作參數(shù)連續(xù)變化時(shí)使用。

該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求2至12描述了本發(fā)明的其它方面。通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求13的血液泵裝置進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)該目的，其中從屬權(quán)利要求14和15限定了這種血液泵裝置的實(shí)施方式。

因此，本發(fā)明涉及一種用于確定特別是用于估計(jì)血液泵的操作參數(shù)的方法，該血液泵包括輸送血液的轉(zhuǎn)子，其中確定泵的彼此獨(dú)立的至少一個(gè)第一操作參數(shù)和一個(gè)第二操作參數(shù)的行為變化，并且其中在確定流過(guò)泵的流量和/或泵兩端的壓力差和/或血液粘度時(shí)考慮至少兩個(gè)所述操作參數(shù)的所確定的行為變化。

由于對(duì)于至少兩個(gè)可檢測(cè)的操作參數(shù)也可以連續(xù)地檢測(cè)或確定隨時(shí)間的速率變化，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以選擇使用互相連接的獨(dú)立微分方程的動(dòng)態(tài)模型(每個(gè)微分方程都描述多個(gè)泵參數(shù)的動(dòng)態(tài)依賴性)來(lái)以類模型的方式描述(model-like description)血液泵。因此，這種模型可以應(yīng)用于動(dòng)態(tài)，即泵的轉(zhuǎn)換或變化狀態(tài)。檢測(cè)到的操作參數(shù)隨時(shí)間的速率變化可以被直接測(cè)量或者通過(guò)連續(xù)檢測(cè)操作參數(shù)本身來(lái)測(cè)量，可以通過(guò)計(jì)算差異在數(shù)學(xué)上來(lái)確定。為此，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膾呙杷俾省撛诘拿枋瞿Ｐ偷氖纠龑⒃谙旅孢M(jìn)一步說(shuō)明。

例如，可以規(guī)定，至少測(cè)量泵的轉(zhuǎn)速作為第一操作參數(shù)，并確定轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化率。

另外，還可以確定并考慮轉(zhuǎn)速的二階時(shí)間導(dǎo)數(shù)。例如，除了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之外，血液粘度也對(duì)轉(zhuǎn)子的加速度值有影響，因此相應(yīng)的模型可以有助于血液粘度的確定。