[发明专利]用于优化心室辅助设备中的流量的自适应速度控制算法和控制器

说明书

方法和系统在心室舒张期间控制血泵的旋转速度。方法包括根据第一段操作模式控制血泵。控制器监测通过血泵的血液流速。控制器基于血液流速确定：继续按照第一段操作模式控制血泵是否将导致通过血泵的血液流速小于目标最小血液流速。响应于确定继续按照第一段操作模式控制血泵将导致通过血泵的血液流速小于目标最小血液流速，控制器控制血泵的旋转速度，使得通过血泵的血液流速接近目标最小血液流速。

相关申请数据的交叉引用

本申请要求2018年9月25日提交的美国临时申请第62/736,013号在35 USC§119(e)下的权益，该申请的完整公开出于所有目的通过引用以其整体结合于此。

背景技术

心室辅助设备，被称为VAD，是植入式血泵，用于患者心脏无法提供足够的循环(通常被称为心力衰竭或充血性心力衰竭)的短期(即几天、几个月)和长期应用(即几年或一生)两者。根据美国心脏协会的统计，超过500万美国人患有心力衰竭，每年诊断出约670,000例新病例。患有心力衰竭的人经常会呼吸急促和疲劳。动脉阻塞或高血压的多年生活可使得心脏变得太虚弱，以致于无法向身体泵送足够的血液。随着症状恶化，发展为晚期心力衰竭。

患有心力衰竭(也称为充血性心力衰竭)的患者可在等待心脏移植时使用VAD或将VAD用作长期替代治疗(destination therapy)。在另一示例中，患者可以在他们自己的天然心脏恢复的同时使用VAD。因此，VAD可以补充虚弱的心脏(即部分支持)或可以有效替代自然心脏的功能。VAD可以植入患者体内，并由患者体内或体外的电源供电。

发明内容

以下呈现了本发明的一些实施例的简化概述以便提供对本发明的基本理解。本发明内容不是本发明的广泛概览。它并不旨在标识本发明的关键/决定性要素或者描述本发明的范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些实施例，作为稍后呈现的具体实施方式的序言。

用于控制连续流血泵的旋转速度的方法以及相关的机械循环辅助系统基于泵血液流速(flow rate)来调节血泵的旋转速度，以防止在心室舒张期间通过血泵的流速下降到目标最小血流速以下。针对血泵的给定旋转速度，通过连续流血泵(诸如离心血泵或轴流血泵)的流速响应于血泵两端的压差的增大而减小。对于左心室辅助设备，血泵两端的压差基本上等于左心室压与主动脉压之间的压差。对于右心室辅助设备，血泵两端的压差基本上等于右心室压与肺动脉压之间的压差。在心室舒张期间，心室内的压力减小，从而增大血泵两端的压差，并导致通过血泵的流速减小。在一些情况下，患者的全身血压可随时间变化，使得心室舒张期间血泵两端的压差大幅度地更高，从而大幅度地减小了心室舒张期间通过血泵的流速。通过基于泵血液流速调节血泵的旋转速度，可以在患者血压的适当变化范围内防止通过血泵的流速下降到目标最小血液流速以下。

因此，在一个方面，一种控制心室辅助设备的连续流血泵的旋转速度以控制心室舒张期间通过血泵的血液流速的方法包括：经由心室辅助设备在患者的心动周期的第一段内将来自患者心室的血液泵送到患者的动脉。根据血泵的第一段操作模式，由控制器控制血泵在第一段内的旋转速率。由控制器监测通过血泵的血液流速。控制器基于通过血泵的血液流速来确定：继续在心动周期的第二段内根据第一段操作模式控制血泵的旋转速率是否将导致通过血泵的血液流速小于目标最小血液流速。响应于确定继续在第二段内根据第一段操作模式控制血泵的旋转速率将导致通过血泵的血液流速小于目标最小血液流速，控制器将血泵在第二段内的旋转速度控制成使得通过血泵的血液流速接近目标最小血液流速。

任何合适的控制器可在该方法中用来控制连续流血泵在心室舒张期间的旋转速度。例如，在一些实施例中，控制器包括与血泵成一体的速度控制器。在其他实施例中，控制器被设置在分开的植入式单元中，或者被设置在非植入的外部控制单元中。

在控制连续流血泵在心室舒张期间的旋转速度的方法中，控制器可以使用任何合适的方法来监测通过血泵的血液流速。例如，在一些实施例中，控制器可以经由泵电子器件监测通过血泵的血液流速，该泵电子器件可以与血泵成一体、被设置在分开的植入式单元中、和/或被设置在非植入的外部控制单元中。