專(zhuān)利名稱(chēng)：用于心臟輔助的尖部扭轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)從心臟擠出血液來(lái)輔助病人的心臟的設(shè)備。更具體而言，本 發(fā)明涉及一種通過(guò)同時(shí)從心臟的左心室和右心室兩者擠出血液而不接觸病人的循環(huán)血 液來(lái)輔助病人的心臟的設(shè)備。
背景技術(shù)：
充血性心力衰竭(CHF)是一種在世界范圍內(nèi)折磨數(shù)千萬(wàn)人的高度衰弱性和進(jìn)行 性疾病。在美國(guó)，當(dāng)前超過(guò)480萬(wàn)人遭受該狀況且估計(jì)CHF將最終影響五分之一的美 國(guó)人。每年僅僅在美國(guó)就診斷出超過(guò)400,000個(gè)新病例，CHF是一己被證明難以治療 的正快速增長(zhǎng)的公眾健康問(wèn)題。當(dāng)前的藥物治療可緩解大多數(shù)病人的癥狀，但其不能 明顯地遏制所述疾病的過(guò)程。實(shí)際上，盡管采取最佳的藥物治療和門(mén)診病人管理，但 在最初診斷后的平均存活時(shí)間驚人地短一男性?xún)H1.7年和女性?xún)H3.2年。目前，心臟移 植仍是最有效的治療，但供體庫(kù)很小和免疫抑制藥的嚴(yán)重副作用限制了該方法。已證 明，使用左心室輔助裝置(VAD)的機(jī)械循環(huán)支持可逆轉(zhuǎn)嚴(yán)重充血性心力衰竭的生理 效應(yīng)，且與藥物療法相比，可改善存活和生活質(zhì)量?jī)烧?。在短期使用中，如在心臟移 植橋中一樣，該方法已尤其有效。然而，當(dāng)設(shè)計(jì)用于永久性支持對(duì)，VAD技術(shù)已受到 與體外動(dòng)力輸送的復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題和與人造血液接觸表面相關(guān)聯(lián)的血栓栓塞并發(fā) 癥的困擾。因此， 一種能夠?qū)崿F(xiàn)沒(méi)有血液接觸表面的生物學(xué)供應(yīng)動(dòng)力型式的機(jī)械循環(huán) 支持的替代方法將是治療CHF的主要進(jìn)步。本發(fā)明涉及商用心臟輔助裝置的廣泛系列，其絕大多數(shù)都直接從心臟抽取血液并 通過(guò)機(jī)械手段將其泵壓回到體循環(huán)。這通常涉及使用血液葉輪或可壓縮血囊，其兩者 均與正被泵壓的血液保持密切接觸。其結(jié)果是，血栓栓塞事件、對(duì)抗凝固的需求、溶 血、免疫反應(yīng)和感染均增大了由這些裝置支持的病人的發(fā)病率和死亡率。其他更多的 實(shí)驗(yàn)裝置通過(guò)使用心臟本身作為血囊來(lái)避免與血液直接接觸。這些不同的"心臟按壓" 裝置(Anstadtcup、 CardioSupport系統(tǒng)、HeartPatch、 AbioBooster)均僅在如下程度上類(lèi)似于所揭示的技術(shù)其通過(guò)操縱心臟的外部結(jié)構(gòu)來(lái)尋求改善心臟輸出量。然而，其 作用機(jī)制顯著不同。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)被實(shí)施到多種實(shí)驗(yàn)裝置中，所述實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)直接 的心臟按壓。這些不同的裝置在以下出版物中進(jìn)行說(shuō)明Huang Y， Gallagher G， Plekhanov S, Morita S， Brady PW， Hunyor SN. HeartPatch implanted direct cardiac compression: effect on coronary flow and flow patterns in acute heart failure sheep. 丄2003 May-Jun;49 (3) :309-13.Oz MC, Artrip JH, Burkhoff D. Direct cardiac compression devices. / ZfeaW Limg 7V願(yuàn)/ Z滅2002 Oct;21 (10) :1049-55. Review.Kavarana MN， Helman DN， Williams MR， Barbone A， Sanchez JA， Rose EA， Oz MC， Milbocker M， Kung RT. Circulatory support with a direct cardiac compression device: a less invasive approach with the AbioBooster device. / 7Tzorac QzWovasc 5"wrg. 2001 Oct;122(4):786-7.Williams MR, Artrip JH. Direct cardiac compression for cardiogenic shock with the CardioSupport system. A朋77z畫(huà)c S，2001 Mar;71(3 Suppl):S 188-9.Lowe JE， Anstadt MP, Van Trigt P, Smith PK， Hendry PJ, Plunkett MD, Anstadt GL. First successful bridge to cardiac transplantation using direct mechanical ventricular ac加ation. A朋7Tiorac1991 Dec;52(6): 1237-43; discussion 1243-5.發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明與當(dāng)前市場(chǎng)上的其他機(jī)械式VAD相比具有至少一個(gè)如下主要優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有導(dǎo)致血栓形成、溶血、免疫反應(yīng)或血源性感染并發(fā)癥的血液接觸部件，而正是這些部件嚴(yán)重地限制了當(dāng)今可用的所有商用VAD技術(shù)的有效性。通過(guò)使用內(nèi)部形成的肌肉動(dòng) 力泵來(lái)驅(qū)動(dòng)ATD可潛在地實(shí)現(xiàn)優(yōu)于當(dāng)今血泵的第二關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)。這可用于消除與使用經(jīng) 皮的傳動(dòng)系統(tǒng)和經(jīng)皮傳輸方案相關(guān)聯(lián)的額外的并發(fā)癥一在其他地方正開(kāi)發(fā)多種類(lèi)似 ATD的裝置，其目的是通過(guò)操縱心臟的表面來(lái)改進(jìn)心臟功能(如上所述)。然而，這 些技術(shù)通常涉及直接向心室游離壁施加壓力以將其推向心室隔膜。人們尚未完全了解 直接機(jī)械按壓心肌的潛在的有害后果(例如，心肌損傷、心律失常和心肌缺血加劇)， 且因此其對(duì)所有這些支持機(jī)構(gòu)而言仍是人們關(guān)注的問(wèn)題。另一方面，ATD用以從心臟 擠出血液且與心外膜表面的接觸最小，由此減小接觸磨損、冠狀動(dòng)脈擠壓和節(jié)律紊亂 的風(fēng)險(xiǎn)。另外，因?yàn)樾呐K的表面保持自由和不被覆蓋，所以ATD可與冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù) 及/或植入型除顫器結(jié)合使用而沒(méi)有干擾的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明涉及一種用于輔助病人的心臟的設(shè)備。所述設(shè)備包括用于同時(shí)從心臟的右 心室和左心室兩者擠出血液而不接觸病人的循環(huán)血液的致動(dòng)器。所述設(shè)備包括連接到 所述致動(dòng)器以向其提供動(dòng)力的動(dòng)力源。本發(fā)明涉及一種用于輔助病人的心臟的方法。所述方法包括使用動(dòng)力源為與心臟 接觸的致動(dòng)器提供動(dòng)力的步驟。存在同時(shí)從心臟的右心室和左心室兩者擠出血液而不 使病人的循環(huán)血液與所述致動(dòng)器進(jìn)行接觸的步驟。


在附圖中，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例及實(shí)施本發(fā)明的較佳方法進(jìn)行了圖解說(shuō)明，其中圖1是本發(fā)明的所述設(shè)備的示意圖。圖2是處于未激活狀態(tài)的所述設(shè)備的示意圖。圖3是處于激活狀態(tài)的所述設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考各圖式，其中在這幾個(gè)視圖中，相同的參考編號(hào)均指類(lèi)似的或相同的部 件，且更具體而言參見(jiàn)圖l，其中顯示用于輔助病人的心臟12的設(shè)備10。設(shè)備10包 括用于同時(shí)從心臟12的右心室和左心室兩者擠出血液而不接觸病人的循環(huán)血液的致 動(dòng)器16。設(shè)備10包括連接到致動(dòng)器16以為致動(dòng)器16提供動(dòng)力的動(dòng)力源14。較佳地，致動(dòng)器16是經(jīng)修改以附裝到心臟12的尖端的旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器，因而心臟 12的尖部可相對(duì)于心臟12的基底部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從所述尖部看過(guò)去)以施加扭轉(zhuǎn)作 用來(lái)恢復(fù)心臟12的自然擠出運(yùn)動(dòng)。致動(dòng)器16較佳地經(jīng)修改以附裝到心臟12的心外膜 表面上以便不接觸血液。較佳地，致動(dòng)器16向心臟12提供正常的尖部旋轉(zhuǎn)或超常的扭轉(zhuǎn)。致動(dòng)器16較 佳地與心動(dòng)周期的收縮期相吻合。較佳地，動(dòng)力源14包括電動(dòng)、氣動(dòng)或低容積液壓動(dòng) 力源14。動(dòng)力源14較佳地是肌肉能量轉(zhuǎn)換器18。本發(fā)明涉及一種用于輔助病人的心臟12的方法。所述方法包括使用動(dòng)力源14為 與心臟12接觸的致動(dòng)器16提供動(dòng)力的步驟。存在同時(shí)從心臟12的右心室和左心室兩 者擠出血液而不使病人的循環(huán)血液與致動(dòng)器16進(jìn)行接觸的步驟。較佳地，所述擠出步驟包括使用附裝到心臟12的尖端的旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器16使心臟 12的尖部可相對(duì)于心臟12的基底部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從所述尖部看過(guò)去)以施加扭轉(zhuǎn)作 用來(lái)恢復(fù)心臟12的自然擠出運(yùn)動(dòng)的步驟。較佳地存在使利用致動(dòng)器16的擠出與心動(dòng) 周期的收縮期吻合的步驟。在較佳實(shí)施例的操作中，本文所述的技術(shù)(稱(chēng)為尖部扭轉(zhuǎn)裝置(ATD))經(jīng)設(shè)計(jì) 以通過(guò)同時(shí)從右心室和左心室兩者有效地?cái)D出血液來(lái)增強(qiáng)衰竭的心臟的泵壓作用。這 通過(guò)將旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器16附裝到心臟12的尖端以使所述尖部可相對(duì)于心臟12的基底部 如下圖所示進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(從所述尖部看過(guò)去)來(lái)完成。所施加的扭轉(zhuǎn)作用用于恢 復(fù)在健康的心臟內(nèi)可觀察到的自然擠出運(yùn)動(dòng)一在大多數(shù)患病的心臟內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不顯著的收 縮特征。將致動(dòng)器16布置在心外膜表面上以便接觸不到血液，且可將其用于恢復(fù)正常 的尖部旋轉(zhuǎn)(9-12度)或提供超常的扭轉(zhuǎn)(15度或更大)以進(jìn)一步改善心室排空。裝 置致動(dòng)與心動(dòng)周期的收縮期吻合，且將通過(guò)機(jī)械手段來(lái)直接地及通過(guò)減小壁應(yīng)力(從 而使心肌細(xì)胞能夠更充分地收縮)來(lái)間接地輔助射血?？稍O(shè)想通過(guò)電氣、氣動(dòng)或通過(guò) 低容量液壓來(lái)為致動(dòng)器16提供動(dòng)力。液壓型一較佳實(shí)施例—將使所述裝置能夠與在
ASRI先前開(kāi)發(fā)的肌肉動(dòng)力泵(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第6，945，926號(hào)改進(jìn)的肌肉能量轉(zhuǎn)換器) 結(jié)合使用。這兩種技術(shù)相結(jié)合后將形成一種沒(méi)有血液接觸表面和外部動(dòng)力源的完全自 容式循環(huán)支持系統(tǒng)。在此種情況中錨固所述致動(dòng)器自身的方式的較佳實(shí)施例是將所述致動(dòng)器使用在 外科整形應(yīng)用中最常用的機(jī)械式螺栓和板型夾緊構(gòu)件(例如，美國(guó)專(zhuān)利第7，048，739 和5,752,958號(hào)，其以引用的方式并入本文中)直接固定到胸骨或最靠近心尖的肋骨(大 多數(shù)人的肋骨5和6)。與心臟的連接是使用圓杯形裝置來(lái)進(jìn)行的，所述圓杯形裝置布置在心尖上方，以 使杯20的側(cè)面從尖部頂點(diǎn)向上延伸約2-3cm。使用如下多種方式中的一者進(jìn)行固定 1)可推動(dòng)兩個(gè)或更多個(gè)大規(guī)格的針穿過(guò)所述杯的直徑(穿過(guò)所述尖部)并在相對(duì)側(cè)上 固定以將所述裝置"串"到位；2)所述裝置可安裝有眾多的倒鉤，以將心外膜固定到 所述杯的內(nèi)表面；3)可在所述杯上制作一孔陣列，使眾多的縫合線穿過(guò)所述孔陣列且 隨后使用所述縫合線將尖部縫合到所述杯上；及4)可將所述杯的內(nèi)表面制作得粗糙， 以促使通過(guò)膠原生長(zhǎng)進(jìn)行固定(要與上述固定方法中的一者結(jié)合使用)。所述旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器將定位在固定杯的下方并通過(guò)短金屬軸直接連接到所述固定 杯。所述軸將響應(yīng)于流體流入致動(dòng)器殼體(較佳從MEC)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。(所述MEC 將通過(guò)簡(jiǎn)單的液壓管連接到致動(dòng)器。)有多種方式來(lái)建立液壓旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器。 一種方式 是使用可膨脹的波紋管以類(lèi)似于螺旋滑動(dòng)花鍵的方式將所述軸推動(dòng)穿過(guò)螺旋開(kāi)槽。另 一種方式是使用簡(jiǎn)單的齒條-齒輪機(jī)構(gòu)。第三種方式是使用止轉(zhuǎn)棒-軛布置。盡管這三 種機(jī)構(gòu)決不會(huì)構(gòu)成窮舉列表，但其肯定在所述列表之中，且這些機(jī)構(gòu)無(wú)疑是用來(lái)通過(guò) 液壓裝置實(shí)施旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的最常用技術(shù)。以下專(zhuān)利說(shuō)明上文中所述的各種類(lèi)型的實(shí)施例，所述專(zhuān)利均以引用的方式并入本 文中。螺旋花鍵美國(guó)專(zhuān)利第5,241,895號(hào) 美國(guó)專(zhuān)利第4,745,847號(hào) 美國(guó)專(zhuān)利第4，422，366號(hào) 齒條和齒輪美國(guó)專(zhuān)利第6,684,727號(hào) 美國(guó)專(zhuān)利第6,363,833號(hào) system美國(guó)專(zhuān)利第6,138,789號(hào) 止轉(zhuǎn)棒軛美國(guó)專(zhuān)利第5,078,017號(hào) 美國(guó)專(zhuān)利第4,272,996號(hào) 美國(guó)專(zhuān)利第4，056，011號(hào)—Air-powered splined rotary actuator —Helical splined rotary ac加ator —Rotary helical actuator—Rack and pinion steering apparatus—Piston for hydraulic power assist rack and pinion steering—Hydraulic rack and pinion steering—Motion translation device of scotch yoke type —Scotch yoke having a curved track —Scotch yoke 盡管在上述實(shí)施例中出于舉例說(shuō)明目的對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)理解， 上述細(xì)節(jié)僅用于舉例說(shuō)明目的，并且除在上文權(quán)利要求書(shū)中加以說(shuō)明外，所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，對(duì)其進(jìn)行變動(dòng)。
權(quán)利要求
1、一種用于輔助病人的心臟的設(shè)備，其包括致動(dòng)器，其用于同時(shí)從所述心臟的右心室和左心室兩者擠出血液而不接觸所述病人的循環(huán)血液；及動(dòng)力源，其連接到所述致動(dòng)器以為所述致動(dòng)器提供動(dòng)力。
2、 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述致動(dòng)器是旋轉(zhuǎn)式致動(dòng)器，所述旋轉(zhuǎn)式致 動(dòng)器適于附裝到所述心臟的尖端，從而從尖部看過(guò)去，所述心臟的尖部可相對(duì)于所述 心臟的基底部逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以施加扭轉(zhuǎn)作用來(lái)恢復(fù)所述心臟的自然擠出運(yùn)動(dòng)。
3、 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述致動(dòng)器適于附裝到所述心臟的心外膜表面，從而不接觸血液。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述致動(dòng)器向所述心臟提供正常的尖部旋轉(zhuǎn) 或超常的扭轉(zhuǎn)。
5、 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述致動(dòng)器與心動(dòng)周期的收縮期吻合。
6、 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述動(dòng)力源包括電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓動(dòng)力源。
7、 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述動(dòng)力源是肌肉能量轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于輔助病人的心臟的設(shè)備，其包括用于同時(shí)從心臟的左心室和右心室兩者擠出血液而不接觸病人的循環(huán)血液的致動(dòng)器。所述設(shè)備包括連接到所述致動(dòng)器以為所述致動(dòng)器提供動(dòng)力的動(dòng)力源。本發(fā)明提供一種用于輔助病人的心臟的方法，其包括使用動(dòng)力源為與心臟接觸的致動(dòng)器提供動(dòng)力的步驟。存在同時(shí)從心臟的右心室和左心室兩者擠出血液而不使病人的循環(huán)血液與所述致動(dòng)器進(jìn)行接觸的步驟。
文檔編號(hào)A61M1/10GK101125226SQ200710126060
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者丹尼斯·R·特朗布爾 申請(qǐng)人:艾利格漢尼-辛格研究會(huì)