中央靜脈導管組件以及測定心輸出量的方法

2023-06-20 04:02:41

專利名稱：中央靜脈導管組件以及測定心輸出量的方法
技術領域：
本發明涉及用於測量生理數據(用於測定心輸出量)的中央靜脈 導管組件。此外，本發明還涉及測定心輸出量的方法.
背景技術：
從利用導管和應用到導管的測量儀器獲取的測量數據測定心輸出 量尤其在重要的和重度護理領域內是眾所周知的並且是廣泛應用的實 踐.其中，可應用各種測量技術，其可基於在將幹擾引入到循環系統 後觀察稀釋過程的原理(熱稀釋、指示器稀釋或雙重稀釋技術)或者
基於觀察血管壓力隨時間的變化並且具體基於改型的Windkessel模型 評估血管壓力變化的原理(脈形分析技術)。
通常，兩個導管應用方案都是公知的.要麼使用延伸到肺動脈內 的右側心臟導管(肺動脈導管)，要麼使用與中央靜脈導管結合的動 脈導管(例如，在動脈橈側)(經肺動脈的測量裝置)。由於後一布 置的較小侵入性，越來越多的人選擇後一布置，因為將球形導管應用 到右側心臟在一些情況下會導致嚴重的併發症，諸如惡性心律失常或 者肺動脈破裂或形成梗塞。但是，為了便於臨床實踐，當然更優選更 為較小侵入性的測量裝置。
從若干申請可獲知如上所述的各種心輸出量測定技術。在 US5， 526，817中，描述了經肺動脈的熱稀釋裝置，其中將冷丸注入通過 中央靜脈導管並且利用動脈導管測量溫度響應。諸如在US4, 507， 974 和US5， 217， 019中所述的那樣，代替利用冷丸注入，對於改變的熱稀 釋方法而言利用加熱的肺動脈導管。通過回定到留置導管上的加熱線 圍或熱的細絲基本遠離導管的遠端引入給定模式的周期熱脈衝.當經
熱血'^;相i';度變化，基於利用信號處理和平均^法所取的幾分鐘
的數據類似連續地測定心輸出量。控制由導管傳輸熱量的方法在 US5， 701， 908和US5, 857， 976中有所描述.為了避免上述肺動脈導管 的通常危險性，EP1236435A1建議應用加熱的中央靜脈導管以及利用裝 備有溫度傳感器的動脈導管(經肺動脈裝置)測量溫度響應，EP1236435A1還描述了將該技術與基於動脈壓力讀數的脈形方法相結 合.
作為用於熱稀釋測量來加熱血液的替換形式，還已經建議探測用 於使得設置在肺動脈導管上的熱傳輸元件保持在稍高於血液溫度的恆 定溫度下所需的能量，或者作為類似的方法，當用已知的能量供應方 案稍微加熱時，測量這種熱傳輸元件的最終溫度.其中，通常應用兩 個溫度傳感器，測量熱傳輸元件溫度的第一溫度傳感器以及測量血液 溫度的遠離熱傳輸元件間隔一定距離的第二溫度傳感器.由於較高的 流速增強熱傳輸，為了獲得高於血液溫度的最終給定溫度而供應到熱 傳輸元件的能量大致與流速成比例(取決於雷諾數)。依據該通常方 法起作用的導管系統已經在US5， 509， 424和W001/13808A1中有所描 述。如已經所述的那樣，這些系統基於肺動脈導管，其應用與上述危 險相關聯。

發明內容
考慮到該技術背景，本發明的一個目的是在測定心輸出量過程中 進一步減少入侵性而不損害精確性。
根據本發明的一方面，該目的通過提供如權利要求1所限定的中 央靜脈導管組件而實現。根據權利要求2 - 17任一項來構造本發明的 優選實施例，
根據本發明的另一方面，通過如權利要求18所限定的方法實現上 述目的。根據權利要求19 - 21任一項來構造本發明方法的優選實施例。 提出本發明的主要理念以便測定上部中央靜脈和下部中央靜脈 (上腔靜脈和下部靜脈)中的流速。由於連續性，上述兩者的總和(從 而測定流速)等於通過右側心臟的流速，至少是如果在足夠時間段內 取平均的情況下上述兩者的總和(從而測定流速)等於通過右側心臟 的流速'
該理念允許非常低程度的入侵性，上述入侵性既不是肺動脈導管 也不是動脈導管所需的。但是，還可能將本發明的理念與從現有技術 已知的技術(例如，經肺動脈稀釋技術或脈形分析技術)相結合以便 增強功能性、改善精確性和/或可能改善校準方案，
可利用本身已從現有技術獲知的技術獲得上部和下部中央靜脈中 的流速測量值，諸如基於局部發射熱脈衝或連續加熱並觀察能量輸入和最終溫度之間關係的熱稀釋.作為替換形式，還可應用冷卻Peltier 元件，並且其用於熱稀釋測量或觀察能量輸入和最終溫度之間的關係。 兩個通量測量單元沒有必要完全獨立，而是在植入的一些可能情 況下它們可構建成共用一些元件，例如，當植入時，根據現有技術觀 察熱傳輸元件的能量輸入和最終溫度之間關係的技術通常使用兩個溫 度傳感器，測量熱傳輸元件溫度的第一溫度傳感器以及測量血液溫度 的遠離熱傳輸元件導管間隔一定距離的第二溫度傳感器.當在本發明 理念內利用應用兩個熱傳輸元件的該方法時，三個溫度傳感器可足夠， 也就是，每一個溫度傳感器用於每一熱傳輸元件，以及第三個溫度傳 感器用於測量遠離一定距離內例如在兩個熱傳輸元件之間的血液溫 度。
應該理解根據本發明的中央靜脈傳感器組件可裝配用於執行附加 功能。例如，應用的導管主體可包括壓力測量內腔，其可有利地靠近 兩個通量測量單元、遠離兩個測量單元或在兩個測量單元之間而終止。 還可提供用於取出樣本或注入物質的附加內腔，中央靜脈傳感器組件 還可起到適於光學測量儀器(諸如用於測量血氧飽和度的光纖探針) 的載體作用。
通常，取決於應用的真正條件，在此所述的任意實施例或所述的 選項可特別有利。此外，在技術可及範圍內以及除非另外指出， 一個 實施例的特徵還可與另一實施例的特徵以及本身從現有技術獲知的特 徵結合.


現在將更詳細地描迷本發明.示意示出的附圖起到用於更好理解
本發明特徵的作用，其中
圖l示出根據本發明的通常測量裝置，其中兩個通量測量單元整
合在中央靜脈導管內；
圖2示出測量裝置，其具有攜帶兩個熱稀釋流量測量單元的導管； 圖3示出測量裝置，其具有攜帶兩個熱傳輸流量測量單元的導管； 圖4示出類似於圖1的通常測量裝置，但是其中兩個通量測量單
元整合在插入通過短導管的中夾靜脈探針內；
圖5示出類似於圖3的具有兩個熱傳輸流量測量單元的測量裝置，
但是其中，僅有一個近端熱傳輸元件整合在中央靜脈導管內，而遠端熱傳輸元件整合在插入通過導管的中央靜脈探針內，
在附圖中，相應的特徵在合適時用相同的附圖標記來標註。
具體實施例方式
圖1示出根據本發明的通常測量裝置.中央靜脈傳感器組件l包
括具有幾個近端埠 3a， 3b, 3c， 3d的導管主體2.特別是關於使用 的材料，導管主體2可配置成基本類似於傳統的中央靜脈導管主體。
傳感器組件1的血管內部分從患者15的上腔靜脈4延伸到下腔靜 脈5。置入上腔靜脈4中的導管部分裝配有近端通量測量單元6，以及 置入下腔靜脈5中的導管部分裝配有遠端通量測量單元7。
第一輸入通道8將指示通量vp的測量信號供給到評估單元10，評 估單元10從上述信號計算上腔靜脈4中的血液流速.同樣，笫二輸入 通道9將指示通量vd的測量信號供給到評估單元10，評估單元10從 上述信號計算下腔靜脈5中的血液流速。由於連續性，在上腔靜脈4 和下腔靜脈5中的流速總和等於通過右側心臟11以及肺動脈12中的 流速，並且從而等於心輸出量。
這樣測定的心輸出量以及其它(任選)測定的參數作為數字值和 /或圖表和/或圖形形式體現的形式顯示在顯示器13上，該顯示器13 還可起到用於指導操作的作用。有利地，顯示器13可構造成觸控螢幕以 便於操作。
作為任選的特徵，傳感器組件l包括延伸通過導管主體2並且近 端終止於專用近端埠 3c處的壓力測量內腔。第三輸入通道14用於 將指示中央靜脈壓力Pcv的壓力傳感器信號供給到評估單元10.因此 中央靜脈壓力Pcv以及由其導出的參數可以是顯示在顯示器U上的參 數之一。
作為另一任選的特徵，傳感器組件1包括延伸通過導管主體2並 且近端終止於專用近端埠 3d處的附加內腔。附加內腔可用於注入物 質或取出血液樣本或插入光纖探針等。
圖2示出本發明的一個優選實施例，其中遠端加熱元件7a設置在 置入下腔靜脈5中的導管部分內。遠端溫度傳感器7b靠近所迷遠端加 熱元件7a設置，但是仍處於置入下腔靜脈5中的導管部分內。同樣地， 近端加熱元件6a設置在置入上腔靜脈5中的導管部分內.近端溫度傳 感器6b遠離所述近端加熱元件6a設置，但是仍處於置入上腔靜脈4中的導管部分內。這樣，溫度傳感器6b， 7b位於相應的加熱元件6a， 7a的下遊.當溫度傳感器6b, 7b用於探測由從相應的加熱元件6a, 7a發射的熱脈衝導致的行進溫度偏差時，並且由於為了測量通量，一 些行進距離需要插入到在血流中產生行進溫度偏差的位置之間，並且 探測溫度偏差，溫度傳感器6b， 7b必須與相應的加熱元件6a, 7a間 隔開一定距離.
加熱元件6a， 7a可配置成類似從現有技術獲知的加熱裝置，諸如 在EP1236435A1中所述的那些。加熱元件經由相應的能量供應線18a， 18b來供應能量，評估單元IO分別控制到近端和遠端加熱元件6a， 7a 的能量供應qp， qd，並且為了評估目的記錄關於其的時間.由溫度傳 感器6b， 7b測量的溫度響應Tp, Td由評估單元IO分別經由輸入通道 8和9讀取。由於相應加熱元件6a， 7a和相應溫度傳感器6b， 7b之間 的距離以及溫度響應間隔時間是已知的，因此可以測定上部和下部中 央靜脈4， 5中的通量。通過使用合適的經驗關係式或通過校準測量的
合適校準將使得血流測定具有高的精確度，
圖3示出本發明的另一優選實施例，其中遠端熱傳輸元件7&設置 在置入下腔靜脈5中的導管部分內以及近端熱傳輸元件6a設置在置入 上腔靜脈4中的導管部分內，常規的溫度傳感器16設置在所述的熱傳 輸元件7a， 6a之間，例如在右側心房17內，並且與兩個熱傳輸元件 7a， 6a遠離一定距離，溫度傳感器16還可靠近所述近端熱傳輸元件 6a或者遠離所述遠端熱傳輸元件7a設置，也就是在其下遊，溫度傳感 器16的溫度信號由評估單元10經由第三輸入通道19讀取，
將熱傳輸元件7a， 6a加熱到稍高於由溫度傳感器16測定的血液 溫度Tc.其中，熱傳輸元件經由相應的能量供應線lSa， Ub來供應能 量。評估單元IO分別控制到近端和遠端熱傳輸元件6a， 7a的能量供 應qp， qd，並且為了評估目的記錄隨時間所供應的能量.
熱傳輸元件7a， 6a的相應溫度Tqp， Tqd由相應的溫度傳感器測 量，其信號由評估單元10分別經由第一和第二輸入通道8， 9讀取。
上部和下部中央靜脈4， 5中的相應血液流速可利用本身從現有技 術獲知的算法進行計算，結合測定肺動脈中的血液流速(基於應用熱 傳輸元件的原理)。
可認為上部和下部中央靜脈4， 5中的相應血液流速總和(至少是如果在一定時間段內取平均的情況下)等於通過右側心臟11的血液流 速，並且因而等於心輸出量。
熱傳輸元件7a, 6a可配置成類似從現有技術獲知的熱傳輸元件， 例如如在W001/13808A1中所述的那些.
圖4示出類似於圖l的通常測量裝置，但是，設置較短的導管主 體2，其包括近端終止於導管埠 3a中的探針內腔，通過該探針內腔 插入傳感器探針20.
傳感器探針20的血管內部分從患者的上腔靜脈4延伸到下腔靜脈 5,置入上腔靜脈4中的近端探針部分裝配有近端通量測量單元6,以 及置入下腔靜脈5中的遠端探針部分裝配有遠端通量測量單元7。
笫一輸入通道8將指示通量vp的測量信號供給到評估單元10,評 估單元10從上述信號計算上腔靜脈4中的血液流速'同樣，笫二輸入 通道9將指示通量vd的測量信號供給到評估單元10，評估單元10從 上述信號計算下腔靜脈5中的血液流速，由於連續性，在上腔靜脈4 和下腔靜脈5中的流速總和等於通過右側心臟11以及肺動脈12中的 流速，並且從而等於心輸出量。
這樣測定的心輸出量以及其它(任選)測定的參數作為數字值和 /或圖表和/或圖形形式體現的形式顯示在顯示器13上，該顯示器13 還可起到用於指導操作的作用。有利地，顯示器13可構造成觸控螢幕以 便於操作。
作為任選的特徵，導管包括延伸通過導管主體2並且近端終止於 專用近端埠 3b處的附加內腔.附加內腔可用於例如注入物質或取出 血液樣本。
圖5示出類似於圖3的裝置。但是，設置較短的導管主體2，導管 主體2不延伸進入下腔靜脈5內，並且導管主體2包括近端終止於導 管埠3b中的探針內腔，通過該內腔插入傳感器探針20.
遠端熱傳輸元件7a設置在置入下腔靜脈5中的血管內的探針部分 內以及近端熱傳輸元件6a設置在置入上腔靜脈4中的血管內的導管部 分內。常規的溫度傳感器16設置在導管主體2的遠端處或靠近導管主 體2的遠端處，並且因而置於所述的熱傳輸元件7a， 6a之間，例如在 右側心房17內，並且與兩個熱傳輸元件7a， 6a遠離一定距離，溫度 傳感器16的溫度信號由評估單元10經由第三輸入通道19讀取 將熱傳輸元件7a, 6a加熱到稍高於由溫度傳感器16測定的血液 溫度Tc。其中，熱傳輸元件7a， 6a經由相應的能量供應線18a， 18b 來供應能量。評估單元IO分別控制到近端和遠端熱傳輸元件6a, 7a 的能量供應qp， qd，並且為了評估目的記錄隨時間所供應的能量。
熱傳輸元件7a， 6a的相應溫度Tqp， Tqd由相應的溫度傳感器測 量，其信號由評估單元10分別經由第一和第二輸入通道8， 9讀取.
上部和下部中央靜脈4， 5中的相應血液流速可利用本身從現有技 術獲知的算法進行計算，結合測定肺動脈中的血液流速(基於應用熱 傳輸元件的原理)。
可認為上部和下部中央靜脈4， 5中的相應血液流速總和(至少是 如果在一定時間段內取平均的情況下)等於通過右側心臟11的血液流 速，並且因而等於心輸出量.
熱傳輸元件7a， 6a可配置成類似從現有技術獲知的熱傳輸元件， 例如如在W001/13808A1中所述的那些，
權利要求
1. 用於測量用於心輸出量測定的生理數據的中央靜脈傳感器組件(1)，所述測量組件包括-用於置入患者(15)下腔靜脈(5)中的遠端血管內部分以及用於置入患者(15)上腔靜脈(4)中的近端血管內部分；-設置於遠端血管內部分並適於提供原始測量數據的遠端通量測量單元(7)，所述原始測量數據用於測定在朝向近端血管內部分方向上的血液流速；-設置於近端血管內部分並適於提供原始測量數據的近端通量測量單元(6)，所述原始測量數據用於測定在朝向遠端血管內部分方向上的血液流速。
2. 根據權利要求1所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述通 量測量單元(6, 7)的至少之一包括熱傳輸裝置(6a，7a)，以測定每 單位時間為保持熱傳輸裝置Ua，7a)的給定溫度所需能量的量。
3. 根據前述任一權利要求所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中 所述遠端通量測量單元(7)包括-遠端溫度影響元件(7a)，其用於影響經過所述遠端溫度影響 元件(7a)的血液溫度；以及-遠端溫度傳感器(7b),所述遠端溫度傳感器(7b)設置在相 對於所述遠端溫度影響元件(7a)的近端位置內。
4. 根據權利要求3所述的中央靜脈傳感器組件(1〉，其中所述遠 端溫度影響元件(7a)是加熱元件。
5. 根據權利要求3所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述遠 端溫度影響元件(7a)是冷卻元件.
6. 根據前述任一權利要求所迷的中央靜脈傳感器組件(1)，其中 所述近端通量測量單元(6)包括-近端溫度影響元件(6a)，其用於影響經過所述近端溫度影響 元件(6a)的血液溫度；以及-近端溫度傳感器(6b),所述近端溫度傳感器(6b)設置在相 對於所述近端溫度影響元件(6a)的遠端位置內。
7. 根據權利要求6所述的中央靜脈傳感器組件(1),其中所述近 端溫度影響元件(6a)是冷卻元件。
8. 根據權利要求6所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述近 端溫度影響元件(6a)是加熱元件.
9. 根據前述任一權利要求所述的中央靜脈傳感器組件(1)，所述 傳感器組件(1)包括探針(20)，所述探針(20)包括用於置入患者(15 )下腔靜脈(5 )中的遠端探針部分以及用於置入患者(l5 )上腔 靜脈(4)中的近端探針部分，其中所述遠端通量測量單元(7)設置於遠端探針部分內，以及所 述近端通量測量單元(6)設置於近端探針部分內。
10. 根據權利要求9所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其還包括 導管，所迷探針可插入通過所述導管以便置入所述患者(15)上腔靜 脈(4)和下腔靜脈(5)中
11. 根據權利要求l-8任一項所述的中央靜脈傳感器組件(1)，所述傳感器組件(1)包括-中央靜脈導管，其包括用於置入患者(15)上腔靜脈(4)和探 針內腔中的細長導管主體(2);以及-適於插入通過所述探針內腔的探針(20)，所述探針(20)具 有用於置入患者(15)下腔靜脈(5)中的遠端探針部分；其中所述遠端通量測量單元(7)設置在遠端探針部分內，以及所 述近端通量測量單元(6)整合在導管主體(2)內。
12. 根據權利要求1-8任一項所述的中央靜脈傳感器組件(1)， 所述傳感器組件(1)包括中央靜脈導管，中央靜脈導管包括用於置入 患者(15 )下腔靜脈(5 )中的遠端主體部分以及用於置入患者(l5 ) 上腔靜脈(4)中的近端主體部分，其中所述遠端通量測量單元(7)設置於遠端主體部分內，以及所 述近端通量測量單元(6)設置於近端主體部分內.
13. 根據權利要求10-12任一項所述的中央靜脈傳感器組件(1),其中所述導管包括壓力測量內腔。
14. 根據前述任一權利要求所述的中央靜脈傳感器組件(1)，所 述中央靜脈傳感器組件(1)連接到評估單元(10)，所述評估單元(10) 包括用於從所述遠端通量測量單元(7 )接收原始測量數據的第一輸入 通道(8)以及用於從所述近端通量測量單元(6)接收原始測量數據 的第二輸入通道(8)，並且適於-由從所述遠端通量測量單元(7 )接收的原始測量數據測定笫一 血液流速；—由從所述近端通量測量單元(6 )接收的原始測量數據測定第二 血液流速；-將所述心輸出量測定為所述第 一血液流速和所述第二血液流速 的總和.
15. 根據權利要求14所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述 評估單元(10)還適於利用下述至少之一來校準心輸出量的測定-由不利用來自所述遠端通量測量單元(7)以及所述近端通量測 量單元(6)的原始測量數據的方法測定參考的心輸出量； -代表血管直徑的校準值；以及 -代表血管橫截面面積的校準值.
16. 根據權利要求15所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述 校準值是由根據諸如尺寸、重量、年齡以及性別的其它患者數據測定 的校準值.
17. 根據權利要求15所述的中央靜脈傳感器組件(1)，其中所述校準值是由測量值測定的校準值。
18. 用於測定患者(15)心輸出量的方法，包括 -從第一通量測量單元(7)接收原始測量數據，笫一通量測量單元(7)測量下腔靜脈(5)中的關於通量的原始測量數據；-從第二通量測量單元(6)接收原始測量數據，第二通量測量單元(6)測量腔靜脈上(4)中的關於通量的原始測量數據；-由從所述第一通量測量單元(7)接收的原始測量數據測定第一血液流速；-由從所述笫二通量測量單元(6)接收的原始測量數據測定笫二 血液流速；-將所述心輸出量測定為所述第一血液流速和所述第二血液流速 的總和.
19. 根據權利要求18所述的方法，其中利用下述至少之一來校準 心輸出量的測定-由不利用來自所述第一通量測量單元以及所述笫二通量測量單 元的原始測量數據的方法測定參考的心輸出量；-代表血管直徑的校準值；以及 -代表血管橫截面面積的校準值.
20. 根據權利要求19所述的方法，其中所述校準值是由根據諸如 尺寸、重量、年齡以及性別的其它患者數據測定的校準值，
21. 根據權利要求19所述的方法，其中所述校準值是由測量值測 定的校準值。
全文摘要
本發明涉及中央靜脈導管組件以及測定心輸出量的方法，其中中央靜脈傳感器組件(1)包括具有幾個近端埠(3a，3b，3c，3d)的導管主體(2)。置於上腔靜脈(4)中的導管部分裝配有近端通量測量單元(6)以及置於下腔靜脈(5)中的導管部分裝配有遠端通量測量單元(7)。第一輸入通道(8)將指示通量vp的測量信號供給到評估單元(10)，評估單元(10)從上述信號計算上腔靜脈(4)中的血液流速。同樣，第二輸入通道(9)將指示通量vd的測量信號供給到評估單元(10)，評估單元(10)從上述信號計算下腔靜脈(5)中的血液流速。由於連續性，在上腔靜脈(4)和下腔靜脈(5)中的流速總和等於通過右側心臟(11)以及肺動脈(12)中的流速，並且從而等於心輸出量。
文檔編號A61B5/029GK101438956SQ20081018216
公開日2009年5月27日 申請日期2008年11月24日 優先權日2007年11月23日
發明者J·沙伊爾, M·威克, O·戈德傑, S·喬肯 申請人:普爾松醫療系統公司