用于确定心血管参数的系统、计算机系统和计算机程序技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定患者的心血管参数的系统，其中该系统适于与体外血液处理设备(ECBTD)协同工作，该体外血液处理设备可与患者的血管系统连接，其中该ECBTD包括第一回路，该系统包括：充满液体的第二回路，所述第二回路经由热交换器与ECBTD的第一回路热连接；用于在第二回路中产生温度改变的温度改变装置；分别设置在热交换器上游和下游的第二回路中的温度传感器TS2

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定心血管参数的系统、计算机系统和计算机程序


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1所述的用于确定患者的心血管参数的系统、根据权利要求16所述的方法、根据权利要求18和19分别所述的计算机系统和计算机可读存储介质，其中所述系统适合与体外血液处理设备协同工作。

技术介绍

[0002]体外血液处理适用于患者的多种病症，例如，肾脏和肝脏疾病中的血液透析，以及治疗重度肺部疾病(急性呼吸窘迫综合征，ARDS)和心力衰竭(心肌梗塞、重度心律失常)中的体外脱羧/膜式氧合(ECMO)。例如，体外膜式氧合被认为是在患有严重危及生命的低氧血症的ARDS患者中稳定呼吸功能和/或心血管循环的标准疗法。执行ECMO需要对大血管(动脉或静脉)进行插管，以允许患者和ECMO设备之间的血液流动。在设备内，血液经由膜式氧合器灌注，通过滚筒或离心泵驱动，产生2至6升/分钟的流速。膜式氧合器的主要部分是气体交换膜，O2被添加到血液中，CO2被从血液中去除。在许多现代氧合器中，半渗透气体交换膜由聚甲基戊烯(PMP)制成的填充的中空纤维组成，其中气体在纤维内部流动，血液在低阻力路径中向外流动，从而允许有效的氧合和二氧化碳清除。热交换器确保含氧血液在返回患者的循环系统之前被加热。在一些现代氧合器中，热交换系统集成到氧合器系统中，从而可以控制流回患者体内的血液温度，而无需额外的组件。
[0003]最常见的是，患者的股骨血管被插管以进入患者的循环系统。根据患者的潜在疾病，ECMO的静脉
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静脉、动脉
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静脉和静脉<br/>‑
动脉配置均是可能的。对于气体交换障碍和心脏功能完好的患者，可以使用动脉
‑
静脉配置(avECMO)，其中从股动脉排出的血液经由氧合器被引导回右心房。静脉
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动脉ECMO(vaECMO)为重度心力衰竭患者提供完整的心脏支持；在此，静脉血从下腔静脉排出，通过氧合器并经由股动脉或升主动脉返回至患者。最常用的配置是静脉
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静脉(vvECMO)，其在重度急性呼吸衰竭(如ARDS)的情况下提供气体交换；其中在经常使用的配置中，血液从下腔静脉流到氧合器并经由上腔静脉返回到患者体内。
[0004]尽管该方法已经使用了几十年，但对ARDS患者进行的前瞻性随机试验在比较ECMO治疗与常规治疗时显示，ECMO治疗组的结果仅略有改善，总体生存获益存在争议。已经假设在ECMO治疗之前和期间优化患者的血流动力学状况允许更准确地调整ECMO设置并改善患者的心脏功能。在重度呼吸衰竭的情况下，在开始vvECMO治疗之前，患者可能会出现呼吸机压力高、静脉回流减少、肺血管阻力高、灌注差和全身血管阻力高的情况；在心脏层面，低氧血症可能导致心输出量减少。一旦开始ECMO，症状可能会伴随肺血管阻力降低、静脉回流增加、全身血管阻力降低和心输出量改善而逆转。因此，需要密切监测血流动力学功能，但是，这对于接受体外血液处理治疗，尤其是ECMO治疗的危重患者来说，是一项挑战。ECMO插管到位后，肺动脉导管插入术或使用经肺热稀释(TPTD)的常规监测(例如通过Picco监测)是困难的，并且价值可能有限。诸如血压、尿量和四肢检查的生理指标是功能性血流动力学监测的宝贵数据；然而，它们在ECMO期间所需的血液动力学状况的详细评估方面是有限的。需要一种微创、可靠的技术，以在体外血液处理治疗尤其是ECMO治疗期间提供对心血管参数例
如心输出量的连续监测。

技术实现思路

[0005]在第一方面，本专利技术涉及一种用于确定患者的心血管参数的系统，其中该系统适于与体外血液处理设备协同工作，该体外血液处理设备可经由传入线和传出线与患者的血管系统连接。除非另有说明，否则如本文所用的冠词“一种/一个(a/an)”和“该(the)”的单数形式包括复数引用。例如，短语“心血管参数”包括一个或多个心血管参数。该系统被布置成通过热稀释(TD)测量，优选地通过经肺热稀释，确定患者的心血管参数。体外血液处理设备(ECBTD)可以是用于肾脏替代治疗的血液透析设备、用于体外肝脏支持的设备或体外膜式氧合器(ECMO)/脱羧器(ECCO(2)R)。在传入线(与ECBTD关联)中，血液从患者体内排出并向ECBTD移动。例如，在静脉
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静脉ECMO(vvECMO)的情况下，可以在股静脉中放置引流导管并推进到下腔静脉。处理后，血液经由传出线(与ECBTD关联)返回患者体内；在vvECMO的示例性情况下，导管可以从其他股静脉推进到右心房，从而将含氧血液直接递送到右心脏循环。ECBTD包括第一回路，其中至少一个泵布置在传入线和传出线之间，用于泵送患者的血液。该泵用于控制或调节血液经体外回路的通过；它必须能够提供适合患者的流量并在安全压力范围内操作以避免溶血。该泵可以是现有技术中已知的适用于ECBTD的任何种类，具体地，该泵可以是辊式或离心式。最优选的泵是离心泵，从而提供通过ECBTD的恒定或可变的流速。该系统包括充满液体的第二回路，该第二回路经由热交换器与ECBTD的第一回路热连接。术语“热交换器”是指用于在两种或更多种流体之间传递热量的设备，由此允许热交换器用于冷却和加热过程。在通过间接传热而操作的热交换器中，流体可以通过固体界面分开以防止混合，或者可替代地，流体可以彼此直接接触(直接热交换)。根据本专利技术的热交换器通过间接传热而操作；同样在现有技术的ECBTD中使用的热交换器(通常称为“加热单元”)中，热量是间接传递的。本专利技术的热交换器经由导热界面分别在ECBTD的第二回路中和第一回路中循环的流体(患者的血液)之间传递热能。热交换器可以以本领域已知的任何流动布置进行操作(例如，平行流、逆流、错流、扩散流)；优选地，热交换器作为扩散流或逆流交换器操作，其中流体可以从几乎相反的端部进入交换器。以扩散流或逆流模式操作是最有效的布置，这是因为扩散流或逆流模式操作允许由于沿任何单位长度的平均温度差异较高而引起的从每单位质量的传热介质进行最大的热传递。该系统还包括用于在第二回路中产生受控的温度改变的温度改变装置。根据本专利技术，温度改变装置适于通过热能传递来改变第二回路中的液体的温度。因此，温度改变装置适于在第二回路中提供能量改变，例如，例如以能量或热团流(thermal bolus)、基线周围的能量或热变化、能量或热波等的形式。根据本专利技术的温度改变装置可以是温度调节装置。特别地，第二回路中的温度改变装置适于产生受控的温度改变，例如温度团流(temperature bolus)，即具有急剧上升和下降特性的温度偏差，以便在最短的时间内实现最大的温度改变。温度改变装置可以是现有技术中已知的任何种类，它们可以包括热源和/或散热器，例如以珀耳帖元件(Peltier element)的形式或以一个或多个温度受控的、充满流体的容器的形式，例如一个或多个水浴。温度改变可能是双向的，即相对于血液温度更冷或更暖或两者兼而有之；优选地，根据本专利技术的温度改变装置在第二回路中产生受控的更低的温度。该系统还包括布置在热交换器上游的第二回路中的温度传感器TS2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定患者的心血管参数的系统，其中，所述系统适于与体外血液处理设备(ECBTD，10)协同工作，所述体外血液处理设备(ECBTD，10)可经由传入线(11)和传出线(12)与患者的血管系统连接，其中，所述ECBTD(10)包括具有至少一个泵(13)的第一回路，所述至少一个泵(13)布置在传入线(11)和传出线(12)之间，用于泵送患者的血液，所述系统包括：a)充满液体的第二回路，其经由热交换器与ECBTD的第一回路热连接，b)用于在第二回路中产生受控的温度改变的温度改变装置，c)布置在热交换器上游的第二回路中的温度传感器TS2
上
，以及布置在热交换器下游的第二回路中的温度传感器TS2
下
，d)计算机系统(40)，其与所述温度传感器TS2
上
和TS2
下
以及所述温度改变装置连接，所述计算机系统(40)适于经由所述温度改变装置在所述ECBTD的第一回路内引起温度改变，以记录随时间变化的每个温度并评估相应的温度曲线T2
上
(t)和T2
下
(t)，其中所述计算机系统还适于计算T2
上
(t)和T2
下
(t)1的关系，从而确定和控制由所述温度改变装置产生的温度随时间变化的特性，以及由T2
上
(t)和T2
下
(t)2的关系确定所述患者的心血管参数，其中T2
下
(t)1是通过TS2
下
在第一次测量的温度数据得出的，T2
下
(t)2是通过TS2
下
在第二次测得的温度数据得出的。2.根据权利要求1所述的系统，还包括温度传感器TSpat，其用于在所述ECBTD下游的所述患者的血管系统的位置处测量所述患者的血液的局部温度，其中所述计算机系统(40)进一步连接到TSpat并且进一步适于记录随时间变化的Tpat并评估温度曲线Tpat(t)，以及由T2
上
(t)、T2
下
(t)1和Tpat(t)的关系确定所述患者的心血管参数。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述温度改变装置周期性地在所述ECBTD的第一回路中引起受控的温度改变。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述温度改变装置产生温度团流。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述计算机系统适于控制第二回路中的至少一个泵，其中第二回路中的所述至少一个泵与所述温度改变装置连接，使得第二回路中的所述至少一个泵的速度适于产生急剧升降的温差。6.根据权利要求5所述的系统，其中，第二回路中的所述至少一个泵布置在所述热交换器的上游。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述温度改变装置布置在第一回路中的所述至少一个泵的下游。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述温度改变装置包括用于在至少两个不同温度之间切换的切换装置。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述切换装置被布置为在至少两个不同的充满流体的储槽之间切换。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述ECBTD是体外膜式氧合器(ECMO)设备。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述温度改变装置被包括在ECMO的氧合器中。12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述ECBTD的一个泵提供＞200ml/
分钟的流速。13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，另外包括温度传感器TS1
上
，所述温度传感器TS1
上
布置在所述热交换器上游的所述ECDB的第一回路的所述传入线中，其中所述计算机系统与所述温度传感器TS1
上
连接并适于记录随时间变化的来自温度传感器TS1
上
的温度，并评估温度曲线T1
上
(t)以确定与ECBTD相关的温度偏差T
ECBTD
。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述计算机系统适于计算T2
上
(t)、T2
下
(t)、T
ECBTD
和Tpat(t)的关系以确定心输出量。15.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖，
申请(专利权)人：普尔松医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：