SE501215C2 - Kateterpump - Google Patents

Description

501 215 2 BERÅKNING AV HJÃRTATS MEKANISKA ARBETE Det mekaniska hjärtarbetet kan beräknas efter följande formel: A=Pv+1/2mv2 och detta representerar hjärtats arbete för varje hjärtslag.

PV utgör härvid tryckarbetet per slag, medan 1/2 m V2 betecknar blodaccelerationsarbetet per slag.

Vid en normal pumpfunktion med ett normalt blodtryck på 130/80, en slagvolym på 70 ml och en hjärtfrekvens på 60 slag/ minut utför hjärtat c:a en joule per slag. Detta ger då en effekt på 60 joule/60 sekunder = 1 Watt.

En typisk sviktsituation är den då blodtrycket sjunker till 80/50 och slagvolymen till 30 ml. Som kompensation ökar då hjärtat frekvensen till exempelvis 130 slag/minut. Hjärtarbetet blir likväl bara c:a 25-50% av det normala och detta motsvarar då en effekt för hjärtat på c:a 0,25-0,5 Watt.

HJÄRTSVIKTSBEHANDLING Traditionell hjärtsviktsbehandling har tidigare normalt varit en farmakologisk behandling.

Med hjälp av droger kan man ibland öka hjärtats pump- effekt och övervinna en sviktsituation. Man ökar därvid hjärtats mekaniska kraft. Denna ökning är dock relativt liten, t ex 0,25- 0,5 Watt och fungerar ofta bara under kortare tidsperiod.

MEKANISKA HJÅLPMEDEL Behovet att kunna övervinna temporär eller kronisk hjärt- svikt har ástadkommit en rad uppfinningar, såväl farmakologiska som mekaniska. Det ökade behovet beror för en del på den ökade hjärtoperativa verksamheten. Vidare är patienter, som tidigare lidit av "dödlig svikt", dvs patienter som väntar på hjärttrans- plantation, i behov av tillfällig extra pumpeffekt i väntan på operationen.

Man har konstruerat pumpar, som kan understödja hjärtats egen pumpfunktion eller som helt kan ersätta hjärtat. 10 15 20 25 30 3 561 215 Dessa mera "drastiska pumpar" har alla det gemensamt, att de normalt opereras in i patienten med de skadliga bieffekter, som detta medför.

Behovet av enklare "icke-kirurgiska" pumpar är därför stort.

AKTUELLA "ICKE-KIRURGISKA" PUMPAR År 1968 kom aortaballongpumpen på marknaden och den har sedan dess varit i bruk i hela den västliga världen. Den har goda och dåliga egenskaper: goda'egenskaper: - den är lätt att använda - introduceras lätt genom ett instick i arteria femoralis i ljumsken - ökar hjärtats egen cirkulation (coronargenomströmning) - ökar det perifera blodtrycket dåliga egenskaper: - nedsätter den perifera blodcirkulationen och har därför en begränsad användningstid - ger bara en liten ökning av minutvolymen (max c:a 30%) - ger ofysiologiska pulsationer - är beroende av att hjärtat har en viss minimifunktion PUMPAR MED ANVÄNDNING AV EN ARKIMEDESSKRUV §HEMOPUMP) På senare år har det funnits en amerikansk pump tillgäng- lig under namnet “Hemopump". Den har som pumppríncip en roteran- de arkimedesskruv som via en metallkabel i en kateter drives av en yttre elektrisk motor. Katetern insättes i ljumsken och föres in i arteria femoralis och detta sker med hjälp av ett mindre kirurgiskt ingrepp. Den föres därefter upp i aortan och en böjlig kanyl föres in genom aortaklaffarna och suger ut blod från den vänstra kammaren till aortan. 10 15 20 25 30 35 501 215 4 Man har gjort katetern så smal som möjligt. Kanylen i vänstra kammaren har en diameter på cza 7 mm och arkimedes- skruven en diameter pá c:a 3 mm.

Vid maximal hastighet, dvs 25 000 varv/minut, kan den upprätthålla c:a 80% av den normala minutvolymen vid kontinuer- lig drift, dvs icke-pulserande.

Goda egenskaper: - lätt att insätta - goda egenskaper vid maximal hastighet - kan upprätthålla nästa normal minutvolym vid maximal hastighet Dåliga egenskaper: risk för varmgång p g a hög rotationshastighet - smörjproblem av samma orsak icke-fysiologisk (icke-pulserande) drift - kort användningstid p g a slitage BESKRIVNING AV FÖRELIGGANDE UPPFINNING Föreliggande uppfinning avser alltså en kateterpump avsedd för implantation och innefattande ett lángsträckt hölje med en därigenom löpande drivkabel, vilken vid sin yttre ände är kopplingsbar till en yttre drivkälla, samt en i närheten av drivkabelns inre ände belägen drivrotor. Närmare bestämt känne- tecknas pumpen enligt vad som anges i efterföljande patentkrav.

Tack vare den utfällbara propellern kan katetern göras mycket smal, vilket är av fördel vid införandet i blodbanan, men ändå ges en kraftig strömningseffekt i utfällt tillstånd.

Katetern, som bör ha en maximal diameter pá 3-5 mm in- föres genom vanlig Seldinger-teknik i ljumsken (arteria femora- lis) och föres vidare upp i aortan till önskad position.

Propellern kan placeras i godtycklig del av aortan och även införd i vänstra kammaren.

För att förhindra att propellern, som kan ha en diameter pá 1-2 cm, skall kunna skada aortan, har katetern, såsom närmare beskrives i det följande, ett utfällbart gitter eller galler, som avskärmar propellern. 10 15 20 25 30 35 5 501 215 Vid introduktion i vänstra kammaren kan gittret förses med en elastisk gummikappa, som hindrar skada på vitala delar av hjärtat och som även åstadkommer ökade tryckeffekter.

För att förhindra tromboemboliska komplikationer kan pumpen eller delar av densamma hepariniseras.

Pumpen är först och främst tänkt för användning vid svikt i vänstra kammaren, men man kan också tänka sig möjligheten för användning vid svikt i högra kammaren.

Den kan då tänkas inlagd via vensystemet på halsen och in i högra kammaren eller eventuellt in i arteria pulmonalis och då med omvänd rotationsriktning.

Ovannåmnda gitter utgöres av en expanderbar del mittför propellern i form av i höljets längdriktning anordnade trådar.

Dessa trádars främre ändar är sammanfogade i ett gemen- samt fäste, vilket är anordnat att kunna föras i riktning mot propellern under formgivning av en trâdbur runt propellern.

Nämnda rörelse kan åstadkommas genom att fästet är fäst vid drivkabeln, vilken i så fall anordnas axiellt rörlig för ex- pansion av trådburen. Även manövreringen av propellern sker lämpligen med hjälp av drivkabeln. Den kan alltså vara anordnad att fällas ut med hjälp av drivkabeln, vilken i så fall ska vara anordnad axiellt rörlig.

Drivkabeln kan utgöras av en kompakt kabel. Alternativt utgöres den av en inre kärna och ett yttre i förhållande till kärnan axiellt rörligt hölje.

Vid det senare utförandet kan ett länksystem fästas vid propellern och vid drivkabelns kärna respektive yttre hölje med en sådan konstruktion, att propellern fälls ut vid en relativ förskjutning mellan kärnan och höljet.

Såsom ovan nämnts kan den expanderbara delen omges av ett hölje eller ett rör av ett elastiskt material, t ex gummi e d.

Företrädesvis är drivkabeln anordnad att drivas med ett varvtal, som är mindre än 10 000 varv/minut, företrädesvis i storleksordningen 3 - 5 000 varv/minut.

Propellern bör i utfällt läge ha en arbetsdiameter av storleksordningen 10-20 mm, företrädesvis c:a 15 mm. 10 15 20 25 30 35 501 215 6 Lämpligen anordnas propellern att drivas med en effekt av 0,25-1 Watt, företrädesvis c:a 0,5 Watt.

En speciellt enkel utföringsform av pumpen enligt upp- finningen åstadkommes, om man låter propellern bestå av ett antal på drívaxeln löst lagrade propellerblad, vilka vid drívax- elns rotation är anordnade att utfällas till arbetsläge genom centrifugal- och/eller pumpkrafterna.

Lämpligen bringas härvid propellerbladen att i arbetslä- get stödja mot ett på drívaxeln monterat propellerstöd.

Alternativt kan propellerbladen i arbetsläget vara in- lästa mellan ett på drívaxeln monterat propellerstöd och en med drívaxeln roterande hylsa.

FÖRDELAR MED UPPFINNINGEN - Hela konstruktionen kan göras mycket tunn vid insätt- ning respektive uttagning, max diameter 3-5 mm.

- Långsammare rotation jämfört med andra roterande pumpar p g a större propellerdiameter (mindre än 10 000 varv- /minut, lämpligen 3 - 5 000 varv/minut).

- Mindre tendens till varmgång.

- Mindre smörjningsproblem.

Q- Längre hållbarhet.

- P g a den kraftiga strömningseffekten kan man tänka sig en pulserande gång synkront med hjärtats verksamhet, t ex QRS-styrt.

- Vid behov av motpulsation kan man tänka sig reverserad rotation.

RITNINGSBESKRIVNING Fig 1 är avsedd att åskådliggöra den yttre dimensionen för en första utföringsform av kateterpumpen enligt uppfinningen (skala 5:1).

Fig 2 visar samma pump i arbetsläge.

Fig 3-6 visar snitt enligt linjerna III - III, IV - IV, V - V respektive VI - VI i fig 2. 10 15 20 25 30 v 501 215 Fig 7 visar schematiskt en andra utföringsform av upp- finningsföremàlet i arbetsläge.

Fig 8 visar en detalj ur fig 7 i viloläge.

Fig 9 visar en del av en tredje utföringsform i viloläge.

Fig 10, slutligen, visar delen enligt fig 9 i arbetsläge.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig 2 visas alltså en första utföringsform av kateter- pumpen enligt uppfinningen i arbetsläge. Innerst innefattar den en drivkabel 1, som består av en inre del la och en yttre del lb. Drivkabeln l omges av ett yttre hölje 2, som vid sin främre ände övergår i en cylindrisk del 3 samt ett antal trådar 4.

Längst fram avslutas drivkabeln 1 med en kula 5, som dels tjänstgör såsom en lagring, dels utgör ett fäste för trådarna 4.

På den inre drivaxeln la är med hjälp av en länkmekanism 6 en utfällbar propeller 7 fäst. Länkmekanismen 6 är visad schema- tiskt och kan modifieras på olika sätt för att den önskade funktionen skall uppnås. Med streckade linjer 8 antydes slut- ligen att den av trådarna 4 bildade gallerburen kan omges av ett yttre elastiskt hölje av exempelvis gummi.

Trådarna 4 har utfällts till det i fig 2 visade läget genom en relativ förskjutning mellan drivkabeln 1 och dess hölje 2. Samtidigt har propellern 7 fällts ut med hjälp av länkmeka- nismen 6 genom en relativ förskjutning mellan drivkabelns l bägge delar la och lb.

Fig 3 visar ett snitt enligt linjen III - III i fig 2, dvs ett snitt genom lagringskulan 5 och en trådarna 4 samman- hållande del 9.

Fig 4 visar ett snitt enligt linjen IV - IV i fig 2 och här ser man att den inre axeln la kan omges av fyra trådar 4.

Detta antal kan naturligtvis varieras.

Fig 5 visar ett snitt längs linjen V - V i fig 2 och åskådliggör hur den inre axeln la här omges av den yttre axeln lb och höljets 2 cylindriska förlängning 3. Det hela är inneslu- tet i den av trådarna 4 bildade gallerburen. 10 15 20 25 30 35 501 215 s Fig 6 visar ett snitt enligt linjen VI - VI i fig 2 och åskådliggör hur den inre axeln la här omges av den yttre axeln lb och höljet 2.

Fig 7 och 8 visar schematiskt en förenklad utföringsform av kateterpumpen enligt uppfinningen. I princip överensstämmer den dock med utföringsformen enligt fig 1-6, varför samma hän- visningsbeteckningar har använts för motsvarande delar, men med ett tillagt prim-tecken. Drivaxeln 1' består här av en enda massiv del omgiven av höljet 2'. Trådarna 4' är på samma sätt som ovan beskrivits fäst dels i höljet 2', dels i en gemensam främre del 9', vilken även tjänstgör såsom lager för lagerkulan 5'. Den väsentliga skillnaden gentemot den ovan beskrivna ut- föringsformen är att vingarna eller propellern 7' här är löst lagrade vid en stöddel l0'.

I fig 8 visas vingarna i infällt läge. Sá snart rotatio- nen sätts igång fälls de automatiskt ut till det i fig 7 visade arbetsläget. Detta sker dels p g a centrifugalkraften, dels p g a av att vingarna är så utformade, att de av pumpkrafterna drivs ut i arbetsläget. En infällning av vingarna 7' kan därför ske genom en reversering av rotationsriktningen för axeln 1'.

Fig 9 och 10 visar en ytterligare modifikation av kate- terpumpen enligt uppfinningen. Även denna utföringsform överens- stämmer med de ovan beskrivna, varför samma hänvisningsbeteck- ningar har använts för motsvarande detaljer, men med tillägg av ett biss-tecken. Den inre drivaxeln betecknas alltså med 1", ett propellerstöd med l0" och propellern med 7". Liksom vid ovan beskrivna utföringsformer omges den inre drivaxeln l" av ett yttre hölje 2". roterande förskjutbar cylinder 1l", vilken glider mot höljets 2" främre yta i form av ett glidlager l2". Propellern 7" är lagrad i den inre drivaxeln l" med hjälp av en lager- eller Vid denna utföringsform har tillkommit en länkmekanism 6". En förskjutning av drivaxeln l" ät höger i fig 9 åstadkommer härvid att propellern 7" låses mellan pro- pellerstödet l0" och cylindern ll" såsom visas i fig 10.

Uppfinningen är naturligtvis icke inskränkt till de ovan beskrivna och schematiskt visade utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan såväl form som funktion varieras för de olika visade detaljerna. 9 501 215' Skulle smörjning erfordras för drivkabeln 1, så kan denna åstadkommas med hjälp av en fysiologiskt lämplig saltlösning under tryck, eventuellt under tillsättning av heparin, citrat och/eller streptokinas. Heparin och citrat förhindrar härvid koagulering och streptokinaset löser eventuellt in i utrymmet runt drivkabeln inträngt fibrin och liknande ämnen.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 501 215 '10 PATENTKRAV

1. Kateterpump avsedd för implantation och innefattande ett lángsträckt hölje (2) med en därigenom löpande drivkabel (1), vilken vid sin yttre ände är kopplingsbar till en yttre drivkälla (icke visad), samt en i närheten av drivkabelns (1) inre ände belägen drivrotor (7), kännetecknad av att drivrotorn utgöres av en utfällbar propeller (7), att höljet (2) innefattar en expanderbar del (4) mitt för propellern (7), att den expan- derbara delen av höljet utgöres av i höljets längdriktning anordnade trådar (4), och att trådarnas (4) främre ändar är sammanfogade med ett gemensamt fäste (9), vilket är anordnat att förflyttas relativt trådarnas bakre ändar, så att trådarnas främre och bakre ändar kan förskjutas mot varandra under form- ning av en trádbur runt propellern.

2. Pump enligt kravet 1, kännetecknat av att nämnda fäste (9) är fäst vid drivkabeln (1), vilken är anordnad axiellt rörlig för expansion av tràdburen.

3. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att propellern (7) är anordnad att fällas ut med hjälp av driv- kabeln (l), vilken därför är anordnad axiellt rörlig.

4. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att drivkabeln (1) utgöres av en inre kärna (la) med ett yttre i förhållande till kärnan axiellt rörligt hölje (lb).

5. Pump enligt kravet 4, kännetecknad av en vid propel- lern (7) och vid drivkabelns kärna (la) respektive yttre hölje (lb) fäst länkmekanism (6) med en sådan konstruktion, att pro- pellern (7) fälls ut vid en relativ förskjutning mellan kärnan och höljet.

6. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av ett den expanderbara delen omgivande hölje eller rör (8) av ett elastiskt material, t ex gummi e d. 10 15 20 11 501 215

7. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att drivkabeln är anordnad att drivas med ett varvtal, som är mindre än 10 000 varv per minut, företrädesvis i storleksordn- ingen 3 - 5 000 varv per minut.

8. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att propellern i utfällt läge har en arbetsdiameter av storleks- ordningen 10-20 mm, företrädesvis cirka 15 mm.

9. Pump enligt nâgot av föregående krav, kännetecknad av att pumpen utsättes för en effektiv pumpkraft på i storleksord- ningen 0,25-1 Watt, företrädesvis cza 0,5 Watt.

10. Pump enligt något av föregående krav, kännetecknad av att propellern (7',7") består av ett antal pà drivaxeln löst lagrade propellerblad, vilka vid drivaxelns (l',1") rotation är anordnade att utfällas till arbetsläge genom centrifugal- och/- eller pumpkrafterna.

11. Pump enligt kravet 10, kännetecknad av att propeller- bladen (7',7") i arbetsläget stöder mot ett på drivaxeln (1',1") monterat propellerstöd (10',l0").

12. Pump enligt kravet 10, kännetecknad av att propel- lerbladen (7") i arbetsläget är inlästa mellan ett på drivaxeln (1") monterat propellerstöd (10") och en med drivaxeln rote- rande hylsa (11").