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JP5298132B2 - Heart compression system - Google Patents

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Description

本発明は心臓圧迫システムに関し、具体的には、心臓再同期圧迫サックシステムに関する。   The present invention relates to a cardiac compression system, and in particular to a cardiac resynchronization compression sack system.

(直接心臓圧迫法)
直接心臓圧迫(DCC)システムの循環サポートとしての形態の概念は心臓と肺の緊急蘇生からきている。その他現有の補助人工心臓(Ventricular Assist Device、VAD)と比べると、DCCの最も独特な利点は血液と接触しないという特徴にある。圧迫を失った心臓に直接力を加えて圧迫することで、外在的なDCC装置が心室の収縮状態を増大させて心拍出量を高めることができる。DCCは以下の方法で実現することができる(ただしこれに限定されない)。
(Direct heart compression)
The concept of morphology as a circulatory support for a direct cardiac compression (DCC) system comes from emergency resuscitation of the heart and lungs. Compared to other existing assistive heart devices (Venticular Assist Devices, VAD), the most unique advantage of DCC is that it does not come into contact with blood. By applying pressure directly to the heart that has lost compression, the external DCC device can increase ventricular contraction and increase cardiac output. The DCC can be realized by the following method (but not limited to this).

(a)骨格筋ポンプ:この動的心筋形成術は、左広背筋筋肉膜を使用して、代償不全の心臓を圧迫する。これは筋トレーニングと転換に時間がかかるため、患者の状况の緊急性が低く、且つ術後に筋肉膜を機能的に有効にさせるための十分な過渡時間があることが要求される。動的心筋形成術は筋肉の圧迫作用の時間が短いために使われなくなった。筋肉の抗疲労性と骨格筋を心筋様に転換させるという主要な問題が解決されていない。   (A) Skeletal muscle pump: This dynamic cardiomyoplasty uses the left latissimus dorsi muscle membrane to compress the decompensated heart. This requires time for muscle training and conversion, so the patient's condition is less urgent and requires sufficient transient time to make the muscle membrane functionally effective after surgery. Dynamic cardiomyoplasty is no longer used because of the short muscle compression time. The main problems of muscle anti-fatigue and skeletal muscle conversion to myocardium have not been solved.

(b)機械的ポンプ装置:このタイプは、例えばAnstadt Cup、CardioSupport System、Heart Booster、心臓パッチ等の装置を含む。生体適合性材料を使用して、外部から圧迫力を加えるためのサック、またはカフ状の装置とする。装置をどのようにして心臓の表面上に取り付け、固定するかということが主な設計上の問題である。通常は持続的吸着力、接着剤での接着、または固定縫合が使用される。傷害性合併症は、心筋挫傷、冠動脈の圧搾が引き起こす虚血、非同期の機械的圧迫による頻繁な不整脈を含む。DCCの使用期間を延長すべく相当の取り組みが行われてきたにもかかわらず、これまでのところDCC装置は短期的な方式でのみ使用されている。一方で、心臓パッチDCCは心室自由壁上に配置した独立式の非包囲パッチを使用する。心臓に接触する膜として使用される多孔性シリコン材料の組織浸入に起因する心外膜癒着が認められる。このような固定方法は持続的吸着力の使用を回避でき、長期的な使用を意図することができる。あらゆるDCC装置は心拍出量の有効な増進を示している。それにもかかわらず、長期的な効力は示されておらず、また不適切な固定と心外膜作動のために生じる可能性がある合併症は更なる研究が必要である。   (B) Mechanical pump device: This type includes devices such as, for example, Anstad Cup, CardioSupport System, Heart Booster, Heart Patch. A biocompatible material is used to form a sac or cuff-like device for applying a compression force from the outside. The main design issue is how to mount and secure the device on the surface of the heart. Usually continuous adsorbing force, adhesive bonding, or fixed sutures are used. Injury complications include myocardial contusion, ischemia caused by coronary squeezing, and frequent arrhythmias due to asynchronous mechanical compression. Despite considerable efforts to extend the duration of use of DCC, so far DCC devices have been used only in a short-term manner. On the other hand, the cardiac patch DCC uses a stand-alone non-enclosed patch placed on the ventricular free wall. Epicardial adhesion due to tissue penetration of porous silicon material used as a membrane in contact with the heart is observed. Such an immobilization method can avoid the use of continuous adsorption force and can be intended for long-term use. Every DCC device shows an effective increase in cardiac output. Nevertheless, long-term efficacy has not been shown, and complications that may arise due to improper fixation and epicardial actuation require further study.

(c)受動的機械的束縛:このタイプの装置は束縛力を提供して心臓の更なる拡張を防止するだけのものである。疾患のある心臓の病理的増大を回避することが設計の目標として設定されている。心臓収縮の増強はサックが拡張期の構造的変形において蓄える弾性エネルギーが少量のため大きな制限を受ける。Acron心臓補助装置(
Cardiac Support Device、CDS)は代表的な装置である。Acron CDSは房室溝の下方の2つの心室周囲に巻きつけた弾性繊維ネットである。長期の臨床試験においてAcronネットは心外膜と融合して心筋の繊維化を生じ、心臓の収縮性低下を招くことが示されている。
(C) Passive mechanical restraint: This type of device only provides a restraining force to prevent further dilation of the heart. Avoidance of pathological increases in diseased hearts has been set as a design goal. Enhanced cardiac contraction is severely limited by the small amount of elastic energy the sac stores in diastolic structural deformation. Acron heart assist device (
The Cardiac Support Device (CDS) is a typical device. Acron CDS is an elastic fiber net wound around two ventricles below the atrioventricular groove. Long-term clinical trials have shown that Acron nets fuse with the epicardium to cause myocardial fibrosis, leading to reduced cardiac contractility.

(心臓再同期療法)
心臓再同期療法(CRT)は鬱血性心不全(congestive heart failure、CHF)に対する新規的で外傷性が少ない治療法として登場した。約30%のCHF患者が拡張性または虚血性心筋症を煩っており、そのうち心筋伝導遅延は左脚ブロックの形式で表れ、且つ伝導不均一性がよく観察される症状となっている。電気刺激によってCRTは左心室と右心室間、及び左心室(left ventricle、LV)内の筋肉セグメント間の収縮同期を再調整することができる。両心室と左心室ペーシングモードが短期的研究と長期的CRT試験において最も有効であることが分かっている。難治性の進行した心不全を除き、CRTを受けた伝導障害患者は一般に心不全機能的重症度分類、生活品質、心臓駆出率の改善を示す。
(Heart resynchronization therapy)
Cardiac resynchronization therapy (CRT) has emerged as a novel and less traumatic treatment for congestive heart failure (CHF). About 30% of CHF patients suffer from dilated or ischemic cardiomyopathy, of which myocardial conduction delay appears in the form of a left leg block, and conduction heterogeneity is often observed. Electrical stimulation allows the CRT to readjust the contractile synchronization between the left and right ventricles and between muscle segments in the left ventricle (LV). Biventricular and left ventricular pacing modes have been found to be most effective in short-term studies and long-term CRT tests. With the exception of refractory advanced heart failure, patients with conduction impairment who have undergone CRT generally exhibit improved heart failure functional severity classification, quality of life, and cardiac ejection fraction.

短期間の心室ペーシング後、LV圧較差dp/dtの増大、大動脈脈圧上昇、平均収縮圧の増強など、短期的血行動態の改善が観察された。25名の患者に対してテストを行った6カ月の長期CRT試験はほとんどの進行した心不全患者において左心室の容積減少が表れることが示された。453名の中度から重度の心不全患者(対照群とCRT群に無作為に分類)を対象とした類似の大規模な無作為CRT試験でも血行動態と心不全機能的重症度分類の改善が示された。CRTが心臓逆リモデリングにつながることを確かめるには、より大きな患者群に対してより長期的な試験期間が必要とされるが、壁応力、心筋酸素消費量、僧帽弁閉鎖不全症の低減という治療結果がすでにCRTの全面的な効果を証明している。   After short-term ventricular pacing, short-term hemodynamic improvements were observed, including increased LV pressure range dp / dt, increased aortic pulse pressure, and increased mean systolic pressure. A 6-month long-term CRT study, tested on 25 patients, showed a reduction in left ventricular volume in most advanced heart failure patients. A similar large randomized CRT study in 453 patients with moderate to severe heart failure (randomly classified into control and CRT groups) also showed improved hemodynamics and functional severity classification of heart failure It was. Confirming that CRT leads to reverse cardiac remodeling requires a longer study period for larger patient groups, but reduces wall stress, myocardial oxygen consumption, and mitral regurgitation The results of this treatment have already proved the overall effect of CRT.

病理的に拡張した心室は、心筋の収縮性を低下させるだけでなく、不均一な心室間と心室内の伝導遅延を引き起こし、心収縮中の筋エネルギーの非効率な使用につながる。房室伝導遅延をコントロールしたペーシングはこのような不均一性を低減することができ、LVの酸化的代謝の増加を引き起こすこともない。重大な損傷を受けた心筋を除き、CRTは特定の患者において脈圧と脈強度を高め、全体的症状と駆出率の改善に加え、より高いdp/dtという面で示される。この伝導再調整を裏付ける治療原理は明白である。電気刺激の終点である心筋収縮は再同期され、より効率的な方式で機能し、異常な収縮負荷と心筋の代謝酸素要求を低減することができる。   Pathologically dilated ventricles not only reduce myocardial contractility, but also cause uneven interventricular and intraventricular conduction delays, leading to inefficient use of muscle energy during systole. Pacing with controlled atrioventricular conduction delay can reduce this heterogeneity and does not cause an increase in LV oxidative metabolism. With the exception of severely damaged myocardium, CRT increases pulse pressure and pulse strength in certain patients and is shown in terms of higher dp / dt in addition to improving overall symptoms and ejection fraction. The therapeutic principle supporting this conduction readjustment is clear. Myocardial contraction, the end point of electrical stimulation, is resynchronized and functions in a more efficient manner, reducing abnormal contraction loads and myocardial metabolic oxygen demand.

長期的に左補助人工心臓(left ventricular assist device、LVAD)循環サポートを受けている進行した心不全患者にはよく電気生理学的変質が観察される。報告によると、LVADサポートはEKG波形上でQRS幅の短縮につながっており、これは心筋応力状態の変化を示す。このほか、反映筋細胞の再分極化を反映するQT間隔は、初期に短期間の延長を示し、続いて長期の短縮を示している。QTの延長と分散、及びQRS持続時間の増加は共に慢性的心不全に関連付けられる異常活動電位特性である。過度の負荷状況により引き起こされた病理的心筋伸展を即時に軽減するLVAD補助循環は、イオンチャネルにわたって内向的電流の短期的変化を形成し、これが初期のQT間隔の延長につながっている可能性がある。しかしながら、持続する心臓補助循環において数週間または数ヶ月後に逆の心筋再分極が生じる。多くのLVAD補助循環患者において、筋細胞肥大、イオンホメオスタシス、細胞弛緩、アドレナリン反応性が逆にリモデリングされたことがすでに示されている。それら電気生理学傾向の逆転が心筋の短縮または伝導速度の増加のいずれに引き起こされるのかは明らかではないが、機械的補助循環は一貫してそのLVADで補助された心不全の逆リモデリングにおける重要な役割を示している。   Electrophysiological alterations are often observed in patients with advanced heart failure who have long-term left ventricular assist device (LVAD) circulatory support. Reportedly, LVAD support has led to shortening of the QRS width on the EKG waveform, indicating a change in myocardial stress state. In addition, the QT interval that reflects the repolarization of the reflecting muscle cells initially shows a short-term extension and subsequently a long-term shortening. Both QT prolongation and dispersion, and increased QRS duration are abnormal action potential characteristics associated with chronic heart failure. LVAD assisted circulation that immediately reduces pathologic myocardial stretch caused by overload conditions creates short-term changes in inward current across the ion channel, which may lead to an extension of the initial QT interval is there. However, reverse myocardial repolarization occurs after weeks or months in a sustained cardiac assisted circulation. In many LVAD assisted circulation patients, it has already been shown that muscle cell hypertrophy, ion homeostasis, cell relaxation, and adrenergic responsiveness have been remodeled in reverse. It is not clear whether reversal of these electrophysiological trends is caused by shortening the myocardium or increasing conduction velocity, but mechanically assisted circulation is a key role in reverse remodeling of heart failure consistently assisted by its LVAD Is shown.

本発明の目的は、前述のこれまでに開発されているDCC装置に関連する欠点を回避することができ、長期的に治療的心収縮補助と弛緩抑制を提供し、進行した心不全をサポートすると共に、移植した装置が合併症のない状態で長期的に適用でき、サポート終了時に取り外しやすい、心臓圧迫システムを提供することにある。   The object of the present invention is to avoid the disadvantages associated with the previously developed DCC devices, provide therapeutic cardiac contraction assistance and relaxation suppression in the long term, and support advanced heart failure. It is an object of the present invention to provide a cardiac compression system in which an implanted device can be applied in the long term without complications and can be easily removed at the end of support.

本発明の心臓再同期圧迫サックシステム(Cardiac Resynchronization Compression Sac System、CRCSS)の設計は、前述のこれまでに開発されているDCC装置に関連する欠点を回避することを目的としている。本発明のCRCSSは長期的に治療的心収縮補助と弛緩抑制を提供し、進行した心不全をサポートすることを意図している。回復への橋渡し(bridge‐to−recovery)を設計目標とし、これは移植装置が合併症のない状態で長期的に適用でき、サポート終了時に取り外しやすいことを必要とする。このため、例えば持続的真空吸引、縫合、心外膜接着固定等のハードな固定方法は、長期的な適用と回復への橋渡しという本発明の設計目標に合致しないため、放棄した。代わりに以下で説明するように、新規的な「ソフト固定」(soft−fixation)という設計概念を提案する。   The design of the Cardiac Resynchronization Compression Sac System (CRCSS) of the present invention aims to avoid the disadvantages associated with the previously developed DCC devices. The CRCSS of the present invention is intended to provide long-term therapeutic cardiac contraction assistance and relaxation inhibition to support advanced heart failure. The design goal is bridge-to-recovery, which requires that the implanter be applicable in the long term without complications and easy to remove at the end of support. For this reason, hard fixation methods, such as continuous vacuum suction, suturing, epicardial adhesion fixation, etc., have been abandoned because they do not meet the design goals of the present invention for long-term application and bridging recovery. Instead, a new “soft-fixation” design concept is proposed as described below.

本発明の心臓圧迫システムは、イメージングシステムにより取得した心臓の輪郭の一部に実質上形状が合致するようカスタマイズして作製された外殻と、前記外殻上に設けられ、心膜液の受け渡しに用いられる少なくとも1つの開口と、前記外殻の内側表面の少なくとも1つのあらかじめ定められた位置に取り付けられた少なくとも1つの膨張式バルーンとを含み、そのうち前記外殻が心膜空間に自然に位置決めされ、人工の力を借りて心臓からの離脱を防止する必要がなく、且つ前記膨張式バルーンが膨張して前記心臓の少なくとも1つの心室自由壁を圧迫することを特徴とする。   The heart compression system of the present invention includes an outer shell customized to substantially match the shape of a part of the heart acquired by an imaging system, and a pericardial fluid delivery provided on the outer shell. And at least one inflatable balloon attached to at least one predetermined location on the inner surface of the outer shell, wherein the outer shell is naturally positioned in the pericardial space It is not necessary to use an artificial force to prevent detachment from the heart, and the inflatable balloon is inflated to compress at least one ventricular free wall of the heart.

本発明のCRCSSにおけるDCCの実施位置の選択は、一定程度心臓再同期療法(CRT)中で得られた臨床結果に基づく。本発明のCRCSS装置において、心室自由壁区域が心外膜圧迫力を適用するための場所として選択されている。このため、加える圧迫力は血流に対して機械エネルギーを加えるだけでなく、心筋収縮再同期のための機械的刺激としても作用し、うまくいけば長期的に疾患のある心臓の電気生理学的逆リモデリングを誘発することも可能である。   The selection of the DCC location in the CRCCS of the present invention is based to some extent on the clinical results obtained during cardiac resynchronization therapy (CRT). In the CRCSS device of the present invention, the ventricular free wall section is selected as the location for applying epicardial compression force. For this reason, the applied pressure not only adds mechanical energy to the bloodstream, but also acts as a mechanical stimulus for resynchronization of the myocardial contraction, hopefully in the long-term diseased heart electrophysiological reverse. It is also possible to induce remodeling.

本発明のサックの設計は疾患のある心臓に逆リモデリングを行わせることを促進する際に複数の役割を果たす。心臓拡張期中に達成される受動的機械的抑制のほか、心外膜圧迫を介した心臓収縮サポートが血行動態及び電気生理学的傾向逆転を促進する
。伝導異常の治療においては、電気CRT治療において暗示されているように、右心室と左心室の自由壁上での両心室圧迫の作用が特に重要である。心臓の機械的及び電気的挙動は相互作用的である。難治性心不全をのぞき、疾患のある心臓の機械的補助循環によって、不適応の筋細胞に関連付けられる活動電位の機能不全を回復した、より健康な状態に向かって回帰させることができる。また、心室間または心室内の方式での心筋の同期刺激によって、電気伝導繰り込みがより均一な心臓収縮を促進し、より高い収縮効率につなげることができる。
The sac design of the present invention plays multiple roles in facilitating having the diseased heart perform reverse remodeling. In addition to passive mechanical suppression achieved during diastole, cardiac contraction support via epicardial compression promotes hemodynamic and electrophysiological trend reversal. In the treatment of conduction abnormalities, the action of biventricular compression on the free walls of the right and left ventricles is particularly important, as implied in electrical CRT therapy. The mechanical and electrical behavior of the heart is interactive. With the exception of refractory heart failure, the mechanically assisted circulation of the diseased heart can be returned to a healthier state in which the action potential dysfunction associated with maladaptive muscle cells has been restored. In addition, by synchronous stimulation of the myocardium in the interventricular or intraventricular manner, the electrical conduction retraction can promote more uniform cardiac contraction, leading to higher contraction efficiency.

血管後負荷の低減によってではなく、外部からの全体的な心室収縮力の増加によるDCCの実施は、同様に、心筋補助循環の環境を作り出せる可能性がある。つまり、異なる施力の運用に関わらず、LVADサポート群において観察される血管後負荷の低減により生じる電気生理学的変化に反映される逆リモデリングはDCC補助を有する患者においても出現することが見込まれる。心外膜圧迫は接触する心外膜区域上の経壁張力を効果的に低下または打ち消すことができる。自由壁DCCの作動は最も伝導に敏感な区域の周囲の心筋応力状態を即時に軽減することができるため、中度の疾患のある心臓の細胞逆リモデリングにつなげられる治療性の電気生理学的刺激をするDCCの最良の施力法と仮定される。   Implementation of DCC by increasing the overall ventricular contractile force externally, rather than by reducing the vascular afterload, may also create a myocardial assisted circulation environment. That is, reverse remodeling reflected in electrophysiological changes caused by reduced vascular postload observed in the LVAD support group is expected to appear in patients with DCC assistance, regardless of the different application forces . Epicardial compression can effectively reduce or cancel transmural tension on the contacting epicardial region. Actuation of free-wall DCC can immediately relieve myocardial stress conditions around the most conductive sensitive areas, thus leading to therapeutic electrophysiological stimulation leading to cellular remodeling in moderately diseased hearts It is assumed that DCC is the best application method.

瘢痕組織のある梗塞心筋を持つ心室にとって、ペーシング型CRTは心室内伝導遅延と分散を矯正しない可能性がある。心筋伝導ネットワークが損傷を受け、外部ルートまたは伝導ブロック区域を無視する別の独立した刺激を開始することによってその損傷部をバイパスできない場合、ペーシング誘導的な同期収縮は原則上実現不可能である。しかし、機械型CRCSSにはこのような制限はない。適切なタイミングを設定してサック圧迫を作動させる限り、伝導ネットワークが健全であるか否かを問わず、補助を受ける心筋は全体としてEKGに基いたDCCの施力リズムに従う。心臓が本発明のCRCSS手段によってサポートされるとき、電気生理学的逆リモデリングが出現するはずであり、それは再同期された、応力を軽減した心筋収縮の原因因子ではなく、付加価値的結果であるとみなされる。   For ventricles with infarcted myocardium with scar tissue, pacing CRT may not correct intraventricular conduction delay and dispersion. If the myocardial conduction network is damaged and cannot be bypassed by initiating another independent stimulus that ignores the external route or conduction block area, pacing-induced synchronous contraction is in principle not feasible. However, there is no such limitation in the mechanical CRCSS. As long as the sack compression is activated by setting an appropriate timing, the assisting myocardium as a whole follows the DCC force rhythm based on EKG, whether or not the conduction network is healthy. When the heart is supported by the CRCCS means of the present invention, electrophysiological reverse remodeling should appear, which is a value-added result rather than a resynchronized, stress-relieving myocardial contraction factor Is considered.

本発明のCRCSSは心臓細胞の挙動に関連付けられるこれら電気機械的相互作用を大いに利用している。機械的観点または伝導的観点のどちらから見ても、心室自由壁がDCC適用の最良の候補区域である。CRCSSを常に正確な位置に保持し、二心室の自由壁を正確に圧迫するために、CRCSSは特殊な施力の位置合わせと構造的配置が必要であり、そこで固定設計が必須となる。本発明においてはソフト適合(
soft−fitness)戦略を採用しており、これはEKG参照フィードバック制御システムによって強化される。右心室と左心室に対し同期した同時の圧迫を提供するために、CRCSS駆動ラインと流体供給制御設計において特別な注意が払われている。
The CRCSS of the present invention makes extensive use of these electromechanical interactions associated with cardiac cell behavior. From either the mechanical or conductive perspective, the ventricular free wall is the best candidate area for DCC applications. In order to keep the CRCSS in the correct position at all times and to accurately press the free walls of the two ventricles, the CRCSS requires special force alignment and structural arrangement, where a fixed design is essential. In the present invention, soft adaptation (
a soft-fitness) strategy, which is enhanced by an EKG reference feedback control system. Special attention is paid to CRCCS drive line and fluid supply control designs to provide synchronized simultaneous compression for the right and left ventricles.

本発明の代表的な実施例(心臓再同期圧迫サック、CRCS)と構成部材の概略図である。1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of the present invention (cardiac resynchronization compression sack, CRCS) and components. 本発明の別の実施例(心臓再同期圧迫サック、CRCS)と構成部材の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of another embodiment (cardiac resynchronization compression sack, CRCS) and components of the present invention. CRCSを心臓上に取り付けたときのソフト固定を示す立体図である。It is a three-dimensional view which shows soft fixation when CRCS is attached on the heart. 図1AのCRCSの心臓拡張期終了時のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA line | wire at the time of the end of the diastole of CRCS of FIG. 1A. 図1AのCRCSの心臓収縮期のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA line of the cardiac contraction period of CRCS of FIG. 1A. 図1BのCRCSの心臓拡張期終了時のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA line | wire at the time of the end of the diastole of CRCS of FIG. 1B. 図1BのCRCSの心臓収縮期のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA line of the cardiac systole of CRCS of FIG. 1B. CRCS上に取り付けた駆動ライン圧力調節器の透視図、拡大図、B−B線での立体透視断面図である。It is the perspective view of the drive line pressure regulator attached on CRCS, an enlarged view, and the three-dimensional perspective sectional view in the BB line. CRCSシステムの制御を示すブロック図である(実線が駆動ライン、点線が制御ライン)。It is a block diagram which shows control of a CRCS system (a solid line is a drive line, a dotted line is a control line).

本明細書は本発明の特定の要素を説明するために図面を含んでおり、これらの図面は本明細書に付属し、本明細書の一部を構成している。図面の例示的な(したがって本発明を限定しない)実施例を参照することで、本発明の明確な概念及び本発明が提供するシステムの部材と操作の明確な概念がよりはっきりと示される。これら図面における同じ符号は(それらが2つ以上の図面に出現する場合)同一の部材を表す。本文の説明に組み合わせてこれら図面の1つまたは複数を参照すると、よりはっきりと本発明を理解することができる。   This specification includes drawings to illustrate certain elements of the invention, and these drawings are appended to and constitute a part of this specification. Reference will now be made more clearly to the specific concepts of the present invention and of the system components and operations provided by the present invention with reference to the illustrative (and thus non-limiting) examples of the drawings. The same reference numbers in these drawings represent the same member (if they appear in more than one drawing). The invention can be more clearly understood with reference to one or more of these drawings in combination with the description herein.

(CRCS設計目標と実施例)
CRCSの実施に関連する主な問題は、固定と、心臓収縮と弛緩に応じた同期的なサックの作動である。電気生理学的逆リモデリングを刺激するため、心室自由壁区域上にポンプ補助を適用すべきである。本発明のCRCSの設計は心臓リズムと同期した二心室心外膜圧迫を提供することを意図しており、そのうち房室伝導遅延制御と左右心臓同時補助が実現のための設計目標である。以下、固定方法と心臓再同期ポンプ設計について説明する。
(CRCS design goals and examples)
The main problems associated with CRCS implementation are fixation and synchronous sac actuation in response to cardiac contraction and relaxation. Pump stimulation should be applied over the ventricular free wall area to stimulate electrophysiological reverse remodeling. The CRCS design of the present invention is intended to provide biventricular epicardial compression in synchrony with the cardiac rhythm, of which atrioventricular conduction delay control and simultaneous left and right heart assistance are design goals for realization. Hereinafter, the fixation method and the cardiac resynchronization pump design will be described.

(a)ソフト固定(soft−fixation):ここでは、真空吸引、接着剤での接着、縫合固定等のハード固定法は除外する。代わりに、非干渉性サック(non−interfering sac)を心臓周囲に寄り添わせて配置することができるソフト固定戦略を検討する。ソフト固定とは、低い接触圧力と最小の許容空隙で対象物体の周囲に装置を位置決め、または巻き付ける固定法を意味する。この定義に基づき、装置をその対象物体上に取り付けるとき、ソフト固定は本来の機能的目標に反せず、また取り付けにおいて生じる過度に緊密な接触による不良な副作用を誘発することもない。靴の着用がこの良い例である。靴は歩行の機能に干渉したり、妨げたりすることなく足に着用されることが意図されている。靴と足の間には適切な空間が保持され、これが傷害を生じる接触から足を保護し、かつ歩行を快適な経験にする。空隙が大きすぎると靴が脱げてしまい、小さすぎると圧迫や摩擦で外傷や斑状出血を引き起こすことがある。このため、形態の妥当性(appropriateness)と適合性(fitness)は良好なソフト固定を成功させる為の重要な要素となる。   (A) Soft-fixation: Here, hard fixing methods such as vacuum suction, adhesive bonding, and suture fixing are excluded. Instead, consider a soft fixation strategy in which a non-interfering sac can be placed near the heart. Soft fixing means a fixing method in which a device is positioned or wound around a target object with a low contact pressure and a minimum allowable gap. Based on this definition, when the device is mounted on its target object, soft anchoring does not violate the original functional goals and does not induce bad side effects due to the excessively close contact that occurs during the mounting. Wearing shoes is a good example of this. The shoe is intended to be worn on the foot without interfering with or interfering with the function of walking. A suitable space is maintained between the shoe and the foot, which protects the foot from injury-causing contact and makes walking a comfortable experience. If the gap is too large, the shoes will come off, and if it is too small, it may cause trauma or ecchymosis due to compression or friction. For this reason, the form's properness and fitness are important factors for successful good soft fixation.

心臓の解剖的構造から見ると、心臓は心嚢と呼ばれる流体で満たされたポーチによって囲まれている。心臓と心嚢の間の自然な空間がCRCSを取り付ける場所である。
本発明のCRCSの設計において、心臓拡張期終了時の心臓の形態の正確な複製がソフト固定を成功させる鍵である。CRCSの形状と体積は右心室と左心室の拡張期の充満を妨げてはならない。手術前にイメージングシステム(例:X線、コンピュータ断層撮影(CT)、磁気共鳴画像装置(MRI)、超音波(preferred echocardiography、優先超音波心臓診断法))を使用して、心臓解剖構造に対する事前のイメージングを行うと疾患のある心臓のマッピングに役立てることができる。CRCSの外殻は対象となる心臓のイメージングされた輪郭から作成した幾何形状が類似しているが若干大きい比例形態を使用して形成される。自然の心臓とCRCS外殻の間に形成されたゆとり空間(通常5cc〜15cc)は、後述するとおり、適合性の調整用に保留される。事前の保形形状のカスタマイズは、CRCSをしっかりと患者の胸腔内に配置することを可能にする。このため、切開した心嚢を再度縫合するとき、心臓解剖構造にできる限り適合させてCRCSインプラントを包み込むと、最良のソフト固定が得られる。心臓の表面と心嚢の間にCRCSを挟みこむことで心膜空間を自然のクレードルとして用い、植え込まれたサックを収容することができる。治癒の過程で心膜液が生成され、この間質液がサックの作動中に心臓の表面を傷害性の接触から保護する潤滑剤として作用する。
Viewed from the heart's anatomy, the heart is surrounded by a fluid-filled pouch called the pericardium. The natural space between the heart and pericardium is where the CRCS is attached.
In the CRCS design of the present invention, accurate replication of the heart shape at the end of diastole is the key to successful soft fixation. The shape and volume of the CRCS must not prevent the right and left ventricles from filling during diastole. Prior to surgery, an imaging system (eg, X-ray, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ultrasound (preferential echocardiography)) is used to pre-define cardiac anatomy. Imaging can be useful for mapping a diseased heart. The outer shell of the CRCS is formed using a proportional form that is similar but slightly larger in geometry created from the imaged contours of the heart of interest. A clear space (usually 5 cc to 15 cc) formed between the natural heart and the CRCS shell is reserved for compatibility adjustments, as described below. Customization of the pre-shaped shape allows the CRCS to be securely placed in the patient's thoracic cavity. Thus, when resecting the incised pericardium, the best soft fixation is obtained if the CRCS implant is wrapped as closely as possible to the heart anatomy. By sandwiching the CRCS between the surface of the heart and the pericardium, the pericardial space can be used as a natural cradle to accommodate the implanted sac. During the healing process, pericardial fluid is produced and this interstitial fluid acts as a lubricant to protect the heart surface from damaging contact during sack operation.

CRCS外殻の構築時は、非伸展性の要求で外殻の厚さが決定される。例えば、生体適合性ポリウレタンをサック材料とするとき、0.2〜1.5mmの厚さで通常は十分である。この解剖構造上適合する非伸展性の外殻は外力を加えるとき、圧迫力が直接内部に向かって心臓に加えられるのに役立つ。構築したCRCSは一般に変形可能であり、かつ形状の保形性を備えていることに注意すべきである。挿入中、数回のポンプストローク後、サックはその最も適合する位置に安定される。適したCRCSインプラントは拡張期充満に影響せず、これは静脈還流圧に反映される。このような心臓機能に関連する自動的なサック配置と非干渉性のサポートは、本発明の発明者の実験室で行われた動物実験で確認されている。左心と右心に関する手術前後の静脈圧または房圧を観察することによって導かれる緩衝液(cushion fluid)の体積を調整することで最適な適合性に微調整することができる。   At the time of construction of the CRCS outer shell, the thickness of the outer shell is determined by the non-extensible requirement. For example, when biocompatible polyurethane is used as a sack material, a thickness of 0.2 to 1.5 mm is usually sufficient. This anatomically conformable non-extensible shell helps the compression force be applied directly to the heart when applying an external force. It should be noted that the constructed CRCS is generally deformable and has shape retention. During insertion, after several pump strokes, the sac is stabilized in its most suitable position. A suitable CRCS implant does not affect diastolic filling, which is reflected in venous return pressure. Such automatic sack placement and incoherent support related to cardiac function has been confirmed in animal experiments conducted in the inventor's laboratory. By adjusting the volume of buffer fluid derived by observing venous pressure or atrioventricular pressure before and after surgery on the left and right hearts, it can be fine-tuned for optimal suitability.

図1Aと図1Bに本発明のCRCS設計100Aと100Bの2つの実施例を示す。
円錐形の形状はCRCSの最高点周囲の構造を強化する。このような硬さが強化された最高点部分はCRCSを切開された心膜空間内に容易に挿入するのに役立ち、かつ駆動ライン105の出口とするのに理想的な位置である。サックと駆動ラインとの接続点周囲にテフロン(登録商標)のカフを取り付けることができる。心嚢を閉じるとき、このカフを心嚢上に縫合すると、ソフト固定に追加の保証を提供することができる。
1A and 1B show two embodiments of the CRCS designs 100A and 100B of the present invention.
The conical shape reinforces the structure around the highest point of the CRCS. This highest point portion with enhanced hardness serves to facilitate the insertion of the CRCS into the incised pericardial space and is an ideal location for the exit of the drive line 105. A Teflon (registered trademark) cuff can be attached around the connection point between the sack and the drive line. When closing the pericardium, suturing this cuff over the pericardium can provide additional assurance for soft fixation.

類似の画像レンダリングおよび製造方法を利用してCRCS隔膜102を作製することができる。CRCS隔膜102は薄く、厚さは通常約10〜100ミクロンである。この形状保形性の柔軟なCRCS隔膜102は、特に不活性ポリマー材料を隔膜材料に使用したとき、容易に心臓の表面上に付着させることができる。従来のDCC装置とは対照的に、外殻101とCRCS隔膜102で定義された空間内に含まれる流体(液体または気体)は直接力を伝達する媒体として使用されない。この流体は手術前または手術後のいずれかで最適な解剖構造適合性を達成するために調節できる緩衝剤または緩衝液として作用する。排出管107とスキンボタンアッセンブリをCRCS外殻に連結することができ(図1Aの実施例を参照)、それにより必要時に体外の緩衝液調整を行うことができる。図3と図4は、心臓収縮期と心臓拡張期の心嚢、心室、CRCS隔膜102、バルーン103、104と外殻101の間の関係をそれぞれ説明している。図1Bは緩衝液調整を必要としない別の実施例である。外殻に開けられた開口101a(例えば穿通孔)は心膜液が自由にサック壁面を通過できるようにする。この設計は1拍動単位での緩衝液の自動調整を可能にする。   Similar image rendering and manufacturing methods can be utilized to create the CRCS diaphragm 102. The CRCS diaphragm 102 is thin and is typically about 10-100 microns thick. This shape-retaining flexible CRCS diaphragm 102 can be easily deposited on the surface of the heart, especially when an inert polymer material is used as the diaphragm material. In contrast to conventional DCC devices, the fluid (liquid or gas) contained within the space defined by the outer shell 101 and the CRCS diaphragm 102 is not used as a direct force transmitting medium. This fluid acts as a buffer or buffer that can be adjusted to achieve optimal anatomical compatibility either before or after surgery. The drain tube 107 and skin button assembly can be connected to the CRCS shell (see the embodiment of FIG. 1A), so that buffer adjustments outside the body can be made when needed. 3 and 4 illustrate the relationship between the systole and diastole pericardium, ventricle, CRCS diaphragm 102, balloons 103 and 104, and outer shell 101, respectively. FIG. 1B is another embodiment that does not require buffer adjustment. An opening 101a (for example, a penetration hole) opened in the outer shell allows pericardial fluid to freely pass through the sac wall surface. This design allows automatic adjustment of the buffer in 1 beat units.

DCCの適用では、心外膜圧迫が収縮補助中に冠動脈血管床を圧迫する可能性があるため、虚血合併症が報告されている。本発明のサックの設計はこの合併症を軽減することができる。自由壁区域を除き、非加圧隔膜による被覆によって提供されるソフトな接触は圧迫力が加えられたときも大部分の冠動脈に影響を与えることがない。   In the application of DCC, ischemic complications have been reported because epicardial compression may compress the coronary vascular bed during assisting contractions. The present sac design can alleviate this complication. With the exception of the free wall area, the soft contact provided by the coating with the non-pressurized septum does not affect most coronary arteries when a compression force is applied.

(b)心臓再同期DCCサポート:一対のバルーン103、104が本発明のCRCS設計のDCCの実施に用いられる。図2に補助を受ける心臓の形態に対するバルーンの配置位置を示す。これら左側と右側のバルーンは外殻の内面上に取り付けられ、バルーンの重心をそれぞれ左右心室の自由壁の中心に合わせて配置される。異なる移植段階の各患者の特定の心臓状態に基づいて、バルーンの拍出量(balloon stroke volume)(20〜80cc)を選択することができる。初期の補助期には、例えば必要な心拍出量に増加するために、全キャパシティを提供することができる。ただし、心室容積と筋肉質量の低下と共に心臓が回復するとき、それに従ってバルーンの拍出量を減少することができ、これによりサックのサポートを断絶するまで心臓に対する段階的な補助の減少が可能である。バルーンの拍出量の調整は心室の収縮作用を特に考慮する必要がある。例えば、回復期において心臓が収縮する状況においては、CRCS外殻101と心外膜の間の間隙が増大するため、一定の拍出量のポンピングは徐々にそのDCCポンピングの効力を失う。CRCS移植後にポンピングの拍出量を変更するべきか否かは、実際の患者の状態と医師による治療計画によって決定される。   (B) Cardiac resynchronization DCC support: A pair of balloons 103, 104 are used to implement the DCC of the CRCS design of the present invention. FIG. 2 shows the placement position of the balloon relative to the shape of the heart receiving assistance. These left and right balloons are mounted on the inner surface of the outer shell, and are arranged so that the center of gravity of the balloon is aligned with the center of the free wall of the left and right ventricles. A balloon stroke volume (20-80 cc) can be selected based on the specific heart condition of each patient at different implantation stages. In the initial assist period, full capacity can be provided, for example to increase to the required cardiac output. However, when the heart recovers with a decrease in ventricular volume and muscle mass, the stroke volume of the balloon can be reduced accordingly, which allows a step-by-step reduction to the heart until the support of the sac is broken. is there. Adjustment of the stroke volume of the balloon requires special consideration of the contractile action of the ventricle. For example, in a situation where the heart contracts during recovery, the gap between the CRCS shell 101 and the epicardium increases so that a certain stroke volume pump gradually loses its DCC pumping efficacy. Whether the pumping stroke volume should be changed after CRCS transplantation is determined by the actual patient condition and treatment plan by the physician.

本発明のバルーンポンピングは圧迫力を最も重要な心室自由壁区域上に配置することを目的として設計されている。バルーン作動を受けて、外殻101とCRCS隔膜102の間にある緩衝液が再分布され、バルーンの膨張によって置き換えられた空間を打ち消す。心臓の拍出量は通常バルーンの拍出量より大きいため、外殻101の内側への動作は流体体積の調整に一部作用するものの、CRCSストローク限度を超える更なる心室収縮は心膜液が空いた空間に流入して、これを充填する必要がある。この緩衝液及び心膜液の運動と外殻の変形の共同作用が隔膜を心外膜に相隣して取り付けられた内張りとし、これによりその他の形式の不良な「隔膜吸引」(diaphragm suction)現象を回避することができる。この現象は心臓の収縮期駆出期間の心筋性短縮または心室収縮を妨げる可能性がある。図1Bの実施例はCRCS外殻の複数の開口101aを通して心外膜液を迅速に流通させることができる、より好ましい設計である。注意すべきは、図1Aの実施例において、バルーンは心臓の表面と直接接触するのではなく、サックのCRCS隔膜102に対して運動し、このためDCCの作動と心外膜運動で生じる相対的な運動を最小にすることができる。この独特の特徴は心外膜に相対して移動するサックの長期的な傷害性の接触に起因する摩擦挫傷と心筋の繊維化を改善することができる。   The balloon pumping of the present invention is designed to place the compression force on the most important ventricular free wall area. In response to the balloon actuation, the buffer solution between the outer shell 101 and the CRCS diaphragm 102 is redistributed to negate the space replaced by balloon inflation. Since the cardiac output is usually greater than the balloon output, the inward movement of the outer shell 101 has some effect on the fluid volume adjustment, but further ventricular contraction beyond the CRCS stroke limit is caused by pericardial fluid. It is necessary to flow into the empty space and fill it. The synergistic action of this buffer and pericardial fluid movement and outer shell deformation makes the septum a lining attached adjacent to the epicardium, thereby making other types of poor "diaphragm suction". The phenomenon can be avoided. This phenomenon may interfere with myocardial shortening or ventricular contraction during the systolic ejection period of the heart. The embodiment of FIG. 1B is a more preferred design that allows rapid distribution of epicardial fluid through a plurality of openings 101a in the CRCS shell. It should be noted that in the embodiment of FIG. 1A, the balloon is not in direct contact with the heart surface, but is moved relative to the sac's CRCS diaphragm 102, and thus relative to the effect of DCC actuation and epicardial movement. Movement can be minimized. This unique feature can improve frictional contusion and myocardial fibrosis due to the long-term injured contact of the sac that moves relative to the epicardium.

注意すべきは、本発明のCRCSはキックオフ(kick−off)型のDCCサポートを形成して心臓収縮期の収縮を補助することを意図している点である。通常バルーンの拍出量は心室よりも小さく設定され、一般には自然の拍出量の20%〜50%である。QRS間隔を組み合わせて時間を設定したバルーンの作動は、等容収縮の開始から多くともピーク駆出までの収縮運動を強化するのみである。このため、心外膜圧迫補助は最大収縮に達する前に最低程度まで低下し、心臓拡張期間中に心臓弛緩が影響を受けることがない。電気生理学的に、これは活動電位の再分極が外部から加えられる圧迫によって受ける干渉を最少にすることができる。このほか、キックオフ型DCCサポートは初期の心筋性短縮段階においてのみ心臓に補助循環を提供し、キックオフ強化期間を過ぎると心臓そのものに収縮が任せられる。この部分的サポートの特徴は心臓が完全に機械的補助循環に依頼することを防止する自然のリハビリメカニズムを形成する。心臓の完全な機械的補助循環は後続の心筋回復とデバイスからの脱却を妨げる可能性がある。   It should be noted that the CRCS of the present invention is intended to form a kick-off type DCC support to assist systolic contraction. Usually, the stroke volume of the balloon is set smaller than that of the ventricle and is generally 20% to 50% of the natural stroke volume. The operation of a balloon that sets the time by combining QRS intervals only enhances the contraction movement from the start of isovolumetric contraction to at most peak ejection. Thus, epicardial compression assist is reduced to a minimum before reaching maximum contraction, and cardiac relaxation is not affected during diastole. Electrophysiologically, this can minimize the interference experienced by externally applied compression of action potential repolarization. In addition, the kick-off type DCC support provides auxiliary circulation to the heart only in the initial myocardial shortening stage, and contraction is left to the heart itself after the kick-off strengthening period. This partial support feature forms a natural rehabilitation mechanism that prevents the heart from fully committing to mechanically assisted circulation. The complete mechanical assisted circulation of the heart can prevent subsequent myocardial recovery and escape from the device.

(c)CRCSポンピング制御:CRCSポンピングには外部からのエネルギー供給が必要である。体外または体内エネルギー供給システムを考慮することができる。違いは採用する作用流体と駆動ライン105の特性にある。利便性のため、経皮駆動ライン105を備えた体外空気圧システムを用いて操作原理を説明する。   (C) CRCS pumping control: CRCS pumping requires external energy supply. Extracorporeal or internal energy supply systems can be considered. The difference is in the characteristics of the working fluid to be adopted and the drive line 105. For convenience, the operating principle will be described using an extracorporeal air pressure system provided with a percutaneous drive line 105.

作動されたバルーンに対する加圧流体の往復輸送に経皮駆動ライン105を備えた体外駆動システムを使用するとする。左側と右側のバルーン103、104は個別にまたは集合的に作動させることができる。個別のバルーン駆動においては(図示しない)、2本の経皮ラインが必要であり、それぞれがそれ自身の圧力源と付属のコントローラを有する。駆動圧力レベルおよび同期ポンピング制御は左心室または右心室の特徴に合わせて個別に扶助することができる。ただし、集合的なバルーン駆動は、図1Aと図1Bに示すように、1セットの駆動ラインとコントローラシステムのみを装備している。経皮駆動ライン105は胸腔または心嚢に進入した後、左分岐ライン105aと右分岐ライン105bに分かれ、それぞれが必要な目的地へ駆動流体を運ぶ。バルーンの増圧は駆動ライン105に関連する慣性と抵抗、及び補助を受ける心室壁によって加えられる反応体圧力によって決定されることに注意する。二心室の同時ポンピングを達成するため、右分岐ライン105bと左分岐ライン105aの長さと内腔直径を適切に調節する必要がある。この示差慣性/抵抗の設計は集合的な左右の心臓補助をより良い心臓収縮と弛緩の同期性で実行できる可能性がある。   Assume that an extracorporeal drive system with a percutaneous drive line 105 is used for the reciprocal transport of pressurized fluid to an actuated balloon. The left and right balloons 103, 104 can be actuated individually or collectively. Individual balloon drives (not shown) require two percutaneous lines, each with its own pressure source and associated controller. The drive pressure level and synchronous pumping control can be assisted separately for the left or right ventricular characteristics. However, the collective balloon drive is equipped with only one set of drive line and controller system as shown in FIGS. 1A and 1B. After entering the thoracic cavity or pericardium, the percutaneous drive line 105 is divided into a left branch line 105a and a right branch line 105b, each carrying the drive fluid to the required destination. Note that the balloon pressure increase is determined by the inertia and resistance associated with the drive line 105, and the reactant pressure applied by the ventricular wall receiving assistance. In order to achieve simultaneous biventricular pumping, the length and lumen diameter of the right branch line 105b and the left branch line 105a need to be adjusted appropriately. This differential inertia / resistance design may be able to perform collective left and right cardiac assist with better cardiac contraction and relaxation synchrony.

単一の駆動ライン105の設計に関連する利点は、経皮貫通が一箇所だけであるため、手術後の感染合併症のリスクを最低に抑えることができることである。しかしながら、欠点は制御面にあり、二心室に対する補助において、原則的に1つの圧力供給とタイミング制御だけを使用して、左右2つの心室の最適なポンピングレベルとピーク圧力タイミング制御を達成することはできないためである。最良のCRCS実施例は図1Aと図1Bに示すような単一の駆動ライン105設計を採用する。追求する制御目標として最適以下の制御が設定される。圧力レベルとピーク圧力タイミングは主に左心室のDCC要求に基づいて決定される。ただし、右の心臓制御パラメータを駆動ライン105の長さと内腔直径を調節することで決定し、適切なポンピング圧力レベルを獲得すると共に、左右の心臓サポートにそれぞれ関連付けられた収縮ピーク圧力間の不一致を最小にすることができる。   An advantage associated with the single drive line 105 design is that there is only one percutaneous penetration so that the risk of infectious complications after surgery can be minimized. However, the drawback is in the control aspect, and in assisting the two ventricles, it is possible to achieve optimal pumping level and peak pressure timing control of the two left and right ventricles using only one pressure supply and timing control in principle. This is because it cannot be done. The best CRCS embodiment employs a single drive line 105 design as shown in FIGS. 1A and 1B. Sub-optimal control is set as the control target to be pursued. The pressure level and peak pressure timing are determined primarily based on the left ventricular DCC requirement. However, the right cardiac control parameter is determined by adjusting the length and lumen diameter of the drive line 105 to obtain an appropriate pumping pressure level and a discrepancy between the systolic peak pressures associated with the left and right heart supports, respectively. Can be minimized.

ポンピング同期性の微調整は、図7に示すように、駆動ライン105の分岐接合点上に取り付けられた一対の圧力調節器ネジ108aを含む圧力調節器108を使用して達成することができる。駆動ライン内腔を押しつぶしたり解放したりすることによって、送達される流速と圧力を変化させることができる。一般に、左右ポンピングの同期性は異なる右−左慣性/抵抗パラメータの最良の割り当てに関する事前分析であらかじめ決定される。サックの植え込み時に微調整を行うことができ、外科医に手術前後の調整における自由を提供し、最適な心臓収縮同期性を見つけることができる。   Fine tuning of the pumping synchrony can be achieved using a pressure regulator 108 that includes a pair of pressure regulator screws 108a mounted on the branch junction of the drive line 105, as shown in FIG. By crushing or releasing the drive line lumen, the delivered flow rate and pressure can be varied. In general, left-right pumping synchrony is pre-determined with a prior analysis on the best assignment of different right-left inertia / resistance parameters. Fine adjustments can be made when the sac is implanted, providing the surgeon freedom in pre- and post-operation adjustments and finding optimal cardiac contraction synchrony.

図8に同期ポンピング制御の設計を示す。左右2つのCRCSバルーン803、804は共に圧力センサを備えている。外科手術中、圧力波形を取得して、モニタ上に表示することができる。例えば皮膚陰極(skin cathodes)を使用しても、EKG信号801を取得することができ、これによりCRCSコントローラ805に送信することができる。R波とバルーン圧力ピーク値を検出するアルゴリズムが左右のDCC補助をR波に対する時間遅延に変換する。CRCSコントローラ805に電気的に結合された定期房室伝導遅延時間802がCRCSポンピングコンソール806に指示し、加圧流体を作動バルーンに送達させる。左右ポンピングの同期性は、圧力調節器808を調節することによって手動で制御することができる。目的は収縮ピークで左右バルーンの圧力波形に関連して出現するギャップを最小にすることにある。本発明のCRCS制御設計において、特定の問題が生じた場合を除き、バルーンの拍出量はあらかじめ決定され、且つ固定値として設定され、通常は約20〜80ccの範囲内で選択される。このため、コンソール駆動圧力の大きさは主にバルーンの膨張速度を制御する。したがって、心室の過度圧迫に関しての問題はない。   FIG. 8 shows the design of synchronous pumping control. Both the left and right CRCS balloons 803 and 804 have pressure sensors. During surgery, pressure waveforms can be acquired and displayed on a monitor. For example, even when skin cathodes are used, the EKG signal 801 can be acquired and transmitted to the CRCS controller 805. An algorithm for detecting the R wave and the balloon pressure peak value converts the left and right DCC assistance into a time delay for the R wave. A periodic atrioventricular conduction delay time 802 electrically coupled to the CRCS controller 805 instructs the CRCS pumping console 806 to deliver pressurized fluid to the actuation balloon. The synchronization of the left and right pumping can be controlled manually by adjusting the pressure regulator 808. The objective is to minimize the gap that appears in relation to the pressure waveform of the left and right balloons at the deflation peak. In the CRCS control design of the present invention, unless a specific problem occurs, the stroke volume of the balloon is predetermined and set as a fixed value, and is usually selected within a range of about 20 to 80 cc. For this reason, the magnitude of the console driving pressure mainly controls the inflation rate of the balloon. Thus, there are no problems with excessive ventricular pressure.

キックオフ型DCCと心臓のリズムへの順応を組み合わせた実施は、本発明の提示するソフト固定の概念の実現に有用である。キックオフ型サポートは補助を受ける心臓に対する固定による干渉を最小にすることができ、且つ心臓の筋肉をその自然の心臓動態に従って最大程度まで収縮させることができる。本発明のCRCSの設計により提供されるキックオフ型DCC補助は、疾患のある心臓の機械的機能と電気生理学的機能の回復促進において重要な貢献ができる独特な利点を提供する。   An implementation combining kick-off DCC and adaptation to the heart rhythm is useful for realizing the concept of soft fixation presented by the present invention. The kick-off support can minimize fixation interference to the assisted heart and can contract the heart muscle to the maximum extent according to its natural heart dynamics. The kick-off DCC assistance provided by the CRCS design of the present invention offers the unique advantage that it can make an important contribution in promoting the recovery of the mechanical and electrophysiological functions of the diseased heart.

100A、100B CRCS
101 外殻
101a 開口
102 CRCS隔膜
103、104 バルーン
105 駆動ライン
105a 左分岐ライン
105b 右分岐ライン
107 排出管
108 圧力調節器
108a 圧力調節器ネジ
801 EKG信号
802 房室伝導遅延時間
803、804 CRCSバルーン
805 CRCSコントローラ
806 CRCSポンピングコンソール
808 圧力調節器
100A, 100B CRCS
101 Outer shell 101a Opening 102 CRCS diaphragm 103, 104 Balloon 105 Drive line 105a Left branch line 105b Right branch line 107 Drain pipe 108 Pressure regulator 108a Pressure regulator screw 801 EKG signal 802 Atrioventricular conduction delay time 803, 804 CRCS balloon 805 CRCS controller
806 CRCS pumping console 808 pressure regulator

Claims (11)

心臓圧迫システム(cardiac compression system)であって、イメージングシステムにより取得した心臓拡張期終了時の輪郭の一部に実質上形状が合致するようカスタマイズして作製された外殻と、
前記外殻上に設けられ、心膜液の受け渡しに用いられる少なくとも1つの開口と、
前記外殻の内側表面の少なくとも1つのあらかじめ定められた位置に取り付けられた少なくとも1つの膨張式バルーンと、を含み、そのうち
前記外殻が心膜空間に自然に位置決めされ、人工の力を借りて心臓からの離脱を防止する必要がなく、且つ前記膨張式バルーンが膨張して前記心臓の少なくとも1つの心室自由壁を圧迫することを特徴とする、心臓圧迫システム。
A cardiac compression system, the outer shell being customized to substantially match the shape of the end diastole profile acquired by the imaging system;
At least one opening provided on the outer shell and used for delivery of pericardial fluid;
At least one inflatable balloon attached to at least one predetermined location on the inner surface of the outer shell, wherein the outer shell is naturally positioned in the pericardial space, with the aid of artificial force A cardiac compression system, wherein there is no need to prevent withdrawal from the heart and the inflatable balloon is inflated to compress at least one ventricular free wall of the heart.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記外殻の輪郭が実質上保持可能であることを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
A cardiac compression system characterized in that the contour of the outer shell can be substantially retained.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記外殻が円錐形の形状を備え、
前記心臓の最高点の周囲を包み込むことを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
The outer shell has a conical shape;
A heart compression system characterized by wrapping around the highest point of the heart.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記少なくとも1つの膨張式バルーンの膨張体積が制御可能であることを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
A cardiac compression system, wherein the inflation volume of the at least one inflatable balloon is controllable.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記少なくとも1つの膨張式バルーンの膨張が等容収縮の開始時に開始し、且つ
前記心臓のピーク駆出の前に終了することを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
A cardiac compression system, characterized in that the inflation of the at least one inflatable balloon starts at the beginning of isobaric contraction and ends before the peak ejection of the heart.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記少なくとも1つの膨張式バルーンが第1膨張式バルーンと第2膨張式バルーンを含み、左心室自由壁と右心室自由壁をそれぞれ圧迫することを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
The cardiac compression system, wherein the at least one inflatable balloon includes a first inflatable balloon and a second inflatable balloon, and compresses the left and right ventricular free walls, respectively.
請求項6に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記第1膨張式バルーンと前記第2膨張式バルーンの膨張体積とタイミングが個別に制御可能であることを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 6,
A heart compression system, wherein the inflation volume and timing of the first inflatable balloon and the second inflatable balloon can be individually controlled.
請求項6に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記第1膨張式バルーンと前記第2膨張式バルーンの膨張体積とタイミングが集合的に制御可能であることを特徴とする、請求項6に記載の心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 6,
The heart compression system according to claim 6, wherein inflated volumes and timings of the first inflatable balloon and the second inflatable balloon are collectively controllable.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記少なくとも1つの膨張式バルーンが、液体と気体から構成される群から選択された媒体を通して膨張されることを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
A cardiac compression system, wherein the at least one inflatable balloon is inflated through a medium selected from the group consisting of a liquid and a gas.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、さらに
前記外殻と類似した輪郭を持つ弾性隔膜を含み、
前記弾性隔膜と
前記外殻の内側表面の辺縁が連結され、且つ
前記膨張式バルーンを被覆し、そのうち、
前記心臓圧迫システムを埋め込むとき、
前記弾性隔膜と心臓表面のみが実質的な接触を有することを特徴とする、心臓圧迫システム。
The cardiac compression system according to claim 1, further comprising an elastic diaphragm having a contour similar to the outer shell,
The elastic diaphragm is connected to the inner surface edge of the outer shell, and covers the inflatable balloon,
When implanting the cardiac compression system,
A cardiac compression system, characterized in that only the elastic diaphragm and the heart surface have substantial contact.
請求項1に記載の心臓圧迫システムにおいて、
前記イメージングシステムが、X線、コンピュータ断層撮影(CT)、磁気共鳴画像装置(MRI)、超音波から構成される群から選択されることを特徴とする、心臓圧迫システム。
The heart compression system according to claim 1,
A cardiac compression system, wherein the imaging system is selected from the group consisting of X-rays, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and ultrasound.
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