DE2056830A1 - Intra-aortic circulation relief device - Google Patents

Intra-aortic circulation relief device

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DE2056830A1
DE2056830A1 DE19702056830 DE2056830A DE2056830A1 DE 2056830 A1 DE2056830 A1 DE 2056830A1 DE 19702056830 DE19702056830 DE 19702056830 DE 2056830 A DE2056830 A DE 2056830A DE 2056830 A1 DE2056830 A1 DE 2056830A1
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Reinhard Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 8501 Neunhof; Franke Otto Dipl.-Ing. 1000 Berlin; Schaldach Max Dr.-Ing. 8520 Erlangen. A61m 16-00 Blaser
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Schaldach, Max, Dr.-Ing., 1000 Berlin
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Description

Intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung bestehend aus einem in die Aorta eingeführten und mit einem Be- und Entlüftungssystem verbundenen Ballonkatheter.Intra-Aortic Circulatory Relief Device The present invention refers to an intra-aortic circulatory relief device consisting of one inserted into the aorta and connected to a ventilation system Balloon catheter.

Einrichtungen zur mechanischen Unterstützung des insuffizienten Herzens gewinnen im Rahmen der Intensivtherapie zunehmend an Bedeutung. Mit Hilfe eines in die Aorta thoracica vorgeschobenen Ballons läßt sich die Herzarbeit durch sein Entlüften während der Systole entscheiden vermindern. Durch das Füllen des Ballons in der Diastole ergibt sich eine verbesserte Koronardurchblutung, da das im tortenabschnitt verdrängte Blut zum Teil retrograd zur Aortenwurzel hin strömt. Voraussetzung für eine wirkungsvolle Entlastung des Herzens ist eine exakte Steuerung der Volumenveränderung durch das Be- und Entlüftungssystem in der Aorta.Devices for mechanical support of the insufficient heart are becoming increasingly important in intensive therapy. With help of a The work of the heart can be carried out by balloons advanced into the thoracic aorta Decrease venting during systole decide. By filling the balloon In the diastole there is an improved coronary blood flow, because that in the cake section displaced blood partially flows retrograde to the aortic root. requirement for an effective relief of the heart is an exact control the change in volume caused by the ventilation system in the aorta.

Die WLrksamkeit einer intraaortalen Kreislaufentlastungseinrichtung hängt somit entscheidend davon ab, daß das Füllen und Entleeren des Ballons in bestimmten Phasen der Herzaktion erfolgt. Während der isometrischen Kontraktion erfolgt die Entleerung, die dann mit Beginn der Diastole rückgängig gemacht wird. Dieser Effekt läßt sich als Impedanzänderung des Herzens beschreiben.The effectiveness of an intra-aortic circulatory relief device thus depends crucially on the fact that the filling and deflation of the balloon in certain Phases of the heart's action takes place. During isometric contraction, the Emptying, which is then reversed with the onset of diastole. This effect can be described as a change in the impedance of the heart.

Bei bekannten Entlastungseinrichtungen erfolgt die Steuerung des Be- und Entlüftungssystems durch die vorangegangene Herzaktion. Diese Einrichtungen haben bei konstanter bzw. sich nur langsam verändernder Herzfrequenz zwar den Vorteil, daß die Zeitkonstanten des Steuer- und Antriebssystems wegen des langen Zeitintervalls zwischen Triggersignal und Volumenverschiebung im Ballon unkritisch sind, jedoch sind für die Behandlung des kardiogenen Schocks, bei dem Arrhythmien auftreten können, bei einer solchen Entlastungseinrichtung aufwendige elektronische maßnahmen erforderlich, um ein eventuelles Zusammenfallen des Ballonfüllvorgangs und der Herzkontraktion sicher zu vermeiden.With known relief devices, the loading is controlled and ventilation system through the previous cardiac action. These bodies with a constant or only slowly changing heart rate have the advantage of that the time constants of the control and drive system because of the long time interval between the trigger signal and the volume shift in the balloon are not critical, however are for the treatment of cardiogenic shock, in which arrhythmias can occur, Complex electronic measures are required for such a relief facility, a possible coincidence of the balloon filling process and the heart contraction sure to avoid.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung bestehend aus einem in die Aorta eingeführten und mit einem Be-und Entltiftungssystem verbundenen Ballonkatheter, dessen Füll- und Entleervorgang durch bestimmte Herzaktionsphasen gesteuert wird, wobei das Füllen des Ballons während der Diastole und das Entleeren des Ballons während der Systole des Herzens erfolgt, anzugeben, die auch beim Auftreten von Arrhythmien und damit verbundenen mechanisch wirksamen Extrasystolen sicher arbeitet ohne den geräte- und schaltungstechnischen Aufwand zu erhöhen.The object of the present invention is therefore to provide an intra-aortic Circulatory relief device consisting of an inserted into the aorta and balloon catheter connected to a loading and unloading system, its filling and Emptying process is controlled by certain cardiac action phases, with the filling of the balloon during diastole and deflating the balloon during systole of the heart is made to indicate that also when arrhythmias occur and thus connected mechanically effective extrasystoles works safely without the device and to increase the complexity of the circuitry.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Anwendung eines von der zur jeweiligen Herzaktion gehörigen R-Zacke des Elektrokardiogramms direkt gesteuerten elektromagnetischen Be- und Entlüftungssystems.According to the invention, this object is achieved by the application one of the R-wave of the electrocardiogram belonging to the respective heart action directly controlled electromagnetic ventilation system.

Gemä einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht das elektromagnetische Be- und Entlüftungssysteni aus einer elektromagnetischen Pumpe - angetrieben durch einen Doppelhubmagneten - dessen Steuerkreis Konstantstromverhalten aufweist.According to a further embodiment of the invention, there is electromagnetic Ventilation systems from an electromagnetic pump - driven by a double solenoid - the control circuit of which exhibits constant current behavior.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung eines steuerbaren Klagnetventils mit nachgeschaltetem pneumatischen Leistungsverstärker.Another possibility is to use a controllable one Klagnetventils with downstream pneumatic power amplifier.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich als Vorteil gegenübei den bekannten Einrichtungen eine bessere diastolische Koronarperfusion. Außerdem läßt sich für jede mechanisch wirksame Exstrasystole eine zusätzliche Belastung des Myokards vermeiden, indem die Triggerung während der absoluten Refraktärzeit bzw. der Systole für eine bestimmte Zeitdauer verriegelt wird.Using the solution according to the invention results in an advantage Compared to the known devices a better diastolic coronary perfusion. In addition, there can be an additional load for every mechanically effective exstrasystole Avoid the myocardium by triggering during the absolute refractory period or the systole is locked for a certain period of time.

Die Steuerzeit für die Entlüftung wird konstant gewählt, da die isometrische Kontraktionsdauer nahezu frequenzunabhängig ist.The control time for the venting is chosen to be constant, since the isometric The duration of the contraction is almost independent of the frequency.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand eines in den Figuren 1 - 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one shown in FIGS. 1-3 Embodiment explained in more detail.

Dabei zeigt die Fig. 1 einen Ballonkatheter Fig. 2 ein Anwendungschema beim Menschen Fig. 3 ein Blockschaltbild der Xreislaufentlastungseinrichtung mit Steuerung.1 shows a balloon catheter and FIG. 2 shows an application scheme in humans FIG. 3 is a block diagram of the circulatory relief device Steering.

Die Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ballonkatheters. Mit 1 ist dabei der Innenraum des Ballons bezeichnet, während 2 die im Innenraum 1 durchbrochene Schlauchzuführung darstellt.Fig. 1 shows the structure of a balloon catheter. With 1 is included denotes the interior of the balloon, while 2 those in the interior 1 represents openwork hose feed.

Die Fig. 2 zeigt ein Anwendungschema der erfindungsgemäßen Kreislaufentlastungseinrichtung am menschlichen Körper. Der Hallonkatheter, bestehend aus Ballon 6 und Schlauchzuführung 7, wird dabei in der Aorta thoracica 4 bis zum Herzen 5 vorgeschoben. Im Herzen 5 verankert ist weiterhin eine intrakardiale Katheterelektrode 10, die an einen Herzschrittmacher 11 angeschlossen ist. Dieser kann durch elektrische Stimulation die Herzkonstraktion aufrechterhalten. Ist eine derartige Maßnahme nicht erforderlich, so genügt die Synchronisierung der Be- und Entlüftung des Ballons mit der Herzkontraktion durch eine Steuereinheit 12, der ingan3siGale durch an der Körperoberfläche angebrachte EKG-Elektroden 8 und 9 zugeführt werden.2 shows an application diagram of the circulatory relief device according to the invention on the human body. The Hallon catheter, consisting of balloon 6 and tube feed 7, is advanced in the thoracic aorta 4 to the heart 5. In the heart 5 is also anchored an intracardiac catheter electrode 10, which is attached to a Pacemaker 11 is connected. This can be done through electrical stimulation maintain cardiac contraction. If such a measure is not necessary, it is sufficient to synchronize the inflation and deflation of the balloon with the heart contraction by a control unit 12, the ingan3sigale by attached to the body surface EKG electrodes 8 and 9 are fed.

Das elektromagnetische Be- und Entlüftungssystem für den Ballon 6, hier bestehend aus dem Doppelhubmagneten 13, der eine Pumpe 14 antreibt, ist lediglich schematisch angedeutet.The electromagnetic ventilation system for the balloon 6, here consisting of the double solenoid 13, which drives a pump 14, is only indicated schematically.

Das Prinzip der Pumpensteuerung sei anhand des Blockschaltbildes der Fig. 3 erläutert.The principle of the pump control is based on the block diagram of Fig. 3 explains.

Den Eingängen 21 und 22 werden Signale der EKG-Elektroden (8, 9 in Fig. 2) zugeführt, die nach Verstärkung durch die nachgeschalteten Verstärker 24 und 26 eine impulsformende Kippstufe 27, die gleichzeitig die Inhibierungszeit erzeugt, beaufschagen. Weiterhin besteht die idöglichkeit der Anschaltung von externen EKG-Signalen über aen Eingang 23 und den Schalter 25.Signals from the ECG electrodes (8, 9 in 2), which after amplification by the downstream amplifier 24 and 26 a pulse-shaping flip-flop 27, which simultaneously generates the inhibition time, impose. There is also the option of connecting external ECG signals via input 23 and switch 25.

Das Ausgangssignal aer Kippstufe 27 wirkt über den Umschalter 28 auf eine elektronische Schaltstufe 34, die die Pumpdauer der Pumpe 37 bestimmt. Die einander antivalenten Ausgänge der Stufe 34 sind über je einen Verstärker 35 und 36 mit dem Doppelhubmagneten 38 der Pumpe 37 verbunden.The output signal of the flip-flop 27 acts via the changeover switch 28 an electronic switching stage 34 which determines the pumping duration of the pump 37. the Mutually complementary outputs of stage 34 are each via an amplifier 35 and 36 connected to the double solenoid 38 of the pump 37.

Eine kleine elektrische Zeitkonstante wird durch Wahl eines Steuerkreises mit Konstantstromverhalten und entsprechend hohen Widerstand des Doppelhubmagneten erreicht.A small electrical time constant is created by choosing a control circuit with constant current behavior and correspondingly high resistance of the double lifting magnet achieved.

Da auch die mechanischen Zeitkonstanten der Pumpe auf Grund der direkten Ansteuerung von der jeweiligen Herzaktion, möglichst klein gehalten werden müssen, ist es notwendig, daß die Pumpenkammer 41 nur ein kleines Restvolumen aufweist. Zu Beginn der Pumpphase füllt daher der Pumpkolben 39 die Kammer fast vollständig aus.Since the mechanical time constants of the pump due to the direct Control of the respective heart action must be kept as small as possible, it is necessary that the pump chamber 41 has only a small residual volume. At the beginning of the pumping phase, the pumping piston 39 therefore almost completely fills the chamber the end.

Bei unkontrolliertem Schlagen des Herzens kann die Kontraktion des Herzens durch elektrische Stimulation über den Schrittmacher 29 aufrechterhalten werden. Am Ausgang 30 stehen für die Stimulation des Herzens die verschiedenen Stimulationsimpulse zur Verfügung. Die Refraktärzeiten und Steuereigenschaften der Pumpe gestatten in jedem Fall von Parasystolie eine sichere Synchronisation der Ballonpumpe mit Vermeidung der systolischen Belastung.If the heart beats uncontrollably, the The heart is maintained by electrical stimulation via the pacemaker 29 will. The various stimulation pulses for stimulating the heart are available at output 30 to disposal. The refractory periods and control characteristics of the pump allow in safe synchronization of the balloon pump with avoidance in every case of parasystole the systolic load.

Claims (4)

Neue Patentansprüche vom 8. Januar 1971New claims of January 8, 1971 Intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung bestehend aus einem in die Aorta eingeführten und mit einem Be- und Entlüftungssystem verbundenen Ballonkatheter, dessen Füll- und Entleervorgang durch bestimmte Herzaktionsphasen gesteuert wird, wobei das Füllen des Ballons während der Diastole und das Entleeren des Ballons während der Systole des Herzens erfolgt, gekennzeichnet durch die Anwendung eines von der zur jeweiligen Herzaktion gehörigen R-Zacke des Elektrokardiogramms direkt gesteuerten elektromagnetischen Be- und Entlüftungssystems.Intra-aortic circulatory relief device consisting of an in balloon catheter inserted into the aorta and connected to a ventilation system, whose filling and emptying process is controlled by certain cardiac action phases, wherein inflating the balloon during diastole and deflating the balloon occurs during systole of the heart, characterized by the application of a from the R-wave of the electrocardiogram belonging to the respective heart action controlled electromagnetic ventilation system. 2. Intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung einer elektromagnetischen Pumpe mit Konstantstromversorgung.2. Intra-aortic circulatory relief device according to claim 1, characterized by using an electromagnetic pump with constant current supply. 3. Intraaortale Kreislaufentlastungseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnetdurch einen Doppelhubmagneten zum Antrieb der Pumpe.3. Intra-aortic circulatory relief device according to claim 2, characterized by a double solenoid to drive the pump. 4. Intraaortale Kreislaufentiatungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines steuerbaren Magnetventils mit zwischengeschaltetem pneumatischen Leistungsverstärker.4. Intra-aortic circulation device according to claim 1, characterized by using a controllable solenoid valve with an interposed pneumatic Power amplifier. LeerseiteBlank page
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4630597A (en) * 1984-04-30 1986-12-23 Adrian Kantrowitz Dynamic aortic patch for thoracic or abdominal implantation

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