在心脏骤停中提供复苏或暂停状态的装置和方法

摘要

本发明公开了一种用于通过心输出量的再分布以增大向患者脑和心脏的供应来提供复苏或暂停状态的装置，所述装置包括：电控再分布组件，所述电控再分布组件可附接至所述患者且被配置为与所述患者交互以提供所述心输出量的再分布从而增大向所述脑和心脏的供应的，所述再分布组件基于电信号遵循预定反应模式；和计算机部件，所述计算机部件被配置为：接收识别所述患者的生理和/或解剖学特征的患者数据，并基于所述患者数据或标准响应提供用于所述再分布组件的所述电信号。所述装置可提供机构来保护所述患者的主动脉和其余解剖学结构免受所公开的装置在正确预期使用或非预期使用的任何使用情景中所导致的疏忽损伤。本发明还公开了一种用于提供复苏或暂停状态的方法。

说明书

发明领域

本发明涉及用于在心脏骤停中提供复苏或暂停状态，例如以增强自主循环恢复(ROSC)或扩大介入时间窗从而使心脏骤停患者获得新的诊断和治疗机会的装置和方法。

发明背景

心血管疾病占全球死亡人数的30.9％。目前10人中仅有1人在心脏骤停中存活出院。在工业化国家中，其造成了较任何其他疾病高的死亡率，且在发展中国家占非传染性死亡人数的四分之三。在美国，有大约350.000例院外心脏骤停；且在院内的病例不少于这个数字。改善的潜力很大。在2010年，在美国对心脏病的医疗护理花费为2730亿美元且生产力损失为1720亿美元。

至20世纪70年代早期，CPR(心肺复苏)、除颤和院前救护就都已存在。自动除颤单元(AED)的引入扩大了院前治疗心脏骤停的可能性，并在1980年由布莱顿(Brighton)医护人员首次成功使用AED。尽管如此，我们目前的最佳实践也只具有使院前和院内一共大约25至30％的患者实现复苏、自主循环恢复(ROSC)的能力。

遭受心脏骤停的人群的特征有所变化。十年前，广泛的人群研究表明大约70％遭受心脏骤停的人具有初始可电击复律心律(心室纤维性颤动或心室性心搏过速)作为首个记录到的心电图心律。如今，多项大型人群研究注意到遭受心脏骤停的那些人中仅有20％至30％具有可电击复律心律作为其初始心律。

除颤器离有效用于每一个人还有很远，即使是在分层呈现心律的时候。大致来说，电力无法打开闭塞的冠状动脉。几乎无足够的时间来诊断并治疗心脏骤停的潜藏诱因，并且即使除颤也要依赖于事先对血液动力学变量进行优化。从其他患者情况中，我们知道并开展了耗时的治疗，这些治疗可挽救患者生命但目前无法在心脏骤停的时间限制内实施。

这种初始心律失常变化还具有宽泛的含意。我们可尝试对可电击复律心律进行除颤，但我们并不具备其他确实有效的治疗措施。

CPR和除颤从其实现之时至今基本无变化。在心脏功能恢复前，CPR无法产生充足的脑血流量来维持正常的脑存活。这解释了为什么心脏骤停具有如此高的神经学发病率和死亡率。因此，我们需要新的方法来改善脑血流量和随之的心脏骤停的神经学结局，尤其是如果我们希望进行除颤以外的尝试。即使只实施除颤，改善冠状动脉血流量的新方法也可提高除颤成功的机率。

举例来说，冠状动脉疾病代表了院外心脏骤停的最常见诱因，但经皮冠状动脉介入(PCI)无法在现有CPR的时间限制内实施。或者，即使是纤溶剂和CABG(冠状动脉旁路移植手术)治疗在心脏骤停中的实施也会花费过长的时间。

冷却(治疗性低温)仅在实现心跳恢复，即所谓的ROSC(自主循环恢复)的患者中证明有用，且并未改变是否实现ROSC的患者比例。冷却会减缓细胞需求，从而降低与低供应相匹配的需求—例如，温度每下降一摄氏度，脑代谢需求降低约8％—但其通常会花费数小时才能达到所需的温度且因此不是将心脏骤停患者过渡至确定性治疗的有效方式。到那时候，患者已发生不可逆和完全的神经学损伤。

后期疗法如心肺分流术或ECMO(体外膜肺氧合)装置不论有多优良，一旦超过心脏和脑的缺血容量，便不再有效。然而，可通过这些装置改善恢复，不幸的是，在心脏骤停时这些装置无法足够迅速地启动以取代对中间暂停状态装置的需求。

持续心脏骤停将导致代谢性酸中毒。此时，例如碳酸氢钠可维持血液pH且血浆置换可清除毒素的累积。

发明目的

本发明的实施方案的一个目的是提供一种装置或系统，该装置或系统使遭受心脏骤停的患者能够实现血流再分布以使心脏按摩(胸部按压)更有效维持性命攸关的CNS灌注。本发明的实施方案的另一个目的是提供一种用于在心脏骤停患者中提供复苏或暂停状态的方法。本发明的实施方案的另外一个目的是提供一种装置和方法，通过该装置和方法易用性和内置安全性可抑制心输出量再分布方法的潜在损伤作用，并因而使得方法能够提供暂停状态或即时复苏。还有一个目的是提供一种装置和方法，通过该装置和方法，可在社区附近和医院由接受过极少培训的用户亲手将患者置于暂停状态，从而允许不仅仅医院专科医生，还有院前健康护理专业人员和其他人实施此类过程，从而实现显著扩大的时间窗来逆转心脏骤停或改善即时除颤的成功机率。

特定来说，本发明的实施方案的目的是在大约10至30分钟的现有介入窗内几乎仅够实现除颤和药物施用的情况中给心脏骤停患者提供目前无法提供的诊断和治疗。

发明内容

本发明人已发现在心脏骤停患者的心肺复苏(CPR)期间的主要问题是在这些情况下非生命器官和组织被灌注并供给非必需高水平的氧，且此发生时会以CNS特别是脑和心脏为代价，相对于这些非生命器官和组织，脑和心脏对低氧合高度敏感。本发明人还发现如果可以将CPR期间的这种不平衡变为偏向CNS和心脏灌注，那么可极大地增加这些患者存活的机会。

然而，正常来说必须实施手术介入以在患者中建立脑和心脏优先灌注且这种手术介入要求外科医生技能。另一方面，救援小组成员通常不是外科医生，因此有利的是，能够提供经由不需要手术技能的极简单介入便可带来有利的脑和心脏优先灌注的装置或系统。

本发明人因此意识到一种新型的技术器械和新方法。不同于无法在已发生心脏骤停时足够快地启动的冷却(也称为“假死”)，即细胞代谢显著减缓，我们希望引入新术语“暂停状态”，其中通过胸部按压来控制心输出量向脑和心脏的再分布而使神经损伤过程本身停滞，以对可忍受这种状态的组织产生不断增大的代谢负债，从而仍然保持身体中的每一个细胞存活。上腹主动脉闭塞的使用可使冠状动脉和脑灌注压力增大约100％，从而再次达到存活水平。我们由以下事实推断出这个方法：在主动脉瘤的手术纠正中使用十字钳，在例如主动脉瘤移植扩张和在骨盆和躯干创伤护理中使用简单手术球囊导管，且其余器官可在一定时间内忍受这种介入。

血管舒张药的使用可对降低递送至脑和心脏的灌注的限制具有实质影响。我们最先提议与添加强效血管舒张药(下文为硝普钠或高剂量的硝酸甘油)结合使用心脏骤停主动脉闭塞球囊疗法，以在低微循环阻力下建立向脑和心脏的高流量状态，同时通过使用主动脉闭塞球囊减轻血管舒张药所导致的全身性血管萎陷。

在新过渡疗法中使用上述一个或几个方法可将心脏骤停患者直接带入确定性治疗方法，或带入中间介入如低温或ECMO并随后进入确定性治疗方法。然而，如果我们不发明出使给心脏骤停患者提供急救的医生、医护人员和护士，而不仅仅是接收住院部的专科医师掌握这些装置和方法的方式，那么这些装置和方法将停留在理论阶段。或者，可将提议的方法用于增大例如除颤的即时复苏机会。

遭受心脏骤停的人群经常遭受共病性主动脉粥样硬化，造成主动脉脆弱、易碎且呈瓷器样。这使得有必要发明可用于实施再分布，同时最大程度保护患者解剖结构的智能且安全的方式。因此将腹外主动脉束缚或按压用作血管内技术的替代方案并非不存在重大风险且可导致例如斑块破裂、夹层、壁破裂或血栓栓塞发生。

另一方面，在不小心控制球囊在何处和何时施展其压力的情况下盲目引导球囊导管可导致患者解剖结构损伤，尤其在紧急的心脏骤停情况中。如果只通过人为估计予以核实，那么球囊导管可疏忽地(虽然这些事故极罕见)终止于例如主动脉的动脉分叉、血管系统的静脉血管侧、主动脉壁各层之间的夹层或血管系统外的组织腔室中。

为了改善现有的再分布方法并使得非医疗从业者或半熟练从业者，例如救援小组等能够实施安全的再分布，本发明因此在第一方面提供用于通过心输出量的再分布以增大向患者脑和心脏的供应来提供复苏或暂停状态的装置或系统，该装置包括

-电控或手控再分布组件，所述电控或手控再分布组件可附接至患者且被配置为与患者交互以提供心输出量的再分布从而增大向脑和心脏的供应，该再分布组件基于电信号遵循预定的反应模式，和

-计算机部件，其被配置为：

o接收识别患者的生理和/或解剖学特征的患者数据；且

o基于患者数据或标准响应提供用于控制再分布组件和/或用于给用户呈现生理和/或解剖学特征的电信号。

当自动操作时，再分布按预定值，例如基于不直接联系到具体患者的通用阈值操作，但使用手动操作同样可实现这一效果—在此情况中，再分布通过手动控制(例如通过手动操作闭塞装置，例如球囊)以响应于测定值。由于电控或手控再分布组件，和计算机部件接收患者数据的能力，该装置可使得在考虑到个体的实际主动脉规格的情况下实现再分布。在这个过程中，计算机部件给再分布组件(或将数据呈现给其操作者的装置)提供电信号的能力使得能够直接基于接收的患者数据和预定的反应模式来控制再分布组件。因此，该装置有利于实现安全的程序，其中计算机基于不仅仅是对患者的认识，还有对再分布组件的认识而与患者交互。因此，相比于基于对患者的直观了解而手动实施的程序，该介入是可预测且可重复的。

例如，该装置可考虑到导管头的实际放置情况，即导管是处于预期位置还是已终止于阻碍闭塞的非预期位置。

在本发明的上下文中，术语“再分布”旨在表示这样一种介入(优选机械介入)，该介入确保心输出量优先导向脑和心脏以向这两个器官供应充足的血液灌注，而牺牲对在有限时间跨度内不呈现高度供应敏感性的其他器官的灌注。

术语“暂停状态”意指在正在接受治疗的心脏骤停患者中，通过受控的再分布使神经损伤过程停滞的状态。

在本发明的上下文中，术语“过渡”旨在表示允许扩大患者的介入时间窗以让出诊断和治疗时间和/或允许将患者从一个物理位置运送到另一个物理位置和/或允许患者在不同的专业团队的护理之间转移。

在本发明的上下文中，术语“可附接”旨在表示允许以下一种的接口的组织-装置连接：在患者外、在患者上、穿过刺穿或手术部位和植入患者内的接口。

由于电控或手控再分布组件与被配置为基于患者数据提供电信号的计算机部件之间的组合，根据本发明的装置变得能够有利于风险减轻因素。

电控或手控再分布组件可附接至患者以使其交互变得与用户失误无关。再分布组件的实例包括主动脉球囊、患者倾斜装置和能够在患者中提供血液再分布的任何其他装置。

使用这种组件的替代方案是包括主动脉逆行灌注泵或由主动脉逆行灌注泵组成的再分布组件。在外周血管中可存在相对大体积的充氧血液，而使该血量可供心脏和脑使用可显著提高存活的机会。

再分布组件可通过遵循预定的反应模式与患者交互以提供心输出量再分布，该反应模式意味着特定的控制信号提供明确和预期的结果。如此一来，由计算机基于患者数据提供的电信号使得能够实现更安全且更可预测的治疗。

计算机部件可包括例如采用所谓的闪存形式的存储器部件或含有可再定义数据或固定数据的类似计算机存储器。存储器部件可包括作为对患者数据的响应的预定电信号定义。

在一个实例中，预定定义是确定电信号的函数，或是作为患者数据的函数的电信号表示，且在另一个实例中，预定定义采用含有相应患者数据的电信号表示的表格形式。

患者数据可例如包括选自以下的参数：主动脉血压、主动脉血流量、心脏骤停持续时间、呼出CO₂、ECG、血压、按压速率和深度、脉搏、呼吸频率、心输出量再分布程度、动脉O₂饱和度或浓度、脑或外周饱和度、温度、施用的流体、施用的药物、生物化学数据和超声波成像。

电信号可控制再分布的函数，其以受控方式影响患者且反映在患者数据中。

装置还可以包括被配置为在对患者实施胸外心脏按压期间生成患者数据的患者数据生成部件，该患者数据生成部件被配置为通过感测来自患者的生物信号生成患者数据。这些生物信号的实例为例如在心脏按压(心脏按摩)期间生成的主动脉压或例如在心脏按压期间生成的主动脉血流量。

因此，患者数据生成部件可被配置为感测来自血管或组织腔室的生物信号。患者数据生成部件可包括一个或多个压力和/或流量传感器，包括例如传统压力传感器和本领域已知类型的流量测定装置。

在一个实施方案中，再分布组件包括主动脉扩张构件，例如具有用于将球囊安置在主动脉中且能够在例如引入扩张流体介质时扩张的电控或手控膨胀和/导向部件的主动脉球囊。换句话说，膨胀部件可被调适为能够供用户手动操作；这通常将要求装置将自动形式的装置所接收的值告知用户。然而，在最用户友好形式的装置/系统中，膨胀部件被调适为能够自动操作。

特定来说，再分布部件可包括在近端与远端之间延伸的细长主体。在本文中，远端是可插入患者体内的那个末端，而近端是留在患者体外的那个末端。再分布组件还可包括连接至主动脉扩张构件以用于扩张主动脉扩张构件的膨胀部件，例如传统泵，如用于将流体介质泵入扩张构件中的滚子泵或活塞泵。

扩张流体介质可以是液体或气体物质，例如盐水溶液或氦气。

所述装置还可包括可调适的组织保护机构，该机构被配置为：

-在心脏按压期间测定患者血管中存在的血压或血流量；

-基于所测定的血压或血流量确定限定主动脉扩张构件的扩张程度的主动脉扩张构件特征；且

-根据所确定的主动脉扩张构件特征提供用于控制膨胀部件的电信号。

扩张构件特征可以是例如扩张构件内的压力，其可以是引入扩张构件中的扩张流体介质的体积，或其可由扩张构件的形变程度等表示。

可调适的组织保护机构可被配置为基于所测定的血压或血流量与预定因子相乘，例如在心脏按压期间在主动脉血压的1.0至1.2倍范围内的因子，来确定主动脉扩张构件特征。

如果再分布组件是主动脉扩张构件，那么电信号可例如指定扩张的程度；扩张的定时，即应在何时扩张所述扩张构件；主动脉扩张构件扩张持续时间；和/或主动脉扩张构件的收缩的定时，即应在何时收缩所述扩张构件以允许血液流过扩张构件从而减小心输出量的再分布程度。

所述装置可因此包括用于指定扩张构件的膨胀程度的部件、用于扩张定时的部件、用于确定扩张持续时间的部件和/或用于膨胀构件收缩定时的部件。在一个实施方案中，任何这些部件均基于患者数据结合上述预定电信号定义加以控制。

所述装置还可包括位置安全机构，该机构包括能够测定患者的主动脉所特有的生物信号的至少一个第一传感器和被配置为基于生物信号核实扩张构件在主动脉中的位置的电子电路。所述至少一个第一传感器可例如包括压力传感器或流量传感器或力传感器或本文讨论的任何其他生物信号传感器。

第一传感器可位于再分布组件上以测定在主动脉扩张构件远侧位置中的生物信号。一般来说，该部件位于主动脉扩张构件远侧的位置或连接至安置在主动脉扩张构件远侧的构件。

所述装置可被配置为结合来自位于其他位置的传感器的数据使用来自第一传感器的数据，例如被定位以测定在主动脉扩张构件近侧的位置中的生物信号的至少一个其他传感器，例如附接至再分布组件的传感器。一般来说，该其他传感器可以放置在第一传感器的尾端。

来自第一和其他传感器的数据可以是舒张压或收缩压或其可以是压力、力、距离、宽度、体积和/或流量。

位置安全机构可被配置为确定主动脉扩张构件是否位于选自以下的位置中：符合作为患者主动脉的脉动血管、不符合作为主动脉的脉动血管、不确定是否作为患者主动脉的脉动血管、静脉血管、非血管的组织腔室、位置不确定的组织腔室。举例来说，位置安全机构可从而确定主动脉扩张构件是否位于肾动脉中、血管外的组织中、非主动脉的血管中，并视需要确定何时将其安置在主动脉中。

所述装置还可包括在主动脉扩张构件内或在扩张构件近侧的第二传感器。

所述装置可被配置为具有接受来自第一和第二传感器中的至少一个的数据以控制主动脉扩张构件的填充的反馈回路。该反馈回路例如能够控制主动脉扩张构件的流量、体积、距离、宽度、力和/或压力，下文控制构件的填充，以达到作为在构件上感测到的压力与预定因子或区间的标准乘积的压力。

所述装置还可包括第一失效保护机构，该机构被配置为测定主动脉扩张构件中的压力并确定主动脉扩张构件的体积、确定压力与体积之间的比率并将该比率与上下阈值比较，以及执行控制序列，所述控制序列包括终止主动脉扩张构件的进一步膨胀或主动脉扩张构件的收缩。

控制序列可在一段例如10至20秒或更长的时间内执行。或者，填充会由于构件可能未处于正确的血管或组织腔室这一问题而立即停止，或立即逆转。

所述装置还可包括用户界面以供使用膨胀部件的可选操作，例如控制按钮，其直接控制膨胀部件的操作以使医疗从业者可按需要启动扩张部件的膨胀或收缩。

所述装置可包括允许主动脉膨胀构件的手动可选收缩的停机界面，且该停机界面可被配置为在一段时间内，如预定秒数例如1至10秒或更长时间内执行收缩。这可导致较平滑且应力较小的收缩并因此保护患者的心脏功能。

所述装置可包括患者状态监测器，其被配置为测定表示自主循环恢复(ROSC)的生物信号并基于所测定的信号控制主动脉扩张构件收缩的。

所述装置还可包括电子人类界面，其具有被配置为提供与患者主动脉中的主动脉扩张构件的位置和填充程度有关的指令或信息的图形或音频用户界面。该用户界面可以是例如被配置为提供与患者主动脉中的主动脉扩张构件的放置有关的指令以及装置和患者状态反馈的图形和/或音频用户界面。例如“填充进行中”、“球囊闭塞成功”或“导管头在主动脉外。撤回并再试一次”。如果手动操作再分布组件和/或闭塞部件，那么所提供的指令可以更详细且可例如将关于再分布努力的状态的详细情况提供给用户。

根据本发明的装置可通过使用至少一个传感器而提供在动脉血管中的可扩张构件的放置情况的解剖学核实，所述至少一个传感器用于测定对于可扩张构件内或患者血管或组织内的流体的压力、流量和/或体积有意义的压力、流量和/或体积数据。

用户界面可与传感器通信，且基于来自传感器的信号，所述装置可确定在患者身体中的扩张构件的合情位置并基于所述合情位置经由电子人类界面给用户提供指令。

计算机部件可例如被配置为将压力、流量和/或体积数据与参考输入数据进行比较并基于该比较来核实主动脉扩张构件在身体中的位置。即，当扩张构件处于主动脉中的预期位置时，相应压力、流量和/或体积数据应在某个预期上限与下限内。如果其超出这个预期限度，那么用户可得知扩张构件可能未处于正确位置或估计正在损伤患者并因此被停止。如果所述装置发现对应于预定压力、流量和/或体积数据的另一个位置，那么用户可得知(例如通过主动脉和扩张构件的图形表示而得知)哪一个位置可能是实际位置。因此，本发明的装置可包括被配置为提供与患者中的主动脉扩张构件的位置有关的信息的交互式人类用户引导件，所述信息基于所述压力、流量和/或体积数据来确定。

计算机部件可随后通过持续分析压力、流量和/或体积数据来确定血管的大小和类型，并针对身体中的一些已核实位置激活失效保护，从而终止再分布组件与患者的交互。

计算机部件可利用输入数据来确定并递送主动脉扩张构件完成再分布的最低所需冲击并执行所述再分布。

本发明可因此提供具有内置安全机构的装置，所述内置安全机构用于核实介入，以抑制患者内的闭塞球囊在不应该的时间和位置发生扩张所造成的潜在损伤，从而不仅使内科医生，还有经过训练的现场急救员都能掌握“暂停状态”技术。这将使得能够实现一种新的介入方式，为在10至30分钟的现有时间窗内不可能完成的治疗开创新契机。在心脏骤停时一旦证明初始除颤和药物治疗无效，便可启动时间扩展介入。

特定来说，可按例如以下方案使用所述装置，具体来说：

1)可能在施用组织保护剂例如重组人促红细胞生成素前，发起并持续手动或自动胸部按压。2)尝试对患者除颤。3)心脏骤停无法逆转。决定使用安全的主动脉闭塞装置。4)打开装置。通过装置机构给予安全的主动脉闭塞。5)在闭塞后血液动力学得以改善的情况下尝试再次对患者除颤。6)如果不成功，则可能施用血管加压药例如加压素。这是基于骤停的假定诱因例如过敏性反应而做出的临床决策。周期性地重复施药。可能施用血管舒张药例如硝普钠。这是基于假定诱因例如难治性冠状动脉疾病而做出的临床决策。可能周期性重复施用任一药物和/或在使用装置前施用。7)心脏骤停无法逆转＝>决定将患者置于暂停状态。9)可能应用头向下或向上倾斜30-90度。10)可能应用血管内2摄氏度盐水溶液、在身体上敷用表面冷却垫、低温完全液体通气和/或施用肌肉松弛剂。12)可能施用血管舒张药例如硝普钠以改善暂停状态微循环。可能周期性重复施用血管舒张药。13)运送至专科医生中心。14)发起住院心肺分流术、ECMO或直接递送例如PCI治疗。15)可能实施血浆置换或透析。16)用其他可能的方式实现患者心跳恢复。17)在心跳恢复后再继续冷却24小时。18)在至少72小时的持续疗法后预测患者结局。19)用评价工作一开始时便附接的例如呼气末CO2、主动脉压或趋势-NIRS测量装置继续监测治疗。

为了进一步增强安全性并提供例如与身体中的主动脉扩张构件的位置有关的更详细信息，装置可包括用于超声波成像的部件。来自这些部件的数据可用于指导用户。

如果主动脉扩张构件是主动脉闭塞球囊，那么所述装置可包括用液体例如用盐水或气体(包括例如氦气或CO2)填充主动脉闭塞球囊并测量主动脉压力和球囊压力的部件。在有趣的实施方案中，所述装置还包括手持式单元，该手持式单元包括计算机部件和填充部件且可附接至主动脉闭塞球囊。在另一个有趣的实施方案中，所述装置还包括人类界面单元，该单元包括填充部件且可附接至主动脉闭塞球囊，所述人类界面任选地可附接在患者上的固定位置并且其中所述人类界面任选地与上文所述的人类界面或与手持式单元集成。在两种情况中，可将主动脉闭塞球囊预先附接至手持式单元。

所述计算机部件可被配置为不仅将电控制信号通信给再分布组件，且还接收来自再分布组件的输入数据。再分布组件可包括传感器功能，例如说明故障或提供用于控制再分布组件的相关数据。这些数据可包括指示扩张不足、再分布组件使用情况的数据，例如已得到的扩张和收缩次数。

所述装置还可包括可附接至患者且被配置为向患者施用流体和药物的组件。这些流体和药物的施用可由装置的计算机部件控制，且关于流体或药物施用的反馈可经由上述电子用户界面提供。

用于将流体和药物施用给患者的组件可例如被配置为用于施用定时且受控量的流体和/或药物。

所述装置还可包括额外组件，例如选自以下的组件：患者监测器、生命体征监测器、手表、胸外按压装置、呼吸机、ECG监测器、除颤器、起搏器、pH测量装置、超声波装置、ECMO/ECLS装置、身体冷却装置、灌注泵、二氧化碳分析仪、心室辅助装置、透析装置、触摸屏和电信装置。当所述装置集成除颤器时，一个有趣的实施方案是在运载闭塞装置的导管中包括至少一个电极，其允许在导管(即血管如主动脉的内部)与例如放置在前胸壁上的外部电极之间建立电压差。

再分布组件可包括用于使患者沿头向下倾斜方向倾斜或用于使患者以头向上姿势倾斜的部件。前一种部件有时可使再分布腔室(redistribution compartment)中的血压有利地升高，而后一种部件可缓和离开脑和心脏的静脉血液所受到的阻力。取决于患者的生理机能在这种新型治疗中表现如何，这两种部件对于处于再分布状态的患者是有利的。

所述装置还可包括用于自检系统、双电路和使用事件数据记录的部件。

在有趣的实施方案中，本发明的装置能够接收心脏骤停或心输出量降低的信号，或本身能够感测患者处于心脏骤停的状态或心输出量降低的状态，所述装置能够通过单独的构件或通过在血管内的装置的一部分增大向患者颅侧的血流量和/或压力来响应该状态。换句话说，在该实施方案中，所述装置被调适为永久性存在于(植入)患者体内(一般是有可能遭受心脏骤停的患者)。在该实施方案中，所述装置可响应于血压和/或血流量和/或心率降低和/或心脏骤停的任何其他相关指示并自动实现心输出量再分布以优先供应心脏和脑。在该实施方案中，尤其优选的是，所述装置与例如心脏起搏器或其他植入装置配合作用以进一步提高存活的机会。合宜地，所述装置能够向外部源发送患者处于所述状态的信号，例如以提示EMS来定位并照料患者。

在插入期间，如果未正确实施每个程序步骤并在下一个程序开始前完成所述步骤，那么可能存在安全性风险。特别是在插入在一个实施方案中构成再分布组件的上述细长主体期间，确保有条理的插入方法尤为重要。

因此，所述装置可包括被配置为附接至患者且被配置为分至少五个不同操作阶段操作的主动脉检测和刺穿部件，所述阶段包括血管检测阶段、血管刺穿阶段、血管插入阶段、导管扩张阶段和确认阶段。与一个阶段有关的数据可存储并随后在实施下一个阶段时使用。

本发明的装置/系统的计算机部件可被调适为与至少一个其他治疗和/或监测装置通信以允许所述治疗装置与根据以上权利要求中任一项的装置的操作协调。该至少一个其他治疗和/或监测装置优选地选自心脏再同步治疗装置、复律除颤器和心脏起搏器。

本发明的方法

如从权利要求将显而易见的是，本发明描述的装置可用于在人心脏骤停患者中提供复苏或暂停状态的方法，所述方法包括使患者接受心脏按摩(胸部按压，此可以手动或利用机械胸部按压装置完成)，同时确保心输出量再分布优先向脑和心脏供血；如从权利要求还将显而易见的是，在权利要求中详细描述的这些方法不一定需要使用本发明的装置。

在所述方法中，再分布一般通过以下中的至少一者完成：

-闭塞左锁骨下动脉尾端的主动脉；

-使患者头向下或头向上倾斜以达到相对于水平面成30与90度之间的角；

-将外部按压力施加于腹部和/或大腿和/或手臂上以减少所述外部按压力远侧的灌注；

-顺从地抬高腿部以达到相对于水平面成30与90度之间的角。

所述方法可与以下患者治疗中的至少一者组合：

-施用流体，包括盐水和缓冲液如碳酸氢盐，

-施用血管加压药，包括加压素和类似物，

-施用组织保护剂，如促红细胞生成素；

-施用抗心律失常药，如胺碘酮；

-降低体温，如通过使用冷静脉流体输注、冷却导管、经鼻蒸发冷却、体外冷却或用控温全氟化碳实施完全液体通气。这可任选地根据固定的顺序重复进行。

因此，所述方法优选地包括通过闭塞左锁骨下动脉尾端的主动脉且甚至更优选通过将本发明装置用于这个目的来完成再分布。例如，可通过将本发明的装置引入主动脉中，优选经由股动脉，并随后通过扩张所述装置的再分布组件减少或中断再分布组件远侧的血流量来完成闭塞。在该实施方案中，优选的是，响应于指示患者主动脉中的所述装置的闭塞程度和正确放置的测量结果，再分布组件以受控的方式扩张。如上文在讨论本发明的装置时所指出的那样，该闭塞和放置可完全自动或手动操作。测量结果一般选自：

-再分布组件扩张使用的持续时间；

-经过再分布组件的血流量；

-再分布组件远侧的血压，任选结合再分布组件近侧的血压；

-再分布组件远侧且优选在其邻近的主动脉O₂饱和度，任选结合再分布组件近侧的动脉O₂饱和度。

优选的是，再分布组件的扩张由手动控制或由装置的计算机部件控制以避免所述装置安置或扩张程度不正确，并在核实所述装置不正确安置的情况下通过激活根据权利要求9所述的失效保护来控制，从而中断再分布组件的扩张以允许随后正确安置。在广义上来说，所述方法优选包括避免血流量不正确再分布的方式和措施。

在某些实施方案中，再分布按规则或不规则的间隔暂时中断以确保患者身体的所有部分得到充分灌注。然而，由于在再分布期间身体的未灌注部分中的血管的自发扩张，所以必须小心执行，这意味着重新建立再分布状态可能是困难的。

本发明的方法可在以下一者或多者期间进行或充当以下一者或多者的过渡：治疗性低温；血管成形术，包括PCI和血管造影术；透析；施用药物如血管加压药、溶栓药(如纤溶剂)、流体、碳酸氢盐、解毒剂和抗心律失常药；使用超声波、X射线、CT或MR；插管；机械通气；心室辅助装置；心脏移植，包括人工心脏移植；手术，包括CABG手术和瓣膜手术；输血；放置外部或内部起搏器或ICD；导管消融术；血栓动脉内膜切除术；除颤；运送；ECMO；ECLS和心肺分流术。换句话说，所述方法可与复苏中通常使用的许多其他方法中的任一种组合。

所述方法还可包括通过使用血管舒张药(下文具体为硝普钠或硝酸甘油)并重复施用硝普钠或硝酸甘油(下文以2-10分钟为间隔重复)降低对递送至脑和心脏的灌注的限制。这可以与使用主动脉扩张构件相结合以防止由血管舒张药所导致的全身性血管萎陷。

本发明的方法还可与使用以下任一者相结合：主动按压-减压CPR、阻抗阈值装置、施用腺苷、CPR受控停顿(例如按压20秒，随后停止按压20秒)。

用于通过心输出量的再分布以增大向脑和心脏的供应而向心脏骤停或即将心脏骤停的人提供复苏或暂停状态的本发明的相关方法包括使患者接受胸外按压，同时确保通过闭塞左锁骨下动脉尾端的主动脉完成心输出量的再分布，且包括通过使用血管舒张药(下文具体为硝普钠或硝酸甘油)，下文以2-10分钟为间隔重复来降低对递送至脑和心脏的灌注的限制。该方法也可充当以下一者或多者的过渡：

ECMO；ECLS；心肺分流术；血管成形术，包括PCI和血管造影术；透析；治疗性低温，下文称为冷静脉流体输注、冷却导管、经鼻蒸发冷却、体外冷却或完全液体通气；施用药物，下文为血管加压药或血管舒张药，下文为硝普钠或硝酸甘油、溶栓药(如纤溶剂)、流体、碳酸氢盐、解毒剂、组织保护剂和抗心律失常药(如胺碘酮)；使用超声波、X射线、CT或MR；插管；机械通气；心室辅助装置；手术，包括CABG手术和瓣膜手术；输血；放置外部或内部起搏器或ICD；导管消融术；血栓动脉内膜切除术；心脏移植；除颤；运送。

用于通过心输出量的再分布以增大向脑和心脏的供应而向心脏骤停或即将心脏骤停的人提供复苏或暂停状态的第二个相关方法包括使患者接受胸外按压，同时确保通过持续腹部按压或腹部束缚完成心输出量的再分布，且包括通过使用血管舒张药，下文具体为硝普钠或硝酸甘油，下文以2-10分钟为间隔重复来降低对递送至脑和心脏的灌注的限制，且包括充当以下一者或多者的过渡：ECMO；ECLS；心肺分流术；血管成形术，包括PCI和血管造影术；透析；治疗性低温，下文称为冷静脉流体输注、冷却导管、经鼻蒸发冷却、体外冷却或完全液体通气；施用药物，下文为血管加压药或血管舒张药，下文为硝普钠或硝酸甘油、溶栓药如(纤溶剂)、流体、碳酸氢盐、解毒剂、组织保护剂和抗心律失常药(如胺碘酮)；使用超声波、X射线、CT或MR；插管；机械通气；心室辅助装置；手术，包括CABG手术和瓣膜手术；输血；放置外部或内部起搏器或ICD；导管消融术；血栓动脉内膜切除术；心脏移植；除颤；运送。

在本发明的开发工作期间，本发明人已意识到通过本发明装置所实现的血管的受控闭塞具有更广泛的应用。

例如，当对发生大量出血的患者实施手术时，不宜通过传统方式(如按压或缝合流入的血管)中断流血，因为一些患者的脉管系统可能过于脆弱和/或硬化而不允许使用这些方法。在这些患者中，据信，引入原则上有作用的且操作上类似于上文所讨论的主动脉扩张构件的，但尺寸被选择成能够扩张且安全地闭塞较小血管的闭塞装置，可提供防止血液到达出血的创伤区域的创伤小得多的方式。

所以在本发明的一个单独方面，提供用于在组织或器官手术期间终止或减少所述组织或器官出血的方法，所述方法包括将闭塞装置插入给所述组织或器官供血的血管，其中所述闭塞装置可逆扩张以闭塞所述血管且其中将由扩张的闭塞装置施加于血管壁上的压力调适为介于跨闭塞装置的血管压力差的1与2倍之间。

一般来说，将由扩张的闭塞装置施加于血管壁上的压力调适为跨闭塞装置的血管压力差的至多1.5倍，如至多1.3倍、至多1.2倍和至多1.1倍；要达到的重要目标是不创伤血管壁，且在某些实施方案中，闭塞装置扩张至刚好为或稍高于压力足以防止血液流过血管中的该装置的点。

闭塞装置一般将包括或附接至至少一个血管压力传感器，该血管压力传感器可测定所述血管中的血管压力。这种压力传感器可被安置于所述血管中在所述血管中的闭塞位置与所述组织或器官之间，和/或安置于所述血管的一部分中，该部分通过闭塞与所述组织或器官分开。在第一种情况中，当压力传感器不再测量到血管压力的波动时，闭塞装置便充分扩张，在第二种情况中，当由装置施加于血管壁上的压力等于或稍高于测得的血管压力时，闭塞装置便充分扩张。

在与本发明有关的实施方案中，提供用于终止或减少组织或器官出血的方法，下文在例如手术或所述组织或器官发生出血的其他情况期间，所述方法包括将闭塞装置(如本发明的装置)插入给所述组织或器官供血的血管中，其中所述闭塞装置可逆扩张以闭塞所述血管且其中将由扩张的闭塞装置施加于血管壁上的压力调适为介于跨闭塞装置的血管压力差的1与2倍之间。在该实施方案中，利用了定义本发明装置的相同的压力测量和控制，但压力测量被解释为提供不同的用途，即诱发器官出血骤停。优点是被闭塞的血管不会承受过大的应力，从而防止在这些操作下损伤血管。

具体实施方式

在下文，本发明的实施方案将参考附图进行更详细的描述，在附图中：

图1示出根据本发明的装置；

图2示出根据本发明的装置的功能；

图3示出用户界面；

图4示出数字感测组件；

图5示出软件功能；

图6-7示出主动脉扩张构件；

图8示出PC上的用户界面屏幕；

图9示出在人中的放置；

图10示出装置与患者肢体的附接；

图11示出逆行泵；且

图12a-12e示出植入的装置。

从以下详细描述和具体实施例中将显而易见本发明的其他适用范围。然而，应理解，详细描述和具体实施例虽然指示了本发明的优选实施方案，但只以说明的方式提供，因为本领域的技术人员将从该详细描述中显而易见属于本发明范围内的各种变化和修改。

可利用图1所示的装置，例如根据图2所示的算法结构实施并结合图3所示的人类用户界面工作的方式，在心脏骤停期间实施心输出量的再分布。

图1示出装置1，该装置含有活塞泵、流体容器、具有电池的电源、CPU、RAM、具有供CPU使用的计算机程序代码的存储器和用于运行活塞泵的电力驱动的电机部件。

该装置能够通过再分布心输出量以增大向患者脑和心脏的供应来提供复苏或暂停状态。图示的装置包括电控或手控再分布组件，其采用适于穿过股动脉血导管(femoralarterial line)而插入的闭塞导管子部件2的形式。

闭塞导管通过降低跨过在主动脉中膨胀的球囊的血流量来促进心输出量的再分布并因而增大向脑和心脏的供应。

该装置被调适为用于自动操作。CPU被配置为接收识别患者生理和/或解剖学特征的患者数据并基于所述患者数据或标准响应提供用于控制再分布组件和/或给用户呈现生理和/或解剖学特征的电信号。在图示实施方案中，闭塞导管包括两个传感器，一个在球囊上方，一个在球囊内，或者在球囊下方。传感器可具体地是压力传感器，其可提供在本文被视为患者数据的血压。这些患者数据可以在例如对患者实施心外按压期间生成。

来自传感器的信号被传输至CPU，该CPU基于计算机程序代码控制检查导管在主动脉中的位置和在装置使用期间的患者安全性，并控制球囊的填充。CPU从而基于来自传感器的电信号遵循预定的反应模式。

该装置具有构成用户界面一部分的屏幕3。用户界面还包括控制按钮和通过LED灯和/或文字显示给出的视觉反馈。如图1中所示，用户界面可告知用户何时正在进行填充，且还可告知用户球囊闭塞成功并因此心输出量再分布成功或者导管未在主动脉中处于所需的位置。

数字感测导管子组件可按图4a和图4b中所示来设计。图4a是横向视图且图4b是纵向视图。传感器相对于导管的结构和位置可以如图4中所示那样。

导管主体包括具有内腔5的细长管4，盐水可在内腔中双向流动，即流入和流出球囊，且其中传感器单元6、7和传感器线8可如图4所示那样行经导管主体的长度。导管主体可由具有75cm工作长度的PEBAX制成。传感器通过密封(例如胶水)9分离。

球囊(未示出)可由低硬度聚氨酯制成，其具有0.05mm的壁厚、30mm的总长和视填充程度的20-40mm的直径，具有至少500mmHg的破裂压力。

球囊可在大小上针对闭塞患者的主动脉进行配置。

传感器可以是MEMS类压力传感器，例如MEMS压力传感器MEM2000(MetalluxSwitzerland)。

传感器可经由USB与印刷电路板介接。USB连接允许信号经过数字处理并用作如图2和图5所示的软件算法的输入。

所述装置还包括控制器组件。控制器组件可包括：供用户界面使用的带LED的薄膜键盘，集成电路，泵(下文为例如活塞泵或滚子泵)，电池，和用于控制、供电或操作根据本发明的装置的任何其他额外组件。

图11示出了本发明的另一个实施方案。在该实施方案中，装置的导管组件15还包括通过与装置的外部部件17中所含的CPU通信来控制的逆行泵16。该泵可以是无刷型泵，如得自Maxon,Maxon precision motors Inc.的无刷EC6电机。该泵位于主动脉18中。

可通过定位并刺穿股动脉且通过界定的开口插入装置而将导管子部件插入患者的主动脉中。所述装置可用于刺穿和放置程序且这些程序可集成到所述装置中。所述装置可通过图5所示的主动安全机构模式帮助用户避免给患者造成不希望的伤害事件。

装置的控制器组件可通过例如环绕式腿带或粘性固定垫附接或固定于患者的腿部10。图10示出了利用皮带12将装置11捆绑至患者或通过粘合剂13固定于患者的实施方案。在两个实施方案中，导管14通过密封的端口延伸至主动脉中。

在本发明的另一个实施方案中，可将装置植入患者。该装置可通过装置与起搏器、ICD或类似可植入心血管诊断或治疗医疗装置之间的无线协调和电力传输工作，如图12a-12e所示。

图12a示出用起搏器/ICD 20与再分布组件21进行信号通信的心脏19。在图12b和图12c中，再分布组件是泵，且在图12d和图12e中，再分布组件是闭塞球囊22。

在本发明的另一个实施方案中，所述装置作为机器人刺穿和插入系统的一部分，从而进一步减小用户失误的空间。

预期，所述系统包括以上配置和模式的变化。

实施例1

本发明装置的操作

通过按下按钮开而启动装置或通过启封装置而启动，例如通过释放与装置与电池之间的电路的附接。用户取出导管并将导管插入患者。用户完成该程序后，便按下膨胀，且系统进入位置核实模式。

位置核实模式

当符合位置正确的标准时，指示器“位置正确√”开始闪烁绿光且指示器“泵送⊙”开始闪烁黄光，随后系统进入致动器(膨胀)模式。

如果未达到正确的位置或如果丢失正确的位置，那么指示器“泵送⊙”停止闪烁，响起警报且“重新尝试放置×”开始闪烁，直至再次按下膨胀。

致动器(膨胀)模式

致动器被激活且球囊膨胀。当达到球囊充满的标准时，致动器停止，指示器“泵送⊙”停止闪烁黄光并进入自调整模式。

如果在一分钟后未符合标准，或用户按下收缩按钮，那么进入收缩模式，接着“重新尝试放置×”开始闪烁并保持点亮直至再次按下膨胀。

自调整模式

指示器“球囊充满-◆”开始闪烁绿光。自调整模式根据标准将球囊中的压力调控至正确压力。

如果无法保持标准，则响起警报，进入收缩模式，接着“重新尝试放置×”开始闪烁直至再次按下膨胀，或如果用户按下收缩按钮，则进入收缩模式。

收缩模式

指示器“泵送⊙”开始闪烁黄光。致动器被激活且球囊收缩。

当球囊收缩时，“球囊收缩-◆”开始闪烁蓝光，直至用户再次按下膨胀。

词汇表

如图1所示，P1是压力传感器1，且P2是压力传感器2。

安置标准

P1所测得的最大压力高于15mmHg且测得的最大与最小压力之间具有高于5mmHg的差值。50Hz。

填充标准

P2达到P1测得的压力×1.20。50Hz

自调整标准

P2仍在以下范围内：(P1×1.10)至(P1×1.30)。0.1Hz。

所述装置可利用以下视觉和/或听觉信号通知用户：

消息A：“填充中。继续CPR。”

消息B：“重新尝试放置。球囊现在为空。”

消息C：“主动脉闭塞成功。”

消息D：“收缩完成。”

实施例2

模拟实验

用硅酮橡胶制作人类升主动脉、主动脉弓和股总动脉的模型。将该模型浸入水中并经由连接的水柱在模型中施加内压(100mmHg)。通过手动向附接的球囊施加压力模拟胸部按压。

从对应于左股总动脉的模型部分中的开口插入测试装置以允许尖端到达对应于肾动脉刚好近侧的位置。使闭塞球囊膨胀，同时记录来自导管尖端和来自球囊腔室内部的MEMS压力传感器数据。

经证实，可通过使用软件-硬件集成机构控制并核实再分布导管的安置和闭塞。例如，在对应于导管尖端处于主动脉中(且例如不错误放置在肾动脉中)的填充过程中，测量正确的压力允许随预期将遇到的压力变化对球囊的填充进行压力控制。换句话说，如果导管未放置在正确位置，那么球囊的填充会遇到主动脉压力且得到的结果是在尖端处测得的压力下降至零而不是保持在主动脉压力的水平。

实施例3

体内实验

在两项中试动物试验中测试了原型装置。动物为30-38kg的健康丹麦农场猪，利用戊巴比妥(Mebumal)50mg/ml、6mg/kg/h和氯胺酮(Ketaminol vet)100mg/ml、15mg/kg/h使其镇静。还给动物施用2000单位的普通肝素(unfractionated heparin)。

在心脏骤停前给动物机械通气并将氧气水平设为23％的氧气。在实验期间，以2l/h的输注速度对动物持续供应盐水(0.9％NaCl)。

通过经由右颈静脉引入的电极对心脏直接施加9V DC诱发心脏骤停。将心脏骤停定义为收缩压<25mmHg持续超过5秒。

将ROSC定义为主动脉收缩压>60mm Hg维持至少5分钟的脉动心律。

利用主动脉弓中穿过与主动脉连结的右颈动脉的血管内计量器和进入中心腔静脉的右颈静脉中的血管内计量器，测定动脉血压、静脉血压和心率。

编号为1的猪在诱发心脏骤停前具有以下基线值：心率85bpm、动脉血压98/63mmHg、静脉血压15mmHg。在诱发心脏骤停后，将猪保持在无流动状态持续1分钟。然后用LUCAS 2装置(Physiocontrol)进行机械胸部按压再持续5分钟。在猪维持心脏骤停共6分钟后，通过右股动脉将原型装置引入主动脉。测得6分钟心脏骤停后的参数如下：心率为0bmp(在100次按压/分钟的机械设置下)，血压为34/23mmHg，且中心静脉压力为20mmHg。然后打开原型装置并让其作用1分钟。测定关于1分钟持续使用原型装置的值如下：心率为0(在100次/按压/分钟的机械设定下)，中心动脉血压为59/28mmHg，中心静脉压力为22mmHg。

原型装置的使用证实了中心动脉压力并因此还有冠状动脉灌注压力和脑灌注压力的增大，从收缩期的34mmHg增大至59mmHg，且持续静脉压力从20mmHg增大至22mmHg。心脏复苏时的中心参数—冠状动脉灌注压力计算为收缩期中心动脉压力与中心静脉压力之间的差值。因此我们能够证实冠状动脉灌注压力增大了164％。

编号为2的猪接受与编号为1的猪相同的条件，但在发起治疗前通过从右股动脉出血引发血液流失(700ml)而实现心脏骤停。

编号为2的猪在诱发心脏骤停前具有以下基线值：心率105bpm、动脉血压96/42mmHg、静脉血压12mmHg。在血液流失后，这些值为：心率：93bpm、动脉血压：35/20mmHg、中心静脉压力：10mmHg。开始治疗。在治疗1分钟后，值变为：心率：95bpm、动脉血压：55/30mmHg、中心静脉血压：10mmHg。

因此，通过使用本发明的原型，实现了动脉血压增大57％，而获得冠状灌注压力增大80％。