ES2988927T3 - Procedimiento y sistema para determinar una velocidad de flujo de un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un procedimiento para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido (31) que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado (10), que comprende los siguientes pasos: a) estimar la velocidad de flujo del fluido (31), b) realizar una medición Doppler pulsada mediante un sensor ultrasónico (18) del sistema de asistencia (10) en una ventana de observación (201) dentro del sistema de asistencia (10), en donde la ventana de observación (201) se desplaza a una velocidad de ventana de observación que se determina a partir de la velocidad de flujo estimada en el paso a), c) determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido a partir de al menos un resultado de medición de la medición Doppler pulsada o un resultado de medición de la medición Doppler pulsada y la velocidad de la ventana de observación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistema para determinar una velocidad de flujo de un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado

La invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para determinar un parámetro de flujo de sangre que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado. La invención también se refiere a un sistema de asistencia vascular implantable para llevar a cabo el procedimiento. La invención se usa en particular en sistemas de asistencia ventricular izquierda (LVAD) (totalmente) implantados.

Se conoce integrar sensores de flujo volumétrico de ultrasonidos en sistemas de asistencia cardíaca para registrar con ellos el denominado flujo volumétrico de bomba, que cuantifica el flujo volumétrico de fluido a través del propio sistema de asistencia. Los sensores de flujo volumétrico de ultrasonidos pueden llevar a cabo a este respecto mediciones de Doppler pulsado o utilizar el procedimiento de Doppler pulsado (en inglés: Pulsed Wave Doppler; abreviado PWD). Esto solo requiere un elemento transductor de ultrasonidos y permite una selección precisa de la distancia de la ventana de observación al elemento de ultrasonidos. En el caso de sistemas PWD conocidos se emiten impulsos de ultrasonidos con una tasa de repetición de pulso (PRF) establecida. A este respecto, la tasa de repetición de pulso ha de exceder al menos el doble del desplazamiento de frecuencia Doppler que se produce como máximo para no violar el teorema de Nyquist. Si no se cumple esta condición, se producealiasing,es decir, ambigüedades en el espectro de frecuencia detectado.

Debido al diseño geométrico de la configuración de medición en los sistemas de asistencia ventricular (VAD), el rango de medición o la ventana de observación en circunstancias puede estar tan lejos del transductor de ultrasonido, que el tiempo de tránsito de la señal del impulso de ultrasonido desde el transductor hacia el intervalo de medición y de vuelta al transductor no se pueda descuidar. Dado que en el procedimiento PWD un nuevo impulso de ultrasonido (al menos teóricamente) solo debe o debería transmitirse cuando el anterior ya no produce ecos significativos, el tiempo de tránsito de la señal limita la tasa de repetición de pulso máxima posible. Dadas las habitualmente altas velocidades de flujo que prevalecen en los sistemas de asistencia cardíaca y las condiciones límite geométricas para la distancia de la ventana de observación al elemento de ultrasonido, por regla general se viola el teorema de muestreo de Nyquist, lo que crea ambigüedades(aliasing)en el espectro.

Los sistemas de asistencia cardíaca con sensores de ultrasonidos que no utilizan el procedimiento PWD suelen estar equipados con dos transductores de ultrasonido, de modo que si bien es cierto que puede producirse el problema de tiempo de tránsito descrito, no es menos cierto que puede solucionarse de otra manera si se implementa de forma adecuada. Sin embargo, los sistemas de asistencia cardíaca con sensores de ultrasonido que utilizan el procedimiento PWD son susceptibles del efecto descrito, en particular, para velocidades de flujo medias a altas. El estado actual de la técnica consiste en seleccionar la tasa de repetición de pulso especificada para que no se produzcaaliasing.

El documento US 2008/133006 A1 se refiere a una bomba de sangre implantable con un transductor de ultrasonidos para detectar y medir el flujo sanguíneo y permitir la obtención de imágenes de ultrasonidos, en donde el transductor de ultrasonidos está instalado de la bomba de sangre. El documento US 2016/0000983 A1 describe un sistema de asistencia cardíaca que contiene un sensor de Doppler de ultrasonidos para determinar la velocidad de flujo de sangre en su salida. Por lo tanto, este sensor de Doppler no sirve para medir la velocidad de flujo de sangre en una sección de tipo cánula.

En el documento DE 19520 920 A1 se indica un sensor de Doppler de ultrasonidos para determinar el espectro de velocidad-tiempo, basándose en una medición de Doppler pulsado del flujo sanguíneo. Sin embargo, aquí no se indica si este sensor de Doppler y su ventana de medición están dispuestos en un sistema de asistencia cardíaca y cómo lo están.

Es objetivo de la invención indicar un procedimiento y proporcionar un sistema mediante el cual al menos un parámetro de flujo de sangre que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado, en particular, un parámetro de flujo de sangre que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado puede determinarse de manera fiable y precisa.

Este objetivo se consigue mediante el procedimiento indicado en la reivindicación 1 y el sistema indicado en la reivindicación 8. En las reivindicaciones dependientes se indican formas de realización ventajosas de la invención.

En este caso, se propone, según la reivindicación 1, un procedimiento para determinar al menos un parámetro de flujo, es decir, en particular una velocidad de flujo de sangre que fluye a través de una sección de tipo cánula de un sistema de asistencia vascular implantado, que comprende las siguientes etapas:

a) estimar la velocidad de flujo de la sangre,

b) llevar a cabo una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor de ultrasonidos del sistema de asistencia en una ventana de observación dentro de la sección de tipo cánula del sistema de asistencia, en donde un desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en la etapa a),

c) determinar el al menos un parámetro de flujo de la sangre con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.

El sistema de asistencia vascular es preferiblemente un sistema de asistencia cardíaca (o sistema de asistencia del corazón), de manera particularmente preferida, un sistema de asistencia ventricular. El sistema de asistencia sirve regularmente para la asistencia del bombeo de sangre en la circulación sanguínea de una persona, dado el caso, de un paciente. El sistema de asistencia puede estar dispuesto al menos parcialmente en un vaso sanguíneo. El vaso sanguíneo se trata, por ejemplo, de la aorta, en particular, en caso de un sistema de asistencia del ventrículo izquierdo, o del tronco común (tronco pulmonar) en las dos arterias pulmonares, en particular, en caso de un sistema de asistencia del ventrículo derecho. El sistema de asistencia está dispuesto preferiblemente en la salida del ventrículo izquierdo del corazón o de la cavidad izquierda. De manera especialmente preferida, el sistema de asistencia está dispuesto en la posición de la válvula aórtica.

El procedimiento puede contribuir a la determinación de una velocidad de flujo de fluido y/o de un flujo volumétrico de fluido desde un ventrículo de un corazón, en particular, desde un ventrículo (izquierdo) de un corazón hacia la aorta en la zona de un sistema de asistencia (cardíaca) ventricular (izquierdo), implantado (totalmente). El fluido se trata regularmente de sangre. Por regla general, la velocidad de flujo es un componente principal de la velocidad de un flujo de fluido, en particular, del flujo sanguíneo. La velocidad de flujo se determina en un flujo de fluido o flujo volumétrico de fluido, que fluye a través del sistema de asistencia, en particular, a través de un canal del sistema de asistencia. Ventajosamente, el procedimiento permite que pueda determinarse con alta calidad la velocidad del flujo y/o el flujo volumétrico de fluido del flujo sanguíneo incluso fuera del entorno quirúrgico, en particular, mediante el propio sistema de asistencia implantado.

La solución propuesta en este caso contribuye, en particular, a compensar los efectos dealiasing(o “envoltura de espectro”) en un sistema de Doppler de onda pulsada médico. Además, el método presentado en este caso también puede contribuir ventajosamente a una reducción del ensanchamiento espectral del pico en el espectro Doppler, que representa las diferentes velocidades de flujo sanguíneo que aparecen en el flujo sanguíneo y se transforman en el rango de frecuencia. En particular, el procedimiento sirve para eliminar efectos dealiasing,reducir el ancho espectral de la señal de los difusores en movimiento y/o ampliar la señal de difusores estáticos cuando se mide un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado.

Un aspecto central de la solución presentada en este caso también se puede ver en particular en el desplazamiento de la ventana de observación de la configuración de medición de PWD con la velocidad de flujo aproximada de la sangre, de modo que se puede representar la velocidad diferencial generada entre sangre y la velocidad de desplazamiento de la ventana de observación en un rango medible de manera unívoca con la tasa de repetición de pulso (PRF) elegida. La frecuencia de Doppler resultante de esta velocidad diferencial se puede determinar ventajosamente sin ambigüedad.

Esto contribuye, en particular, a que se consigan (al menos en gran medida) los siguientes efectos especialmente ventajosos:

• Se elimina elaliasing,en particular, por lo que se establece la unicidad de la frecuencia de Doppler.

• Los picos de frecuencia en el espectro Doppler provocados por difusores en movimiento se reducen. Esto aumenta su amplitud y los hace destacar (mejor) del ruido de fondo. Además, aumenta la resolución del sistema de medición.

• Los picos de frecuencia en el espectro Doppler provocados por difusores estáticos se amplían. Como resultado, su amplitud disminuye y la energía de señal se difumina en el espectro.

Un efecto especialmente notable en este contexto, además de la eliminación de los efectos dealiasing,es que las señales de Doppler de los difusores en movimiento se estrechan. En otras palabras, esto también puede describirse como una reducción de la “ampliación espectral” (de la componente principal de frecuencia) del desplazamiento de Doppler relativo medido entre velocidad de ventana de observación y velocidad de flujo. En particular, al desplazar una ventana de observación en la dirección de flujo, se aumenta el tiempo de permanencia de los difusores en la ventana de observación y, de esta manera, se reduce la anchura espectral de los componentes de frecuencia de Doppler de la velocidad o velocidades de flujo correspondientes en el espectro.

En particular, el mismo efecto tiene el efecto contrario en los difusores estáticos, por ejemplo, en el tejido circundante. El menor tiempo de permanencia en la ventana de observación provoca una dispersión de la energía en el espectro, lo que reduce el potencial de interferencia de estas reflexiones.

En la etapa a) tiene lugar una estimación de la velocidad de flujo de la sangre. En otras palabras, esto significa en particular que en la etapa a) se estima (de manera aproximada) de antemano la velocidad de flujo que tiene que determinarse (por ejemplo, calcularse) en la etapa c). Ventajosamente, esta estimación se basa en una medición de ultrasonidos llevada a cabo previamente (por ejemplo, con una ventana de observación fija) por medio del sensor de ultrasonidos del sistema de asistencia. Sin embargo, esto es solo a modo de ejemplo. Así, la estimación también podría basarse, por ejemplo, en un valor empírico, por ejemplo, basándose en la edad y/o dado el caso la gravedad de la enfermedad del paciente. Valores empíricos correspondientes podrían almacenarse, por ejemplo, en una tabla, a la que puede acceder un aparato de control del sistema de asistencia. Además, puede estar previsto que la velocidad de flujo, en particular, con grados de asistencia elevados se estime basándose en la potencia electrónica de una turbomáquina del sistema de asistencia.

En la etapa b) tiene lugar una realización de una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor de ultrasonidos del sistema de asistencia en una ventana de observación dentro del sistema de asistencia, en donde un desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en la etapa a). El sensor de ultrasonidos puede ser, por ejemplo, un transductor de ultrasonidos. Preferiblemente, está previsto un único (solo un) sensor de ultrasonidos. El sensor de ultrasonidos comprende además preferiblemente un único (solo un) elemento de ultrasonidos, que ventajosamente está formado con un elemento piezoeléctrico.

La ventana de observación se encuentra (siempre) en un canal del sistema de asistencia (en particular, con un flujo lo más uniforme posible). Por regla general, una dirección de radiación principal del sensor de ultrasonidos pasa a través del canal del sistema de asistencia y la ventana de observación (media o central). En particular, la dirección de radiación principal del sensor de ultrasonidos apunta al canal del sistema de asistencia. Preferiblemente, la ventana de observación pasa a través de esta zona (el canal) orientada lo más radialmente posible en el centro. El desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar con la velocidad de ventana de observación regularmente a lo largo de la dirección de radiación principal del sensor de ultrasonidos y a lo largo de la dirección de flujo del fluido. La velocidad de ventana de observación se determina, en particular, en función de la velocidad de flujo estimada en la etapa a). El desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar, en particular, con la velocidad de flujo aproximada previamente determinada (estimada) del fluido (sangre).

En la etapa c) tiene lugar una determinación del al menos un parámetro de flujo del fluido con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y/o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación. El parámetro de flujo es preferiblemente una velocidad de flujo y/o un flujo volumétrico de fluido. Si se conoce la sección transversal a través de la cual puede fluir el flujo (por ejemplo, del canal) y se conoce el perfil de flujo, el flujo volumétrico de fluido se puede determinar directamente a partir de la velocidad de flujo.

Para ello, se pueden usar datos de calibración depositados dado el caso. Estos datos de calibración permiten inferir la velocidad de flujo media a partir de una velocidad de flujo central, suponiendo el perfil de flujo aplicable a cada velocidad de flujo central, y luego calcular el flujo volumétrico multiplicando por la sección transversal. Dado el caso, la contribución del perfil de flujo también se puede calcular mediante una corrección final del flujo volumétrico.

De manera alternativa o acumulativa a la velocidad de flujo y/o al flujo volumétrico de fluido, el parámetro de flujo también puede ser, por ejemplo, una viscosidad (de la sangre) y/o un valor de hematocrito. Con esto se pretende, en particular, dejar claro que el espectro Doppler (mejorado según la solución presentada en este caso) también se puede reprocesar o utilizar además de la medición de velocidad de flujo. Por ejemplo, el espectro Doppler (mejorado según la solución presentada en este caso) se puede usar como conjunto de datos de entrada para otros procedimientos de procesamiento de señales para determinar otros parámetros vitales y/o de sistema, por ejemplo, para estimar la viscosidad de la sangre y/o el valor de hematocrito.

El resultado de medición de la medición de Doppler pulsado puede presentarse, por ejemplo, en forma de un pico. Por ejemplo, en el transcurso de una calibración, se pueden asignar determinados valores del parámetro de flujo, por ejemplo, determinados valores de la velocidad, la viscosidad y/o el valor de hematocrito, a determinados picos en el espectro. Esto permite una determinación a modo de ejemplo y especialmente ventajosa de los parámetros mencionados mediante una comparación con datos de calibración depositados.

Según una configuración ventajosa, se propone que en la etapa c) tenga lugar una determinación de una velocidad de flujo de la sangre con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación. Ventajosamente, en la etapa c) tiene lugar un cálculo del espectro Doppler de la velocidad diferencial entre la velocidad de flujo de la sangre (velocidad de flujo sanguíneo) y la velocidad de ventana de observación (velocidad de desplazamiento de la ventana de observación). Más preferiblemente, en la etapa c) tiene lugar una determinación de la componente de frecuencia principal del espectro Doppler de la velocidad diferencial (por ejemplo, pico de frecuencia simple o coincidencia de plantilla de la distribución de frecuencia esperada).

En particular, en la etapa b) se emite un nuevo impulso de ultrasonidos solo cuando se ha recibido un eco (desde una distancia de ventana de observación deseada al elemento de ultrasonidos) de un impulso de ultrasonidos emitido inmediatamente antes. Preferiblemente, se emite un nuevo impulso de ultrasonido solo cuando todos los ecos (significativos) de un impulso de ultrasonido emitido inmediatamente antes se han recibido.

Según una configuración ventajosa, se propone que en la etapa a), la estimación tenga lugar basándose al menos en un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema de asistencia. En otras palabras, esto significa en particular que la velocidad de flujo en la etapa a) se estima ventajosamente, basándose en o en función de al menos un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema de asistencia. A este respecto, puede aprovecharse de manera especialmente ventajosa el hecho de que, debido al campo característico del motor de la turbomáquina, es posible (solo) una estimación aproximada del flujo de la bomba, a partir de la velocidad de rotación del accionamiento o basándose en la presión diferencial a través de la turbomáquina y la velocidad de rotación.

Preferiblemente, el parámetro de funcionamiento de la turbomáquina es al menos una velocidad de giro, una corriente, una potencia o una presión. Preferiblemente, el parámetro de funcionamiento es una velocidad de rotación (o tasa de rotación) de la turbomáquina, tal como un accionamiento (por ejemplo, un motor eléctrico) y/o una rueda de palas de la turbomáquina. Por regla general, se conoce la viscosidad aproximada de la sangre del paciente. Además, preferiblemente, el al menos un parámetro de funcionamiento comprende una velocidad de rotación de la turbomáquina y una presión diferencial a través de la turbomáquina. Preferiblemente, con el parámetro de funcionamiento se determina (estima) una velocidad de flujo estimada del fluido. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante un mapa característico, en el que se ha depositado la velocidad de flujo estimada en función del al menos un parámetro de funcionamiento

De manera alternativa o acumulativa en la etapa a), se puede llevar a cabo una medición de ultrasonidos por medio del sensor de ultrasonidos del sistema de asistencia. Esta medición de ultrasonidos no es preferiblemente una medición de Doppler pulsado. Más bien, en este sentido, se puede llevar a cabo, por ejemplo, una medición de ultrasonidos con dos sensores de ultrasonidos, que podrían estar provistos para ello a modo de ejemplo en el sistema de asistencia.

Según una configuración ventajosa, se propone que la velocidad de ventana de observación se determine de modo que un desplazamiento de Doppler (relativo) (entre velocidad de flujo y velocidad de ventana de observación) se transforme en un rango representable sin ambigüedad. En otras palabras, esto también se puede describir de modo que la ventana de observación se mueva con una velocidad que transforme el desplazamiento de Doppler relativo entre flujo sanguíneo y velocidad de la ventana de observación en un rango, que se puede representar sin ambigüedad, en particular, con la frecuencia de ultrasonido y PRF seleccionadas.

La velocidad de ventana de observación se determina preferiblemente, de modo que entre la velocidad de flujo (estimada o que se va a determinar) del fluido y la velocidad de ventana de observación existe una velocidad diferencial o velocidad relativa, que se representa en un rango medible de manera unívoca en particular con la tasa de repetición de pulso (PRF) seleccionada. En este contexto está especialmente previsto que pueda determinarse sin ambigüedad una frecuencia de Doppler que resulta de esta velocidad diferencial o velocidad relativa.

Según una configuración ventajosa, se propone que la velocidad de ventana de observación corresponda esencialmente a la velocidad de flujo estimada en la etapa a). El término “esencialmente” abarca en este sentido desviaciones de como máximo un 10 %. Esto contribuye ventajosamente a ajustar una velocidad diferencial o velocidad relativa entre la velocidad de flujo del fluido y la velocidad de ventana de observación lo más baja posible, lo que por regla general repercute ventajosamente en una representación lo más libre posible de ambigüedades en el espectro de frecuencia de Doppler. Se prefiere especialmente cuando la velocidad de ventana de observación corresponde a la velocidad de flujo estimada en la etapa a).

Según una configuración ventajosa, se propone que, para desplazar la ventana de observación, se cambie el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un (momento de inicio de un) intervalo de tiempo de medición de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos. En particular, para desplazar la ventana de observación y/o ajustar la velocidad de ventana de observación, se modifica, en particular, se prolonga o se acorta el intervalo temporal entre un momento de emisión de un impulso de ultrasonidos y un momento de inicio de un intervalo de tiempo de medición, de un impulso de ultrasonidos a un impulso de ultrasonidos (inmediatamente) posterior.

La posición de la ventana de observación (rango de medición) se puede especificar o ajustar por regla general mediante intervalos de tiempo (si se conoce la velocidad del sonido en el fluido). Durante una medición de ultrasonidos, las reflexiones sobre difusores (por ejemplo, células sanguíneas) se reciben por regla general directamente delante del transductor inmediatamente (en el tiempo) después de la emisión de un impulso de ultrasonidos. A medida que avanza el frente de onda, se reciben a continuación reflexiones de zonas más distantes.

En el procedimiento de Doppler pulsado, las señales recibidas se procesan por regla general solo en un intervalo de tiempo determinado, separado en el tiempo del momento de emisión del impulso de ultrasonidos. En otras palabras, esto significa, en particular, que el momento de inicio de un intervalo de tiempo de medición que presenta un tiempo de inicio y un tiempo de finalización está separado en el tiempo de un momento de emisión del impulso de ultrasonidos y solo se evalúan aquellas reflexiones del impulso de ultrasonidos emitido que se recibieron de nuevo en este intervalo de tiempo de medición.

Mediante la elección del intervalo temporal entre el momento de emisión y el momento de inicio del intervalo de tiempo de medición se puede seleccionar o ajustar la distancia espacial de la ventana de observación al sensor de ultrasonidos, en particular, al plano de transductor del transductor de ultrasonidos. La extensión espacial de la ventana de observación a lo largo de la dirección de rayo principal del transductor de ultrasonidos se puede seleccionar o ajustar mediante la duración del intervalo de tiempo (intervalo temporal entre momento de inicio y momento de finalización del intervalo de tiempo de medición).

Una medición de Doppler pulsado se compone por regla general de una pluralidad de impulsos de ultrasonidos individuales, es decir, una secuencia rápida de tiempos de transmisión y recepción con la frecuencia PRF (Frecuencia de Repetición de Pulso). PRF es en este contexto, en particular, el periodo de tiempo de pulso de emisión a pulso de emisión. Si el intervalo temporal entre el momento de emisión y el momento de inicio del intervalo de tiempo de medición cambia de impulso a impulso, esto da como resultado una ventana de observación en movimiento.

En este contexto, la velocidad de ventana de observación se puede ajustar, por ejemplo, de la siguiente manera: Cuando el momento de inicio de la emisión de un impulso de ultrasonidos tiene lugar en el momento t<0>, el momento de inicio de la observación (en el receptor) tiene lugar en el momento n ■tobsjnicio(en donde n es un número natural) y se conoce la velocidad del sonido co en la sangre, entonces la distancia sn entre transductor de ultrasonido y el inicio de la ventana de observación es:

Si esta distancia se relaciona ahora con la "tasa de muestreo” 1/PRF (el tiempo que pasa entre dos pulsos), entonces la ventana de observación se mueve con la siguiente velocidad vobsjnicio lejos del transductor de ultrasonidos:

Según una configuración ventajosa, se propone que se adapten entre sí la velocidad de ventana de observación y una tasa de muestreo(de la unidad de evaluación (unidad de medición) o del aparato de control y/o de procesamiento). Esto puede contribuir ventajosamente a mejorar la relación señal-ruido (abreviado: SNR). La tasa de muestreo contribuye en este contexto, en particular, a la evaluación de la señal recibida o de los impulsos de ultrasonidos reflejados y recibidos. En este contexto, es especialmente ventajoso cuando la velocidad de ventana de observación y una tasa de muestreo se adaptan entre sí según la siguiente ecuación:

En este sentido, vpuerta describe la velocidad de ventana de observación, n un número entero cualquiera, PRF la tasa de repetición de pulso, cO la velocidad del sonido en el fluido y fS la tasa de muestreo.

Según una configuración ventajosa, se propone que la velocidad de ventana de observación se determine de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos (en el espectro) estén separados entre sí. Esto permite ventajosamente evitar que el pico de frecuencia en el espectro Doppler provocado por difusores estáticos, por ejemplo, la pared aórtica, cubra el desplazamiento de frecuencia de Doppler buscado. Preferiblemente, la velocidad de ventana de observación se determina de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos en el espectro no se correspondan entre sí y/o sean separables.

Reflexiones de los difusores no móviles, por ejemplo, a través de la pared aórtica, con el método descrito en este caso (desplazamiento de la ventana de observación) ya no se muestran, en particular, con una frecuencia de Doppler de 0 Hz, sino que se desplazan correspondientemente a la velocidad de ventana de observación con una frecuencia de Doppler resultante. Esto puede llevar a solapamientos o superposiciones no deseados en el espectro Doppler, que pueden evitarse ventajosamente modificando, en particular, ligeramente la velocidad de ventana de observación.

Según una configuración ventajosa, se propone que en la etapa c) se determine una o la velocidad de flujo del fluido mediante una adición de la velocidad de ventana de observación con una velocidad relativa, determinada basándose en la medición de Doppler pulsado. En este contexto tiene lugar preferiblemente una determinación de la velocidad de flujo real del fluido, mediante la adición de la velocidad de ventana de observación conocida con la velocidad relativa determinada mediante la medición.

Según otro aspecto, se propone un sistema de asistencia vascular implantable, configurado para llevar a cabo un procedimiento propuesto en este caso. El sistema de asistencia comprende preferiblemente un aparato (unidad de medición) de control y/o de procesamiento (electrónico) que está configurado para llevar a cabo un procedimiento propuesto en este caso.

El sistema de asistencia se trata preferiblemente de un sistema de asistencia cardíaca ventricular izquierdo (LVAD) o un sistema de asistencia cardíaca izquierdo percutáneo mínimamente invasivo. Además, preferiblemente este es totalmente implantable. En otras palabras, esto significa, en particular, que los medios necesarios para la detección, en particular, el sensor de ultrasonido, se encuentran completamente en el cuerpo del paciente y permanecen en este. El sistema de asistencia también puede estar realizado en varias piezas o con varios componentes que pueden estar dispuestos a cierta distancia entre sí, de modo que, por ejemplo, el sensor de ultrasonido y un aparato (unidad de medición) de control y/o de procesamiento que puede unirse con el sensor de ultrasonidos, pueden estar dispuestos separados entre sí mediante un cable. En la realización en varias piezas, el aparato de control y/o de procesamiento, que está dispuesto separado del sensor de ultrasonido también puede implantarse o disponerse sin embargo fuera del cuerpo del paciente. En cualquier caso, no es absolutamente necesario que la electrónica de control y/o procesamiento también esté dispuesta en el cuerpo del paciente. Por ejemplo, el sistema de asistencia se puede implantar de tal manera que el aparato de control y/o de procesamiento se disponga sobre la piel del paciente o fuera del cuerpo del paciente y se establezca una conexión con el sensor de ultrasonido dispuesto en el cuerpo. De manera especialmente preferida, el sistema de asistencia está configurado o es adecuado para que pueda disponerse al menos parcialmente en un ventrículo, preferiblemente, en el ventrículo izquierdo de un corazón y/o en una aorta, en particular, en la posición de la válvula aórtica.

Además, el sistema de asistencia comprende preferiblemente un canal que está formado preferiblemente en un tubo (de entrada) o una cánula (de entrada), una turbomáquina, tal como por ejemplo una bomba y/o un motor eléctrico. A este respecto, el motor eléctrico es regularmente una parte constituyente de la turbomáquina. El canal está configurado preferiblemente de modo que, en el estado implantado pueda guiar fluido desde un ventrículo (izquierdo) de un corazón hacia la turbomáquina. El sistema de asistencia está formado preferiblemente de manera alargada y/o a modo de tubo flexible. El canal y la turbomáquina están dispuestos preferiblemente en la zona de los extremos opuestos entre sí del sistema de asistencia.

En particular, está previsto exactamente o solo un sensor de ultrasonido. El sensor de ultrasonido presenta preferiblemente exactamente o solo un elemento transductor de ultrasonido. En particular, esto es suficiente para una medición Doppler, cuando se utiliza a este respecto el procedimiento PWD.

El sistema indicado en la reivindicación 11 con un sistema de asistencia vascular implantable y con un aparato de control y/o de procesamiento para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido que fluye a través del sistema de asistencia vascular implantable comprende:

a) un equipo para estimar la velocidad de flujo del fluido,

b) un equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor de ultrasonidos en una ventana de observación dentro del sistema de asistencia, en donde un desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación, que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en la etapa a),

c) un equipo para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.

El equipo para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido puede estar diseñado a este respecto para determinar una velocidad de flujo del fluido con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y la velocidad de ventana de observación.

En particular, el equipo para estimar la velocidad de flujo del fluido está diseñado para estimar la velocidad de flujo del fluido, basándose en un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema de asistencia.

Es ventajoso cuando la velocidad de ventana de observación de la ventana de observación del equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado está diseñada para transformar un desplazamiento de Doppler en un rango representable sin ambigüedad.

En particular, es ventajoso que la velocidad de ventana de observación corresponda esencialmente a una velocidad de flujo estimada en el dispositivo para estimar la velocidad de flujo del fluido.

El equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado en el sistema puede estar diseñado, en particular, para el desplazamiento de la ventana de observación, cambiando el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un intervalo de tiempo de medición de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos.

En particular, se pueden adaptar entre sí la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo del fluido que fluye a través del sistema de asistencia vascular implantado.

Una forma de realización ventajosa del sistema prevé que la velocidad de ventana de observación se determine de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos estén separados entre sí.

En particular, puede estar previsto que en el sistema para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular que puede implantarse en el cuerpo humano, el equipo esté diseñado para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido para determinar la velocidad de flujo del fluido mediante una adición de la velocidad de ventana de observación con una velocidad relativa, determinada basándose en la medición de Doppler pulsado.

Los detalles, características y configuraciones ventajosas expuestas en relación con el procedimiento también pueden producirse de manera correspondiente en el sistema de asistencia presentado en este caso y viceversa. A este respecto, se hace referencia completa a las declaraciones proporcionadas con respecto a la caracterización más detallada de las características.

La solución presentada en este caso, así como su campo técnico se explican con más detalle a continuación por medio de las figuras. Cabe señalar que no se pretende que la invención esté limitada por los ejemplos de realización mostrados. En particular, a menos que se indique explícitamente lo contrario, también es posible extraer aspectos parciales de los hechos explicados en las figuras y combinarlos con otras partes constituyentes y/o conclusiones de otras figuras y/o de la presente descripción. Muestran esquemáticamente:

La figura 1: un sistema de asistencia vascular implantado en un corazón,

la figura 2: otro sistema de asistencia vascular implantado en un corazón,

la figura 3: una secuencia de un procedimiento presentado en este caso,

la figura 4: un espectro de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo,

la figura 5: otro espectro de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo,

la figura 6: una vista detallada de un sistema de asistencia propuesto en este caso,

la figura 7: espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo,

la figura 8: otros espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo,

la figura 9: otros espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo y

la figura 10: un sistema con un sistema de asistencia vascular implantable y con un aparato de control y/o de procesamiento para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido que fluye a través del sistema de asistencia vascular implantable.

La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema 10 de asistencia vascular implantado en un corazón 20. El sistema 10 de asistencia asiste al corazón 20, contribuyendo a transportar sangre desde el ventrículo (izquierdo) 21 hacia la aorta 22. Para ello, el sistema 10 de asistencia se ancla en la válvula 23 aórtica, tal como se ilustra a modo de ejemplo en la figura 1. Con un grado de asistencia del 100 %, el sistema 10 de asistencia (LVAD) transporta el flujo volumétrico de sangre completo. El grado de asistencia describe la proporción del flujo volumétrico transportado a través del sistema 10 de asistencia mediante un medio de transporte, tal como por ejemplo una bomba del sistema 10 de asistencia, con respecto al flujo volumétrico total de sangre desde el ventrículo 21 hacia la aorta 22.

Con un grado de asistencia del 100 %, el flujo 32 volumétrico total de fluido desde el ventrículo 21, así como el flujo volumétrico de fluido 31 a través del sistema 10 de asistencia son por consiguiente idénticos. En consecuencia, a este respecto, un flujo volumétrico de válvula aórtica o de derivación (no representado en este caso; símbolo de fórmula: Q<a>) es cero. El flujo 32 volumétrico total de fluido también se puede describir como volumen de tiempo cardíaco (total) (HZV, símbolo de fórmula: Q<hzv>). El flujo 31 volumétrico de fluido también se puede designar como el denominado flujo volumétrico de bomba (símbolo de fórmula: Q<p>), que solo cuantifica el flujo a través del propio sistema 10 de asistencia. Por lo tanto, el grado de asistencia puede calcularse a partir de la relación Q<p>/Q<hzv>.

El sistema 10 de asistencia según la figura 1 es, a modo de ejemplo, un sistema de asistencia cardíaca en posición de válvula aórtica. El sistema 10 de asistencia cardíaca está colocado en un corazón 20. Se extrae sangre del ventrículo 21 y se entrega a la aorta 22. Mediante el funcionamiento del sistema 10 de asistencia cardíaca (parte de bomba), se genera un flujo 31 sanguíneo.

En los sistemas 10 de asistencia según el tipo de construcción de la figura 1, la sangre se transporta a través de la válvula 23 aórtica en el interior de una sección o canal 200 de tipo cánula del sistema 10 de asistencia (cardíaca) y se libera de nuevo en la zona de la aorta 22. Para integrar un transductor de ultrasonidos, se presenta de manera especialmente preferida la punta del sistema 10 de asistencia (que se adentra en el ventrículo 21), de modo que en este caso la sangre fluye desde el transductor de ultrasonidos alejándose hacia la sección o canal 200 de tipo cánula del sistema 10 de asistencia (cardíaca).

La figura 2 muestra esquemáticamente otro sistema 10 de asistencia vascular implantado en un corazón 20. El sistema 10 de asistencia según la figura 2 es, a modo de ejemplo, un sistema de asistencia cardíaca en posición apical. Los números de referencia se utilizan de forma coherente, para que se pueda hacer referencia completa a las realizaciones precedentes de la figura 1.

En los sistemas 10 de asistencia según el tipo constructivo de la figura 2, la sangre se aspira a través de una sección o canal 200 de tipo cánula y se devuelve a la aorta 22 a través de una derivación 19 fuera del corazón 20. En este sentido, se ofrece la integración de un transductor de ultrasonidos en la carcasa de bomba del sistema 10 de asistencia (cardíaca), mirando desde la sección 200 de tipo cánula de aspiración en dirección al ventrículo 21. En otras palabras, esto significa, en particular, que el transductor de ultrasonidos está dispuesto en el sistema 10 de asistencia, así como orientado hacia el canal 200 y hacia el ventrículo 21. En este caso, la sangre fluye hacia el transductor de ultrasonidos. El procedimiento propuesto en este caso funciona igualmente en ambas variantes según la figura 1 y la figura 2, ya que únicamente es necesario adaptar la dirección de movimiento de la ventana de medición (por ejemplo, en un programa informático).

La figura 3 muestra esquemáticamente una secuencia de un procedimiento presentado en este caso, en un sistema para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantable.

El procedimiento sirve para determinar una velocidad de flujo de un fluido que fluye a través de un sistema de asistencia vascular implantado. El orden representado de las etapas de procedimiento a), b) y c) con los bloques 110, 120 y 130 es únicamente a modo de ejemplo y, por lo tanto, puede ajustarse a una secuencia de funcionamiento normal. En el bloque 110, tiene lugar una estimación de la velocidad de flujo del fluido. En el bloque 120 tiene lugar una realización de una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor de ultrasonidos del sistema de asistencia en una ventana de observación dentro del sistema de asistencia, en donde un desplazamiento de la ventana de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación, que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en la etapa a). En el bloque 130 tiene lugar una determinación del al menos un parámetro de flujo del fluido con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.

Para una representación a modo de ejemplo del proceso se suponen los siguientes parámetros:

Diámetro de zona de entrada o de medición, por ejemplo, 5 mm,

Flujo sanguíneo máximo por medir, por ejemplo Q = 9 l/min,

Velocidad del flujo sanguíneo máxima resultante: vsangre,máx. = 7,64 m/s,

Velocidad del sonido en la sangre, por ejemplo, csangre = 1540 m/s,

Frecuencia de ultrasonidos, por ejemplo, f<0>= 6 MHz,

Distancia del elemento de ultrasonidos al principio de la ventana de visualización, por ejemplo, 25 mm,

Número de ciclos de oscilación de ultrasonidos por impulso de PWD de ultrasonidos emitido, por ejemplo 10,

Longitud resultante del paquete de ondas generado por el impulso de ultrasonidos (en recorrido): Iráfaga =c<0>x 10/f0 = 2,57 mm,

Recorrido de propagación máximo resultante del impulso de ultrasonidos: d = 55,13 mm.

A partir de estos datos se obtiene el siguiente desplazamiento de Doppler máximo (esperado) para una medición directamente en la dirección de radiación (la dirección del flujo corresponde a la dirección de radiación principal; a = 0):

La medición se realizará como medición de Doppler pulsado, en la que un nuevo impulso de ultrasonidos se emite solo cuando todos los ecos significativos de un impulso de ultrasonidos emitido inmediatamente antes hayan desaparecido. La elección de la tasa de repetición de pulso (PRF) que se va a usar para ello se explica a continuación.

Teniendo en cuenta el teorema de muestreo (de Nyquist) (que, sin embargo, en este caso no es necesario tener en cuenta o solo puede cumplirse mediante el desplazamiento de la ventana de observación, ya que solo tiene que registrarse la velocidad relativa entre fluido y ventana de observación), una frecuencia de Doppler máxima de 59,53 kHz en una evaluación con valor real significaría que tendría que ajustarse una tasa de repetición de pulso mínima o una frecuencia de repetición de pulso mínima.

PRFm¡n=2• df =119,06kHz . (2)

Sin embargo, en el caso de los sistemas de asistencia vascular implantados en cuestión, la siguiente tasa de repetición de pulso máxima PRFmáx resulta de la consideración geométrica (recorrido de propagación máximo del impulso de ultrasonidos) o de las condiciones límite geométricas en el sistema de asistencia y el tiempo de tránsito resultante de todos los componentes de señal relevantes.

PRFmáx=<- 2 =>=27,93kHz (3)

4

Por lo tanto, la tasa de repetición de pulso máxima de las mediciones de Doppler pulsado en este caso (o para los sistemas de asistencia en cuestión) es menos del doble del desplazamiento de Doppler máximo que se produce.

Estas condiciones límite llevan a una violación del teorema de muestreo y, en consecuencia, a una ambigüedad en los resultados de medición, que puede remediarse mediante una evaluación o método (desplazar la ventana de observación), tal como se describe en las siguientes secciones.

Sin embargo, para ilustrar los problemas generados en estas condiciones límite, la ambigüedad resultante a este respecto se ilustra en las figuras 4 y 5 (que puede evitarse ventajosamente con el método presentado en este caso). La figura 4 muestra esquemáticamente un espectro 40 de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo. La figura 4 muestra un desplazamiento de Doppler con un flujo volumétrico de 3 l/min y una tasa de repetición de pulso de aproximadamente 25 kHz. La componente 41 de frecuencia principal (pico) se encuentra por debajo de la frecuencia portadora en aproximadamente 0 Hz. La figura 5 muestra esquemáticamente otro espectro 40 de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo. La figura 5 muestra un desplazamiento de Doppler con un flujo volumétrico de 3 l/min y una tasa de repetición de pulso de aproximadamente 20 kHz. La componente 41 de frecuencia principal (pico) se encuentra en aproximadamente 8 kHz. Esto ilustra, en particular, que con diferentes PRF y el mismo flujo volumétrico se emiten diferentes frecuencias y, con ello, no se puede determinar de manera unívoca un flujo volumétrico ajustado por la bomba sin el uso de la invención descrita en este caso. Por ejemplo, con PRF de 20 kHz, el pico se encuentra en 3 l/min con una frecuencia de aproximadamente 8 kHz, lo que correspondería en particular a una velocidad de 0,77 m/s o a un flujo volumétrico de 0,9 l/min. En cambio, el flujo volumétrico real (por medir) asciende a 3 l/min en este ejemplo. Además, estas mediciones se llevaron a cabo a una frecuencia de ultrasonidos de 8 MHz.

En las siguientes secciones se describe un método a modo de ejemplo en el sentido de la solución propuesta en este caso, en la que se pueden evitar ventajosamente resultados de medición correspondientes y ambiguos.

Para ello, se propone mover la ventana de observación con una velocidad de ventana de observación, que se determina con el uso de una velocidad de flujo estimada del fluido (en este caso, de la sangre). Esto permite ventajosamente transformar el desplazamiento de Doppler en un rango que puede representarse sin ambigüedad con la frecuencia de ultrasonidos y la PRF seleccionadas. En relación con el desplazamiento de la ventana de observación, es especialmente ventajoso cuando las secciones transversales radiales de las velocidades de flujo sanguíneo se mantienen inalteradas en un rango determinado (algunos centímetros) en la extensión axial del elemento de ultrasonidos. El método descrito se puede usar en sistemas de asistencia cardíaca de distinto tipo constructivo, por ejemplo, en sistemas en posición de válvula aórtica, tal como se representa a modo de ejemplo en la figura 1, o, por ejemplo, también en sistemas colocados apicalmente, tal como se representa a modo de ejemplo en la figura 2.

Una medición de flujo volumétrico de bomba basada en ultrasonidos se basa por regla general en uno o varios transductores de ultrasonidos integrados en el sistema de asistencia y en un aparato de control y/o de procesamiento (electrónico) dado el caso espacialmente apartado, que también puede denominarse unidad de medición. El aparato de control y/o de procesamiento espacialmente apartado puede colocarse implantado o también conectado extracorpóreamente a través de una línea transcutánea. Forma entonces con el sistema de asistencia vascular implantable un sistema para determinar al menos un parámetro de flujo del fluido que fluye a través del sistema de asistencia vascular implantable.

Las formas de realización descritas según la figura 1 y la figura 2 requieren, en particular, un procedimiento de medición de Doppler pulsado (Doppler de onda pulsada) para poder posicionar la ventana de observación (la zona de medición o la ventana de medición) a lo largo de la dirección del rayo principal del transductor de ultrasonidos. El objetivo del aparato de control y/o de procesamiento o de la unidad de medición es generar impulsos de ultrasonidos adecuados para la radiación a través del(los) transductor(es) de ultrasonidos, recibir y amplificar la energía de ultrasonidos dispersada recibida (reflexiones, ecos) y procesar las señales recibidas para calcular un espectro de frecuencia de Doppler.

La elección de la posición de la ventana de observación tiene lugar a este respecto debido a la velocidad del sonido suficientemente conocida en la sangre, por regla general, por intervalos de tiempo. Después de emitir un impulso de ultrasonidos, las reflexiones en difusores (por ejemplo, células sanguíneas) se reciben directamente delante del transductor. A medida que avanza el frente de onda, se reciben a continuación reflexiones de zonas más distantes. En el procedimiento de Doppler pulsado, las señales recibidas se procesan solo en un intervalo de tiempo determinado, separado en el tiempo del momento de emisión del impulso de ultrasonidos.

Mediante la elección de la distancia temporal, se puede seleccionar o ajustar la distancia espacial de la ventana de observación al plano de transductor del transductor de ultrasonidos. Mediante la duración del intervalo de tiempo, se puede seleccionar o ajustar la extensión espacial de la ventana de observación a lo largo de la dirección de rayo principal del transductor de ultrasonidos.

Una medición de Doppler pulsado se compone por regla general de una pluralidad de impulsos de ultrasonidos individuales, es decir, una secuencia rápida de tiempos de transmisión y recepción con la frecuencia PRF (Frecuencia de Repetición de Pulso). PRF es en este contexto, en particular, el periodo de tiempo de pulso de emisión a pulso de emisión. Si el intervalo temporal entre emisión e intervalo de tiempo de medición cambia de impulso a impulso, esto da como resultado una ventana de observación en movimiento. En otras palabras, esto también significa que para desplazar la ventana de observación, se tiene que cambiar el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un punto inicial de un intervalo de tiempo de medición de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos.

La figura 6 muestra esquemáticamente una vista detallada de un sistema 10 de asistencia propuesto en este caso. La representación según la figura 6 se refiere a este respecto a una estructura a modo de ejemplo de un sistema 10 de asistencia cardíaca, en el que se puede emplear un procedimiento propuesto en este caso.

El elemento 18 de ultrasonidos representa en este caso el sensor 18 de ultrasonidos e irradia en la dirección de la velocidad del flujo sanguíneo. En la zona de una jaula 12 de entrada (provista de aberturas) del sistema 10 de asistencia, la sangre 31 entrante aún no muestra un perfil de flujo constante. Sin embargo, más abajo en las zonas 202 y 204, el perfil de flujo radial es en gran medida constante. Por lo tanto, la ventana 201 de observación se puede desplazar ventajosamente en esta zona con la velocidad de ventana de observación vPuerta. Las zonas 202 y 204 pueden estar situadas, por ejemplo, en el canal 200 en las formas de realización mostradas en la figura 1 y la figura 2.

Cuando, por ejemplo, como se muestra a continuación en la ecuación (4), a una PRF de 25 kHz y una frecuencia de ultrasonidos de f<0>= 4 MHz, una velocidad de flujo de vsangre = 3 m/s lejos del elemento piezoeléctrico del sensor 18 de ultrasonidos se debe medir en una ventana de observación fija, esto lleva a un desplazamiento de Doppler de -15,58 kHz. Con la PRF indicada de 25 kHz y la evaluación de velocidades positivas y negativas, este desplazamiento de Doppler ya no se puede representar en la parte negativa del espectro Doppler y, por consiguiente, se representa como 9,42 kHz en el rango de frecuencia positivo del espectro.

No obstante, cuando la ventana 201 de observación (como se propone en este caso) se mueve con una velocidad de desplazamiento de, por ejemplo, vpuerta = 1,75 m/s lejos del elemento piezoeléctrico del sensor 18 de ultrasonidos, se reduce la velocidad de flujo resultante (o relativa) que se vaya a transformar, en este caso, por ejemplo a 3 m/s -1,75 m/s = 1,25 m/s. El desplazamiento de Doppler resultante de -6,49 kHz, con una PRF de 25 kHz se puede representar en el espectro de Doppler sin ambigüedad (véase la ecuación (7) a continuación).

Esto representa un ejemplo de que se puede determinar y cómo la velocidad de ventana de observación de modo que un desplazamiento de Doppler se transforme en un rango que se puede representar sin ambigüedad.

Una base para una determinación correspondiente de la velocidad de ventana de observación la constituye en este caso, en particular, una estimación efectuada previamente de la velocidad de flujo de la sangre a través del sistema de asistencia. Ventajosamente, esta estimación se basa en una medición de ultrasonidos llevada a cabo previamente (por ejemplo, con una ventana de observación fija) por medio del sensor 18 de ultrasonidos del sistema 10 de asistencia. Sin embargo, esto es solo a modo de ejemplo. Así, la estimación también podría basarse, por ejemplo, en un valor empírico, por ejemplo, basándose en la edad y/o dado el caso la gravedad de la enfermedad del paciente. La figura 7 muestra esquemáticamente espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo. Los espectros de frecuencia de Doppler representados pueden resultar, por ejemplo, de un uso del método presentado en este caso. La Figura 7 ilustra espectros de Doppler a una velocidad de flujo sanguíneo de 3 m/s a una frecuencia de ultrasonidos de 4 MHz con un elemento piezoeléctrico no enfocado de 6 mm de diámetro y una PRF de 25 kHz. La figura 7a ilustra el espectro de Doppler aliasado (con ambigüedad) de una medición con una ventana de observación a una distancia fija de 25 mm del elemento piezoeléctrico. Por el contrario, la figura 7b ilustra el espectro de Doppler no aliasado (sin ambigüedad) con una ventana de observación desplazada de 15 mm a 25 mm por el elemento piezoeléctrico a una velocidad de desplazamiento (velocidad de ventana de observación) de 1,75 m/s.

Además, pueden reconocerse dos desviaciones o picos respectivamente en los espectros de Doppler según la figura 7, en concreto, un pico que se debe al desplazamiento de Doppler provocado por la pared aórtica (difusor inmóvil) 42 y un pico que se debe a la reflexión de difusores en movimiento (por ejemplo, células sanguíneas) 43. En las figuras 7 y 8, las líneas continuas describen resultados de una transformada de Fourier y las líneas discontinuas describen resultados del denominado método suave.

La figura 7 ilustra cómo se puede evitar elaliasingutilizando el método descrito en este caso. La figura 7b muestra además cómo se genera un segundo pico 42 fuera de 0 Hz mediante el desplazamiento de la ventana de observación en el lado derecho del espectro. Este pico 42 (que describe, por ejemplo, el desplazamiento de Doppler del difusor estacionario, la pared aórtica) resulta del movimiento relativo de la ventana de observación con respecto al tejido estacionario, por ejemplo, la pared aórtica y, por lo tanto, muestra la frecuencia de Doppler de la ventana de observación o la frecuencia de Doppler que afecta a la velocidad de ventana de observación.

En la figura 7b también se puede ver que los anchos de pico de los dos picos (en comparación con el ancho de pico en la figura 7a) cambian debido a la ventana de observación en movimiento. El pico 42, que se genera por la reflexión en tejido estacionario de la pared aórtica, se amplía. Por el contrario, el pico 43, que se genera por difusores (tales como, por ejemplo, células sanguíneas) que se mueven con la velocidad del flujo sanguíneo, se vuelve más estrecho. La figura 8 muestra esquemáticamente otros espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo. Los espectros de frecuencia de Doppler representados pueden resultar, por ejemplo, de un uso del método presentado en este caso. El deterioro de la relación señal-ruido (abreviado: SNR), que se puede ver en la figura 7, es una consecuencia de una falta de coincidencia entre la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo de la señal recibida, lo que provoca que la ventana de observación fluctúe. Una reducción de la fluctuación y, con ello, una mejora de la SNR en el espectro se puede conseguir, por ejemplo, adaptando la tasa de muestreo a la velocidad de ventana de observación, remuestreando la señal recibida y/o sobremuestreando.

La siguiente ecuación (10) muestra cómo se pueden adaptar entre sí de manera especialmente ventajosa la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo. La figura 8 ilustra las posibilidades mencionadas para mejorar la SNR.

La ecuación 10 muestra cómo la velocidad de la ventana de observación a una velocidad del sonido dada en la sangre c<0>, una PRF dada y una tasa de muestreo fS dada, se puede seleccionar de manera particularmente ventajosa para maximizar la SNR.

Esto representa un ejemplo de que y, dado el caso, de cómo se pueden adaptar entre sí la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo.

Las figuras 8a, 8b y 8c muestran en cada caso un espectro de Doppler, después de la aplicación del método descrito en este caso, a una velocidad de flujo de 3 m/s, con el uso de un elemento piezoeléctrico no enfocado con un diámetro de 4 mm, una frecuencia de ultrasonidos de 8 MHz y una PRF de 40 kHz. Durante las mediciones, cuyo resultado se ilustra en las figuras 8a, 8b y 8c, la ventana de observación se desplaza en cada caso desde una distancia de 15 mm a una distancia de 30 mm desde el elemento piezoeléctrico.

En las figuras 8a y 8b, la ventana de observación se movió a una velocidad (de ventana de observación) de 1,75 m/s. En la figura 8a se usó una tasa de muestreo de 20 MHz y en la figura 8b una tasa de muestreo de 100 MHz. La figura 8c ilustra la SNR con una tasa de muestreo coincidente de 20 MHz y una velocidad de desplazamiento de la ventana de observación de 1,54 m/s.

Con la aplicación del procedimiento descrito en este caso se puede conseguir de manera ventajosa otro fin, en concreto, la reducción del ensanchamiento espectral del pico de frecuencia deseado con velocidades de flujo sanguíneo elevadas. Con el uso de procedimientos de evaluación (con una ventana de observación fija) que no funcionan según el procedimiento descrito en este caso, normalmente no se puede conseguir este efecto adicional. Gracias a estos picos de frecuencia más estrechos en el espectro Doppler, provocados por la velocidad de flujo de la sangre, se puede mejorar considerablemente la precisión de la determinación (estimación) de la componente principal de la velocidad.

Mediante el desplazamiento de la ventana de observación con vpuerta, la velocidad de flujo estimada de manera aproximada de los difusores en movimiento (tales como, por ejemplo, células sanguíneas) en la sangre, se prolonga el tiempo de permanencia de todos los difusores en movimiento, para los que se cumple |Vsangre-Vpuerta \ < Vsangre,en

la ventana de observación. Esto puede llevar ventajosamente a una mejora en la SNR (amplitud) de vJdebido a la ganancia de integración en la transformada de Fourier posterior, en donde N corresponde al número de muestreos mientras el difusor está en la ventana de observación.

Para los difusores estáticos, por ejemplo, la pared aórtica, para la cual la condiciónIvsangre-vpuerta|<vsangreno se cumple, los difusores ya no se mueven en la ventana de observación durante todo el período de observación, como en una evaluación convencional. Mediante el uso del método descrito en este caso, se reduce considerablemente esta duración, en particular, en función de la velocidad de flujo de la sangre o de la velocidad de la ventana de observación. Esto también se puede describir con otras palabras de la siguiente manera: En el caso de una ventana estacionaria y "un” difusor estacionario, todo el tren de ondas se refleja en la misma. Entonces, cuando se elige que la duración de observación sea menor o igual a la duración de impulso del tren de ondas, una parte del impulso se refleja en ella durante todo el tiempo de observación. Este largo tiempo de permanencia en la ventana de observación (rango de tiempo) produce un pico de banda estrecha en el espectro (rango de frecuencia). Mediante el movimiento de la ventana se acorta el tiempo de permanencia y se amplía el ancho de banda del pico en el espectro. La reducción resultante de la ganancia de integración (en comparación con procedimientos conocidos) lleva, como se muestra en la figura 7, a un ensanchamiento del pico de frecuencia provocado por difusores estáticos (ya no a 0 Hz) y a una mancha de la energía de señal en el espectro.

Una ventaja especial adicional del método descrito en este caso es que la velocidad de desplazamiento de la ventana de observación (velocidad de ventana de observación) se puede elegir libremente dentro de un intervalo determinado. Por ejemplo, si se da caso de que difusores estáticos, observados con v<puerta>, que experimentan un desplazamiento de Doppler de

se encuentran en el mismo rango de frecuencia que el desplazamiento de Doppler deseado debido al flujo sanguíneo (en el espectro no se detectan dos sino solo un pico), entonces ventajosamente se puede modificar ligeramente la velocidad de desplazamiento de la ventana de observación, de modo que el pico de frecuencia deseado ya no se cubra por el pico de frecuencia significativamente más fuerte mediante difusores estáticos. Este efecto se representa esquemáticamente en la figura 9. En esta representación esquemática no se tiene en cuenta la reducción del ensanchamiento espectral.

La figura 9 muestra esquemáticamente otros espectros de frecuencia de Doppler a modo de ejemplo. Los espectros de frecuencia de Doppler representados pueden resultar, por ejemplo, de un uso del método presentado en este caso.

Cambiando ligeramente la velocidad de desplazamiento vpuerta de la ventana de observación, la cobertura del pico de frecuencia deseado provocado por la velocidad de flujo sanguíneo puede eliminarse por el pico de frecuencia provocado por difusores estáticos.

En la figura 9a, está cubierta la frecuencia de Doppler deseada de la velocidad 44 de flujo. En la figura 9b, ya no está cubierta la frecuencia de Doppler deseada de la velocidad 44 de flujo. Para ello, tuvo lugar un ligero cambio de la velocidad de desplazamiento de la ventana de observación (velocidad de ventana de observación). Esto representa un ejemplo de que y, dado el caso, de cómo se puede determinar la velocidad de ventana de observación de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos estén separados entre sí.

La solución presentada en este caso permite, en particular, una o varias de las siguientes ventajas:

• La medición de velocidad del flujo o de flujo volumétrico basada en PWD también es posible con una gran distancia entre ventana de medición y transductor de ultrasonidos.

• Resolución de la ambigüedad del desplazamiento de Doppler debida a la geometría, debido a condiciones límite geométricas en el sistema de asistencia (VAD).

• Reducción del ensanchamiento espectral.

• Aumento de la precisión de la estimación de frecuencia de Doppler.

• Determinación más precisa de la velocidad de flujo.

• Evitación de la cobertura del desplazamiento de frecuencia de Doppler deseado por el pico de frecuencia provocado por difusores estáticos, por ejemplo, la pared aórtica, en el espectro de Doppler.

El sistema 45 mostrado en la figura 10 comprende un sistema 10 de asistencia vascular implantable y contiene un aparato 46 de control y/o de procesamiento para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido 31 que fluye a través del sistema 10 de asistencia vascular implantable. El aparato 46 de control y/o de procesamiento está conectado con el sistema 10 de asistencia vascular implantable a través de una línea transcutánea y puede colocarse extracorpóreamente. Cabe señalar que el aparato 46 de control y/o de procesamiento en principio también puede estar diseñado para su colocación implantada en el cuerpo humano.

En el aparato 46 de control y/o procesamiento hay un equipo 48 para estimar la velocidad de flujo del fluido 31. El aparato 46 de control y de procesamiento contiene un equipo 50 para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor 18 de ultrasonidos mostrado en la figura 6 en una ventana 201 de observación mostrada en la figura 6 dentro del sistema 10 de asistencia, en donde tiene lugar un desplazamiento de la ventana 201 de observación con una velocidad de ventana de observación, que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada.

El equipo 50 para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado está diseñado para el desplazamiento de la ventana 201 de observación cambiando el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un intervalo de tiempo de medición de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos.

Además, el aparato 46 de control y procesamiento presenta un equipo 52 para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación. El equipo 52 para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido está diseñado para determinar una velocidad de flujo del fluido con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación mediante una adición de la velocidad de ventana de observación con una velocidad relativa, determinada en base a la medición de Doppler pulsado.

El equipo 48 para estimar la velocidad de flujo del fluido 31 sirve para estimar la velocidad de flujo del fluido 31, en base a un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema 10 de asistencia.

La velocidad de ventana de observación de la ventana 201 de observación del equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado está diseñada para transformar un desplazamiento de Doppler en un rango representable sin ambigüedad, en donde la velocidad de ventana de observación corresponde esencialmente a una velocidad de flujo estimada en el equipo 48 para estimar la velocidad de flujo del fluido 31.

En el sistema están adaptadas entre sí la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo del fluido 31 que fluye a través del sistema 10 de asistencia vascular implantado. La velocidad de ventana de observación se determina a este respecto de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos están separados entre sí.

Lista de símbolos de referencia

10 sistema de asistencia

12 jaula de entrada

18 sensor de ultrasonidos

19 derivación

20 corazón

21 ventrículo izquierdo

22 aorta

23 válvula aórtica

31 flujo volumétrico de fluido/flujo sanguíneo

32 flujo volumétrico total de fluido

40 espectro de frecuencia de Doppler

41 componente de frecuencia principal

42 pico por desplazamiento de Doppler

43 pico por difusores en movimiento

44 velocidad de flujo

45 sistema

46 aparato de control y/o de procesamiento

48 equipo para estimar la velocidad de flujo

50 equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado

52 equipo para determinar un parámetro de flujo

200 canal

201 ventana de observación

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i.Procedimiento para determinar al menos un parámetro de flujo de sangre (31) que fluye a través de una sección de tipo cánula de un sistema (10) de asistencia vascular implantado, que comprende las etapas siguientes:

   a) estimar la velocidad de flujo de la sangre (31),

   b) llevar a cabo una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor (18) de ultrasonidos del sistema (10) de asistencia en una ventana (201) de observación dentro de la sección de tipo cánula del sistema (10) de asistencia, en donde un desplazamiento de la ventana (201) de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en la etapa a) y

   c) determinar el al menos un parámetro de flujo de la sangre con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.
2. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde en la etapa c) se determina una velocidad de flujo de la sangre con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.
3. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en donde en la etapa a) la estimación tiene lugar basándose en un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema (10) de asistencia.
4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la velocidad de ventana de observación se determina de modo que un desplazamiento de Doppler se transforma en un rango representable sin ambigüedad.
5. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la velocidad de ventana de observación corresponde esencialmente a la velocidad de flujo estimada en la etapa a).
6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en donde para desplazar la ventana (201) de observación, el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un intervalo de tiempo de medición se cambia de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos; y/o que la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo se adaptan entre sí; y/o que la velocidad de ventana de observación se determina de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos están separados entre sí; y/o que en la etapa c) se determina una velocidad de flujo de la sangre mediante una adición de la velocidad de ventana de observación con una velocidad relativa determinada basándose en la medición de Doppler pulsado.
7. 7. Sistema (10) de asistencia vascular implantable, configurado para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.
8. 8. Sistema con un sistema (10) de asistencia vascular implantable, que tiene una sección de tipo cánula para succionar sangre, con un aparato (46) de control y/o de procesamiento para determinar al menos un parámetro de flujo de un fluido (31) que fluye a través del sistema (10) de asistencia vascular implantable, en donde el aparato (46) de control y/o de procesamiento y con

   a) un equipo (48) para estimar la velocidad de flujo de la sangre (31), que se encuentra en el aparato de procesamiento (46); y con un

   b) equipo (50) para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado por medio de un sensor (18) de ultrasonidos en una ventana (201) de observación dentro de la sección de tipo cánula del sistema (10) de asistencia, en donde el equipo (50) está diseñado de modo que un desplazamiento de la ventana (201) de observación tiene lugar con una velocidad de ventana de observación que se determina con el uso de la velocidad de flujo estimada en el equipo (48) para estimar la velocidad de flujo del fluido (31), y

   c) un equipo (52) para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido con el uso de al menos un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado o de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y de la velocidad de ventana de observación.
9. 9. Sistema según la reivindicación 8, en donde el equipo (52) para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido está diseñado para determinar una velocidad de flujo del fluido con el uso de un resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y la velocidad de ventana de observación.
10. 10.Sistema según la reivindicación 8 o 9, en donde el equipo (48) para estimar la velocidad de flujo del fluido (31) está diseñado para estimar la velocidad de flujo del fluido (31) basándose en un parámetro de funcionamiento de una turbomáquina del sistema (10) de asistencia.
11. 11. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 10, en donde la velocidad de ventana de observación de la ventana (201) de observación del equipo para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado está diseñada para transformar un desplazamiento de Doppler en un rango representable sin ambigüedad.
12. 12. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 11, en donde la velocidad de ventana de observación corresponde esencialmente a una velocidad de flujo estimada en el equipo para estimar la velocidad de flujo del fluido (31).
13. 13. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 12, en donde el equipo (50) para llevar a cabo una medición de Doppler pulsado está diseñado para el desplazamiento de la ventana (201) de observación cambiando el intervalo temporal entre una emisión de un impulso de ultrasonidos y un intervalo de tiempo de medición de impulso de ultrasonidos a impulso de ultrasonidos.
14. 14. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 13, en donde la velocidad de ventana de observación y la tasa de muestreo del fluido (31) que fluye a través del sistema (10) de asistencia vascular implantado están adaptadas.
15. 15. Sistema según una de las reivindicaciones 8 a 14, en donde la velocidad de ventana de observación se determina de tal manera que el resultado de medición de la medición de Doppler pulsado y un desplazamiento de Doppler mediante difusores estáticos están separados entre sí; y/o que el equipo (52) para determinar el al menos un parámetro de flujo del fluido está diseñado para determinar la velocidad de flujo del fluido mediante una adición de la velocidad de ventana de observación con una velocidad relativa determinada basándose en la medición de Doppler pulsado.