[发明专利]用于增强在附肢中的血管通路以加强治疗和介入治疗的方法和装置

说明书

技术领域

本发明的实施例一般地涉及用于增加血流量(blood flow)和/或调节和维持人的核心温度的方法和装置。

背景技术

尽管存在周围环境中的温度变化以及作为细胞代谢的副产品的内部热量的波动，诸如人类等温血动物还是努力维持相对恒定的内部温度。在人类中，热核心通常包括人体的重要器官，诸如大脑和保持在腹腔和胸腔内的若干器官等。诸如皮肤、脂肪和肌肉等外围组织，通过维持从内部器官内的近核心温度(near-core temperature)到在动物或其他哺乳动物的表面上的近环境温度(near-ambient temperature)的范围的温度梯度，用作热核心与动物的外部环境整洁的缓冲。

哺乳动物体温调节需要诸如隔热(insulation)、呼吸热保护(respiratory heat conservation)、以及被动散热等适应机制，以使得哺乳动物能够在不需要过多资源消耗来产生稳定的内部热环境的情况下生存。内部的或外部的隔热阻碍热量从环境条件向身体核心传递，并且也保护动物免受寒冷。类似地，皮下隔热阻碍热量从皮肤表面到身体核心的热传递。外围组织的隔热性质由通过组织的血流量确定，并且在没有血流量的情况下，通过组织的热传递额可以忽略不计。例如，血流量的缺乏和血液灌注不良使得脂肪组织成为良好的绝热体。任何灌注不良的组织都可以成为绝热体。组织血液灌注决定局部热传递，并且使得热量能够传递到身体区域(或者从身体区域去除)。

呼吸热保护是自适应机制，以防止热损失、循环血液与在哺乳动物的肺泡的气体交换表面上的空气之间的热交换。全部循环血液通过非的气体交换表面。

通过在循环系统的限定范围内输送通过血流量，热量从热核心消散到身体表面，并消散到环境中。全身血液分布是根据局部组织代谢需求的。全部血液通过心脏和肺部的室。一个在休息的人的心输出量约为5L/min，使得总血量以每分钟一个循环的周转率循环。哺乳动物中的血液量和心输出量不足以均匀地灌注身体中的全部组织。专门的血管结构促进血液流动中的热交换。

在哺乳动物中发现了两种类型的血管结构：营养血管单位和热交换血管单位。它们的职能是相互排斥的：营养血管单位包含在整个皮肤上均匀分布的薄壁、小直径血管，诸如小动脉、毛细血管和小动脉等，并且要求缓慢的血液流动以向局部组织提供营养。热交换血管单位包含厚壁、大直径血管，诸如静脉丛和动静脉吻合(AVA；小动脉与静脉丛之间的血管连通)，并且需要大血液量的流动以促进热消散。在人类中，发现人体中的热交换血管单位的静脉丛和动静脉吻合主要在手部的非隔热手掌、脚部的脚底、耳朵和面部的无毛发区域。

温血动物中的体温调节系统可以(例如，由于麻醉、创伤或其他因素)被破坏，并且可以导致各种热失调和疾病。在全身麻醉的情况下，可以引起病人丧失保护身体热量的能力。当体温调节系统由于严酷的环境条件而不堪重负时，可能发生诸如体温过低和体温过高等热失调。AVA的收缩将身体核心与周围环境隔离，而AVA的膨胀促进身体核心与换将之间的自由热交换。

通过热交换血管结构的热流量可以极大地变化，例如，在热应激或热疗期间血流量的高容量可以增加到高达总心输出量的60％。另一方面，体温过低是长时间暴露于寒冷激发的结果，其中在寒冷激发中，通过静脉丛和AVA的血流量可以接近于总心输出量的零。为了通过限制到肢体的血流量并且减少热量从身体的热核心向外的传递，在体温过低的情况下下可能引起末梢血管的收缩。然而，由于血管收缩阻碍热量从身体表面向热核心的传递，因此血管收缩使得更加难以扭转低温状态，并且血管收缩使得难以简单地对身体的表面施加热量。这种对热传递的生理阻碍称为对热交换血管收缩封锁。需要调节到热交换血管单位的静脉丛和AVA的血流量并且干涉热失调。

诸如静脉血栓栓塞性疾病等其他热失调相关疾病，持续地造成显著的发病率和死亡率。由于静脉血栓形成和肺栓塞(PE)的住院治疗每年有30万到60万人。随着各类手术、创伤和神经系统疾病，患者容易形成深静脉血栓(DVT)和PE，DVT和PE通常源于静脉中的血凝块和前往肺部的一些血凝块。不管住院治疗的初始原因如何，全国范围内入住医院的病人有百分之一死于PE。经历骨科手术的髋部、胫骨和膝盖骨折、脊椎损伤或中风的病人尤其是高风险的。因此，放置DVT和PE在医疗上很重要。