DD272409A1 - Kathetersystem fuer die kardiologische diagnostik - Google Patents

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Kathetersystem fuer die kardiologische Diagnostik, insbesondere fuer die Erfassung des intrakardialen Druckes und des Herzminutenvolumens. An der Katheterspitze ist ein Miniaturdruckmesswandler angeordnet, der mit einem thermosensitiven elektrischen Element eine konstruktive Einheit bildet. Der Katheter besteht aus duennem schwemmfaehigem einlumigem Schlauchmaterial, wobei ueber das Lumen die Anschlussdraehte und der Referenzdruck fuer den Miniaturdruckmesswandler sowie die Anschlussdraehte fuer das thermosensitive elektrische Element zugefuehrt sind. Weiterhin sind ein Huelsenkatheter und ein proximal an diesen angesetzter Y-Konnektor vorhanden, die zur Einfuehrung des Katheters und zur Injektion des Kaeltebolus dienen. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung Kathetersystem -für die kardiologische Diagnostik Anwendungsgebiet der Erfindung

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Kathetereystem für die kardiologische Diagnostik, insbesondere für die Erfassung des intrakardialen Druckes und des Herzminutenvolumens·

Charakteristik des bekannten Standee der Technik

Volumen- und Druckparameter sind für die Beurteilung der kardiologischen Leistungsfähigkeit von außerordentlicher Bedeutung. Katheter, über die der intrakardiale Druck und das Herzminutenvolumen (HMV) aufgenommen werden können, sind bekannt und kammer— zieil verfügbar. Diese sogenannten SWAN-GANZ-Katheter erfassen das HMV mit der Thermodilutiqn, indem ein Kältebolus über ein im Katheter befindliches freies Lumen in das rechte Atrium injiziert und die Temperaturantwort in der Ausflußbahn des rechten Ventrikels (A. pulmonalis) mittels eines an der Katheterspitze befindlichen Thermistors als Grundlage für die Berechnung des HMV erfaßt wird.

Der intrakardiale Druck wird über ein weiteres freies Lumen, das distal endet, aufgenommen und über ein flüssiges Koppelmedi um zu einer externen Druckmeßeinrichtung geleitet und dort gemessen

Gerade durch diese Form der Druckübertragung und Druckmessung ergeben sich eine ganze Reihe von Meßfehlern und Störeinflüssen, wobei die wichtigsten folgende sinds

- Artefakte durch Schleuderbewegungen des distal en Endes des Katheters

- Schlechte Druckdynamik durch ungünstige Compliance des Übertragungssystems (u.a. Katheterlumen)

- Probleme bei der Wahl des hydrostatischen Nullpunktes, besonders bei kleinen Druckwerten

Besonders die Existenz von Schleuderartefakten macht eine Druckauswertung mit diesem Kathetersystem oft unmöglich. Aus der Druckkurve abgeleitete Größen, wie z.B. die Druckänderungsgeschwindigkeit, sind mit diesen Kathetern grundsätzlich nicht zu gewinnen.

Außerdem sind diese Katheter relativ dick <ρΊ>2,3 mm), wodurch ihre Schwemmfähigkeit im Blut stark eingeschränkt und eine Pia-' zierung ohne zusätzliche Plazierungshilfen unmöglich ist. Insgesamt haben die vorliegenden Lösungen u.a. folgende Mangelt

- Die Druckmessung über SWAN-GANZ-Katheter ist in der Regel problematisch, sie wird insbesondere durch Schleuderartefakte und durch schlechte Übertragungseigenschaften oft so gestört, daß ihr Informationsgehalt gering ist.

- Die Katheter besitzen einen zu großen Außendurchmesser. Dadurch wird die Plazierung erschwert., außerdem werden bei Passage der Herzklappen und des rechten Ventrikels Rhythmusstörungen provoziert. Die ^Belastung des Patienten und das Einsatzrisiko •werden damit vergrößert.

Lumen für die Injektion der Kältelösung ist relativ klein, wodurch die Injektion nur eehr langsam und nicht ale Bolus erfolgen kann, dadurch entstehen Meßfehler.

- Bei SWAN-BANZ-Kathetern iet die Messung der rechtsventrikulären Druckänderungsgeschwindigkeit als Maß für die Kontrakt!ons- bzw. Relaxati anseigenschaften der Ventrikelmuskulatur nicht möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der , kardiologisehen Diagnostik durch Messung des intrakardialen Drucks und des Herzminutenvolumens mittels eines einzigen Kathetersystems, das medizinisch zuverlässige Meßwerte mit hohem Informationsgehalt liefert, über bessere Plazierungseigenschaften verfügt und für den Patienten weniger belastend und risikoarmer ist.

Wesen der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein Kathetersystem, das eine hochauflösende artefaktfreie intrakardiale Druckmessung realisiert, bei der Durchführung der Thermodilution eine schnellere Kälteinjektion gestattet und eine Verringerung des Katheterdurchmessers ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Katheterspitze ein Miniaturdruckmeßwandler auf der Basis einer in Silizium integrierten piezoresistiven Widerstandsstruktur angeordnet ist, der mit einem thermosensitiven elektrischen Element eine konstruktive Einheit bildet. Der Katheter besteht aus einem dünnen schwemmfähigen einlumigen Schlauchmaterial, wobei über das Lumen die Anschlußdrähts und der Referenzdruck für den Miniaturdruckmeßwandler sowie die Anschlußdrähte für das thermosensitive' Element zugeführt sind. Weiterhin sind ein Hülsenkatheter und ein proximal an diesen angesetzter absperrbarer Y-Konnektor · vorhanden, die zur Injektion des Kältebolus dienen.

Für die Realisierung der konstruktiven Einheit von Miniaturdruck-. meßwandler und thermosensitivem Element gibt es mehrere Möglich-(. keiten. Eine bevorzugte Variante besteht darin, daß der Miniaturdruckmeßwandler einen Umhüllungskörper aus Silikonkautschuk aufweist, in dem ein Mikrothermistor eingebettet ist. Eine weitere Variante besteht darin, daß in den Siliziumgegenkörper des Miniaturdruckmeßwandlers ein thermosensitives elektrisches Element integriert ist.

Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Temperaturabhängigkeit der als Brückenschaltung ausgestalteten piezoresistiven Widerstandsstruktur des Miniaturdruckmeßwandlers zur Temperatur— messung zu nutzen.

Vorzugsweise ist das distale Ende des Katheters mit einer Krümmung versehen, die einen Radius von ca. 2...4 cm aufweist, die Form eines Kreissegments besitzt und an der geradlinig auslaufenden Katheterspitze mit der Verlängerung der vor der Krümmung vorhandenen Erstreckungerichtung des Katheters einen Winkel von ca. 110° einschließt.

Die Einführung des Katheters in das Gefäßsystem erfolgt über den ₄Hülsenkatheter, der vorher in üblicher Seldinger-Technik gelegt wurde. Von diesem Hülsenkatheter aus, der mit seinem distal on

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Ende im rechten Atrium liegen muß, wird der Katheter unter Druckkontrolle bis in die A. pulmonalie, dem Zielart geschwemmt. Die angegebene Krümmung dee distal en Endes dee Katheters erweist Bich dabei als optimale Plazierungshilfe. Durch den Hülaenkatheter wird vom Y-Konnektor aus gleichzeitig auch die Kälteinjektion vorgenommen.

DaB erfindungegemäße Kathetersystem ermöglicht die Messung des intrakardialen Druckes und des Herzminutenvolumens bei folgenden Vorteilen gegenüber bisherigen Kathetersystemen ι

- Aufgrund der guten dynamischen Eigenschaften des Miniaturdruckwandlers und der Umsetzung des Druckes in ein elektrisches Signal direkt am Meßart ist die Erfassung der Druckänderungsgeschwindigkeit als Voraussetzung für die Bestimmung von Kontrakt!Ii täte- und Relaxationsparametern möglich.

-Da der Hülsenkatheter gleichzeitig auch als Einführungskatheter verwendet wird, kann die Punktionsöffnung wesentlich kleiner als bei herkömmlichen SWAN-GANZ-Kathetern gehalten werden.

- Durch die Verwendung von lediglich einem Lumen ist der Einsatz von sehr dünnem flexiblem Kathetermaterial möglich, wodurch die Belastung c'es Patienten und das Einsatzrisiko reduziert werden.

- Die über den HUieenkatheter erfolgende Injektion dee Kältemittels kann sehr schnell und damit als echter Bolus erfolgen, wodurch die Meßgenauigkeit bei der Bestimmung des Herzmi nutenvolumens wesentlich erhöht wira.

- über den Hülsenkatheter kann eine Infusion von Pharmaka oder eine Aspiration von Blut vorgenommen werden.

Au5f ührungsbei spi el Das erfindungsgemäße Kathetersystem soll an Hand eines. Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig.l eine Prinzipdarstellung des Kathetersystems Fig.2 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des

distal en Endes des Katheters

Fig.3 einen senkrechten Schnitt durch das in Fig.2 dargestellte

distale Ende des Katheters zur Verdeutlichung der Anordnung von

Miniaturdruckmeßwandler und Mikrothermistor Fig.4 eine Schnittdarstellung des Hülsenkatheters und des

nachfolgenden Y-Konnektors zur Zuführung des Kältemittels

Der Katheter 1 besteht aus einem dünnen, im Blut schwemmfähigen, einlumigen Schlauchmaterial, z.B. Weichpolyäthylen, PVC. Gemäß Fig.l ist am distalen Ende des Katheters 1 ein Miniaturdruckmeßwandler 2 angesetzt, der ein thermosensitives elektrisches Element beinhaltet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Mikrothermistor 19, dessen konstruktive Anordnung im Miniaturdruckmeßwandler 2 aus Fig.2 und 3 ersichtlich ist. Das für die Durchführung der Thermodilution erforderliche Kältemittel wird über einen Y-Konnektor 5 und einen Hülsenkatheter 6 in das Gefäßsystem des Patienten eingebracht. Der mittels üblicher SeI-dinger—Technik gelegte Hülsenkatheter 6 liegt dabei mit seinem distalen Ende im rechten Atrium. Wird der Zugang über die V.

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subclavia gewählt, let eine Länge dee Hüleenkatheters 6 von 25.·.30 cm ausreichend.

Am proximal en Ende des Katheters 1 befindet sich der Anechlußstecker 7 zur Anschaltung an die übliche Verarbeitungselektronik. Das dl stale Ende dee Katheters 1 weist eine Krümmung in Form eines Kreissegments mit einem Krümmungsradius r» ca. 2...4 cm und einen Krümmungswinkel &*> ca. 110° auf.

Im Lumen 9 sir\d die Anschlußdrähte 10 -für den Mikrothermistor 19 und die Anschlußdrähte 12 des Miniaturdruckmeßwandlers 2 verlegt. Durch das Lumen 9 wird gleichzeitig der Referenzdruck für den Miniaturdruckmsßwandler 2 zugeführt.

Aus Fig.2 ist die konstruktive Gestaltung des distal en Endes des Katheters 1 ersichtlich, das mit dem angesetzten Mini«turdruckmeßwandler'2 abschließt. Hauptbestandteil des Miniaturdruckmeßwandlers 2 ist ein Siliziumchip 14, das* eine ausgeätzte Druckmembran 15 und eine darauf integrierte piezoresistive Widerstandsstruktur aufweist und das gemeinsam mit dem ebenfalls ausgeätzten Gegenkörper la die Referenzdruckkammer 17 umschließt. Die Referenzdruckkammer 17 steht über den Kanal 18 mit dem Lumen 9 des Katheters 1 in Verbindung. Auf dem Gegenkörper 16 ist als thermosensitives Element ein Mikrothermistor 19 aufgeklebt, dessen Anschlußdrähte 10 über das Lumen 9 geführt sind. Die mechanische Festigkeit des Miniaturdruckwandlers 2 wird mittels einer Metall hülse 21 erzielt, die im Bereich der Druckmembran 15 beiderseitig aufgeschliffen ist und damit eine Druckankopplung von zwei gegenüberliegenden Seiten ermöglicht. Der Katheter 1 ist auf einen Ka t net erst Litzen 29 aus Messing aufgeschoben

In Fig.3 ist ein Schnitt senkrecht zu der in Fig.2 dargestellten Ebene aufgezeigt. Das SiIiziumchip 14, der Gegenkörper 16 und der Mikrothermistor 19 sind vollständig in einem Umhüllungskörper 22 aus Silikonkautschuk eingebettet, der die Druckankopplung realisiert und gleichzeitig einen hohen Schutz gegen mechanische und chemische Einflüsse bietet. Die einseitige Einspannung des Siliziumchips 14 und die mechanische Stabilität der Spitze des Miniaturdruckmeßwandlers 2 sind durch die Epoxydharzformstücke 23, 24 gewährleistet.

Fig.4 zeigt den Hülsenkatheter 6 mit angesetztem Y-KonnekLor 5 für die Injektion des Kältemittels. Das Kältemittel wirr! über den Absperrhahn 28 zugeführt. Die Abdichtkappen 25, 26 unu der Dichtring 27 sorgen für die Dichtheit des Systems zwischen Hülsenkatheter 6 und Y-Konnektcr 5 und Katheter 1.

Zur Realisierung einer konstruktiven Einheit "an Miniaturdruckmeßwandler 2 und einem thermosensitiven elektrischen Element sind weitere Ausführungsformen möglich.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß direkt in den Gegenkörper 16 des Siliziumchips 14 ein thermosensitives Element als integrierte Struktur aufgebracht ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungeform ist die piezoresistive Widerstandsstruktur auf dem Siliziumchip 14 als Brückenschaltung ausgestaltet, wobei der temperaturabhängige Brückeneingangswiderstand zur Temperaturmessung genutzt wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche

   l.Kathetersyscem -für die kardiologische Diagnostik, inebeeondere -für die Erfassung des intrakardialen Druckes und des Herzminuten-Volumens, das einen Katheter, Mittel zur Injektion eines K&ltebolus, ein thermosensitives elektrisches Element am distalen Ende des Katheters und eine "Druckmeßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Katheterspitze ein Miniaturdruckmeßwandler (2) auf der Basis einer in Silizium integrierten piezoresistiven Widerstandsstruktur angeordnet int, der mit dem thermosensitiven elektrischen Element (19) eine konstruktive?, Einheit bildet, daß der Katheter (1) aus einem dünnen, echwemmfähigen, einlumigen Schlauchmatnrial besteht, wobei über das Lumen (9) die Anschlußdrähte <12) und der Referenzdruck für den Miniaturdruckmeßwandler (2) sowie die Anschlußdrähte (10) für das thermosensitive Element (19) zugeführt sind, und daß ein Hülsenkatheter (6) und ein proximal an diesen angesetzter Y-Konnektor (5) vorhanden sind, die zur Einführung des Katheters (1) ins Gefäßsystem und zur Injektion des Kältebolus dienen.
2. 2.Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Miniaturdruckmeßwandler (2) einen Umhüllungskörper (22) aus Silikonkautschuk .aufweist, in dem ein Mikrothermistor - (19) eingebettet ist.
3. 3.Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Si 1iziumchipgegenkörper (16) des Miniaturdruckmeßwandlers (2) ein thermosensitives elektrisches Element integriert ist.
4. 4.Kathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturabhängigkeit der als Brückenschaltung ausgestalteten piezoresistiven Widerstandsstruktur des Miniaturdruckmeßwandlers (2) zur Temperaturmessung benutzt wird.
5. 5.Kathetersystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende des Katheters (1) mit einer Krümmung versehen ist, die einen Radius (r) von ca. 2...4 cm aufweint, die Form eines Kreissegments besitzt und an der geradlinig auslaufenden Katheterspitze mit der Verlängerung der vor der Krümmung vorhandenen ErstreckungsrichtLing des Katheters (1) einen Winkel (o£) von ca. 110° einschließt.

   Hierzu Z Selten Zeichnungen