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Die
Erfindung betrifft eine Kathetervorrichtung zur Druck- und Temperaturmessung.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kathetervorrichtung zur
Verwendung in der Thermodilutionsmessung und der Pulskonturanalyse.
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Kathetervorrichtungen
zur Druck- bzw. Temperaturmessung sind in verschiedenen Ausführungsformen
aus dem Stand der Technik bekannt.
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Vorrichtungen
zur Bestimmung hämodynamischer Parameter aus einer mittels
invasiver Messungen gewonnenen Dilutionskurve sind insbesondere
in der Intensivmedizin weit verbreitet. Bei den hämodynamischen
Parametern handelt es sich dabei vor allem um charakteristische
Volumina bzw. Volumenströme, wie etwa das Herzeitvolumen
(Cardiac Output, CO), das globale enddiastolische Volumen (GEDV)
und das Volumen des extravasalen Lungenwassers (EVLW). Entsprechende
Systeme sind kommerziell verfügbar und arbeiten meist mit
Kälte (i. e. einem gekühlten Bolus) als Indikator.
Dabei wird eine definierte Menge an kalter Flüssigkeit
in den Probanden injiziert und der Temperaturverlauf des Blutes
an anderer Stelle des Kreislaufs in der Folge über eine Thermosonde
aufgezeichnet. Neben den verbreiteten Rechtsherzkathetersystemen,
mit welchen Thermodilutionsmessungen in der Lungenarterie als Messort
durchgeführt werden, haben sich Systeme zur transpulmonalen
Thermodilutionsmessung auf dem Markt etabliert.
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Zur
Temperaturmessung bei Thermodilutionsverfahren wird in der Regel
ein Thermistor, d. h. ein Widerstandstemperatursensor (RTD, Resistance Temperature
Detector) verwendet. RTDs sind aufgrund ihrer Stabilität
und der großen Genauigkeit beliebt und weisen ein weitestgehend
lineares Messignal auf.
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Verfahren
und Vorrichtungen zur transpulmonalen Thermodilutionsmessung sind
unter anderem in
US
5,526,817 A und
US
6,394,961 B1 sowie darin genannter Literatur offenbart.
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US 5,526,817 A beschreibt
ein Verfahren zum Bestimmen des Kreislauffüllungszustandes
mittels Thermodilution. Dabei wird zur Beurteilung des Keislauffüllungszustandes
eines Patienten, insbesondere des globalen enddiastolischen Volumens (GEDV),
des intrathorakalen Blutvolumens (ITBV), des pulmonalen Blutvolumens
(PBV), des extravasalen Lungenwasservolumens (EVLW) und/oder des globalen
Herzfunktionsindex (CFI), das intrathorakale Thermovolumen (ITTV)
und das pulmonale Thermovolumen (PTV) bestimmt.
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Die
Pulskonturanalyse ist ein Verfahren zur semiinvasiven Bestimmung
insbesondere des Herzzeitvolumens. Dabei wird aus der Form einer
arteriellen Blutdruckkurve durch mathematische Verfahren das Schlagvolumen
des Herzens berechnet. Grundlage dieses Verfahrens ist die Extraktion
und klinisch nutzbare Darstellung der in der arteriellen Blutdruckkurve
enthaltenen Informationen. Problematisch ist die starke Abhängigkeit
von der Qualität des erhaltenen Drucksignals.
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Die
Bestimmung hämodynamischer Parameter, insbesondere des
Herzzeitvolumens (CO), mittels Pulskonturanalyse auf Basis eines
nichtlinearen Windkesselmodells ist in
DE 198 14 371 A1 sowie
darin aufgeführter weiterführender Literatur ausführlich
beschrieben. Die grundlegende Messgröße für
die Pulskonturanalyse ist ein dem Aortendruck näherungsweise
entsprechender Druck, welcher beispielsweise mittels eines arteriellen
Katheters in einer Beinarterie fortlaufend gemessen wird.
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Wesentliche
Größen bei der Bestimmung hämodynamischer
Parameter ausgehend von der Funktion P(t), d. h. dem zeitlichen
Verlauf des dem Aortendruck näherungsweise entsprechenden Drucksignals,
sind insbesondere der systemische Gefäßwiderstand
(Systemic Vascular Resistance, SVR) sowie ferner auch die sogenannte
Compliance (C). Ersterer wird anschaulich als Durchströmungswiderstand
des Gefäßsystems des großen Kreislaufs verstanden,
letztere als Nachgiebigkeit im Bereich der Aorta. In einem Ersatzschaltbild
lassen sich diese Größen als Widerstand und Kapazität
darstellen. Insbesondere bei älteren Ansätzen
wird die Compliance mitunter vernachlässigt.
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Die
für die Pulskonturanalyse erforderliche Bestimmung des
Blutdrucks erfolgt meist mittels hinlänglich bekannter
Membrandruckaufnehmer.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Drucksensoren sind am proximalen
Ende des jeweiligen Katheters bzw. eines daran angebrachten Druckschlauchs
angeordnet. Dabei überträgt die Flüssigkeitssäule
im Katheterlumen den arteriellen Druck an die Membran des Drucksensors.
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Um
genaue Messwerte des Blutdrucks zu erhalten, muss das Katheterlumen
einen Mindestdurchmesser im Katheter aufweisen. Bei sich verringerndem
Lumendurchmesser entstehen Druckverluste aufgrund der auftretenden
Reibungskräfte an der Lumenwand und aufgrund des Einlaufdruckverlusts.
Um möglichst exakte Messwerte aus Membrandruckmessungen
mit geringem Druckverlust zu erhalten, erfordert der Katheter ein
dementsprechend dimensioniertes Katheterlumen. Die Reibung der Blutflüssigkeit
im Katheterlumen bewirkt auch eine Dämpfung, d. h. eine
Verringerung der gemessenen Amplitude der auftretenden Druckschwankungen.
Die Dämpfung verfälscht insbesondere bei geringen
Druckschwankungen die Druckmessung und bedingt einen verringerten
Signal-Rausch-Abstand. Weitere Dämpfungs- und die Messung
beeinträchtigende Effekte können durch Lufteinschlüsse
oder Ausgasungen entstehen.
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Bei
der Drucksensormessung wird der hydrostatische Druck zwischen der
proximal angeordneten Druckmessmembran und der Höhe des
distalen Katheterendes mit gemessen und muss daher herauskorrigiert
werden. Dies erfordert einen Nullabgleich. Eine Beeinträchtigung
der Messwerte ergibt sich dann, wenn sich der Körperteil,
an dem die Kathetervorrichtung fixiert ist, und die Drucksensoreinheit
in ihrer relativen Höhe zueinander verlagern. Abhilfe kann
die Erfassung der Höhendifferenz zwischen der relativen
Lage des Patienten und der Messeinheit oder eine Wiederholung des
Nullabgleichs schaffen.
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Thermodilutions-
und Pulskonturverfahren werden oft kombiniert. Zum einen kann so
eine Thermodilutionsmessung zur Kalibrierung des Pulskonturverfahrens
herangezogen werden, zum anderen sind manche Parameter, wie etwa
das extravasale Lungenwasser, der Messung mittels Pulskonturanalyseverfahren
nicht zugänglich. Die Pulskonturanalyse bietet den Vorzug
einer kontinuierlichen Messung, wohingegen kalte Bolusinjektionen
selbstredend nicht fortlaufend gegeben werden können. Eine
Vorrichtung zum kombinierten Einsatz von Thermodilutions- und Pulskonturverfahren
ist u. a. von der PULSION Medical Systems AG unter der Bezeichnung PiCCO
kommerziell erhältlich.
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Nach
dem Stand der Technik ist es grundsätzlich möglich,
die für Thermodilutions- und Pulskonturverfahren erforderlichen
Druck- und Temperaturmessungen mittels Katheter in größeren
Gefäßen durchzuführen. In der Regel sind
dies kombinierte Druck-/Temperaturmesskatheter mit einem integrierten
Thermistor und einem Drucklumen zum Anschluss an einen Drucksensor.
Für kleinere Gefäße wie die Arteria radialis
gilt dies nur eingeschränkt: Während ein für
die Pulskonturanalyse brauchbares Signal durchaus noch aus der Arteria
radialis gewonnen werden kann, ist es kaum möglich, Thermodilutionsmessungen
in der Radialarterie oder anderen kleinen Arterien mittels herkömmlicher
Katheter über einen längeren Zeitraum hinweg durchzuführen. Nach
Einbringen eines herkömmlichen Katheters in die Radialarterie
kommt es häufig zu langandauernden Gefäßkontraktionen
und damit zum (annähernden) Stopp des Blutflusses in der
Arterie. Die Unterbrechung des Blutflusses macht Thermodilutionsmessungen
unmöglich. Lediglich durch aktives Absaugen des Blutes
können u. U. Messwerte ermittelt werden, wobei jedoch von
einer Verfälschung auszugehen ist. Druck- und Temperaturmessungen
in der Arteria radialis hätte den Vorteil, dass für
das medizinische Personal die Arteria radialis am Patienten meist
leichter zugänglich ist, als das beispielsweise bei einer
Punktion der Arteria femoralis gegeben ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Druck- und Temperaturmessung innerhalb des Körpers eines
Lebewesens bereitzustellen, so dass zur Druckbestimmung möglichst
kein Nullabgleich mehr erforderlich ist, ein möglicher
Blutstau auch beim Einsatz in kleineren Arterien unterbunden wird,
und die Signalqualität für die Pulskonturanalyse
verbessert wird.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung gelingt die Lösung der Aufgabe
mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere
Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
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Die
Erfindung betrifft demnach eine Kathetervorrichtung zur Druck- und/oder Temperaturmessung,
vorzugsweise kombinierten Druck- und Temperaturmessung. Dabei weist
die Vorrichtung einen arteriellen Katheter mit einem bestimmungsgemäß intravasalen
und einem bestimmungsgemäß extravasalen Teil sowie
eine optische Sensoreinheit zur, vorzugsweise kombinierten, Druck-
und/oder Temperaturmessung an einem Messort am distalen Ende des bestimmungsgemäß intravasalen
Teils oder in der Nähe des distalen Endes des bestimmungsgemäß intravasalen
Teils des Katheters auf. Dabei weist die optische Sensoreinheit
einen faseroptischen Leiter auf, welcher vom Messort zu einem proximalen
Port verläuft. Anstelle der bevorzugten kombinierten Druck-/Temperaturmesseinheit
können gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform auch separate Druck- und Temperatursensoreinheiten
vorgesehen sein, vorzugsweise beide optisch, alternativ aber auch
eine konventionell. Insbesondere die Kombination aus optischer Druckmesseinheit
und Temperaturmessung per Thermistor kann vorteilhaft sein, da hier
die oben aufgeführten Dämpfungseffekte bei der Druckmessung
zuverlässig vermieden werden, für die Temperaturmessung
jedoch auf die Erfahrungen aus herkömmlichen Messungen
(Kalibrierdaten, Verwendung bewährter Messumformer etc.)
weiter genutzt werden können.
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Insbesondere
eignet sich für die Umsetzung der Erfindung die kombinierte
Druck- und Temperaturmessung nach dem Prinzip der Fabry-Pérot-Interferometrie.
Hierbei werden die Interferenzen ausgewertet (beispielsweise spektrometrisch),
welche sich aus der Auslenkung einer reflektierenden Membran ergeben,
die vor dem teildurchlässig verspiegelten Faserende angebracht
ist. Die Temperatur- und/oder Druckmessung kann auch mittels eines
temperatur- bzw. druckabhängig lumineszierenden Elements
erfolgen. Der Sensor kann auch als optischer Sensor ausgebildet
sein, wie er aus
US 4,986,671 bekannt ist.
Der Druck wird mittels reflektiertem Licht von einer konvexen Fläche,
deren Krümmung sich als Antwort auf eine Änderung
des Drucks verändert, an der Spitze der Sensorfaser gemessen.
Dabei korreliert die reflektierte Lichtmenge mit dem Druck gegen
die Fläche am Sensor. Die Sensoreinheit kann ferner auch
als eine selbstmessende elastische Faser zur Temperatur- und Druckaufnahme
ausgeführt sein. Selbstmessende elastische Fasern sind
beispielsweise aus der
WO
2007/003876 bekannt.
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Temperatur-
und Druckmessungen können grundsätzlich mittels
eines gemeinsamen optischen Elements erfasst werden. Es ist aber
auch beispielsweise eine zweifaserige Ausbildung möglich,
bei welcher am distalen Ende einer Sensorfaser die Temperatur und
am distalen Ende einer weiteren Sensorfaser der Druck gemessen wird.
Somit sind auch obige Messverfahren mittels interferometrisch bestimmter Membranauslenkung,
Membrankrümmung, Faserverformung und lumineszierender Elemente
miteinander kombinierbar.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Thermistoren zur Temperaturmessung
werden somit erfindungsgemäß durch den optischen
Sensor ersetzt, der neben der Temperaturmessung die Aufgabe der
Druckmessung in der punktierten Arterie erfüllt. Ein weiteres
(Druckmess-)Katheterlumen kann somit entfallen oder muss nicht mehr
den Durchmesser aufweisen, der für die dämpfungs-
und druckverlustarme herkömmliche Druckmessung erforderlich wäre.
Der Katheterquerschnitt kann somit kleiner ausgeführt werden.
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Im
Gegensatz zur Blutdruckmessung mittels externer Drucksensormesseinheit
werden die Messwerte erfindungsgemäß mittels der
Thermodilutionskathetervorrichtung in situ direkt am jeweiligen Messort,
also im Gefäß gemessen. Ein Nullabgleich kann
so entfallen.
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Vorzugsweise
ist der arterielle Katheter als Radialis-Katheter ausgebildet.
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Vorzugsweise
weist die Kathetervorrichtung am bestimmungsgemäß intravasalen
Teil des arteriellen Katheters einen Außendurchmesser von
höchstens 1,67 mm, besonders bevorzugt höchstens
1,5 mm auf. Das Einbringen großlumiger Katheter in die Arteria
radialis zur Druck- bzw. Temperaturmessung wird daher vermieden.
Es stehen nun vielmehr kleinlumige Katheter mit integrierten optischen
Druck- und Temperatursensoren zur Verfügung, die viel dünner als
herkömmliche Messkatheter sind. Die einhergehende Beeinträchtigung
des Blutflusses in der der Arterie nach erfolgter Punktion ist somit
deutlich geringer als bei üblichen Kathetern.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist die Kathetervorrichtung ferner
eine Einführhilfe auf, durch welche der arterielle Katheter
durchschiebbar ist. Die Länge der Einführhilfe
ist dabei so auf die Länge des Katheters abgestimmt, dass
durch Verschieben der Einführhilfe und des Katheters relativ
zueinander eine Positionierung herstellbar ist, in welcher die Einführhilfe
vollständig proximal vom bestimmungsgemäß intravasalen
Teil des Katheters angeordnet ist. Die Einführhilfe ist
somit herausziehbar, sobald der Katheter bestimmungsgemäß liegt.
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Vorzugsweise
beträgt die Länge der Einführhilfe der
Kathetervorrichtung höchstens die Hälfte der Länge
des arteriellen Katheters.
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Besonders
bevorzugt ist die Einführhilfe der Kathetervorrichtung
als Punktionskanüle ausgebildet.
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Nach
erfolgter Punktion an der Radialarterie wird der kleinlumige Katheter
durch die hohle Struktur der Einführhilfe bis zur gewünschten
Länge eingeführt. Nach der Positionierung des
Katheters in der Arterie wird die Einführhilfe wieder aus
dem Patienten entfernt, damit die Punktionsstelle nicht unnötig beansprucht
wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind die Einführhilfe und der
arterielle Katheter der Kathetervorrichtung gemeinsam steril verpackt.
Dies hat den Vorteil, dass die Kombination aus Einführhilfe und
arteriellen Kathetervorrichtung vom medizinische Personal am Patienten
mit geringst möglichem Zeitaufwand hygienisch applizierbar
ist. Ein „Einfädeln” des Katheters kann
entfallen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist die Sensoreinheit in
den arteriellen Katheter integriert. Nach Einführen des
Katheters in eine Arterie ist die Sensoreinheit zur Druck- bzw.
Temperaturmessung ohne unnötiges Einführen in
ein Katheterlumen sofort einsatzbereit. Auch die Gefahr der Einschleusung
von Keimen verringert sich, wenn keine separate Sonde in ein Lumen
eingeführt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der arterielle Katheter der Kathetervorrichtung ein
Lumen auf, welches eine am distalen Ende des bestimmungsgemäß intravasalen
Teils oder in der Nähe des distalen Endes bestimmungsgemäß intravasalen
Teils des Katheters angeordnete Öffnung mit einem proximalen
Port verbindet. Ein solches Lumen kann z. B. zur Entnahme von Blutproben
oder zur Injektion benötigter Stoffe genutzt werden.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform ist die Sensoreinheit der
Kathetervorrichtung als in ein Sondenlumen des arteriellen Katheters
einschiebbare Sonde ausgeführt. So kann eine Mess-Sonde
in einen vielleicht bereits aus anderen Gründen liegenden
Katheter eingeführt werden.
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Zum
Einführen der Lumensonde in die Kathetervorrichtung wird
beispielsweise ein Anschluss Y-förmiger Bauart verwendet. Über
einen Abzweig am Port wird die Lumensonde eingeführt. Nachdem der
Katheter nach der Seldinger-Technik gelegt worden ist, ist die Sonde
ins Sondenlumen des Katheters einzuführen. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist aber grundsätzlich nicht auf das Einführen
mittels Seldinger-Draht beschränkt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist die Sonde in einer relativ zum Sondenlumen
definierten Position am arteriellen Katheter fixierbar. Durch entsprechende
Fixierung der Sonde wird vermieden, dass versehentlich diese vom
Messort weggezogen wird. Ferner wird vermieden, dass durch Nachschieben
der Sonde kontaminierende Keime eingeschleust werden. Zum Einführen
der Sonde in das Katheterlumen wird zunächst die nötige
Sonden- bzw. Einführlänge bestimmt. Die Kathetervorrichtung weist
einen Port auf, der die Zuführung der Mess-Sonde in das
Katheterlumen erlaubt. Bespielsweise anhand von Markierungen auf
der Sonde ist die passende Länge einzustellen. Anschließend
wird die optische Sonde am Port fixiert. Möglich ist auch die
Verwendung einer Sonde mit fest mit der Sonde verbundenen Befestigungsmitteln,
welche bei gegebener Katheterlänge eine vorbestimmte Position
des distalen Sondenendes ergeben. Sonde und Katheter müssen
dann aufeinander abgestimmt sein.
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Vorzugsweise
sind zur Fixierung der Sonde relativ zum arteriellen Katheter Einmal-Verschlussmittel
vorgesehen, welche nach Fixierung der Sonde nicht zerstörungsfrei
lösbar ist. Dies erschwert zusätzlich das versehentliche
Nachschieben oder Entfernen der Sonde.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist der arterielle Katheter einlumig
ausgeführt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung beträgt die Querschnittsfläche
des Sondenlumens zumindest das Doppelte der Querschnittsfläche
der Sonde in der Kathetervorrichtung. So können bei liegender
Sonde bei Bedarf beispielsweise Blutproben über das Lumen
entnommen werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der arterielle Katheter ein vom
Sondenlumen getrenntes Lumen auf, welches eine am distalen Ende
des bestimmungsgemäß intravasalen Teils oder in
der Nähe des distalen Endes des bestimmungsgemäß intravasalen
Teils des Katheters angeordnete Öffnung mit einem weiteren
proximalen Port verbindet. Ein solches Lumen kann z. B. zur Entnahme
von Blutproben oder zur Injektion benötigter Stoffe genutzt
werden.
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Zusätzlich
zur eingeführten optischen Sonde kann ein Druckschlauch
zur Blutentnahme angeschlossen werden. Auch ein herkömmlicher
Drucksensor ist anschließbar, beispielsweise für
Kalibrier- oder Vergleichsmessungen.
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Alternativ
können neben dem oben erwähnten Y-förmigen
Kopplungsstück auch anders gestaltete Kopplungsstücke
an der Kathetervorrichtung vorgesehen werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Bestimmung
hämodynamischer Parameter eine Kathetervorrichtung der obigen
Art und eine mit der Sensoreinheit verbindbare Auswerteeinheit auf,
welche dazu eingerichtet ist, hämodynamische Parameter
unter Verwendung mittels der Sensoreinheit gewonnener Messsignale
zu berechnen. Die Berechnung kann dabei mittels bekannter Algorithmen
der Thermodilutionsmessung und der Pulskonturanalyse erfolgen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung ferner einen zentralvenösen Katheter
mit Mitteln zum Einbringen einer Temperaturveränderung
in zentralvenöses Blut auf, wobei die Auswerteeinheit dazu
eingerichtet ist, bei der Berechnung mindestens eines der hämodynamischen Parameter
einen Berechnungs-Algorithmus für transpulmonale Thermodilutionsverfahren
umzusetzen.
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Vorzugsweise
umfassen die Mittel zum Einbringen einer Temperaturveränderung
in zentralvenöses Blut einen Injektionskanal.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der Injektionskanal der Vorrichtung
Mittel zur Gewinnung eines Mess-Signals zur Ermittlung eines Injektionszeitpunkts
auf, welche mit der Auswerteeinheit verbindbar sind. Dabei ist die
Auswerteeinheit dazu eingerichtet, aus dem Mess-Signal den Injektionszeitpunkt
zu ermitteln. Entsprechende Injektionskanäle und Verfahren
sind u. a. aus
US 6,491,640 und
US 6,200,301 bekannt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet,
bei der Berechnung mindestens eines der hämodynamischen Parameter
einen Pulskontur-Algorithmus umzusetzen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es werden mehrere bevorzugte
Ausführungsbeispiele beschrieben, auf welche die Erfindung
jedoch nicht beschränkt ist.
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Grundsätzlich
kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw.
angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je
nach wirtschaftlichen und technischen Bedingungen im Einzelfall.
Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich
technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen
austauschbar oder miteinander sowie mit per se aus dem Stand der
Technik bekannten Merkmalen kombinierbar.
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1a zeigt
schematisch eine Einführhilfe einer erfindungsgemäßen
Kathetervorrichtung,
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1b zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen arteriellen
Katheter mit integrierter Sensoroptik in einer Einführhilfe,
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1c zeigt
schematisch einen optischen Stecker der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
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2a zeigt
schematisch einen (abgebrochen dargestellten) Längsschnitt
A-A des erfindungsgemäßen arteriellen Katheters
aus 2b mit in ein Sondenlumen eingeführter
Sonde,
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2b zeigt
schematisch einen Querschnitt B-B des erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters aus 2a mit
eingeführter Sonde,
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2c zeigt
schematisch ein Kopplungsstück am proximalen Port des erfindungsgemäßen arteriellen
Katheters,
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2d zeigt
schematisch das alternative Kopplungsstück des erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters in räumlicher Ansicht, welches an
einem arteriellen Katheter angebracht ist,
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2e zeigt
schematisch einen Teil eines ähnlich 2d gestalteten
alternativen Kopplungsstücks des erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters in räumlicher Ansicht,
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3a zeigt
schematisch einen Längsschnitt A-A des erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters aus 3b mit
integrierter Faseroptik,
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3b zeigt
schematisch einen Querschnitt B-B des erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters aus 3a mit
integrierter Faseroptik, und
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3c zeigt
schematisch ein Kopplungsstück am proximalen Port des erfindungsgemäßen arteriellen
Katheters mit integrierter Faseroptik aus 3a und 3b,
und
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3d zeigt
schematisch einen alternativen Querschnitt eines erfindungsgemäßen
arteriellen Katheters ähnlich 3a.
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1a zeigt
eine Einführhilfe einer erfindungsgemäßen
Kathetervorrichtung. Bei der Einführhilfe handelt es sich
um eine hohle, kurze Kanüle 1. Eine Arterie, beispielsweise
die Arteria Radialis, wird mit der Kanüle 1 am
Patienten punktiert.
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Nach
der Punktion wird der Thermodilutionskatheter 2 in die
Kanüle 1 eingeführt. 1b zeigt schematisch
eine erfindungsgemäße Kathetervorrichtung zur
Messdatengewinnung für die Pulskonturanalyse und Thermodilutionsmessung.
Durch vorsichtiges Vorschieben des Katheters 2 in die hohle, kurze
Einführhilfe kann der Katheter 2 am gewünschten
arteriellen Messort positioniert werden. Um die Verletzung infolge
der Punktion geringzuhalten, wird nach erfolgtem Vorschieben des
Katheters 2 in die Arterie die kurze Kanüle 1 aus
der Arterie und aus dem Unterarm des Patienten wieder entfernt und
der Katheter 2 am Messort fixiert. Der freie Blutfluss
in der Arterie wird trotz des in die Arterie eingebrachten Katheters 2 mit
der integrierten Optik 3 nicht merklich beeinflusst. Im
Anschluss an das Entfernen der Einführhilfe kann die eigentliche
Messung der Druck- und Temperaturverläufe im Blutstrom
mittels der integrierten Sensoreinheit erfolgen. Das eigentliche,
beispielsweise nach dem Prinzip eines Fabry-Pérot-Interferometers
aufgebaute Sensorelement ist dabei an der distalen Spitze der integrierten
Faseroptik 3 angebracht.
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1c zeigt
schematisch einen Stecker 4 der erfindungsgemäßen
Kathetervorrichtung. An der Stirnseite des optischen Steckers 4 befindet
sich eine optische Kontaktfäche 5, über
welche ein- und ausfallendes Licht an einen zweiten Kopplungsstecker (nicht
dargestellt) weitergeleitet wird. Zum Verbinden der Kopplungsstecker
miteinander weist der Stecker 4 beispielsweise einen Anklippmechanismus 6 zur Aufnahme
des zweiten Kopplungssteckers auf. Der zweite Kopplungsstecker ist
als Gegenstück zum Kopplungsstück 4 ausgebildet
und mit einer Lichtquelle und einem Detektor (beide nicht dargestellt) verbunden,
welchletzterer die Systemantwort des Sensorelements auf das eingestrahlte
Licht in auswertbare elektrische Signale umwandelt. Hierfür
können, ja nach angewandtem Messprinzip (s. o.), im Grunde
aus dem Stand der Technik bekannten Lichtquellen und Detektoren
verwendet werden.
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Eine
Auswerteeinheit verarbeitet die vom Detektor erzeugten elektrischen
Signale und berechnet hieraus die Druck- und Temperaturwerte bzw.
aus deren Verlauf die gewünschten physiologischen Parameter.
Die über optische Messverfahren bestimmten Druck- und Temperaturverläufe
können dabei mithilfe der bekannten Thermodilutions- und
Pulskonturalgorithmen ausgewertet werden. Lichtquelle und Detektor
können in einem optischen Modul zusammengefasst sein, welches
in einen Patientenmonitor integriert oder aber an einen Patientenmonitor anschließbar
sein kann. Bei Verwendung eines geeigneten Messumformers kann das
optischen Modul so gestaltet werden, dass dessen Ausgangssignale den
Ausgangssignalen herkömmlicher Druck- und Temperatursensoren
entsprechen. Somit kann die erfindungsgemäße Kathetervorrichtung
auch als Nachrüstlösung für herkömmliche
Patientenmonitore ausgestaltet werden.
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2a zeigt
schematisch einen (abgebrochenen) Längsschnitt A-A des
arteriellen Katheters 2 aus 2b mit
eingeführter Sonde 3. Die Sonde 3 wird
beim Einführen durch das Katheterlumen 9 des Katheters 2 geführt.
Die eingeschobene Sonde 3 ist dabei so am Katheter 2 angeordnet,
dass sie in Längsrichtung parallel im Katheterlumen 9 verläuft. Am
distalen Ende 10 des Katheters 2 tritt die Mess-Sonde 3 aus
dem Katheterlumen 9 aus.
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2b zeigt
schematisch einen Querschnitt B-B des arteriellen Katheters 2 aus 2a mit
eingeführter Sonde 3. Die Querschnittsfläche
des Katheterlumens 9 entspricht hier etwas mehr als dem
Doppelten der Querschnittsfläche der eingeschobenen Sonde 3.
Die Sonde 3 weist ferner eine Ummantelung 7 auf.
Die Sondenoptik bzw. Sondenmesstechnik entspricht der oben beschriebenen
Kathetermesstechnik.
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2c zeigt
schematisch einen Port des arteriellen Katheters 2 zum
Einführen der Sonde 3. Der Port ist mit einem
Y-förmigen Kopplungsstück 12 verbunden.
Das Kopplungsstück 12 weist in longitudinaler
Richtung an seinem distalen und proximalen Ende jeweils einen Anschlusspunkt 13 und 14 auf.
Am distalen Anschlusspunkt 13 des Kopplungsstücks 12 wird
das proximale Ende des in die Arterie eingeführten Katheters 2 angeschlossen.
Am proximalen Anschlusspunkt 14 des Kopplungsstücks 12 wird
der Anschluss eines Druckschlauchs 15, einer Injektionsspritze,
einer Spülvorrichtung o. ä. ermöglicht.
Der Druckschlauch 15 ist zur Blutentnahme bzw. zur herkömmlichen
Druckmessung vorgesehen. Die Anschlusspunkte 13 und 14 können
beispielsweise jeweils als Luer-Lock-Adapter ausgebildet sein. Der
in longitudinaler Richtung auskragende Abzweig 16 des Kopplungsstücks 12 weist
einen Schacht 18 zum Einführen der Lumensonde 3 in
das Katheterlumen 9 auf. Der Führungsschacht 18 der
einzuführenden Sonde 3 ist mittels gestrichelten
Linien angedeutet. Ein Flansch 17 bildet den Abschluss
des auskragenden Abzweigs 16, an welchen in der tatsächlichen technischen
Umsetzung vorteilhafterweise geeignete Verbindungsmittel zum ortsfesten
Verbinden der Sonde 3 mit dem Kopplungsstück 12 vorgesehen sind.
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Beispielsweise
kann die Sonde 3 in ein Anschlussstück eingeklebt
sein, welches an das Kopplungsstück über eine
Luer-Lock Verbindung anschließbar ist. Ferner kann eine
Klemmverbindung vorgesehen sein, welche jedoch vorteilhafterweise so
auszuführen ist, dass möglichst keine Klemmkräfte
auftreten, welche die Sonde 3 beschädigen könnten.
Dies kann mittels hinreichend großflächiger und elastischer
Klemmkörper umgesetzt werden, welche zum Beispiel als longitudinal
ineinander verschiebliche Innenkonus-Außenkonus-Paarung
ausgeführt werden können. Eine Klemmkraftbegrenzung
lässt sich mittels abscherender oder (etwa nach Art eines Drehmomentschlüssels)
durchrutschender Elemente umsetzen.
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Neben
der dargestellten Anordnung ist auch eine Anordnung möglich,
bei welcher die Sonde 3 vom Anschlusspunkt 14 her
eingeführt wird, und der Abzweig 16 als Anschluss
für eine Spülung oder dgl. dient. Auch Ausführungen,
bei welchen die Sonde von vornherein fest mit dem Kopplungsstück 12 verbunden,
beispielsweise in dieses eingeklebt ist, sind möglich.
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2d zeigt
schematisch ein besonders einfach ausgeführtes alternatives
Kopplungsstück 19 zum Kopplungsstück 12 aus 2c in
räumlicher Ansicht. Das Kopplungsstück 19 ist
in der Form einer ringförmigen Manschette ausgebildet,
welche so drehbar ist, dass die Öffnung 21 in
der Manschette 19 eine Öffnung im Katheter 2 überdeckt,
so dass die Sonde 3 in das Katheterlumen 9 eingeschoben
werden kann. Zum Kontaminationsschutz kann die Öffnung 21 z.
B. mit einem Septum geschützt sein.
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Der
keilförmige Aufsatz 20 in 2e soll schematisch
andeuten, dass die Öffnung 21 selbstverständlich
nicht unbedingt als einfaches, ggf. durch ein Septum verschlossenes
Loch ausgebildet zu sein braucht, sondern durchaus mit einer, wie
stilisiert angedeutet, Einführhilfe 20 für
die Sonde 3 versehen sein kann, ferner mit Befestigungsmitteln
zur Fixierung der Sonde, Verschlüssen oder dgl. mehr.
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Der
in 3a schematisch dargestellte Längsschnitt
(enlang der Schnittlinie A-A in 3b) der
erfindungsgemäßen Vorrichtung eines arteriellen Katheters 2 weist
ein separates Optiklumen 8 auf, in das der faseroptische
Leiter 11 fest integriert ist. Parallel zum Optiklumen 8 verläuft
ein weiteres Katheterlumen 9. Am distalen Ende 10 des
Katheters 2 schließt die Sensoroptik 11 im
wesentlichen bündig mit dem Optiklumen 8 ab.
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3b zeigt
schematisch einen Querschnitt (entlang der Schnittlinie B-B in 3a)
des arteriellen Katheters 2 aus 3a.
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3c zeigt
schematisch ein Kopplungsstück 12 eines beispielsweise
wie in 3a und 3b ausgebildeten
arteriellen Katheters 2 mit integrierter Faseroptik 11.
Der Aufbau ist ähnlich wie in 2c als
Y-förmiges Kopplungsstück 12. Das Kopplungsstück 12 weist
in longitudinaler Richtung an seinem distalen und proximalen Ende
jeweils einen Anschlusspunkt 13 und 14 auf. Am
distalen Anschlusspunkt 13 des Kopplungsstücks 12 ist
dieses fest mit dem proximale Ende des Katheters 2 verbunden.
Am proximalen Anschlusspunkt 14 des Kopplungsstücks 12 wird
der Anschluss eines Druckschlauchs 15 oder dgl. ermöglicht.
Der Anschlusspunkt 14 ist beispielsweise als Luer-Lock-Adapter ausgebildet.
Im Schacht 22 des in longitudinaler Richtung auskragenden
Abzweigs 16 des Kopplungsstücks 12 ist
die Optik 11 integriert. Der Schacht 22 des faseroptischen
Leiters 11 ist in Form einer gestrichelten Linie dargestellt.
Ein Stecker 23 bildet den Abschluss des auskragenden Abzweigs 16,
um hier Lichtquelle und Detektor für das optische Antwortsignal
des Sensors anschließen zu können.
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3d zeigt
eine Variante des arteriellen Katheters 2 aus 3a mit
integrierter Faseroptik 11. In 3d ist
ein halbkreisförmiges Katheterlumen 9 neben dem
Optiklumen 8 des Katheters 2 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5526817
A [0005, 0006]
- - US 6394961 B1 [0005]
- - DE 19814371 A1 [0008]
- - US 4986671 [0019]
- - WO 2007/003876 [0019]
- - US 6491640 [0044]
- - US 6200301 [0044]