DE10206978A1

DE10206978A1 - Katheter zum Einbringen in ein Blutgefäß

Info

Publication number: DE10206978A1
Application number: DE2002106978
Authority: DE
Inventors: Klaus Zuechner; Oliver Christian Radke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-09-04
Also published as: WO2003070293A2; AU2003218875A8; AU2003218875A1; WO2003070293A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Katheter zum Einbringen in ein Blutgefäß eines Lebewesens. Der Katheter umfasst wenigstens eine röhrenförmige Zuleitung, in die kontinuierlich ein Spülgas strömt, und wenigstens eine röhrenförmige Ableitung, aus der das von der Zuleitung kommende Spülgas kontinuierlich wieder ausströmt. Zu diesem Zweck sind die im Blutgefäß eingebrachten vorderen Enden der Zu- und Ableitung strömungsverbunden. Der Katheter umfasst außerdem wenigstens eine für die Blutgase durchlässige Membran, die Teil der mit dem Blut in Kontakt stehenden Zu- und/oder Ableitung des Katheters ist. Erfindungsgemäß ist in der Zu- und/oder Ableitung eine Kapillare angeordnet, die mit einem Ende an einem außerhalb des Lebewesens angeordneten Gasanalysator angeschlossen ist und die mit ihren anderen offenen Ende nahe an der für die Blutgase durchlässigen Membran angeordnet ist, wobei das offene Ende der Kapillare derart ausgerichtet ist, dass das Spülgas kontinuierlich auch in das offene Ende der Kapillare strömt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Katheter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 25 34 256 A1 ist ein Katheter zum Einbringen in ein Blutgefäß bekannt, der zur Entnahme von im Blut gelösten Gasen dient. Der Katheter weist über einen längeren Bereich an der Katheterspitze eine nur für die im Blut gelösten Gase durchlässige Membran auf, die über eine Kanüle in das Blutgefäß eines Lebewesens eingebracht wird. Die gasdurchlässige Membran umfasst zwei parallele Röhren, die an ihren vorderen Enden derart über eine U-Röhre miteinander verbunden sind, dass ein in die erste Röhre eintretender Gasstrom aus der zweiten Röhre austritt. Die erste Röhre ist über eine rohrförmige Verbindung, deren Außenwand gasundurchlässig ist, mit einer außerhalb des Lebewesens angeordneten Gasquelle verbunden. Die zweite Röhre ist über eine weitere rohrförmige Verbindung, deren Außenwand gasundurchlässig ist, an einen außerhalb des Lebewesens angeordneten Gasanalysator angeschlossen.

Zur Entnahme und Bestimmung der im Blut gelösten Gase strömt ein Spülgas kontinuierlich von der Gasquelle in die erste als Membran ausgebildete Röhre und von dort aus weiter über die U-Röhre in die zweite als Membran ausgebildete Röhre. Beim Passieren der gasdurchlässigen Membran wird das Spülgas mit Blutgasen angereichert, die aus dem Blut durch die großflächige gasdurchlässige Membran in den Innenraum der beiden Röhren diffundieren. Das mit den Blutgasen angereicherte Spülgas gelangt schließlich aus der zweiten Röhre zum Gasanalysator, in dem die Blutgase qualitativ und quantitativ bestimmt werden.

Ein solcher Katheter zeichnet sich durch die sehr große Membranoberfläche aus, die vorteilhaft eine gaschromatographische Analyse der Blutgase ermöglicht, weil ausreichend große Volumina von Blutgasen, beispielsweise von den im Blut vorhandenen natürlichen Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxid, in das Spülgas übergehen können.

Es hat sich aber herausgestellt, dass ein solcher Katheter nicht zur Erfassung von sich schnell ändernden Gaspartialdrücken im Blut geeignet ist. Diese sich schnell ändernden Gaspartialdrücke werden insbesondere von Indikatorgasen, bevorzugt von inerten Edelgasen wie Helium oder Argon, hervorgerufen, die durch einen einzigen Atemzug über die Lunge in das Blut des Lebewesens gelangen und beispielsweise zur Überwachung einer Organdurchblutung in ihrem zeitlichen Verlauf bestimmt werden.

Ein Katheter der eingangs genannten Art hat den Nachteil, dass sich die durch die großflächige Membran in den Innenraum der Röhren eindringenden Indikatorgase auf dem langen Strömungsweg von der Membran bis zum Gasanalysator mit dem Spülgas derart vermischen, dass schnelle zeitliche Konzentrationsänderungen abflachen und nicht genau in ihrem zeitlichen Verlauf erfasst werden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Katheter der eingangs genannten Art anzugeben, der eine Messung sich schnell ändernder Gaspartialdrücke im Blut ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Katheter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in der Zu- und/oder Ableitung eine Kapillare angeordnet ist, die mit einem Ende an einem außerhalb des Lebewesens angeordneten Gasanalysator angeschlossen ist und die mit ihrem anderen offenen Ende nahe an der nur für die Blutgase durchlässigen Membran angeordnet ist. Dabei ist das offene Ende der Kapillare derart ausgerichtet, dass das Spülgas kontinuierlich auch in das offene Ende der Kapillare strömt.

Der erfindungsgemäße Katheter ist geeignet, die sich kurzzeitig ändernden Gaspartialdrücke bzw. Gaskonzentrationen im Blut eines Lebewesens zu erfassen und zu analysieren. Diese Änderungen werden insbesondere von Indikatorgasen, bevorzugt von inerten Edelgasen wie Helium oder Argon, hervorgerufen, die durch einen einzigen Atemzug über die Lunge in das Blut des Lebewesens gelangen und in sehr geringen Konzentrationen dem Blutkreislauf folgen, bevor sie wieder über die Lunge ausgeatmet werden. Durch den erfindungsgemäßen Katheter wird erreicht, dass die eingeatmeten und ins Blut übergegangenen Indikatorgase trotz geringer Konzentrationen in ihrem zeitlichen Verlauf mit hoher zeitlicher Auflösung erfasst werden können.

Dies basiert auf folgenden Zusammenhängen: Durch den kurzen Abstand zwischen der Membran, d. h. der Messstelle und der Kapillare müssen die Indikatorgase nur einen kurzen Weg bis zum Eintritt in die Kapillare zurücklegen. Damit werden alle Laufzeitfehler eliminiert, die aus unterschiedlichen Spülgasflüssen auftreten können, denn die reproduzierbar gleiche Einstellung der Spülgase ist bei den geringen Flussraten enorm schwierig.

Unterschiedliche Laufzeiten in den Kapillaren sind dagegen unerheblich. Sie lassen sich konstruktiv, d. h. durch gleiche Länge und durch Kalibration eliminieren. Der Spülgasfluss vermeidet eine das Nutzsignal verfälschende Anreicherungen des Indikatorgases oder Gasgemisches an der Messstelle.

Die mittels der Kapillare in der Nähe der Membran entnommene Blutgasprobe hat sich noch nicht mit dem Spülgas auf eine geringe Konzentration vermischt. Vielmehr bildet das durch die Membran in den Innenraum der Zu- und/oder Ableitung eindringende Indikatorgas zunächst eine Art Gaspfropf mit definierten Grenzschichten an der Innenseite der Membran aus, von dem dann ein Teil in die unmittelbar in der Nähe der Membran angeordnete Kapillare gelangt und dem Gasanalysator zugeführt wird.

Durch das Vorhandensein und die Anordnung der Kapillare werden die sonst beim Transport durch einen Katheter unvermeidbaren Verwirbelungen und Vermischungen bis auf ein vernachlässigbares Minimum reduziert. Die Analyse des Indikatorgases erfolgt vornehmlich durch Absaugen durch die Kapillare, die in das Einlasssystem des Gasanalysators und damit in den evakuierten Ionenformationsraum führt. Aufgrund des Druckgradienten kann man dies auch als drücken betrachten. Der kontinuierliche Spülgasstrom drückt den Rest zum Ausgang der Kapillare.

Vorteilhaft kann die Messung von sich schnell ändernden Gaspartialdrücken im Blut eines Lebewesens beliebig oft und über eine längere Zeit durchgeführt werden, da der erfindungsgemäße Katheter auch über mehrere Tage an vorgegebenen Messstellen in den Blutgefäßen des Lebewesens belassen werden kann.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Als Spülgas wird vorzugsweise Kohlendioxid verwendet. Neben den guten Eigenschaften als Spülgas dient Kohlendioxid insbesondere der Sicherheit. Bei Verletzung der Membran besteht nur eine äußerst geringe Emboliegefahr für das Lebewesen. Die Gefahr der Kontamination des Einlasssystems wird durch das geringe Lumen der Kapillare stark vermindert.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gasanalysator um ein Massenspektrometer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Katheter eine zusätzliche röhrenförmige Leitung umfasst, die mit ihrem offenen Ende direkt mit dem Blut in Kontakt steht und über die Blutproben aus dem Blutgefäß entnommen werden können. Dadurch wird erreicht, dass Blutproben direkt aus dem analysierenden Bereich entnommen werden können, ohne dass der Katheter entfernt werden muss. Durch dieses offene Ende kann auch der Blutdruck gemessen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt der Spitze eines erfindungsgemäßen Katheters und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Katheters im Querschnitt.
Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt des zum Einbringen in ein Blutgefäß eines Lebewesens erfindungsgemäßen Katheters 10 in schematischer Darstellung. Abgebildet ist die in ein Blutgefäß einzubringende Katheterspitze mit einer Zuleitung 12, durch die ein Spülgas strömt, das von einer außerhalb des Lebewesens angeordneten, hier nicht dargestellten Gasquelle abgegeben wird. Die Strömungsrichtung des Spülgases innerhalb der Zuleitung 12 ist mit Pfeilen angedeutet. Außerdem umfasst der erfindungsgemäße Katheter 10 eine Ableitung 14, in die das aus der Zuleitung 12 strömende Spülgas übertritt und durch die es den Katheter 10 wieder verlässt. Die Zuleitung 12 und die Ableitung 14 sind zu diesem Zweck strömungsverbunden. Die Strömungsrichtung des Spülgases in der Ableitung 14 ist durch einen weiteren Pfeil dargestellt.
Kurz vor der Ableitung 14 ist ein Teil der mit dem Blut in Kontakt stehenden Zuleitung 12 als eine nur für die im Blut gelösten Gase durchlässige Membran 16 ausgebildet, in deren unmittelbaren Nähe sich eine in der Ableitung 14 angeordnete Kapillare 18 befindet. Die Kapillare 18 ist mit ihrem einen Ende direkt mit einem hier nicht dargestellten Gasanalysator verbunden. Das offene Ende 20 der Kapillare 18 ist so ausgerichtet, dass das Spülgas in die Öffnung des Endes 20 einströmen kann.
Eine derartige Vorrichtung 10 ermöglicht die Erfassung von sich schnell ändernden Gaspartialdrücken. Diese sich schnell ändernden Gaspartialdrücke treten beispielsweise bei durch einen einzigen Atemzug eingeatmeten inerten Indikatorgasen, vorzugsweise von Edelgasen, besonders bevorzugt von Helium oder Argon, auf, die in nur geringen Konzentrationen über die Lunge in das Blut übergehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Katheter 10 diffundiert ein partialdruckabhängiges Aliquot des in nur geringer Konzentration im Blut befindlichen inerten Indikatorgases aufgrund des Partialdruckgradienten von Blut zum System im Katheter 10 durch die relativ kleine Membranoberfläche in den Innenraum der Zuleitung 12, wobei das Spülgas eine Anreicherung des Indikatorgases am offenen Ende 20 der Kapillare 18 verhindert und wobei ein Teil des Indikatorgases über die Kapillare 18 zu dem hier nicht dargestellten Massenspektrometer geleitet, der die kurzzeitige Änderung des Partialdrucks des Indikatorgases im Blut des Lebewesens erfasst.
Der Katheter 10 wird mit einem geeigneten Fluss von Kohlendioxid als Spülgas durchspült, damit sich zum einen ein geeignetes Fließgleichgewicht an der Probenentnahmestelle einstellt und zum anderen die Inhomogenität der Katheterwand mit gasdurchlässiger Membran 16 nicht zu Kompressionen oder Verformungen des Katheters 10 führt. Das Kohlendioxidgas dient darüber hinaus der Sicherheit des Lebewesens, da bei einer Verletzung der Membran 16 die Gefahr einer Embolie für das Lebewesen äußerst gering ist.
Außerdem umfasst der Katheter 10 eine zusätzliche röhrenförmige Leitung 22, die mit ihrem offenen Ende 24 direkt mit dem Blut in Kontakt steht und über die Blutproben aus dem Blutgefäß entnommen werden können. Über diese Leitung kann auch der Blutdruck an der Katheterspitze gemessen werden.
In Fig. 2 ist der erfindungsgemäßen Katheter 10 schematisch im Querschnitt dargestellt. Der Katheter 10 umfasst eine Zuleitung 12, die im unteren Bereich eine für die Blutgase durchlässige Membran 16 aufweist. Innerhalb der Zuleitung 12 ist eine Ableitung 14 angeordnet, die mit der Zuleitung 12 strömungsverbunden ist, so dass ein in die Zuleitung 12 einströmendes Spülgas durch die Ableitung 14 wieder aus dem Katheter 10 ausströmt. In der Ableitung 14 ist außerdem eine Kapillare 18 angeordnet, die an ein außerhalb des Lebewesens angeordnetes, hier nicht dargestelltes Massenspektrometer zur Erfassung sich schnell ändernder Gaspartialdrücke angeschlossen ist. Das offene Ende 20 der Kapillare 18 befindet sich in der Nähe der gasdurchlässigen Membran 16 und ist so ausgerichtet, dass das aus der Zuleitung 12 kommende Spülgas auch in die Kapillare 18 strömt. Die Strömungsrichtung des Spülgases ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt. Außerdem umfasst der Katheter 10 eine zusätzliche röhrenförmige Leitung 22 zur direkten Blutentnahme oder zur Blutdruckmessung. Bezugszeichenliste 10 Katheter
12 Zuleitung
14 Ableitung
16 Membran
18 Kapillare
20 offenes Ende der Kapillare 20
22 Leitung zur Blutentnahme
24 offenes Ende der Leitung 22

Claims

1. Katheter (10) zum Einbringen in ein Blutgefäß eines Lebewesens, umfassend wenigstens eine röhrenförmige Zuleitung (12), in die kontinuierlich ein Spülgas strömt, und wenigstens eine röhrenförmige Ableitung (14), aus der das von der Zuleitung (12) kommende Spülgas kontinuierlich wieder ausströmt, wobei zu diesem Zweck die im Blutgefäß eingebrachten vorderen Enden der Zu- und Ableitung (12, 14) strömungsverbunden sind, sowie wenigstens eine nur für die Blutgase durchlässige Membran (16), die Teil der mit dem Blut in Kontakt stehenden Zu- und/oder Ableitung (12, 14) des Katheters (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zu- und/oder Ableitung (12, 14) eine Kapillare (18) angeordnet ist, die mit einem Ende an einem außerhalb des Lebewesens angeordneten Gasanalysator angeschlossen ist und die mit ihrem anderen offenen Ende (20) nahe an der nur für die Blutgase durchlässigen Membran (16) angeordnet ist, wobei das offene Ende (20) der Kapillare (18) derart ausgerichtet ist, dass das Spülgas kontinuierlich auch in das offene Ende (20) der Kapillare (18) strömt.

2. Katheter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülgas Kohlendioxid ist.

3. Katheter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasanalysator ein Massenspektrometer ist.

4. Katheter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katheter (10) eine zusätzliche röhrenförmige Leitung (22) umfasst, die mit ihrem offenen Ende (24) direkt mit dem Blut des Blutgefäßes in Kontakt steht und über die Blutproben aus dem Blutgefäß entnehmbar sind oder über die der Blutdruck messbar ist.