DE1927868B2

DE1927868B2 - Vorrichtung zum genauen und schnellen Orten von Blutgefäßen oder dergleichen und zum treffsicheren Einführen einer Injektionskanüle in diese Gefäße

Info

Publication number: DE1927868B2
Application number: DE19691927868
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 8520 Erlangen Kresse; Frieder Dr. 8000 Muenchen Lahoda
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-05-31
Filing date: 1969-05-31
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1298707A; DE1927868A1; FR2048823A5; DE1927868C3; CH501410A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum genauen und schnellen Orten von Blutgefäßen od. dgl. und zum treffsicheren Einführen einer Injektionskanüle in diese Gefäße. Sie befaßt sich insbesondere damit, die Nachteile zu beseitigen, welche sich beim Aufsuchen von für intravenöse oder arterielle Einspritzungen geeigneten Blutgefäßen und anschließendem Einstechen der Injektionsnadel in die Blutbahn für den Injizierenden und den Patienten ergeben. Bei diesen Einspritzungen hängt es von der Geschicklichkeit des Injizierenden ab, eine geeignete Einstichstelle zu Finden und anschließend treffsicher die Injektionskanüle in die Blutbahn einzuführen.

Es hat sich in der Praxis häufig gezeigt daß eine vorwiegend visuelle Ortung eines geeigneten Blutgefäßes insbesondere bei kreislaufschwachen Patienten nur schwierig durchzuführen ist weil die Gefäße nicht

deutlich genug ausgeprägt sind, häufig nicht an der Hautoberfläche liegen und von anderem Gewebe verdeckt d.h. der Sicht entzogen sind. Die Ortung wird noch schwieriger und langwieriger bei Patienten, die häufig Einspritzungen an derselben Körperstelle erhal-

ao ten, weil die Einstichstellen verknoten und der Injizierende sich gezwungen sieht öfters nach neuen für Einspritzungen geeignete Blutbahnen zu suchen. Bei Blutgefäßen, die unsichtbar von außen tiefer unter der Hautoberfläche verlaufen, ist dabei der Injizierende auf

»5 Mutmaßungen über den eventuellen Verlauf der Blutbahn angewiesen. Dies hat zur Folge, daß der Injizierende durch mehrmaliges Einstechen die Blutbahn suchen muß, was für den Patienten sehr schmerzhaft sein kann; häufig verursachen versehentlich nicht in die

Blutbahn, sondern ins umliegende Gewebe injizierte Mittel, wie Medikamente und Kontrastsubstanzen, brennende und starke Schmerzen. Fehlinjektionen können für den Patienten auch unmittelbar lebensgefährlich werden, nämlich dann, wenn ein Medikament nicht in die Blutbahn gelangt oder wegen zu langwieriger ergebnisloser Ortung nicht mehr rechtzeitig verab reicht werden kann.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche geeignet ist die genannten Nach-

♦o teile zu beseitigen, d. h. welche die Fähigkeit besitzt, ein Blutgefäß, selbst wenn es von außen unsichtbar ist, praktisch unabhängig von der Geschicklichkeit des Suchenden, schnell und sicher aufzufinden und ein treffsicheres Einführen der Injektionskanüle in die Blutbahn zu gewährleisten.

Die gestellte Aufgabe wird einerseits erfindungsge maß gelöst durch mindestens einen Ultraschall-Ortungsschwinger, der in der in das Gefäß einzuführenden Injektionskanüle nahe deren Spitze angeordnet und mit einem Hochfrequenz-Sender und einem Dopplergerät verbunden ist

Sie wird andererseits auch gelöst durch mindestens einen an der Hautoberfläche ansetzbaren Ultraschall-Ortungsschwinger, der mit einem Hochfrequenz-Sender und einem Dopplergerät verbunden ist und als Einführhilfe zum Einführen einer Injektionskanüle in das Gefäß nach dessen Ortung ausgebildet ist

Es ist schon seit geraumer Zeit bekannt (z. B. durch den Artikel »Analysing Blood Flow with η Sonagraph«

δο aus der Zeitschrift »Ultrasonics«/]anuar 1966, S. 22,23), mittel: Ultraschall nach der Doppler-Effekt-Methode Geschwindigkeitsmessungen von in Leitungen strömenden Medien durchzuführen. Derartige bekannte Meßvorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip, daß von einem Ultraschallschwinger Ultraschall in das strömende Medium eingestrahlt wird und die reflektierten Schwingungen wiederum vom Schwinger aufgefangen werden. Die infolge des Doppler-Effektes auftretende

Frequenzverwerfung zwischen dem vom Ultraschallsystem gesendeten und empfangenen Ultraschall gibt ein direktes Maß für die Geschwindigkeit des strömenden Mediums, deren Betrag mit Hilfe einer geeigneten Meß- und Anzeigevorrichtung unmittelbar angezeigt werden kann.

Die vorliegende Erfindung beruht zum einen auf der Erkenntnis, daß derartige Meßvornthtungen, welche ursprünglich allein dafür gedacht waren, die Geschwindigkeit eines strömenden Mediums zu messen und an- in zuzeigen, auch zur Lösung einer ganz andersartigen Aufgabe, nämlich zum Auffinden (Orten) eines unsichtbaren Gefäßes oder einer Leitung, in dem sich ein strömendes Medium befindet, dienen können. Sie beruht zum anderen auch noch auf der Erkenntnis, daß die Richtung der Uitraschallabstrahlung des Ortungsschwingers auf das bereits geortete Gefäß als Zielrichtung zum treffsicheren Einführen einer Injektionskanüle γ.) dieses Gefäß verwendbar ist

Demgemäß !äßt sich im Fall der ersten -erfindungsge- ao mäßen Schwinger/Kanülenkombination durch leichtes Einstechen der Injektionskü-'ile in die Haut und leichtes Rühren der Kanüle um die Einstichstelle einerseits rasch das für eine Injektion geeignete Gefäß mittels des Ortungsschwingers orten und andererseits auch so- »5 fort die exakte Einstechrichtung der Kanüle zum Gefäß festlegen (bei erfolgter Gefäßortung ist die Kanülenspitze direkt auf das Gefäß gerichtet). Während des Einstechvorganges selbst läßt sich die Beibehaltung der so einmal gefundenen Einstechrichtung ständig duich Intensitätsmessungen an den empfangenen Dopplersignaien (Einregelung der Dopplersignalanzeige auf maximale Empfangsintensität) überprüfen. Somit ist auch das treffsichere Einführen der Injektionskanüle in das Gefäß immer und unbedingt gewährleistet. Eine entsprechende Treffsicherheit ergibt sich aber auch bei Schwinger/Kanülenkombinationen gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Lösung. Hier wird allerdings unter Vermeidung eines vorgehenden Hauteinstiches zuerst allein durch Verschieben des Ortungsschwingers auf der Haut das gesuchte Gefäß geortet und erst nach Auffinden des Gefäßes die Injektionskanüle entlang dem Schwinger als Einführhilfe in Richtung auf das Gefäß eingestochen.

Die treffsichere Führung der Injektionskanüle kann dabei (wiederum unter ständiger Überwachung der Intensität der empfangenen Dopplersignale) beispielsweise entlang der Außenwandung des (in den Abmessungen kleinen) Schwingers oder z. B. eines mit dem Schwinger verbundenen Trägerteiles erfolgen. Eine noch höhere Treffsicherheit ist jedoch bei einer solchen Ausgestaltung der zweiten erfindungsgemäßen Lösung erreicht, bei der Ortungsschwinger und/oder ein Schwingerträgerteil oder auch ein dem Schwinger vorgeschaltetes Kopplungsstück für die Ultraschall-Ankopplung des Schwingers an die Hautoberfläche mit einer Bohrung, Nut od. dgl. als Einführhilfe für die Injektionskanüle versehen sind.

Die hier günstigste Ausgestaltung ergibt sich wiederum, wenn der Ortungsschwinger und bei Verwendung eines Trlgerteils bzw. eines Koppelstückes auch Trägerteil und Koppelstück mit einer zentralen zylindrischen Durchgangsbohrung als Führungshilfe für die Injektionskanüle versehen sind, wobei der Durchmesser dieser Durchgangsbohrung nur wenig größer als der Außendurchmesser der Injektionskanüle gewählt sein sollte. Die zentrale Durchgangsbohrung als Führungshilfe für die Injektionskanüle erhöht die Sicherheit, daß

fr.

die Kanüle beim Einstechen unmittelbar auf die Achse des Blutgefäßes gerichtet ist. Die Gefahr des Wegrollens der Ader bei einem seitlichen Einstich wird dadurch erheblich vermindert Die zylindrisch ausgebildete Führung verhindert ferner im stärksten Maße ein Abgleiten der Injektionskanüie aus der gewünschten Eirstechrichtung.

Um zu erreichen, daß der Einstich der Injektionskanüle in das Blutgefäß bequem schräg zur Hautoberfläche erfolgen kann, sollte ferner in einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der zweiten erfindungsgemäßen Lösung die Stirnfläche des Ortungsschwingers oder bei Verwendung eines Koppelstückes die Stirnfläche des Koppelstückes mit der Achse der Einführhilfe einen von der Normalen abweichenden Winkel bilden.

Hinsichtlich der ersten erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich schließlich eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, daß bei Halterung des Ortungsschwingers an einem Trägerteil Ortungsschwinger und Trägerteil fest im Innenraum der Injektionskanüle angeordnet und mit einem bis zur Stirnfläche des Ortungsschwingers reichenden Durchlaßkanal für die nach erfolgter Ortung zu injizierende Flüssigkeit versehen sind.

Eine derartige Anordnung und Ausbildung des Ultraschall-Ortungsschwingers und seines Trägerteils hat den Vorteil, daß Schwinger und Trägerteil nur einmal in den Innenraum der Kanüle eingesetzt werden müssen und dann für sämtliche Zielvorgänge und Injektionen fest an ihrem Platz verbleiben. Dadurch erübrigt es sich. Schwinger und Trägerteil jeweils abwechselnd vor dem Ortungsvorgang in die Kanüle einzuführen und schließlich vor dem Injektionsvorgang wieder aus der Kanüle zu entfernen.

Je ein Ausführungsbeispiel der beiden erfindungsgemäßen Lösungen ist in den F i g. 1, 3 bzw. 2, 3 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine in die Haut eingestochene Injektionskanüle mit in den Innenraum der Kanüle eingebautem Ultraschall-Ortungsschwinger,

F i g 2 einen Querschnitt durch ein auf die Hautoberfläche aufgelegtes und mit einem Führungsloch zum Durchschieben einer Injektionskanüle versehenes Trägerteil mit einem Ultraschall-Ortungsschwinger,

F i g. 3 das Blockschaltbild einer den beiden Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 zugeordneten Doppler-Meßanordnung.

Die F i g. 1 zeigt eine Injektionskanüle 1 mit ihrer Längsachse 2 und Spitze 3. In den Innenranni der Kanüle 1 ist ein Trägerteil 4 eingesetzt, auf dessen Stirnfläche 5 ein ringförmiger piezoelektrischer Kristall 6 als Ultraschall-Ortungsschwinger aufgebracht ist. Das Trägerteil 4 und der piezoelektrische Kristall 6 sind mit einer bis zur Stirnfläche 7 des piezoelektrischen Kristalls 6 durchgehenen zylindrischen Bohrung 8 als Durchlaßkanal für die zu injizierende Flüssigkeit versehen. Zwei elektrische Leitungen 9 und IO verbinden den piezoelektrischen Kristall 6 mit einer Doppler-Meßanordnung. Die Injektionskanüle 1 ist in das Gewebe 11 an einer Stelle eingestochen, an der ein Blutgefäß 12 vermutet wird. Die Stirnfläche 7 des piezoelektrischen Kristalls 6 befindet sich dabei etwa in gleicher Höhe mit der Hautoberfläche 13. Durch leichtes Rühren der Injektionskanüle 1 in der Einstichstelie wird das Gewebe 11 solange mittels des piezoelektrischen Kristalls 6 abgetastet, bis im Lautsprecher 28 ein deutliches akustisches Maximum hörbar ist. Die Injektionskanüle 1 ist in diesem Augenblick unmittelbar auf

das Blutgefäß 12 gerichtet und kann nunmehr in die Blutbahn eingeführt werden.

In der F i g. 2 sind das zylindrische Trägerteil 14, der zwischen dem Trägerteil 14 und einem den Ultraschall leitenden Koppelstück 15 eingebettete ringförmige piezoelektrische Kristall 16 sowie das Koppelstück 15 mit einer bis zur Stirnfläche 17 des Koppelstückes 15 reichenden zentralen zylindrischen Bohrung 18 als Führung für die Injektionskanüle 19 versehen, deren Durchmesser wenig größer als der Außendurchmesser der Injektionskanüle 19 ist. Zur Bestimmung des akustischen Maximums wird mit der auf die Hautoberfläche 20 aufgesetzten Stirnfläche 17 des Koppelstückes 15 das Gewebe 21 an der Seile, an der das Blutgefäß 22 vermutet wird, abgetastet. Sobald das akustische Maximum angezeigt ist, wird die Injektionskanüle 19 längs ihrer Achse 23 in die Bohrung 18 eingeschoben und in das Blutgefäß 22 eingestochen. Der piezoelektrische Kristall 16 ist wiederum über die elektrischen Leitungen 24 und 25 mit der Doppler-Meßanordnung verbunden. Die Leitungen 24 und 25 können auch im Trägerteil 14 untergebracht, z. B. eingegossen sein.

Die F i g. 3 zeigt zur Erläuterung des Schaltungsprinzips einer Doppler-Meßanordnung ein Trägerteil 4, 14 in der Ausbildung nach F i g. 1 oder 2 und einen auf das Trägerteil 4, 14 aufgebrachten piezoelektrischen Kristall 6,16 nach F i g. 1 oder 2. Ein Hochfrequenzsender 26 liefert die elektrische Energie für das mittels des piezoelektrischen Kristalls 6, 16 abgestrahlte Ultraschallbündel. Die Frequenzverwerfung zwischen dem abgestrahlten und am bewegten Medium reflektierten Ultraschallbündel wird mittels eines Dopplergerätes 27 gemessen und das auftretende Doppler-Frequenz-Spektrum mit Hilfe des Lautsprechers 28 hörbar gemacht

Bei der konstruktiven Ausbildung des Ultraschall-Ortungsschwingers ist es nicht notwendig, daß dieser aus einem einzigen gleichzeitig als Ultraschall-Sender und -Empfänger arbeitenden Kristallstück besteht. Es ist z. B. ebenso möglich, den Schwinger aus zwei Kristallplättchen aufzubauen, von denen das eine als Sender, das andere als Empfänger dient. Die Plättchen können da bei entweder unmittelbar auf der Stirnfläche des Trägerteils angebracht oder mit ihrer Flächennormale parallel zur Bewegungsachse im Innern des Trägerteils beispielsweise in einem Bohrloch oder in einer Nut eingelagert werden, wobei zur besseren Leitung des Ultraschalls das Bohrloch oder die Nut nachträglich mit einem den Ultraschall leitenden Kunststoff ausgegossen ist.

Die Erfindung gewährleistet eine rasche und genaue Ortung des gewünschten Blutgefäßes. Sie garantier! weiterhin ein treffsicheres Einführen der Injektionskanüle in die Blutbahn. Daraus ergibt sich, daß Fehlinjek-

ao tionen praktisch vermieden werden, was eine größtmögliche Schonung des Patienten bedeutet, weiterhin daß die zu injizierende Flüssigkeit schnell und sicher in die Blutbahn gelangt.

Die Erfindung offenbart ein weites Anwendungsge

biet. Sie ist nicht nur interessant auf dem Gebiet dei Arzneimittelspritztechnik, sondern auch in der Kontrastmitteltechnik zur Gefäß-Diagnostik, welche nacr Aussage von Klinikern noch heute allgemein unter In jektionszielschwierigkeiten leidet (Hauptinjektionsstel len sind die Art. carotis, die Baucharterie und die Art femoralisji. Auch beschränkt sich die Anwendung dei Erfindung nicht nur auf Blutgefäße, sondern umfaßt all gemein alle flüssigkeitsführenden körperinneren Syste me, wie die Leber, die Nieren u. dgl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum genauen und schnellen Orten von Blutgefäßen od. dgL und zum treffsicheren Einführen einer Injektionskanüle in diese Gefäße, gekennzeichnet durch mindestens einen Ultraschall-Ortungsschwinger (6), der in der in das Gefäß (12) einzuführenden Injektionskanüle (1) nahe deren Spitze (3) angeordnet und mit einem Hochfrequenz-Sender (26) und einem Dopplergerät (27) verbunden ist

2. Vorrichtung zum genauen und schnellen Orten von Blutgefäßen od. dgL und zum treffsicheren Einführen einer Injektionskanüle in diese Gefäße, gekennzeichnet durch mindestens einen an der Hautoberfläche (20) ansetzbaren Ultraschaü-Ortungsschwinger (16), der mit einem Hochfrequenz-Sender (26) und einem Dopplergerät (27) verbunden ist und als Einfahrhilfe (18) zum Einführen einer Injektionskanüle (19) in das Gefäß (22) nach dessen Ortung ausgebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Ortungsschwinger (6 oder 16) an einem Trägerteil (4 oder 14) gehaltert ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ortungsschwinger (6) und Trägerteil (4) fest im Innenraum der Injektionskanüle (1) angeordnet und mit einem bis zur Stirnfläche (7) des Ortungsschwingers (6) reichenden Durchlaßkanal (8) für die nach erfolgter Ortung zu injizierende Flüssigkeit versehen sind

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ortungsschwinger (16) stimseitig ein der. Ultraschall leitendes Kuppelstück (15) zur Ankopplung des Schwingers (16) an die Haut (20) vorgeschaltet ist

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ortungsschwinger (16) und/oder Trägerteil (14) bzw. gegebenenfalls auch ein Koppelstück (15) mit einer Bohrung, Nut (18) od. dgl. als Einführhilfe für die Injektionskanüle (19) versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß der Ortungsschwinger (16) und bei Verwendung eines Trägerteiles (14) bzw. eines Koppelstückes (15) auch Trägerteil und Koppelstück mit einer zentralen zylindrischen Durchgangsbohrung (18) als Führungshilfe für die Injektionskanüle (19) versehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser der Durchgangsbohrung (18) nur wenig größer als der Außendurchmesser der Injektionskanüle (19) ist

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Stirnfläche des Ortungsschwingers oder bei Verwendung eines Koppelstückes (15) die Stirnfläche des Koppelstükkes mit der Achse der Einführhilfe (18) einen von der Normalen abweichenden Winkel bildet