DE19513643A1 - Testing of biochemical and electrophysiological parameters esp. of human body - Google Patents

Testing of biochemical and electrophysiological parameters esp. of human body

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    • A61B5/0538—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body invasively, e.g. using a catheter

Abstract

The biochemical and electrophysiological values are transmitted and received using transmitting and receiving units (3) and recorded. A probe (1) in the form of a hollow cylinder is provided, which has at least two cores (4, 5), across which respectively optical and/or electric signals can be transmitted or received, and/or chemical substances conducted. An electric conductor (4) and a glass fibre optic conductor (5) are provided in the probe, also a duct (6). The probe (1) has a dia. of 300-600 microns. The probe (1) as well as the transmitting and receiving lines (2) are made of sterilisable material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to a method and a device according to the preambles of Claims 1 and 2.

Bei einer Vielzahl von Erkrankungen ist es von Bedeutung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit Hilfe derer außer dem Nachweis einer manifesten Mangelfunktion die funktionelle Reservekapazität und das Ansprechen auf Pharmaka bestimmbar ist.With a variety of diseases, it is important to have one procedure and one To provide a device with the help of which apart from the detection of a manifest Deficiency, the functional reserve capacity and the response to pharmaceuticals is determinable.

Solche Untersuchungen waren in situ bisher am Menschen aus technischen Gründen nicht möglich, ohne die Haut zu durchschneiden und den Körper zu eröffnen. Auch konnte die funktionelle Reservekapazität, d. h. die zur Kompensation akuter Belastungen verfügbare Reserve, in situ nicht getestet werden, da das Risiko systemischer Nebenwirkungen durch nicht nur lokale Anwendung von Pharmaka zu groß ist.For technical reasons, such examinations have so far not been carried out on humans possible without cutting through the skin and opening the body. She could also functional reserve capacity, d. H. the one available to compensate for acute stress Reserve, not tested in situ because of the risk of systemic side effects not only local application of pharmaceuticals is too great.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem biochemische und elektrophysiologische Funktionsuntersuchungen und Testung der Gewebsreaktion auf Pharmaka am Menschen durch eine einfache Punktion minimal invasiv in situ vollzogen werden können.The object of the present invention is thus to create a method and a Device with which biochemical and electrophysiological functional examinations and testing the tissue response to pharmaceuticals in humans by simple puncture can be performed minimally invasively in situ.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This object is achieved by the features of claims 1 and 2.

Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous and preferred developments of the invention are in the dependent Claims specified.

Grundgedanke der Erfindung ist die Bereitstellung eines minimal invasiven Verfahrens und einer Vorrichtung zur simultanen und ortsgleichen Echtzeituntersuchung biochemischer und elektrophysiologischer Parameter während lokaler pharmakologischer, elektrischer und/oder optischer Testreize, wobei eine Sonde in Form eines Hohlzylinders vorgesehen ist, die Seelen führt zur Einleitung von Reizinformationen und/oder -stoffen und zur Ableitung von optischen und/oder elektrischen Signalen, die in Meßsysteme eingespeist und dort ausgewertet werden.The basic idea of the invention is to provide a minimally invasive method and a device for simultaneous and local real-time investigation of biochemical and electrophysiological parameters during local pharmacological, electrical and / or optical test stimuli, wherein a probe in the form of a hollow cylinder is provided, the Souls leads to the initiation of stimulus information and / or substances and the derivation of optical and / or electrical signals that are fed into measuring systems and there be evaluated.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung bieten den Vorteil, daß durch das Verfahren der lokalen Applikation mögliche systemische Nebenwirkungen der Diagnostik gering gehalten werden können, obwohl lokal ein maximaler Stimulationseffekt ausgeübt werden kann. Weiterhin liegt ein entscheidender Vorteil darin, daß bei reversibel wirkenden Substanzen an einer Lokalisation die Wirkungen verschiedener chemischer Substanzen oder Stimulationsverfahren überprüft werden können.The inventive method and the device offer the advantage that Local application procedures possible systemic side effects of diagnostics  can be kept low, although a maximum stimulation effect is exerted locally can be. Furthermore, a decisive advantage lies in the fact that reversibly acting Substances at a localization the effects of different chemical substances or stimulation procedures can be checked.

Nachfolgend soll das Verfahren beschrieben werden.The procedure is described below.

Zur Anwendung des Verfahrens wird die Sonde sterilisiert und in das zu untersuchende Gewebe eingestochen. An der zu untersuchenden Stelle wird zunächst ein Ruhefluoreszenzsignal und ein elektrisches Ruhesignal aufgezeichnet. Im folgenden wird mittels der Sonde lokal elektrisch durch Stromapplikation und/oder pharmakologisch durch Applikation selektiv wirkender Substanzen, etwa von selektiven Inhibitoren der oxidativen Phosphorylierung zur Messung der funktionalen Reservekapazität des Energiemetabolismus, stimuliert. Weiterhin kann eine Reizung in Form von Fluoreszenzanregung durch handelsübliche Laser erfolgen. Die diagnostische Applikation chemischer Substanzen erfolgt manuell oder über einen Druckejektor.To use the method, the probe is sterilized and placed in the one to be examined Tissue pierced. At the point to be examined is first a Quiescent fluorescence signal and an electrical quiescent signal recorded. The following will by means of the probe locally electrically by current application and / or pharmacologically Application of selective substances, such as selective inhibitors of oxidative Phosphorylation to measure the functional reserve capacity of the Energy metabolism, stimulated. Irritation in the form of Fluorescence excitation is carried out using commercially available lasers. The diagnostic application chemical substances are done manually or via a pressure ejector.

Zeitgleich mit der Stimulation werden die Veränderungen der biochemischen und elektrophysiologischen Werte mittels Veränderung von optischen und/oder elektrischen Signalen registriert.At the same time as the stimulation, the changes in the biochemical and electrophysiological values by changing optical and / or electrical Signals registered.

Bei der Sonde handelt es sich um einen Hohlzylinder, die mindestens zwei Seelen führt. Hierbei kann es sich beispielweise um einen elektrischen Leiter in Kombination mit einem glasfaseroptischen Leiter handeln. Optische Signale werden dann in ein Fluoreszenzmeßgerät eingegeben und ausgewertet. Veränderungen der Gewebepotentiale werden beispielsweise in einen Verstärker für elektrische Signale eingespeist.The probe is a hollow cylinder that has at least two souls leads. This can be, for example, an electrical conductor in combination with a fiber optic conductor. Optical signals are then in one Fluorescence meter entered and evaluated. Changes in tissue potential are fed, for example, into an amplifier for electrical signals.

Weiterhin ist eine Ausführungsform möglich, bei der die Sonde einen elektrischen oder glasfaseroptischen Leiter in Kombination mit einem Hohlkanal zur Applikation von Testsubstanzen, insbesondere von pharmakologischen Substanzen, aufweist.Furthermore, an embodiment is possible in which the probe is an electrical or fiber optic conductor in combination with a hollow channel for the application of Test substances, in particular pharmacological substances.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Sonde ist ein erweitertes System, in dem in der Sonde neben einer Glasfaserseele auch ein elektrischer Leiter vorgesehen ist. Weiterhin weist die Sonde einen Kanal zur Applikation von Testsubstanzen auf. Denkbar sind weiterhin Sondensysteme, die neben dem elektrischen Leiter und der Glasfaserseele mehrere Kanäle zur Applikation von verschiedenen chemischen Stoffen aufweisen.A preferred embodiment of the probe is an extended system in which In addition to a glass fiber core, an electrical conductor is also provided. Farther the probe has a channel for the application of test substances. Are still conceivable Probe systems that have several channels in addition to the electrical conductor and the glass fiber core for the application of various chemical substances.

Beliebige Kombinationen hinsichtlich der Anordnung und der Anzahl von Glasfaserleitungen, elektrischen Leitungen sowie Kanälen, die zum Einführen von Testsubstanzen dienen, sind somit möglich. Any combinations with regard to the arrangement and number of fiber optic lines, electrical lines and channels that are used to introduce test substances thus possible.  

Vorzugsweise sind die Sonde und die Zuleitungen aus sterilisierbarem Material gefertigt. Für die Applikation in der prächirurgischen Diagnostik ist der Hohlzylinder aus biegsamen Material. Die Glasfaser ist vorzugsweise mit einem röntgenpositiven Mantel umkleidet.The probe and the feed lines are preferably made of sterilizable material. For the application in pre-surgical diagnostics is the hollow cylinder made of flexible Material. The glass fiber is preferably covered with an X-ray positive jacket.

Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels mit Hinweis auf die nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben.The invention is described below with the aid of an embodiment with reference to the following drawings described in more detail.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen:The accompanying drawings show:

Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Sondensystems, Fig. 1 is an overall view of a probe system,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Sonde eines erweiterten Systems. Fig. 2 shows a cross section through the probe of an extended system.

Bei der Sonde 1 handelt es sich um einen an der Spitze angeschrägten Hohlzylinder, der einen Durchmesser von 500 µm aufweist (Fig. 1). Über Leitungen 2 werden Signale und/oder chemische Stoffe zu der Sonde oder von ihr weg geführt. Zum Senden und Empfangen von optischen und elektrischen Signalen dienen Sende- und Empfangsgeräte 3.The probe 1 is a hollow cylinder that is bevelled at the tip and has a diameter of 500 μm ( FIG. 1). Signals and / or chemical substances are led to or away from the probe via lines 2 . Transmitter and receiver devices 3 are used to send and receive optical and electrical signals.

Fig. 2 zeigt den Nadelquerschnitt eines erweiterten Sondensystems. Es sind zwei Seelen vorgesehen, die einen elektrischen Leiter 4 sowie einen glasfaseroptischen Leiter 5 führen. Außerdem ist ein Hohlkanal 6 vorgesehen, der die diagnostische Applikation chemischer Substanzen für pharmakologische Testreize ermöglicht. Die Applikation der chemischen Substanzen erfolgt manuell oder über eine Druckejektor. Fig. 2 shows the needle cross section of an expanded probe system. There are two souls that lead an electrical conductor 4 and a fiber optic conductor 5 . In addition, a hollow channel 6 is provided, which enables the diagnostic application of chemical substances for pharmacological test stimuli. The chemical substances are applied manually or via a pressure ejector.

Nachfolgend sollen einige Beispiele für eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Sonde aufgezeigt werden.Below are some examples of a possible application of the invention Procedure as well as the probe are shown.

Ein Anwendungsbeispiel ist die Untersuchung von Störungen der zellularen Energiegewinnung. Über die lokale Applikation selektiver Inhibitoren des Energiestoffwechsels kann an dem Fluoreszenzsignal die endogene Funktion der einzelnen Komponenten der zellulären Energiegewinnung getestet werden. Je nach Ansprechen auf verschiedene Pharmaka ist es möglich, das wirksamste zur Kompensation des Stoffwechseldefektes auszugewählen. Verlaufsuntersuchungen werden dadurch ermöglicht, daß das Verfahren nur minimal invasiv ist.One application example is the investigation of cellular disorders Energy production. Via the local application of selective inhibitors of Energy metabolism can affect the endogenous function of the individual on the fluorescence signal Components of cellular energy generation are tested. Depending on the response various pharmaceuticals, it is possible to be the most effective to compensate for the Select metabolic defects. Follow-up examinations are made possible that the procedure is only minimally invasive.

Weiterhin kann der Energiemetabolismus spontaner sowie im Rahmen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik induzierter, zerebraler Krampfanfälle sowie die Wirkung von Medikamenten untersucht werden. Furthermore, the energy metabolism can be more spontaneous as well as in the context of pre-surgical Epilepsy diagnosis of induced cerebral seizures and the effect of Drugs are examined.  

Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Onkologie, hier insbesondere für die Therapieplanung und -kontrolle bei der Tumortherapie. Über die lokale Applikation zytostatischer Substanzen kann an dem Fluoreszenzsignal das Ansprechen des Tumors auf die jeweilige Behandlung geprüft werden und nach Ansprechen auf verschiedene Pharmaka das wirksamste ausgewählt werden. Verlaufsuntersuchungen werden dadurch ermöglicht, daß das Verfahren nur minimal invasiv ist.Another field of application is oncology, especially for therapy planning and control in tumor therapy. Via the local application of cytostatic substances the response of the tumor to the respective treatment can be determined by the fluorescence signal be tested and the most effective after responding to various pharmaceuticals to be chosen. Follow-up examinations are made possible by the fact that Procedure is only minimally invasive.

Claims (7)

1. Verfahren zur Untersuchung biochemischer und elektrophysiologischer Parameter, insbesondere beim menschlichen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß zeitgleich und ortsgleich durch lokale Stimulationen induzierte Veränderungen der biochemischen und elektrophysiologischen Werte mittels optischer und/oder elektrischer Signale aufgenommen und registriert werden.1. A method for examining biochemical and electrophysiological parameters, in particular in the human body, characterized in that changes in the biochemical and electrophysiological values induced by local stimulations are recorded and registered at the same time and at the same place by means of optical and / or electrical signals. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde (1) in Form eines Hohlzylinders vorgesehen ist, die mindestens zwei Seelen aufweist, und wobei über die Seelen elektrische und/oder optische Signale, die von Sende- und Empfangsgeräten (3) abgebbar bzw. empfangbar sind, und/oder chemische Stoffe führbar sind.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that a probe ( 1 ) is provided in the form of a hollow cylinder, which has at least two souls, and wherein electrical and / or optical signals from the transmitting and Receivers ( 3 ) can be dispensed or received, and / or chemical substances can be carried. 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sonde (1) ein elektrischer Leiter (4) und ein glasfaseroptischer Leiter (5) vorgesehen sind sowie ein Kanal (6).3. Device according to claim 2, characterized in that in the probe ( 1 ) an electrical conductor ( 4 ) and a glass fiber optic conductor ( 5 ) are provided and a channel ( 6 ). 4. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) einen Durchmesser von 300 bis 600 µm umfaßt.4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the probe ( 1 ) has a diameter of 300 to 600 microns. 5. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) sowie die Sende- und Empfangsleitungen (2) aus sterilisierbarem Material sind.5. Device according to claims 2 to 4, characterized in that the probe ( 1 ) and the transmission and reception lines ( 2 ) are made of sterilizable material. 6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) aus biegsamen Material gefertigt ist.6. Device according to claims 2 to 5, characterized in that the probe ( 1 ) is made of flexible material. 7. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der glasfaseroptischer Leiter (5) von einem röntgenpositiven Material umkleidet ist.7. Device according to claims 2 to 6, characterized in that the glass fiber optic conductor ( 5 ) is covered by an X-ray positive material.
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