DE19631575C1

DE19631575C1 - Anordnung zur Überwachung eines Feten während der Geburt

Info

Publication number: DE19631575C1
Application number: DE1996131575
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Schramm; Horst Prof Dr Halle; Wolfgang Hoehne; Joerg Rauschenberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2016-07-27
Also published as: WO1998004187A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung des Gesundheitszustandes eines Feten während der Geburt.

Für die Geburtshelfer sind Vorrichtungen von Interesse, die Aussagen über das Allgemeinbefinden des Kindes, insbesondere seine Sauerstoffversorgung während der Geburt liefern und ggf. auf Gefahrenzustände hinweisen.

In der Geburtshilfe wird der gegenwärtige technische Stand der internen Überwachung im wesentlichen durch die Aufnahme des Kardiotokogramms, im weiteren CTG genannt, bestimmt. Dabei wird mittels Skalpelektroden, die am vorangehenden Teil des Feten angelegt werden, die fetale Herzfrequenz erfaßt und neben der Wehentätigkeit aufgezeichnet, die über einen Druckschlauch mittels Drucksensor gewonnen wird. Nachteilig ist, daß das CTG keine direkte Aussage über die tatsächlich vorliegende Sauerstoffversorgung des Feten gibt. Deshalb werden bei Verdacht auf einen schlechten Stoffwechselzustand des Feten zusätzliche Parameter ermittelt, wie z. B. der pH-Wert, der durch Fetalblutanalyse erhalten wird. Nachteilig ist dabei, daß diese Methode invasiv ist. Es ist auch bekannt, im nahinfraroten Spektralbereich (bei den Wellenlängen 775,805,845 und 904 nm) Änderungen des Absorptionswertes des Blutes bzw. des Cytochromes aa3 mittels Pulsoximetrie (Knitza, R. Hypoxische Gefährdung des Fetus sub partu, Steinkopff, Darmstadt 1994) bzw. Laserspektrophotometrie (Schmidt, S. Lenz, A., Eilers, H., Helledie, N., Krebs, D., J. Perinat. Med (1989) 17, 57-62) zu erfassen.

Nachteilig ist dabei, daß diese Methoden, die auf der Absorption des Lichtes beruhen, welches durch das Gewebe hindurchgeht, relativ unempfindlich und vom Lichtweg und dessen Änderungen abhängig sind.

Weiterhin ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, siehe DD 227 044 A1 fluoreszenzspektroskopisch den Stoffwechselzustand an der Oberfläche von lebendem Gewebe mittels Lichtleitermehrfaserbündel zu erfassen. Ferner ist für die Geburtshilfe ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des oxidativen Stoffwechselzustandes eines Kindes vor und während der Geburt vorgeschlagen worden, siehe DD 283 218 A5 bei dem eine Lichtleiteranordnung am vorangehenden Teil des Feten in einer glockenförmigen Halterung mittels Unterdruck befestigt wird. Dabei wird das Gewebe mittels UV-Licht beleuchtet und das aus dem fetalen Gewebe rückgestreute Fluoreszenzlicht gemessen. Bei fluoreszenzspektroskopischen Verfahren treten derartige Nachteile nicht auf.

Nachteilig ist jedoch bei dem angegebenen Verfahren, daß infolge von Durchblutungsänderungen im Gewebe die NADH-Fluoreszenzmeßwerte beeinträchtigt sein können. Ein Mangel ist ferner, daß gerätemäßig keine Beziehung zu dem derzeit als Standardverfahren geltenden CTG hergestellt wird, wobei auch die separate Halterung mittels Saugglocke schwierig sein kann, wenn man gleichzeitig das CTG-Signal und das Signal für den oxidativen Stoffwechselzustand erfassen will.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen die zur genaueren Überwachung des Feten während der Geburt die gleichzeitige, parallele Registrierung von oxidativem Energiestoffwechsel des Feten und CTG ermöglicht, wobei das Signal für den oxidativen Energiestoffwechsel unabhängig von Beeinträchtigungen durch die Durchblutung des Gewebes sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den im Patenanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Der Meßkopf der erfindungsgemäßen Anordnung wird auf das Gewebe des vorangehenden Teils des Feten aufgesetzt, er besitzt sowohl einen optischen Signalaufnehmer in Form einer Lichtleitfasersonde als auch einen elektrischen Signalaufnehmer. Die erhaltenen Signale werden parallel analysiert und aufgezeichnet. Zur Gewinnung der optischen Signale wird das fetale Gewebe vom Licht mehrerer Impulslichtquellen in einem bestimmten Zeitregime über Lichtleitfasern, die Bestandteil einer auf dem Gewebe aufsitzenden Lichtleitfasersonde sind, beleuchtet, die vom Gewebe rückgestreuten Lichtanteile werden über getrennte Lichtleitfaserkanäle erfaßt und in einer gemeinsamen Auswerteeinheit mit den Lichtanteilen verglichen, die aus dem Licht der Lichtquellen abgezweigt werden. Unter Berücksichtigung von Parametern über die Absorption und Streuung von fetalem Gewebe, die in getrennten Verfahren ermittelt wurden und anhand von Gleichungen, die aus Modellrechnungen zum Strahlungstransport im Gewebe gewonnen wurden, werden die gemessenen Werte rechentechnisch derart ausgewertet, daß durchblutungskorrigierte Werte für die Aufzeichnung des Signals für den fetalen oxidativen Energiestoffwechsel ausgegeben werden.

Diese werden parallel zu den CTG-Signalen registriert, wobei das Signal für den fetalen Herzschlag parallel zu den optischen Signalen, die den oxidativen Energiestoffwechsel beschreiben, vom Meßkopf am gleichen Meßort aufgenommen wird.

Es ist auch denkbar, die registrierten Verläufe von fetalem oxidativen Stoffwechselzustand und CTG rechentechnisch unter Zuhilfenahme der mathematischen Statistik auszuwerten und dem Geburtshelfer eine resultierende Kurve über den Gesundheitszustand des Feten an die Hand zu geben.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, die Diagnose des Gesundheitszustandes des Feten während der Geburt wesentlich zu verbessern. Da parallel zu dem CTG eine Aussage zum fetalen oxidativen Energiestoffwechselzustand gemacht wird, sinkt das Risiko, daß bei schlechtem CTG falsch positive Entscheidungen getroffen werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die bei schlechtem CTG üblichen Fetalblutanalysen, die invasiv und kompliziert durchzuführen sind, weitgehend entfallen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung der Signalwege zur Erläuterung des Verfahrens.

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Endfläche des Lichtleitfasersenssors.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind mit 1, 2, 3 drei Lichtquellen bezeichnet, wobei 1 eine Lichtquelle für etwa 340 nm ist und z. B. ein Stickstofflaser von 337 nm sein kann, 2 eine Lichtquelle für 470 nm ist und z. B. ein Farbstofflaser sein kann sowie 3 eine Lichtquelle für eine isobestische Wellenlänge ist, und z. B. eine Laserdiode sein kann. Das Licht der Lichtquellen wird über entsprechende Linsen 4, 5, 6 auf die Eingänge der jeweiligen Lichtleitfasern 7, 8, 9 fokussiert, wobei in folgender Weise verfahren wird:

Die Lichtquelle 1 sendet eine kurze Zeitspanne, z. B. 1 Minute lang, Licht aus, das über den Lichtleitfasersensor 101 im Meßkopf 10 das fetale Gewebe 12 bei geöffnetem Muttermund 11 beleuchtet. Ein Teil dieses Anregungslichtes wird vom Gewebe 12 reflektiert und über den Lichtleitfaserkanal 22 erfaßt, während der ins Gewebe eindringende Teil des Anregungslichtes dort vorhandene NADH-Moleküle zur Fluoreszenz anregt. Aus dem Gewebe rückgestreutes Fluoreszenzlicht wird vom Lichtleitfaserkanal 21 erfaßt.

Danach wird die Lichtquelle 1 mittels Schaltvorrichtung abgeschaltet, während die Lichtquelle 2 für eine bestimmte Zeit, z. B. ebenfalls 1 Minute, eingeschaltet wird und das Gewebe beleuchtet. Das jetzt vom Gewebe reflektierte Licht der Wellenlänge von 470 nm wird über den Lichtleitfaserkanal 20 erfaßt.

Das Schalten kann durch elektrische oder mechanische Vorrichtungen bewirkt werden. Zur Verdeutlichung ist in der Fig. 1 als mechanischer Schalter eine rotierende Scheibe 16 mit offenem Fenster 161 und zwei geschlossenen Fenstern 162 und 163 angeordnet. Wenn die Lichtquellen z. B. als Halbleiterlaserdioden ausgebildet sind, kann die Schaltvorrichtung als Modulationsschaltung ausgelegt sein.

Das Licht der Lichtquelle 3 beleuchtet das Gewebe entweder, wenn die Lichtquellen 1 und 2 abgeschaltet sind oder auch gleichzeitig mit Lichtquelle 1 oder 2, wenn z. B. statt 465 nm als isobestische Wellenlänge 805 nm gewählt wird. Das vom Gewebe rückgestreute Licht der isobestischen Wellenlänge wird über den Lichtleitfaserkanal 19 erfaßt.

Die Beleuchtung des Gewebes mit Licht der Quellen 1, 2 und 3 wird wie beschrieben wiederholt fortgesetzt.

Alle vom Gewebe rückgestreuten Lichtanteile der Kanäle 19 bis 22, wie auch die Lichtanteile der Kanäle 31 bis 33, die aus dem Licht der Lichtquellen 1, 2, 3 mit Hilfe der Strahlteilerplatten 13, 14, 15 abgezweigt werden, werden über optische Filter 31 bis 33 bzw. 23 bis 26, welche Bandpaß- oder Kantenfilter bzw. Kombinationen von beiden sein können, auf die jeweils zugehörigen optischen Empfänger 34 bis 36 bzw. 27 bis 30 geleitet. Die optischen Empfänger können schnelle Sekundärelektronenvervielfacher oder Avalanchephotodioden oder Photodioden sein. Die aus den Photoempfängern erhaltenen elektronischen Signale werden einer Verarbeitungseinheit 37 zugeführt, wo sie kanalweise verstärkt und rechentechnisch verknüpft werden. Unter Hinzunahme von Parametern für die Absorption und Streuung des fetalen Gewebes, die bei den genannten Wellenlängen an Gewebeproben gemessen wurden, werden Werte für die NADH-Fluoreszenz berechnet, die bezüglich des Durchblutungseinflusses des Gewebes korrigiert sind, und an eine Registriereinheit 40, wie Schreiber oder Drucker, ausgegeben. Parallel zu diesem, den oxidativen Energiestoffwechselzustand des Feten beschreibenden Signal wird das Signal über die fetale Herzfrequenz, das über die elektronische Verbindung 38 vom Meßkopf 10 dem Kardiotokographen 39 zugeführt wird, und das Wehendrucksignal im Registriergerät 40 aufgezeichnet oder rechentechnisch unter Zuhilfenahme der mathematischen Statistik ausgewertet.

Fig. 2 zeigt zwei Querschnitte durch erfindungsgemäße Ausführungen der Endfläche eines Mehrfaserlichtleitetbündels des optischen Sensors 101. Die durch Schraffur gekennzeichneten Lichtleitfasern 7, 8 und 9 stellen die Sendefasern dar, mit denen Licht unterschiedlicher Wellenlänge (340, 470 und 465 oder 805 nm) auf das Gewebe gebracht wird, während die darum herumliegenden nicht schraffierten Fasern Empfangsfasern darstellen, wobei mindestens eine pro Rückführkanal verwendet wird.

In Fig. 2a sind die Sendefasern im Zentrum angeordnet, während Fig. 2b zeigt, daß die Sendefasern erfindungsgemäß auch weiter außen sitzen und von zugeordneten Empfangsfasern umgeben sein können.

Bezugszeichenliste

1

Lichtquelle für etwa 340 nm

2

Lichtquelle für etwa 470 nm

3

Lichtquelle für etwa 465 oder 805 nm

4

Linse

5

Linse

6

Linse

7

Lichtleitfaserkanal

8

Lichtleitfaserkanal

9

Lichtleitfaserkanal

19

Lichtleitfaserkanal

20

Lichtleitfaserkanal

21

Lichtleitfaserkanal

22

Lichtleitfaserkanal

10

Meßkopf

101

optischer Sensor, Lichtleitfasersensor

102

elektrischer Sensor

11

Muttermund

12

vorangehender Teil des Feten, Gewebe

13

Strahlteilerplatte

131

andere optische Mittel

14

Strahlteilerplatte

141

andere optische Mittel

15

Strahlteilerplatte

151

andere optische Mittel

16

periodische Schaltvorrichtung, mechanisch, elektrisch

161

offenes Fenster der Schaltvorrichtung

162

geschlossenes Fenster der Schaltvorrichtung

163

geschlossenes Fenster der Schaltvorrichtung

23

Filteranordnung

24

Filteranordnung

25

Filteranordnung

26

Filteranordnung

31

Filteranordnung

32

Filteranordnung

33

Filteranordnung

27

Photoempfänger

28

Photoempfänger

29

Photoempfänger

30

Photoempfänger

34

Photoempfänger

35

Photoempfänger

36

Photoempfänger

37

Auswerteinheit

38

Leitung

39

Kardiotopograph

Claims

1. Anordnung zur Überwachung des Gesundheitszustandes eines Feten während der Geburt, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Meßkopf (10) mittels Inserter bei geöffnetem Muttermund (11) am vorangehenden Teil des Feten (12) fixiert ist,
daß der Meßkopf (10) ein Mehrfaserlichtleiterbündel (101) sowie EKG Elektroden (102) mit Anschlußleitungen aufweist,
daß mehrere Lichtquellen (1, 2, 3) zur Aussendung von Licht unterschiedlicher Wellenlänge vorgesehen sind, die über zugeordnete Linsen (4, 5, 6) und Strahlteilerplatten (13, 14, 15) mit zugeordneten Lichtleitfaserkanälen (7, 8, 9) verbunden sind, welche gemeinsam in dem Mehr faserlichtleiterbündel (101) enden,
daß eine periodische Schaltvorrichtung (16) vorgesehen ist, um die Lichtquellen (1, 2, 3) in wahlweise vorgegebener Reihenfolge zu aktivieren,
daß mehrere Photoempfänger (27 bis 30) und (34 bis 36) zum Empfang von Licht unterschied licher Wellenlänge vorgesehen sind, die über zugeordnete Filter (23 bis 26) und (31 bis 33) mit zugeordneten Lichtleitfaserkanälen (19 bis 22) und anderen optischen Mitteln (131, 141, 151) verbunden sind, von denen die Lichtleitfaserkanäle (19 bis 22) zum Meßkopf (10) führen und in dem Mehrfaserlichtleiterbündel (101) enden und die optischen Mittel (131, 141, 151) an die zugeordneten Strahlteilerplatten (13, 14, 15) angekoppelt sind,
daß den Photoempfängern (27 bis 30) und (34 bis 36) eine Auswerteeinheit, (37) nachgeschal tet ist, der wiederum ein Registriergerät (40) nachgeschaltet ist,
daß die Anschlußleitungen (38) vom Meßkopf (10) zu einem Kardiotopographen (39) führen, der gleichfalls mit dem Registriergerät (40) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtleitfaserkanal (7, 8, 9, 19, 20, 21, 22) aus mindestens einer Lichtleitfaser besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (23, 24, 25, 26, 31, 32, 33) wahlweise als Bandpaßfilter, Kantenfilter oder eine Kombination von beiden ausgeführt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionalen Baugruppen des Kardiotokographen (39) in die Auswerteeinheit (37) mit integriert sind und nur ein Anschluß zur Registriereinrichtung (40) besteht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (1, 2, 3) Impulslichtquellen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Schaltvor richtung (16) für die Lichtquellen (1, 2, 3) wahlweise als ansteuerbare Blende oder als direkte Ein-/Ausschaltvorrichtung für die Lichtquellen (1, 2, 3) ausgeführt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (37) als wesentliche Baugruppen elektronische Verstärker, A/D-Wandler und Mikrorechner schaltkreise mit kanalweiser Zuordnung enthält.