DE19900526B4

DE19900526B4 - Method and device for functional testing of shunt systems in patients with hydrocephalus

Info

Publication number: DE19900526B4
Application number: DE1999100526
Authority: DE
Original assignee: Stendel, Rüdiger, Dr.med.
Current assignee: STENDEL, RUEDIGER, DR.MED., 12247 BERLIN, DE
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2019-01-12
Also published as: DE19900526A1

Abstract

Verfahren zur unblutigen Funktionsüberprüfung von implantierten flexiblen Shuntsystemen bei Hydrocephaluspatienten, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Shuntsystem mittels mindestens eines elektromechanischen Wandlers definierte Druckwellen erzeugt werden, die Druckwellen von mindestens einem Sensorelement aufgezeichnet und mit Hilfe von Signalanalysealgorithmen die Reaktionen des Shuntsystems bewertet und mögliche Funktionsstörungen abgeleitet werden.method for the bloodless function check of implanted flexible shunt systems in hydrocephalus patients, characterized in that in the shunt system by means of at least an electro-mechanical transducer defined pressure waves generated be recorded, the pressure waves from at least one sensor element and using signal analysis algorithms, the reactions of the shunt system evaluated and derived possible malfunctions become.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur unblutigen Funktionsüberprüfung von implantierten flexiblen Shuntsystemen bei Hydrocephaluspatienten.The The invention relates to a method and a device for bloodless Functional check of implanted flexible shunt systems in hydrocephalus patients.

Zur Behandlung von Patienten mit Hydrocephalus werden Shuntsysteme implantiert, die eine Drainage des Hirnwassers bei Überschreiten bestimmter Druckgrenzen im Hirnwasser bewirken und dadurch die Folgen eines Hydrocephalus verhindern können. Das Shuntsystem besteht in der Regel aus einem Ventrikelkatheter, einem Ventil und einem ableitenden Schenkel, der in den allermeisten Fällen in den Bauchraum (Ventrikuloperitonealen Shunt) oder den rechten Herzvorhof (Vertrikuloatrialer Shunt) abgeleitet wird. Der Ventrikelkatheter wird durch ein Bohrloch im Schädelknochen durch das Hirngewebe in einen Seitenventrikel implantiert, das restliche System befindet sich subkutan. Das Ventil arbeitet in der Regel druckgesteuert und ist in verschiedenen Druckstufen kommerziell erhältlich.to Treatment of patients with hydrocephalus implanted shunt systems, the drainage of cerebral water when certain pressure limits are exceeded in the brain water and thereby the consequences of hydrocephalus can prevent. The shunt system usually consists of a ventricular catheter, a valve and a dissipative thigh, which in the vast majority make in the abdominal cavity (ventriculoperitoneal shunt) or the right Herzvorhof (Vertrikuloatrialer shunt) is derived. The ventricular catheter gets through a hole in the skull bone implanted through the brain tissue into a lateral ventricle, the remaining system is subcutaneously. The valve is usually pressure-controlled and is commercially available at various pressure levels.

Ein Shuntsystem besteht prinzipiell aus zwei flexiblen Schlauchabschnitten, die durch einen Pumpenteil mit meist zwei Rückschlagventilen verbunden sind. Mindestens eines der Ventile wird durch eine geringe Federkraft auf ein Schließen des Systems ausgelegt, welches sich ab einem definierten Überdruck auf der Hirnseite öffnet. Das Shuntsystem ist im normalen Betrieb komplett mit Hirnwasser gefüllt und leitet ohne Zutun des Patienten einen entstehenden Überdruck im Hirnwasser unmerklich in den Bauchraum oder ins Blut ab.One Shunt system basically consists of two flexible tube sections, which are connected by a pump part with usually two check valves. At least one of the valves is characterized by a small spring force on a closing designed for the system, which starts at a defined overpressure opens on the brain side. The shunt system is complete with brainwave in normal operation filled and directs a resulting overpressure without the intervention of the patient in the brain water imperceptibly into the abdomen or into the blood.

Sehr häufig müssen die Shuntsysteme bei Säuglingen und sehr jungen Patienten implantiert werden. Aus diesem Grunde ist eine jahrzehntelange wartungsfreie Funktion erforderlich.Very often have to the shunt systems in infants and very young patients are implanted. For this reason A decades-long maintenance-free function is required.

In der Praxis kommt es immer wieder zu Komplikationen durch einen teilweisen oder kompletten Verschluss der Systeme, aufgrund dessen der Patient erneut operiert und die defekte Shuntkomponente erneuert werden muß.In In practice, there are always complications due to a partial or complete occlusion of the systems due to which the patient operated again and the defective shunt component be renewed got to.

Zur Lokalisation des Fehlers ist bisher ein invasives Verfahren üblich, bei dem versucht wird, den Fehler durch Punktion des Shuntsystems und nachfolgende Druckmessung oder Ablauf messung festzustellen. Hierbei besteht ein sehr hohes Infektionsrisiko für den Patienten, da die Einnistung nur eines Bakteriums bereits das Gesamtsystem infiziert und somit potentiell lebensgefährlich werden kann. Außerdem kann es zu Hirnwasserlecks infolge der Punktion kommen.to Localization of the error has so far been an invasive procedure common to The attempt is made by puncturing the shunt system and the error determine subsequent pressure measurement or sequence measurement. in this connection There is a very high risk of infection for the patient, since the implantation just one bacterium already infects the whole system and thus potentially lethal can be. Furthermore There may be brain water leakage as a result of the puncture.

Leonhardt, Bluhm, Steudel beschreiben in: Biomedizinische Technik, 1994, Bd. 39, Heft 7-8, Seiten 188–195 die Prüfung eines Liquor-Drainagesystems vor der Implantation, insbesondere für standardisierte Vergleiche verschiedener Systeme.Leonhardt, Bluhm, Steudel describe in: Biomedical Engineering, 1994, Vol. 39, No. 7-8, pages 188-195 the exam a CSF drainage system prior to implantation, in particular for standardized Comparisons of different systems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zunächst, Verfahren zu schaffen, mit dem eine sichere und nicht invasive Funktionsdiagnose erstellt werden kann und bei dem es zu keinerlei Verletzungen und Gefährdungen des Patienten oder zu Schädigungen des Shuntsystems kommt.task The object of the present invention is first of all to provide methods which creates a safe and non-invasive functional diagnosis can be and where there are no injuries and hazards of the patient or to damage of the shunt system is coming.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass in dem Shuntsystem mittels mindestens eines elektromechanischen Wandlers definierte Druckwellen erzeugt werden, die Druckwellen von mindestens einem Sensorelement aufgezeichnet und mit Hilfe von Signalanalysealgorithmen die Reaktionen des Shuntsystems bewertet und mögliche Funktionsstörungen abgeleitet werden.Is solved the task in that in the shunt system by means of at least an electro-mechanical transducer defined pressure waves generated be recorded, the pressure waves from at least one sensor element and using signal analysis algorithms, the reactions of the shunt system evaluated and possible Derived malfunctions become.

Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren geschaffen, mit dem eine schmerzfreie und ungefährliche Überprüfung und Fehlererkennung an implantierten Shuntsystemen möglich ist. Insbesondere bei sehr jungen Patienten hat es sich als vorteilhaft erwiesen und macht unnötige und gefährliche Operationen vermeidbar.By these measures a procedure is created with which a painless and harmless review and Error detection on implanted shunt systems is possible. Especially at very Young patients have proven to be beneficial and doing so unnecessary and dangerous Operations preventable.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.A Another object is to provide a device for carrying out this To create a procedure.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass neben mindestens einem Sensor zur Aufzeichnung der Bewegung des elastischen Shuntsystems mindestens ein elektromechanisches Wandlerelement zur Erzeugung einer definierten Druckwelle im Shuntsystem existiert und dass Mittel zur Datenanalyse vorgesehen sind, die mit Hilfe von Signalanalysealgorithmen die Reaktion des Shuntsystems auf die definierten Druckwellen bewerten und daraus mögliche Funktionsstörungen ableiten.Is solved this task in that in addition to at least one sensor for recording the movement of the elastic shunt system at least one electromechanical Transducer element for generating a defined pressure wave in the shunt system exists and that means are provided for data analysis, the using signal analysis algorithms, the reaction of the shunt system to evaluate the defined pressure waves and derive possible dysfunctions.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Diese Vorrichtung basiert auf einer Reaktionsanalyse eines flexiblen Shuntsystems, welches durch elektromechanische Wandler mit einer definierten Druckwelle angeregt wird, und deren Reaktionen mit Hilfe von mindestens einem Sensor an einer anderen Position des Shunts im Kopfbereich des Patienten abgegriffen werden können.These Device based on a reaction analysis of a flexible shunt system, which by electromechanical transducer with a defined pressure wave is stimulated, and their reactions with the help of at least one Sensor at another position of the shunt in the head area of the patient can be tapped.

Die Druckwellen in dem Shuntsystem können durch einen elektromechanischen Wandler zu einem definierten Zeitpunkt als kurzer Puls erzeugt und durch die Haut in einen Shuntschlauch übertragen werden. Da das Shuntsystem im Kopfbereich unter der Haut (subkutan) implantiert wird, kann die Störwelle durch einen Druckpuls auf der Haut über dem Shuntschlauch erzeugt und mit Hilfe empfindlicher Sensoren an anderen Positionen gemessen werden.The pressure waves in the shunt system can be generated by an electromechanical transducer at a defined time as a short pulse and transmitted through the skin into a shunt tube. Since the shunt system is implanted under the skin (subcutaneously) in the head area, the interfering wave can be triggered by a pressure pulse on the skin above the skin Shunt tube generated and measured using sensitive sensors in other positions.

Mit Hilfe moderner Datenanalyseverfahren kann aus den Druckreaktionen des Shuntsystems seine ungestörte Funktion überwacht bzw. es können Störungen durch teilweisen oder kompletten Verschluss einzelner Komponenten erkannt und ihre Position identifiziert werden.With Help of modern data analysis methods can be obtained from the pressure reactions the shunt system its undisturbed Function monitored or it can be disrupted by partial or complete closure of individual components detected and their position will be identified.

Die Druckwelle in dem Shuntsystem wird durch elektromechanische Wandler bevorzugt als kontinuierliche Welle mit einer festen Frequenz erzeugt und kann durch die Haut in den Shuntschlauch übertragen werden.The Pressure wave in the shunt system is controlled by electromechanical transducers preferably generated as a continuous wave with a fixed frequency and can be transmitted through the skin into the sheath.

Damit wird eine Vorrichtung zur Anwendung eines schmerzfreien und ungefährlichen Verfahrens zur Fehlererkennung an Shuntsystemen zur Verfügung gestellt, die insbesondere bei sehr jungen Patienten unnötige und gefährliche Operationen vermeidbar macht.In order to is a device for applying a painless and safe Method for error detection provided on shunt systems, especially in very young patients unnecessary and dangerous Makes operations preventable.

Die Vorrichtung, bestehend aus den Druck gebenden Wandlerelementen sowie der Sensor- und Signalelektronik oder Teile davon kann in das Shuntsystem integriert sein und zusammen mit diesem implantiert werden. Ferner können Aktuatorsysteme zur automatischen oder halbautomatischen Behebung von Verschlüssen vorgesehen sein, die in das Shuntsystem integrierbar sind.The Device consisting of the pressure-giving transducer elements and the sensor and signal electronics or parts of it can be integrated into the shunt system and together be implanted with this. Furthermore, actuator systems for automatic or semi-automatic closure of closures which are in the shunt system can be integrated.

Die Vorrichtung kann auf beliebige elastische Schlauch- oder Rohrsysteme im medizinischen, tiermedizinischen oder technischen Anwendungsbereich angepasst werden.The Device can be on any elastic hose or pipe systems in the medical, veterinary or technical field of application be adjusted.

Claims

A method for bloodless functional testing of implanted flexible shunt systems in Hydrocephaluspatienten, characterized in that in the shunt system by means of at least one electromechanical transducer defined pressure waves are generated, the pressure waves recorded by at least one sensor element and evaluated by means of signal analysis algorithms, the reactions of the shunt system and possible malfunctions are derived ,

Apparatus for bloodless functional testing of implanted flexible shunt systems in hydrocephalus patients, characterized in that in addition to at least one sensor for recording the movement of the elastic shunt system at least one electromechanical Transducer element for generating a defined pressure wave in the shunt system exists and that means are provided for data analysis, the using signal analysis algorithms, the reaction of the shunt system to evaluate the defined pressure wave and derive possible malfunctions.

Device according to claim 2, characterized in that that the pressure wave in the shunt system by an electromechanical Transducer at a defined time in the form of a short pulse producible and transferable through the skin into the shunt tube is.

Device according to claim 2, characterized in that that the pressure wave in the shunt system by an electromechanical Converter in the form of a continuous wave with a fixed frequency producible and transferable through the skin into the shunt tube is.

Device according to claim 2, characterized in that that the pressure wave in the shunt system by an electromechanical Transducer can be generated as a periodic wave in a frequency band and through the skin into the shunt tube is transferable.

Device according to claim 2, characterized in that that the pressure wave in the shunt system by an electromechanical Transducer can be generated in the form of a noise and through the skin in the shunt tube transferable is.

Device according to claim 2, characterized in that that the pressure wave in the shunt system by an electromechanical Converters in the form of a freely programmable waveform generated and transmissible through the skin into the shunt tube.

Device according to one of claims 2 to 7, characterized that the pressure wave in the shunt system with at least one sensor can be tapped through the skin.

Device according to claim 8, characterized in that the sensor is a piezoelectronic film sensor.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized that between an introduced transducer signal and at least one sensor signal a data analysis is vornehmbar.

Device according to claim 10, characterized in that that the data analysis between at least two sensor signals vornehmbar is.

Device according to one of claims 2 to 11, characterized in that for the evaluation of the functionality of the shunt system, a signal analysis of runtime, group delay, phase and / or amplitude changes of the signals before is acceptable.

Device according to one of claims 2 to 12, characterized that the at least one transducer element and the sensor and signal electronics or parts of it integrated into the shunt system and with this are implantable.

Device according to one of claims 2 to 13, characterized that actuator systems for automatic or semi-automatic correction of closures can be integrated into the shunt system.