DE2132864A1

DE2132864A1 - Fiber optic catheter

Info

Publication number: DE2132864A1
Application number: DE19712132864
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. A6 Ib 5-02 Antrag
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1970-09-30
Filing date: 1971-06-29
Publication date: 1972-04-06
Also published as: GB1345375A; FR2107329A5; IL37185A; IL37185A0; NL7110850A; CA943834A; US3674013A

Description

PATENTANWALT D-I BERLIN 33 21. Juni 1971PATENTANWALT DI BERLIN 33 June 21, 1971 N/IICUC FALKENRIED 4N / IICUC FALKENRIED 4

JVlItMt λ λ QOQG/ Telefon: (OJH) 760950 JVlItMt λ λ QOQG / Telephone: (OJH) 760950

Diplom-Chemiker ^ I J Z O D H Telegramme: PATOCHEM BERLINChemist ^ I J Z O D H Telegrams: PATOCHEM BERLIN

AO-2178 US/02/1145AO-2178 US / 02/1145

AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USAAMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA

Fiberoptisches KatheterFiber optic catheter

Es wird ein fiberoptisches Katheter für die Überwachung des Blutes in vivo unter Vermeiden einer Thrombusbildung geschaffen. Ein übliches Herzkatheter wird vorgesehen, das sich längsseitig erstreckende zu- und wegführende, lichtleitende Fasern im Inneren aufweist und in eine glatt abgerundete Spitze endet. In einer bestimmten Entfernung hinter der Spitze sind die Fasern rechtwinklig gegenüber einer Seite des Katheters gerichtet, wo die Enden unter Ausbilden einer freiliegenden, lichtaussenden und lichtaufnehmenden Fläche an dieser Seite des Katheters optisch zubereitet sind. Diese Fläche liegt im Abstandsverhältnis gegenüber den Wänden der Gefäße der das Katheter aufnehmenden Person vermittels einer ortsfesten Biegung in dem benachbarten Endteil des Katheters vor.It becomes a fiber optic catheter for monitoring blood in vivo while avoiding a Thrombus formation created. A common cardiac catheter is provided, the longitudinally extending one has incoming and outgoing, light-conducting fibers inside and in a smoothly rounded tip ends. At a certain distance behind the tip, the fibers are perpendicular to one another Side of the catheter directed where the ends are exposed, emitting light and forming light-absorbing surface on this side of the catheter are optically prepared. This area is in Distance ratio to the walls of the vessels of the person receiving the catheter by means of a fixed bend in the adjacent end portion of the catheter.

Die Erfindung betrifft allgemein fiberooptische Vorrichtungen und insbesondere Katheter, die lichtleitende Fasern aufweisen, welche sich längsseitig im Inneren über wenigstens einen erheblichen Teil derer Längen erstrecken.The invention relates generally to fiber optic devices and in particular catheters which have light-conducting fibers which extend along the inside for at least one substantial length Part of their lengths extend.

Ein wesentlicher Nachteil für das Anwenden der in den Körper eingeführten fiberoptischen Katheter besteht in der Throbusbildung und/oder einer Ansammlung von Fibrin um oder benachbart zu den lichtaussendenden und lichtaufnehmenden entfernten Enden der Katheter. Dies ergibt sich gewöhnlich aufgrund von Unregelmäßigkeiten in dem Aufbau der Katheterenden, insbesondere in den Fällen, wo Käfige und dgl. dafür angewandt werden, daß diese Enden daran gehindert werden zu eng benachbart zu den Wänden der körperlichen Organe oder Gefäße zu kommen, in die die Katheter eingeführt werden.A major disadvantage for the use of the fiber optic catheters introduced into the body is the formation of throbuses and / or an accumulation of fibrin around or adjacent to the light emitting and light receiving distal ends the catheter. This is usually due to irregularities in the structure of the catheter ends, particularly in the Cases where cages and the like are used to prevent these ends from being too close to the walls of the physical organs or vessels into which the catheters are inserted.

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Bisher hat der Aufbau fiberoptischer Katheter das anwenden von Drahtkäfigen und dgl. erforderlich gemacht, um so nachteilige Einwirkungen der Beobachtungsenden der Katheter zu vermeiden, die zu eng benachbart zu den Wänden der Gefäße kommen, in die die Katheter eingeführt werden. Die unzweckmäßigen Wirkungen eines derartigen zu engen Nachbarschaftsverhältnisses, die auf dem einschlägigen Gebiet als "Wandeffekte" bezeichnet werden, stellen falsche oder unverläßliche Ablesungen bezüglich der Blutsauerstoff-Sättigung, in dem Fall von in vivo Oximetern, sowie in ähnlicher Weise unverläßliche Anzeigen des intravaskularen Blutdrucks und dgl. in dem Fall fiberoptischer Kathetersystern dar, die dazu dienen den intravaskularen Druck und Schall zu bestimmen.So far the construction of fiber optic catheters has made use of Wire cages and the like. Made necessary in order to avoid adverse effects of the observation ends of the catheter, the get too close to the walls of the vessels into which the catheters will be inserted. The inexpedient effects of a such close neighbors, which are based on the relevant Areas known as "wall effects" provide false or unreliable readings of blood oxygen saturation, in the case of in vivo oximeters, as well as similarly unreliable readings of intravascular blood pressure and the like. In the case of fiber optic catheter systems, the to serve to determine the intravascular pressure and sound.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Thrombusbildung, das Ansammeln von Fibrin und die "Wandeffekte" bei dem Anwenden von in den Körper eingeführten fiberoptischen Kathetern zu vermeiden. The invention is now based on the object of thrombus formation, to avoid the build-up of fibrin and the "wall effects" of using fiber optic catheters inserted into the body.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein übliches Herzkatheter vorgesehenwird, das in seinem Inneren sich längsseitig erstreckende zu- und wegführende, lichtleitende Fasern aufweist. Das Katheter endet in einer glatt abgerundeten Spitze, und in einer bestimmten Entfernung von dieser Spitze sind die Fasern rechtwinklig gegenüber einer Seite des Katheters geführt. Die Enden der Fasern bilden somit eine lichtaussendende und fc lichtempfangende Fläche an der Seite des Katheters. Diese Fläche ist mit einer glatten Umrißform in die entsprechende Seite des Katheters geführt und stellt eine lichtaussendende und lichtaufnehmende Aufnahmefläche an dem Katheter dar. Diese mit einer glatten Kontour versehene Aufnahmefläche und die abgerundete Spitze des Katheters ermöglichen es, daß das Katheter leicht in den Körper eingeführt werden kann und in der Lage ist, in situ längere Zeitspannen hin gehalten zu werden, ohne daß um dasselbe herum eine Thrombusbildung oder Ansammlung von Fibrin erfolgt. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Katheter mit einer ortsfesten oder festgelegten Biegung benachbart zu dessen Ende versehen, die kreisbogenförmig längs der Seite des Katheters mit der oben angegebenen Aufnahmefläche dergestalt angeordnet ist, daß die Aufnahmefläche stets im Abstandsverhältnis zu den Wänden oder Seiten der zu beob-The object on which the invention is based is achieved in that a conventional cardiac catheter is provided, the in its interior longitudinally extending incoming and outgoing light-guiding Has fibers. The catheter ends in a smoothly rounded tip, and a certain distance from this tip are the fibers are guided at right angles to one side of the catheter. The ends of the fibers thus form a light emitting and fc light receiving surface on the side of the catheter. This area is guided with a smooth outline in the corresponding side of the catheter and represents a light-emitting and light-receiving The receiving surface on the catheter. This with a smooth contour provided receiving surface and the rounded tip of the catheter allow that the catheter can be easily inserted into the body and is able to take longer in situ To be maintained for periods of time without thrombus formation or accumulation of fibrin around it. Farther the catheter according to the invention is provided with a stationary or fixed bend adjacent to its end, which bend is in the shape of a circular arc is arranged along the side of the catheter with the above-mentioned receiving surface in such a way that the receiving surface always at a distance from the walls or sides of the

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achtenden Gefäße oder Adern gehalten wird.respecting vessels or veins.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen darge stellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform;Fig. 1 is a perspective view of a preferred embodiment of the invention Embodiment;

Fig. 2 eine etwas vergrößerte, weggebrochene, perspektivische Darstellung des entfernten Endes des in der Figur 1 gezeigten fiberoptischen Katheters;FIG. 2 is a somewhat enlarged, broken away, perspective view of the distal end of that shown in FIG fiber optic catheter;

Fig. 3 eine stark vergrößerte, längsseitige Ansicht im Querschnitt des in der Figur 2 wiedergegebenen Teils des Katheters;3 shows a greatly enlarged longitudinal view in cross section the part of the catheter shown in FIG. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der im Zusammenhang mit dem Katheter während der Aufbewahrung desselben angewandten Hilfsmittel.Fig. 4 is a perspective view of that used in connection with the catheter during storage of the same Aids.

Das fiberoptische Katheter 10 besteht aus einem Stück eines herkömmlichen Herzkatheterrohrs 12 mit einem relativ kurzen Abschnitt 12a an dessen entferntem Ende getrennt von dem Hauptabschnitt 12b vermittels einer starren, röhrenförmigen, inneren Kupplung 14, die diese Abschnitte 12a und 12b koaxial miteinander verbindet.The fiber optic catheter 10 consists of a single piece of a conventional one Heart catheter tube 12 with a relatively short section 12a at its distal end separated from the main section 12b by means of a rigid, tubular, inner coupling 14, which connects these sections 12a and 12b coaxially to one another.

Ein Bündel 16 aus zu- und wegführenden, lichtleitenden Fasern 18 mit einer relativ scharfen, rebhtwinkligen Biegung 20 Fig. 3 - benachbart zu dessen Ende erstreckt sich durch den Hauptteil der Länge des Katheterrohrs 12, wobei das Ende seitlich durch einen Schlitz 22 in der Armatur 14 gerichtet ist.A bundle 16 of incoming and outgoing, optical fibers 18 with a relatively sharp, straight-angled bend 20 Fig. 3 - extends through the adjacent to its end Major part of the length of the catheter tube 12, with the end directed laterally through a slot 22 in the fitting 14.

Dieses äußere Ende des Faserbündels 16 ist ortsfest im Inneren der Armatur 14 mit einem Epoxy-Kunststoff oder ähnlichem Klebmittel 24 befestigt, das an der Seite der Fläche 26 des Bündels 16 glatt in den Spalt zwischen benachbarten Enden der Abschnitte 12a und 12b des Katheterrohrs 12 eingefüllt ist. Der verbleibende Abstand zwischen den Abschnitten 12a und 12 b des Kathetersrohrs 12 ist ebenfalls glatt mit einer zweiteiligen Oberschiebmuffe 28 gefüllt, die sich von den gegenüberliegenden Seiten der Fläche 26 aus in ümfangsrichtung um die Armatur 14 herum erstreckt. This outer end of the fiber bundle 16 is stationary in the interior of the fitting 14 with an epoxy plastic or similar adhesive 24 attached to the side of face 26 of bundle 16 smoothly into the gap between adjacent ends of the sections 12a and 12b of the catheter tube 12 is filled. The remaining distance between the sections 12a and 12b of the catheter tube 12 is also smoothly filled with a two-part upper sliding sleeve 28, which extends from the opposite sides of the Surface 26 extends around the fitting 14 in the circumferential direction.

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Die Fläche 26 des Bündels 16 und die umgebenden freiliegenden Teile des Einkleb- bzw. Einbettmittels 24 sowie die Muffe 28 sind an der Außenseite mit einer glatten Oberfläche versehen und eng miteinander und an den Abschnitten 12a und 12b des Katheterrohrs 12 angeschlossen, so daß die Verbindungsstelle dieser Abschnitte 12 a und 12b kontinuierlich ist und eine Neigung zur Thrombusbildung und/oder Ansammeln von Fibrin an dieser Verbindungsstelle herum vermieden wird.The surface 26 of the bundle 16 and the surrounding exposed parts of the adhesive or embedding agent 24 and the sleeve 28 are provided on the outside with a smooth surface and are close to one another and connected to the sections 12a and 12b of the catheter tube 12, so that the junction of these sections 12 a and 12b is continuous and has a tendency to thrombus formation and / or Accumulation of fibrin around this junction is avoided.

Zwecks weiterem Vermeiden einer Thrombusbildung längs des Katheterrohrs 12 ist dessen entferntes Ende mit einer glatt gearbeiteten, halbkugelförmigen Spitze 30 verschlossen. Bei der hier gezeigten speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Spitze 30 aus Metall gefertigt, dasin Verbindung mit einer elektrischen Leitung 32 steht. Die Leitung 32 erstreckt sich außerhalb des Katheters 10 zu einer zu einer Stromquelle - nicht gezeigt - die für das elektrische Anregen des Körperteils, z.B. des Herzens, angewandt werden kann, in das die Spitze 30 eingeführt wird.To further avoid thrombus formation along the catheter tube 12 is the distal end with a smooth, hemispherical tip 30 closed. In the particular embodiment according to the invention shown here, the tip 30 is made of Metal that is in communication with an electrical line 32. The lead 32 extends outside the catheter 10 to a power source - not shown - applied to the electrical stimulation of the body part, e.g. the heart into which the tip 30 is inserted.

In Übereinstimmung mit der üblichen Verfahrensweise des Zuordnens einesfiberoptischen Katheters zu einer entsprechenden lichtaussendenden und lichtempfangenden Vorrichtung ist das Katheterrohr 12 an ein größeres Rohr 34 - Fig. 1 - angekuppelt, das seinerseits an einem Y-Verbindungsblock 36 angekuppelt ist. Das Bündel 16 setzt sich von dem Katheterrohr 12 durch das Rohr 34 fort und ist sodann in zwei Schnekeln im Inneren des Blocks 36 getrennt. Jeder Schenkel ist getrennt nach außerhalb des Blocks 36 durch entsprechende relativ kurze Rohrstücke 38 und 40 und in entsprechende Endarmaturen 42 und 44 geführt. Die speziellen in der Armatur 44 endenden Fasern können für die Lichtübertragung von einer Lichtquelle 46 durch das Katheter 10 führend ausgebildet werden, während die in . der Armatur 42 endenden Fasern als die wegführenden Fasern des Katheters 10 arbeiten, die für die Überführung des Lichtes zu einem Photodetektor 48 angewandt werden. Anwendungsgebiete von Vorrichtungen, wie des Katheters 10, sind z.B. in den US-PSs 3 069 739; 3 068 742 und 3 461 856 beschrieben. In den vorliegenden Fall jedoch ist die lichtaufnehmende und lichtaussendende Fläche 36 des Katheters 10 an einer Seite des Katheterrohrs angeordnet, wodurch von dem Katheter 10 ausgesandtes Licht seitlichIn accordance with standard practice of mapping a fiber optic catheter to a corresponding light emitting one and light receiving device, the catheter tube 12 is coupled to a larger tube 34 - FIG. 1 - which in turn is coupled to a Y-connection block 36. The bundle 16 sets away from the catheter tube 12 through the tube 34 and is then separated into two spirals inside the block 36. Every thigh is separated to the outside of the block 36 by corresponding relatively short pipe sections 38 and 40 and in corresponding end fittings 42 and 44 out. The special fibers ending in the armature 44 can be used for light transmission from a light source 46 be formed leading through the catheter 10, while the in. of the armature 42 ending fibers as the outgoing fibers of the Catheters 10 work, which are used for the transmission of light to a photodetector 48. Areas of application of Devices such as catheter 10 are disclosed, for example, in U.S. Patents 3,069,739; 3,068,742 and 3,461,856. In the present If, however, the light-receiving and light-emitting surface 36 of the catheter 10 is arranged on one side of the catheter tube, whereby light emitted from the catheter 10 laterally

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zu dem Rohr gerichtet wird, wie es allgemein durch die Linien 50 - Fig. 3 - wiedergegeben wird, die die Lichtstrahlen darstellen.is directed towards the tube, as represented generally by lines 50- Fig. 3 - representing the rays of light.

Um einen Abstand zwischen der Fläche 26 und den Wänden des Blutgefäßes 52 - Fig. 3 - aufrechtzuerhalten, der ausreichend ist, um einen freien Blutfluß über die Fläche 26 in dem Blutgefäß zu ermöglichen, ist das Ende des Katheters 10 mit einer Biegung, siehe den Pfeil 54 nach der Figur 2, versehen. Der angenäherte Mittelpunkt der Krümmung 26 ist vor der Fläche 26 angeordnet, und diese Biegung wirkt dahin, daß ein Zusammenfallen der Wände des Blutgefäßes 52 gegen das Katheter verhindert wird. Ein ausreichender Abstand zwischen der Fläche 26 und den Wänden des Blutgefäßes 52 wird somit stets während des Einführens des Katheters in den Körper und während sich derselbe in dem Körper befindet, aufrechterhalten.By a distance between surface 26 and the walls of the blood vessel 52 - Fig. 3 - sufficient to allow free blood flow over area 26 in the blood vessel, the end of the catheter 10 is provided with a bend, see arrow 54 according to FIG. The approximate center of the Curve 26 is located in front of surface 26, and this curvature acts to collapse the walls of blood vessel 52 against the catheter is prevented. A sufficient distance between the surface 26 and the walls of the blood vessel 52 is thus achieved always during the insertion of the catheter into the body and while the same is in the body.

Um eine bleibende Einstellung dieser Biegung in dem Katheter sicherzustellen, wird dessen entferntes Ende vorzugsweise im Inneren einer kreisbogenformigen, röhrenförmigen Halterung 58 - Fig. 4 angeordnet, wenn das Katheter nicht in Benutzung ist.To ensure a permanent adjustment of this bend in the catheter, its distal end is preferably arranged inside an arcuate tubular holder 58 - Fig. 4, when the catheter is not in use.

Im Rahmen der Erfindung vorgesehene Modifizierungen sind z.B. das zusätzliche Anwenden einer flexiblen Kanüle im Inneren des Katheterrohrs 12 für die Probenahme oder anderweitige überwachung von Körperflüssigkeiten in und um das entfernte Ende des Katheters 10 herum. Eine derartige Kanüle oder Kapillare - nicht gezeigt - wird sich natürlich mit einem Ende durch eine Seite des Katheters 10 zwecks Ausbilden einer Verbindung mit den Körperflüssigkeiten und dgl. außerhalb des Katheters erstrecken. Eine dünne Manschette aus durchscheinendem Material, ebenfalls nicht gezeigt, kann über die Flähe 26 des Katheters gebracht werden für den Fall, daß das von der Fläche 26 ausgesandte Licht diffus in eine Probenflüssigkeit, z.B. Blut, geleitet werden soll.Modifications envisaged within the scope of the invention are, for example, the additional use of a flexible cannula inside the catheter tube 12 for sampling or other monitoring of body fluids in and around the distal end of the catheter 10. Such a cannula or capillary - not shown - will be of course with one end through one side of the catheter 10 for communication with the body fluids and the like. extend outside the catheter. A thin sleeve of translucent material, also not shown, can be placed over the Area 26 of the catheter should be brought in in the event that the Light emitted from the surface 26 is to be guided diffusely into a sample liquid, e.g. blood.

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Claims

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Claims

(l.yFiberoptical catheter with a catheter tube in which a bundle of optical fibers extending longitudinally, characterized by the combination of the following Characteristics:

a) one end of the fiber bundle (16) is relatively precisely at right angles inside the catheter (10) in the direction of the outer side the same directed and arranged with its end exposed in alignment with the outer side of the catheter (10);

W b) an arrangement is one end of the fiber bundle (16) stationary in the catheter (10);

c) the tube (12) extends beyond the end of the fiber bundle (16) in the shape of a circular arc around a center of curvature, which lies approximately in front of the exposed end of the fiber bundle (16).

2. Fiber-optic catheter according to claim 1, characterized in that the catheter tube (12) has a main section, containing the bundle (16) with the optical fibers, and having a separate shorter section which is the extension of the tube (12) beyond the fiber bundle (16), the end of the shorter section is closed, as well as the

fe sections (12a, 12b) of the catheter tube (12) mediate with one another an internally arranged pipe coupling (14) are connected.

3. Fiber-optic catheter according to claim 2, characterized that the end of the shorter section of the catheter tube (12) by a smoothly rounded attached to it, metallic tip (30) is closed, and the catheter (10) also has an electrical line (32) which is connected to the Tip (30) is attached and extends from here through the catheter (10) extends.

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4. Fiber optic catheter according to claim 2, characterized in that the coupling (14) has an opening on one side thereof, through which one end of the fiber bundle (16) extends into the exposed, aligned relationship with the outer side of the catheter .

5. Fiber-optic catheter according to claim 4, characterized in that the fastening arrangement (14) is an adhesive Having embedding means (24) inside the coupling, the means wrapping around the end of the fiber bundle (16) in a smoothly flushing Ratio Jnit extends to the adjacent outer sides of the larger and shorter sections (12a, 12b) of the catheter tube (12).

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