DE2215984C3 - Katheter - Google Patents

Description

Wellenlänge größer als 650 ιημ reflektiert. ist zwischen der Membrane und den vorderen End·

flächen unter einem Winkel zur optischen Achse dei

Fasersysteme ein halbdurchlässiger Spiegel angeord-35 net, der Licht einer Wellenlänge kleiner als 650 m\> durchläßt und Licht einer Wellenlänge von größei als 650 ηΐμ reflektiert.

Die Messung des Sättigungsgrades des Blutes ar

Sauerstoff mit Licht einer Wellenlänge größer als

40 650 ΐημ geschieht in der Weise, daß in den Lichtweg des optischen Fasersystems abwechselnd ein R-Filtei eingeschaltet wird, durch das nur Licht der Wellenlängen bis ungefähr 750 ηΐμ hindurchgeht, und eir IR-Filter, durch das nur Licht einer Wellenlängt 45 von ungefähr 800 ηΐμ hindurchgeht. Die Absorptior von Licht mit Wellenlängen von etwa 650 bis 750 mp

Die Erfindung betrifft einen Katheter zur Messung durch Hb ist stärker als die Absorption durch HbO₂ des Sättigungsgrades von Blut an Sauerstoff und des während die Absorption von Licht mit der Wellen Blutdrucks mit einem Beleuchtungsfasersystem und länge von ungefähr 800 ΐτίμ durch Hb in. wesent einem parallel dazu angeordneten lichtaufnehmenden 50 liehen gleich der von HbO₂ ist. Daher zeigt der Aus Fasersystem, deren Endflächen in einer Ebene liegen, gang eines nahe dem hinteren Ende des lichtaufneh bei dem vor den vorderen Endflächen in einem Ab- menden optischen Systems angeordneten fotoelek stand flüssigkeitsdicht eine dünne, durchsichtige, frischen Elements bei Einschaltung des R-Filten elastische Membrane angeordnet ist, und am Ende einen Wert an, der der Menge von Hb entspricht des lichtaufnelimenden Fasersystems ein fotoelek- 55 während er bei Einschaltung des IR-Filters einer trisches Element angeordnet ist, das mit einer An- Wert anzeigt, bei dem das Blut sowohl Hb als aucl Zeigevorrichtung verbunden ist. HbO₂ enthält. Durch die vorgenannten Messunger

Ein derartiger Katheter ist bekannt (NEREM werden daher die Durchlässigkeit des Blutes, das Ht RECORD, 1966). Bei diesem Katheter ist vorge- und HbO₂ enthält, sowie die Durchlässigkeit von Ht sehen, durch Messung der unterschiedlichen Re- 60 erhalten. Daher kann auf der Basis des festgelegter flexionskoeffizienten von Oxihämoglobin und redu- Verhältnisses zwischen Hb und dem Blut, das Ht ziertem Hämoglobin bei verschiedenen Wellenlängen und HbO₂ aufweist, das Verhältnis des reduzierter die Sättigung des Blutes mit Sauerstoff zu messen. Hämoglobins in bezug auf Blut, das sowohl Hb ah Weiterhin ist vorgesehen, diesen Katheter derart mit auch HbO₂ enthält, berechnet werden, was ermög einem Blutdruckmesser zu kombinieren, daß der 65 licht, den Sättigungsgrad an Sauerstoff zu bestimmen Druckwandler auf die Spitze des Sauerstoffsättigungs- Mit anderen Worten, es besteht eine lineare Bezie messers aufsetzbar ist. Dies erfordert einen zusatz- hung zwischen dem Sättigungsgrad des Sauerstoff; liehen Lichtleiter-Querschnitt, wodurch der Durch- OS % und dem Verhältnis des Ausgangs des foto

3 ^τ 4

elektrischen Elements, wenn das IR-Filter verwendet leuchtungsfasersystem 17 und ein lichtaufnehmendes

wird und wenn das R-Filter verwendet wird, gemäß System 18 im Katheter 19 nahe beieinander und par-

der folgenden Gleichung: _aIl_el angeordnet, wobei die vorderen Endflächen 17 a

_no_c/ _ _ α Ausgang bei IR-Filter und 18 a miteinander fluchten. Am hinteren Ende

^υ:* " * '' Auseantr hei R ^ltpr ^{5 des} Beleuchtungsfasersystems 17 sind eine Licht-

b ig Uc₁ iw uicr _{quelle n md ein Kondensor 12} angeordnet, so daß

wobei: das Licht von der Lichtquelle 11 dem optischen

β = absolute Konstante (experimenteller Wert Fasersystem 17 über den Kondensor 12 zugeführt

ungefähr 130) wird. Dadurch wird vom vorderen Ende des optischen

β = Konstante, die für jede Messung gegeben ist ^lo Beleuchtungssystems 17 Licht ausgesandt. Nahe dem

und die die Korrektur des Meßsystems ein- hinteren Ende des lichtaufnehmenden optischen

schließt. Fasersystems 18 ist ein fotoelektrisches Element 13

angeordnet, das mit einem Galvanometer G verbun-

Demgemäß wird der Sättigungsgrad durch die vor- den ist. In den Lichtweg zwischen den Kondensor 12 genannte Gleichung auf der Basis der Ausgangsspan- 15 und das hintere Ende des Beleuchtungsfasersystems nung des Galvanometers bei abwechselnder Verwep- 17 werden abwechselnd ein R-Filter 14 und ein dung des IR-Filters und des R-Filters erhalten. IR-Filter 15 eingeschoben.

Dieses Verfahren ist insofern vorteilhaft, als keine Die vorderen Endflächen 17 a und 18 a werden in

Kompensation von Faktoren erforderlich ist, wie bei das Blutgefäß oder das Herz H durch den Katheter der Ohrläppchenmethode. Jedoch hat auch dieses 20 19 eingeführt. Daher wird das von der vorderen Verfahren Nachteile, dadurch, daß ein Wandeffekt Endfläche 17a ausgesandte und vom Blut B reflekauftreten kann, wenn die vorderen Endflächen des tierte Licht von der oberen Endfläche 18 a aufge-Beleuchtungs- und des lichtaufnehmenden optischen nommen, wodurch im fotoelektrischen Element 13 Systems an der inneren Wand des Herzens anliegen, eine Spannung erzeugt und das Galvanometer beiu das sie eingeführt werden. Dann wird das vom »5 tätigt wird. Die Anzeige des Galvanometers G bei optischen Fasersystem ausgesandte Licht nicht vom Verwendung des R-Filters 14 und des IR-Filters Blut, sondern von der Herzwand reflektiert, was die wird verwendet, um den Sättigungsgrad des Sauer-Erzielung genauer Resultate unmöglich macht. Stoffs im Blut zu messen, wie dies im vorstehenden

Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung beschrieben worden ist.

dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert 30 Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform

werden. Es zeigt eines optischen Meßkatheters nach der Erfindung,

F i g, 1 ein Diagramm des .Absorptionsspektrums durch welche nicht nur der Sättigungsgrad von Sauer-

von oxidiertem und reduziertem Hämoglobin, stoff im Blut, sondern auch der Blutdruck und dessen

F i g. 2 eine schematische Ansicht des bekannten Veränderungen gemessen werden kann. Verfahrens für die Messung des Sättigungsgrades an 35 Eine flexible Abdeckröhre 403 umfaßt das BeSauerstoff im Blut durch Verwendung eines leuchtungsfasersystem 27' und das lichtaufnehmende optischen Fasersystems, teilweise im Schnitt, Fasersystem 28', die ähnlich denen in der vorbe-

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausfüh- schriebenen Anordnung ist. Das hintere Ende der rungsform der Erfindung, durch welche der Sätti- Röhre 403 verzweigt sich in eine Röhre 403 b und gungsgrad des Sauerstoffs im Blut, wie auch der Blut- 40 eine Röhre 403 a. Die Röhre 403 b umfaßt dabei das druck und seine Veränderung gemessen werden hintere Ende des Beleuchtungsfasersystems 27' nahe kann, dem die Lichtquelle 21 mit einem Reflektor 21 α und

F i g. 4 und 5 Teilansichten, die die Betätigung des ein Kondensor 22 ähnlich wie bei den vorbeschrie-Membranteils der Ausführungsform nach Fig. 3 benen Anordnungen angeordnet sind. Die Röhre unter verschiedenen Blutdrucken darstellen, 45 403 a umfaßt das hintere Ende des lichtaufnehmen

Fig. 6 eine Vorderansicht der Filterwechsel- den optischen Systems 28', an dem das mit dem scheibe, wie sie in der Ausführungsform nach F i g. 3 Galvanometer G verbundene fotoelektrische Element angeordnet ist, 23 angeordnet ist.

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung Am Umfang des vorderen Endes der Umhüllungs-

der Anordnung nach F i g. 3, 50 röhre 403 ist ein Abstandsring 408 angebracht, an

F i g. 8 einen Schnitt durch Abwandlung des vor- dessen vorderer Kante eine elastische dünne Memderen Endteils der Anordnung nach Fig. 7. bran oder ein Film 409 aus Kunstharzmaterial, bei-

In F i g. 1 zeigt die Ordinate die spektroskopische spielsweise aus Polyurethan, Polyester oder Silicon-Absorption von Licht durch HbO₂ und Hb; auf der harz, beispielsweise mittels eines herumgewundenen Abszisse ist die Wellenlänge des Lichts aufgetragen. 55 Drahtes befestigt ist, so daß die Membran 409 die Die Absorption wurde gemessen mittels Licht, das vorderen Enden des Beleuchtungs- und des lichtaufdurch eine 1 cm dicke Schicht einer Lösung von Hb nehmenden Systems 27' und 28' gegen das Äußere mit einer Konzentration von 16,7 g/l hindurchgeleitet abdichtet. Dabei wird ein gewisser Abstand gehalten wurde. Wenn Licht mit Wellenlängen von 600 bis zwischen den vorderen Enden der optischen Faser-700 ιημ verwendet wird, ist die Absorption durch das 60 systeme 27' und 28' und der Membran 409. Hb sehr hoch im Vergleich zu der des HbO₂. Mit Auf die innere Fläche 409 a der Membran 409 ist

Licht einer Wellenlänge von ungefähr 800 ΐημ ist die ein Überzug, beispielsweise aus MgF?., SeO 2 und Absorption von Hb im wesentlichen gleich der von Na 2 AlF 3 aufgebracht, so daß die Membran 409 HbO₂. Licht der Wellenlängen kleiner als 650 ηιμ reflektiert,

Fig. 2 zeigt eine bekannte Vorrichtung für die 65 aber Licht mit Wellenlängen größer als 600 ΐημ hin-Messung des Sättigungsgrades des Sauerstoffs im durchläßt.

Blut durch Verwendung eines optischen Faser- Zwischen dem hinteren Ende des Beleuchtungssystems. In diesem System sind ein optisches Be- fasersystems 27' und dem Kondensor 22 ist, wie in

5 6

, auf einer Welle 413 eine von des Blutes mit Sauerstoff und den Blutdruck wie auch

terwechselscheibe 410 drehbar be- dessen Veränderung durch eine und dieselbe Vor-

ibe 410 trägt ein R-Filter 404, das richtung zu messen, ist ihre Anwendung außeror

nur Licht mit einer Wellenlänge von lieh einfach, und die dem Patienten zugefi

—.. ,,«Η ein TR-Filter 411. das nur 5 Schmerzen werden auf ein Minimum verringert

_nn»iXn T ichtleitersvsteme 27' und 28' in das der Wellenlange von ungefähr 500 bis 700 ₍

S£dÄS£^£dn öderes zu beob- schneidet. In diesem Falle kann ein Geräusch wah-

ShfendesOrean Seführt, so daß die äußere »o rend der Messung des Blutdruckes vermieden werden,

Fiale der SLn in Beriihrung mit dem Blut ist. das als Folge des Teils des Lichts auftreten kann,

Dann wird S Lichtquelle 21 Eingeschaltet. Das das durch die Membran 409 fallt vom Blut reflek-

uZ Jh durch die abwechselnd verwendeten Filter tier, und durch das lichtaufnehmende optische Faser-

404 und 411 und die Membran 409 und wird durch system 28' w.eder aufgenommen wird.

H« Rlut B reflektiert und wird dann von dem licht- »5 Auch kann an Stelle einer einzelnen Lichtquelle 21

E5 SSS SÄ^Ä-SSÄ

εη Sauerstoü. , „

Wenn das Filter 412 im Lichtweg der Lichtquelle 3o entfallen ^

21 angeordnet ist wird das vom vorderen Ende des Fig. 7 zeigt eine Abwandlung des m Fig. * dar-

Beleuchtunesfasersystems 27' ausgesandte Licht durch gestellten optischen Messungskatheters. Die in Fig. 7

dfeimere Fläche 409a der Membran 409 reflektiert dargestellte Ausführungsfonn ist im wesentlichen

und wm vorderen Ende des lichtaufnehmenden opti- ähnlich der in F ig. 3 dargestellten. Zwischen der

sehen Fasersystems 28' aufgenommen, wie dies durch 35 Membran 409 und den vorderen Enden 27« una

rund d in FiE 3 dargestellt ist, wodurch das foto- 28a' des Beleuchtungsfasersystems ist hier jedoch

elektrisch?Element 23⁸ _erregt wird. unter einem Winkel zum Lichtweg ein halbdurch-

Da dS Membran 409 elastisch ist, wird sie in kon- lässiger Spiegel 514 angeordnet, der so ausgebildet

vexer oder konkaver Form in Abhängigkeit vom ist, daß er lediglich Licht der Wellenlängen kleiner Druck des Blutes das in Berührung mit der Membran 40 als 650 ΐημ durchläßt, der aber das Licht, das durcü

409 stellt deformiert, wie dies in den F i g. 4 und 5 das R-Filter bzw. das IR-Filter gefiltert ist, hindurch-

in etwas'übertriebener Weise dargestellt ist. Wenn läßt, wie dies im vorstehenden beschrieben ist. uas

der Blutdruck hoch ist und die Membran 409 wie in Licht, das durch dsn halbdurchlässigen Spiegel 514

F i £ 4 dargestellt eingedrückt ist, wird die Menge hindurchgelassen wird, wird zur Messung des Blutdes Lichtes die vom vorderen Ende des lichtaufneh- 45 druckes verwendet, während das Licht, das durch

menden optischen Fasersystems 28' aufgenommen den halbdurchlässigen Spiegel 514 reflektiert wird,

wird durch die Krümmung der Membran 409 redu- zur Messung des Sättigungsgrades des Blutes an

ziert! wie dies in F i g. 4 dargestellt ist Wenn anderer- Sauerstoff verwendet wird.

seits der Blutdruck gering und die Membran 409 auf- In Fig. 7 ist eine Abstandshülse 511 mit einem

«ebläht ist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, wächst 50 Fenster511 α in der Seitenwand am vorderen Ende

durch die Krümmung der Membran 409 die Licht- der Abdeckröhre 4Θ3 befestigt Die Membran 409 el

menge die vom vorderen Ende des lichtaufnehmen- am vorderen Ende der Hülse 511 in ähnlicher Weise,

den optischen Fasersystems 28' aufgenommen wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, befestigt. Zwei

wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Daher kann durch Prismen 514a and S14fe, die an ihren Hypotenuses

kontinuierliche Messung der vom lichtleitenden opti- 55 miteinander verkittet sind und den vorbeschriebeneE

sehen Fasersystem 28' aufgenommenen Lichtmenge halbdurchlässigen Spiegel 514 bilden, sind so in dei

mittels des fotoelektrischen Elements 23 sowohl die Hülse 511 befestigt, daß das vom vorderen Ende des

Veränderung des Blutdruckes im Herzen oder in Beleuchtungsfasersystems 27' ausgesandte Licht uno

einem Blutgefäß gemessen werden, wie auch der Brat- vom Spiegel 514 reflektierte licht durch das Fenstei

druck selbst. 60 511a der Hülse 511 nach außen gerichtet ist, wah

Es ist klar, daß zwischen dem fotoelektrischen rend das licht, das durch den Spiegel 514 hindurch

Element 23 und dem Galvanometer G ein Verstärker geht, auf die Membran 409 gerichtet ist.

vorgesehen werden kann und daß an Stelle des GaI- Die Charakteristik des halbdurchlässigen Spiegel

vanometers eine elektromagnetische Aufzeichnungs- 514 ist so festgelegt, daß der Spiegel 514 Licht mi

vorrichtung oder irgendeine geeignete Vorrichtung 65 einer Wellenlänge kleiner als 650 πιμ durchläßt, da

vorgesehen werden kann, um die gemessenen Daten gegen licht, welches durch das R-Filter 404 und da

zu speichern. IR-Filter 411 gefiltert worden ist, reflektiert.

Da diese Vorrichtung es ermöglicht, die Sättigung Im Betrieb wird die Messung des Sättigungsgrade

des Blutes an Sauenstoff durchgeführt durch abwechselnde Verwendung der Filter 404 und 411, so daß das Licht vom Spiegel 514 zum Blut und von diesem zurück reflektiert wird und von dem lichtaufnehmenden optischen Fasersystem 28' aufgenommen wird, nachdem es wieder vom Spiegel 514 reflektiert wurde.

Der Blutdruck wird gemessen durch Verwendung des Filters 412, der das Licht durch den Spiegel 514 zur Membran 409 durchläßt.

Die in F i g. 7 dargestellte Ausführungsform ist dadurch besonders vorteilhaft, daß die mögliche Reflexion des Lichts an der Membran 409 während der Messung des Sättigungsgrades des Blutes an Sauerstoff, welche die Genauigkeit der Messung stört, vollständig vermieden wird.

Tn der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform kann das Licht, obgleich es durch das R- oder

IR-Filter gefiltert worden ist, während der Messung des Sättigungsgrades des Blutes an Sauerstoff nicht durch den Spiegel 514 total reflektiert werden, sondern es wird ein kleiner Teil des Lichts durch den S Spiegel 514 hindurchgelassen und an der Membran 409 reflektiert und durch das lichtaufnehmende optische Fasersystem 28' wieder aufgenommen. Dieser Teil des Lichts ist für die Genauigkeit der Messung vernachlässigbar.

ίο F i g. 8 zeigt eine Abwandlung der Anordnung der Prismen 514« und 514 b. In diesem Falle werden die Prismen 514 a und 514 b direkt vom vorderen Endteil der Abdeckröhre 403 getragen, die sich über die vorderen Enden 27 a' und 28 a' der optischen Faser systeme 27' und 28' hinaus erstreckt, und die Mem bran 409 ist direkt an den Prismen 514a und 5141 abgestützt. Die Wirkungsweise ist ähnlich der de Anordnung nach F i g. 7.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

messer des Katheters in unerwünschter Weise verPatentansprüche: größen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beide

1. Katheter zur Messung des Sättigungsgrades Vorrichtungen in besonders einfacher und raumvon Blut an Sauerstoff und des Blutdrucks mit 5 sparender Weise zu kombinieren. Dies wird dadurch einem Beleuchtungsfasersystem und einem par- erreicht, daß die innere Fläche der Membrane mit allel dazu angeordneten lichtaufnehmenden einem Überzug versehen ist, der Licht mit einet Fasersystem, deren Endflächen in einer Ebene Wellenlänge kleiner als etwa 650 mji reflektiert und liegen, bei dem vor den vorderen Endflächen in gegebenenfalls Licht mit einer Wellenlange großer einem Abstand flüssigkeitsdicht ehie dünne, io als etwa 650 πιμ durchläßt, wobei dem Beleuchtungsdurchsichtige, elastische Membrane angeordnet fasersystem abwechselnd Licht mit einer Wellenlänge ist, und am Ende des lichtaufnehmenden Faser- kleiner als etwa 650 ΐημ und Licht nut einer Wellensystems ein fotoelektrisches Element angeordnet länge größer als etwa 650 πιμ zugeführt wird.

ist, das mit einer Anzeigevorrichtung verbunden Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das

ist, dadurch gekennzeichnet, daß die 15 Licht mit einer Wellenlänge größer als etwa 650πΐμ, innere Fläche der Membrane (409) mit einem ■ das durch den Überzug durchgeht, von dem zu unter-,Überzug (409a) versehen ist, der Licht mit einer suchenden Blut reflektiert wird. Das Reflexionsver- \ Wellenlänge kleiner als etwa 650 ΐημ reflektiert mögen für bestimmte Wellenlängenbereiche wird

j und gegebenenfalls Licht mit einer Wellenlänge danach in bekannter dargestellter Weise gemessen.

größer als etwa 650 πιμ durchläßt, wobei dem »o Aus dem unterschiedlichen Reflexionsvermögen für

Beleuchtungsfasersystem abwechselnd Licht mit reduziertes Hämoglobin (Hb) und oxidiertes Hämoeiner Wellenlänge kleiner als etwa 650 πιμ und globin (HbO₂) läßt sich der Sättigungsgrad des Blutes Licht mit einer Wellenlänge größer als etwa an Sauerstoff bestimmen. Das Licht mit einer Wellen-650 ΐημ zugeführt wird. länge kleiner als etwa 650 ΐημ wird dagegen von dem

2. Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekenn- as Überzug reflektiert. Die Menge des reflektierten zeichnet, daß zwischen der Membrane (409) und Lichts hängt von der Krümmung der Membrane ab.

< den vorderen Endflächen (27 a', 28 a') unter Diese Krümmung ändert sich in Abhängigkeit vom

einem Winkel zur optischen Achse der Faser- Druck des Blutes. Daher kann durch die Messung systeme (27', 28') ein halbdurchlässiger Spiegel der von der Membrane reflektierten Lichtmenge der (514) angeordnet ist, der Licht einer Wellenlänge 30 Blutdruck gemessen werden.

kleiner als 650 ηΐμ durchläßt und Licht einer Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung