DE2649232C3 - Vorrichtung zur Messung der Herzmuskelkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Herzmuskelkraft, mit einer in Muskelfaserschichten einschiebbaren Hülse und mit einem auf Deformationen der Vorrichtung ansprechenden Signalgeber. Solche Vorrichtungen sind zum Beispiel durch die nachfolgenden Literaturstellen bekanntgeworden:

1. K. J. Boniface, O. J. B rod ie, and R. P. Walton: Resistance strain gauge arches for direct measurement of heart contractile force in animals.

Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 84, 263-266, 1953.

2. J. W. Burns, J. W. Covell, R. Myers, and J. Ross jr.: Comparison of directly measured left ventricular wall stress and stress calculated from geometric reference figures.

Circ. Res. 28, 611-621, 1971.

3. E. O. Feigl.G. A. Simon, and D. L. Fry: Auxotonic and isometric cardiac force transducers. J. Αρρί. Physiol. 23, 597-600, 1967.

4. L. Hefner, L. Th. Sheffield, G. C. Cobbs, and W. Klip: Relation between mura force and pressure in the left ventricle of the dog.
Circ. Res. XI, 654-633, 1962.

5. B. Lewartowski, G. Sedek, and A. Okolska: Direct measurement of tension within left ventricular wall of the dog heart.
Cardiovasc. Res. 6, 28-35, 1972.

Eine Vorrichtung gemäß der eingangs genannten Art ist durch die US-PS 3905 356 bekanntgeworden. Sie umfaßt eine Hülse, die stirnseitig zwei radiale, um 180° gegeneinander versetzte Schlitze aufweist, die etwa über V₄ der Hülsenlänge gehen. Auf der Innen- > seite einer so geschaffenen Halbhülse ist ein Dehnungsmeßstreifen vorgesehen. Damit die elektrischen Ströme des Dehnungsmeßstreifens keinen Schock auf das Gewebe ausüben können, ist er mit Gießharz isoliert. Damit sich in den Schlitzen keine Muskelfasern i'> fangen, können diese durch Material eines niederen Druckmoduls geschlossen sein.

Diese Vorrichtung hat folgende Nachteile:
a) Auch wenn man den Aufnehmer nur 1 mm dünn macht, muß er konstruktionsbedingt vorne stumpf sein und zerreißt wie eine abgebrochene Injektionsnadel das Gewebe, das er eigentlich messen soll.

b; Ganz gleichgültig, wie ein Fremdkörper in das Myocard eingeführt wird, bildet sich um den Fremdkörper sehr rasch eine Nekrosezone.

Diese Nekrosezone beeinflußt die Ankopplung des Aufnehmers an das umgebende Myocard in negativem Sinne. Diese Nekrosezone wird um so größer, je mehr der Aufnehmer Muskelfasern beim Einführen zerreißt.

c) Die von den Muskelfasern ausgeübte Kraft und die Verbiegung eines einseitig eingespannten Halbzylinders hängen nicht linear miteinander zusammen, so daß auch die Anzeige nicht linear

jo wird.

d) Da man den Aufnehmer dünn halten muß, um keine Muskelfasern zu zerreißen — z. B. 1 mm Durchmesser — ergeben sich Schwierigkeiten, den Dehnungsmeßstreifen auf der Innenseite der

J5 Halbhülse zu befestigen.

e) Auch wenn man die stirnseitigen Schlitze durch Silikongummi verschließt, so ist doch Silikongummi auch in seiner weichsten Einstellung immer noch wesentlich härter als Muskelgewebe und beeinflußt das Meßergebnis, da es ja komprimiert werden muß. Man erhält dann keinen reinen Kraftaufnehmer mehr, sondern einen kombinierten Kraft/Druck-Aufnehmer, bei dem wahrscheinlich die beiden Anteile nicht getrennt

4^ werden können.

f) Der Dehnungsmeßstreifen wird von Körperflüssigkeit umspült. Es ist jedoch von Herzschrittmachern bekannt, daß die ständige Bewegung zwischen Metall und Kunststoff zu Mikrorissen führt, weshalb man z. B. Schrittmacher vollständig in Metall einkapselt. Wenn also beim bekannten Aufnehmer im Laufe der Zeit an der Stelle zwischen Metall und Kunststoff Mikrorisse auftreten, so wird dort hinein die Körperflüssigkeit als Elektrolyt gepumpt und es verändern sich die elektrischen Eigenschaften des Dehnmeßstreifens unkontrolliert.

g) Infolge des beschränkten Raumes in der Hülse können maximal zwei Dehnmeßstreifen befestigt werden, was zu einem niederen Signalpegel führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontraktionskräfte in den verschiedenen Herzmuskelschichten während der ganzen Herzaktion (Anspannung-Kontraktion-Erschlaffung) zuverlässig über einen längeren Zeitraum hinweg zu messen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

. a) Die Hülse hat in einem bestimmten Lüngcnbereich ein Loch.

b) In der Hülse erstreckt sich ein Stift, der an seinem inneren Ende an einer Membran befestigt ist.

c) Die Membran ist an einem Aufnehmerkörper "> befestigt, an dem auch die Hülse befestigt ist.

d) An der Membran ist der Signalgeber befestigt, der auf S-förmige Verbiegung der Membran anspricht.

Damit vermeidet die Erfindung alle oben angege- ι» benen Nachteile. Insbesondere hat die Erfindung folgende Vorteile:

a) Man hat einen reinen Kraftaufnehmer.

b) Die Implantationszeit des Aufnehmers kann bei

3 Monaten liegen und man kann dann noch zufriedenstellende Messungen machen.

c) Es ist genügend Platz für Dehnungsmeßstreifen vorhanden.

d) Wegen des abgerundeten, geschlossenen Endes der Hülse werden beim Einführen praktisch keine Herzmuskelfasern zerrissen.

e) Man hat Platz für einen Temperaturfühler, der flüssigkeitsdicht untergebracht werden kann.

f) Das Verdrehen des Aufnehmers zerreißt keine Muskelfasern.

g) Das erhaltene Signal ist linear.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Zeichnung zeigt die teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der Erfindung, einen Schnitt durch Herzmuskelschichten sowie die dort eingeschobene Hülse samt Loch und Stift.

Gemäß Zeichnung ist ein Deckel 1 vorgesehen, der einen Aufnehmerkörper 3 abdeckt, welcher links ein Kabeldurchführungsloch 2 besitzt. Der Aufnehmer- J5 körper 3 ist mit einer Membran 5 und einem an dieser befestigten inneren Stift 6 einstückig. An der Membran 5 sind Dehnmeßstreifen 4 befestigt, die die Membranverbiegung aufnehmen können und ein Meßsignal abgeben. Die Dehnmeßstreifen 4 sind als Halbbrücke geschallet und so angeordnet, daß nur Membranauslenkungen erster Ordnung, d. h. eine S-förmige Auslenkung der Membran 5 ein Signal erzeugt. Gegenüber einer Membranauslenkung nullter Ordnung, die zum Beispiel bei Druckbelastung der Membran 5 entsteht, ist die Halbbrücke unempfindlich.

Ein Rohr 7 ummantelt den Stift 6 und ist über den in der Zeichnung ersichtlichen Flansch durch eine Art Bajonettverschluß mit dem Aufnehmerkörper 3 verbunden. Das Rohr 7 besitzt seitlich in seinem Endbereich ein seitliches Loch 8. In den Stift 6 können wahlweise Wärmefühler, z. B. ein Thermistor zur lokalen Temperaturmessung oder eine EKG-Elektrode zur lokalen Elektrokardiogrammaufnahme eingelassen sein.

Die Erfindung arbeitet wie folgt: nachdem das Rohr 7 in den Herzmuskel eingeführt ist, wird die Vorrichtung so lange um die in der Zeichnung ersichtliche geometrische Längsachse gedrurt, bis sich ein maximales Signal ergibt. Man kann dann davon ausgehen, daß die Hülse und die Muskelfasern so orientiert sind, wie dies die Fotozeichnung 2 zeigt. Im Bereich um die Hülse 7 wird ein Teil der Fasern auf gespreizt un'f übt je nach Kontraktionszustand eine Kraft auf die Hülse 7 und den Stift 8 aus, die dann relativ zueinander ausgelenkt werden, was dann eine S-förmige Auslenkung der Membran 5 ergibt.

Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, in vorbestimmbaren Bereichen des Herzmuskels die Kontraktionskraft ohne Beeinflussung durch den Druck zu messen. Gleichzeitig kann das lokale EKG oder die lokale Temperatur gemessen werden.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zu Messung der Herzmuskelkraft, mit einer in Muskelfaserschichten einschiebbaren Hülse und mit einem auf Deformationen der Vorrichtung ansprechenden Signalgeber, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Hülse (7) hat in einem bestimmten Längenbereich ein Loch (8).

b) In der Hülse (7) erstreckt sich ein Stift (6), der an seinem inneren Ende an einer Membran (5) befestigt ist.

c) Die Membran (5) ist an einem Aufnehmerkörper (3) befestigt, an dem auch die Hülse (7) befestigt ist.

d) An der Membran (5) ist der Signalgeber (4) befestigt, der auf S-förmige Verbiegung der Membran (5) anspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (4) eine Dehnmeßstreifenvorrichtung ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifen Teii einer Halbbrücke sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß iin dem Stift (6) ein Wärmefühler vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stift (6) eine EKG-Elektrode vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerkörper (3), Membran (5) und Stift (6) einstückig sind.