DE2843492C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Messen des Herzhöhlenvolumens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 52 125 bekannt.

Bei der bekannten Vorrichtung wird eine definierte Menge Q _i eines Markierungsmittels mit definierter, konstanter Durchflußleistung während eines Zeitintervalles t _i , das mindestens der Zeitdauer von zwei Herzschlagperioden entspricht injiziert. Die Konzentration Δ _m des Markierungsmittels im Blut wird am Ende der Injektion festgestellt, wobei Δ (t) die Markungsmittelkonzentration in Abhängigkeit von der Zeit t ist. t = 0 entspricht dem Injektionsbeginn, während t _m dem Injektionsende entspricht. Es werden die Integrale

gemessen und anschließend das Herzvolumen V aus den so gemessenen Werten abgeleitet.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß als Markierungsmittel auch eine Substanz erhöhter oder erniedrigter Temperatur (gegenüber dem Blut) gewählt werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Genauigkeit der so erzielbaren Meßergebnisse nicht hinreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine genauere Analyse als bisher erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Man injiziert also wie bei dem bekannten Verfahren eine Markierungsmittelmenge Q _i mit konstanter Durchflußleistung D _i während eines Zeitabschnittes t _i , der mindestens zwei Herzschlagperioden entspricht, wobei jedoch im Unterschied zu dem bekannten Verfahren einerseits die Konzentration Δ _n des Markierungsmittels in Abhängigkeit von der Zeit t _n registriert wird, und andererseits die Zeit t _M , die erforderlich ist, um das Maximum Δ _M der Konzentration zu erreichen, bestimmt wird. Außerdem werden die Herzschlagperiode, der Mittelwert dieser Periode und die Größen

bestimmt, wobei t _m t _M und t₁ der Beginn der Verdünnungskurve ist. Schließlich wird aus den so gemessenen Werten durch eine mathematische Gleichung das Herzvolumen abgeleitet.

Praktisch wird der Zeitpunkt t _m gleich t _M gesetzt, wenn die Injektion vor Auftreten des Wertes Δ _M beendet wurde.

Das Herzvolumen V _T vor der Systole kann durch die Gleichung

und das Volumen V _R nach der Systole durch die Gleichung

berechnet werden, wobei D die nach einer bekannten Methode gemessene Herzdurchflußleistung und Δ _m bzw. Δ _m+1 die Markierungsmittelkonzentrationen in den Perioden t _m bzw. t _m+1 sind.

Die Volumina V _T und V _R können auch durch die folgenden Gleichungen erhalten werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist im Unteranspruch gezeigt.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Die Vorrichtung enthält einen Meßfühler 1, der mit Hilfe der Sondentechnik stromabwärts so nahe wie möglich einer rechten oder linken Herzkammer einer Herzhälfte, deren Volumen (V) und Durchflußleistung (D) gemessen werden soll, angeordnet wird. Dieser Meßfühler ist mit einem Wandler 2 verbunden, der die vom Meßfühler gelieferte, in Abhängigkeit von der Markierungsmittelkonzentration veränderliche Größe in ein elektrisches Signal umwandelt, das auf den Eingang eines Verstärkers 3 gegeben wird. Der Wandler 2 kann gegebenenfalls eine Nullpunktregelung aufweisen, was für die Thermoverdünnung gilt, bei welcher der Meßfühler ein temperaturabhängiger Widerstand ist. Der Wandler ist hierbei eine Meßbrücke mit einer Gleichgewichtsrichtung.

Die Injektion des Markierungsmittels erfolgt durch einen als Injektionseinrichtung dienenden Injektor 4. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Injektor 4 eine elektromechanische Vorrichtung, die während der Injektion eine konstante bestimmte Durchflußleistung, z. B. 2,5 mm³ pro Sekunde, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gewährleistet, wobei lediglich die Injektionsdauer von einer Messung zur anderen verändert werden kann.

Ein von einem Taktgeber 6 gesteuerter Folgegenerator 5 steuert die verschiedenen Operationen und insbesondere den Beginn und das Ende der Injektion (also das injizierte Volumen) sowie die vom Rechenwerk 9 vorgenommen Operationen der numerischen Berechnung.

Der Taktgeber 6, der vorzugsweise aus einer Quarzuhr besteht, liefert dem Folgegenerator 5 eine Zeitbasis und steuert außerdem einen Analog-Digital-Wandler 7, der das vom Verstärker 3 gelieferte analoge Signal in ein digitales Signal umwandelt.

Ein manueller Auslöser 8, der aus einem einfachen Druckknopfunterbrecher bestehen kann, ist mit dem Folgegenerator 5 verbunden, dessen Betrieb er einleitet.

Der Analog-Digital-Wandler 7 ist dauernd in Betrieb und in gleichen und ausreichend dicht beieinanderliegenden Zeitintervallen, die vom Taktgeber 6 gesteuert werden, wandelt er die vom Verstärker 3 gelieferte Spannung in eine Impulsfolge um, deren Zahl dem Wert dieser Spannung proportional ist. Der Ausgang des Wandlers 7 ist mit drei Tore 9 A 1, 9 A 2 und 9 A 3 verbunden, die im Rechenwerk 9 angeordnet sind und getrennt durch den Folgegenerator 5 gesteuert werden. Am Ausgang des Verstärkers 3 ist parallel ein Differentiator 3 _A gefolgt von einem Trigger 3 _B eingeschaltet, der einen der Eingänge eines UND-Gliedes 3 _C steuert, dessen zweiter Eingang vom Ausgang des Folgegenerators 5 gesteuert wird. Der Ausgang des Gliedes 3 _C steuert die Tore 9 A 1, 9 A 2 und 9 A 3, welche die Speicherung der Informationen in den Speichern erlauben.

Jedes dieser Tore ist mit einem Zähler 9 B 1, 9 B 2 und 9 B 3 verbunden. Diese Zähler summieren die Impulse, die sie während der Öffnung eines jeden Tores im Verlaufe derselben Meßoperation empfangen.

Die Zähler 9 B 1, 9 B 2 und 9 B 3 enthalten eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Nulleinstellung, die vom Folgegenerator 5 gesteuert wird. Sie sind darüber hinaus mit einem allgemeinen Register 9 C verbunden, das bei Ansteuerung durch den Folgegenerator 5 die numerischen Werte des Inhalts der Zähler 9 B 1, 9 B 2 und 9 B 3 empfängt. Es nimmt in der gleichen Weise die von einem Parameterblock 9 D und einem Programmblock 9 E aufgenommenen Informationen auf.

Der Parameterblock 9 D enthält in dauerhafter oder einstellbarer Form die numerischen Parameter, die in Verbindung mit den von den Zählern 9 B 1, 9 B 2 und 9 B 3 gelieferten Zahlen erlauben, über alle numerischen Daten, die zur Berechnung der Herzdurchflußleistung und des Herzvolumens in den gewünschten Einheiten und in Abhängigkeit von den für jeden Meßvorgang besonderen experimentellen Bedingungen erforderlich sind, zu verfügen.

Der Programmblock 9 E enthält in dauerhafter Form die Instruktionen für die Berechnung.

Das allgemeine Register 9 C ist derart organisiert, daß es auf Befehl des Folgegenerators 5 in richtiger zeitlicher Reihenfolge die numerischen Daten und die Instruktionen in den Rechner 9 F gibt, der für die Erstellung der von der Vorrichtung erwarteten Ergebnisse vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dienen während der Berechnung die unbenutzten Teile des allgemeinen Registers 9 C als Hilfsspeicher für den Rechner 9 F.

Die von dem Rechner 9 F gelieferten Berechnungsergebnisse werden in einem Ergebnisspeicher 9 G gespeichert, der seinerseits dauernd oder auf Wunsch einen Anzeigeblock 10 ansteuert.

Im folgenden wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Vorrichtung erläutert. Als Markierungsmittel wird hier eine kalte Flüssigkeit angenommen.

Zunächst wird die Sonde eingeführt und vor jeder eigentlichen Messung die Temperatur T _s des Blutes des Patienten gemessen und der Faktor (T _s -T _i ) (T _i ist die Temperatur des Markierungsmittels) automatisch in die Blockparameter 9 D gemäß den bekannten Methoden eingeführt.

Anschließend wird der Nullpunkt des Wandlers 2 automatisch eingestellt und mit Hilfe des Auslösers 8 die Meßfolge eingeleitet.

Der Folgegenerator 5 betätigt den automatischen Injektor 4. Wenn die Temperatur eine erhebliche Änderung erfährt, gibt der Trigger 3 _B eine logische "1" ab, verglichen mit der gespeicherten Injektionsfolge, und das Tor 3 C liefert den für die Steuerung von 9 A 1 erforderlichen Impuls.

Dieser gleiche Impuls dient zur Steuerung eines Zeitgebers, dessen Zeitsignal gleich der Injektionszeit ist. Hierdurch liefert der Zeitgeber ein Signal zu einem Zeitpunkt der gespeicherten Thermoverdünnungskurve, das eine ausreichende Zeit ansteht, um mit dem Signal des Triggers 3 _B verglichen zu werden, wenn dieser im Maximum der Kurve ausgelöst wird. Das UND-Glied 3 C, an welchem dieser Vergleich erfolgt, liefert ein Steuersignal für die Tore 9 A 2 und 9 A 3. Die Tore 9 A 2 und 9 A 3 werden geschlossen und die Zähler 9 B 1, 9 B 2 und 9 B 3 auf Null zurückgestellt.

Am Ende des Injektionsintervalls t _i , das gegebenenfalls regelbar sein kann, wird das Tor 9 A 2 während eines einzigen Probebetriebs geöffnet. Der Zähler 9 B 2 enthält nunmehr eine der Konzentration Δ _m proportionale Zahl. Während das Tor 9 B 2 geschlossen bleibt, wird das Tor 9 A 3 ohne Verzögerung zu dem Zeitpunkt geöffnet, zu dem der Folgegenerator 5 den Betrieb des automatischen Injektors 4 unterbricht. Man wartet eine ausreichende Zeit, damit Δ (t) praktisch Null wird. Die Tore 9 A 1 und 9 A 3 sind nunmehr geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Zähler 9 B 1 eine S proportionale Zahl und der Zähler 9 B 3 eine S′ proportionale Zahl.

Der Folgegenerator 5 löst die Ladung des allgemeinen Registers 9 C aus und startet dann die Berechnungsoperationen mit Hilfe des Rechners 9 F. Das allgemeine Register 9 C ist derart aufgebaut, daß der Rechner 9 F die erforderlichen Berechnungen in drei Schritten durchführen kann.

Der erste Schritt führt zur Berechnung des Wertes D, z. B. ausgedrückt in Liter pro Minute.

Der so berechnete Wert von D wird in richtiger Position wieder in das allgemeine Register 9 C eingeführt. Anschließend erfolgt der zweite Schritt der Berechnung, der zum Wert des Herzvolumens führt.

Die Registriereinrichtungen für die Dauer des Herzzyklus und die Einrichtungen zur Bestimmung des Mittelwertes dieses Zeitabschnitts sind nicht beschrieben, da sie einen an sich bekannten Aufbau aufweisen können.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Messen des Herzhöhlenvolumens durch Verdünnung eines Markierungsmittels mit folgenden Merkmalen:

• a. eine Injektionseinrichtung, die derart ausgebildet ist, daß das Markierungsmittel
  • a.a. in einer definierten Menge Q _i ,
  • a.b. mit einer definierten, konstanten Durchflußleistung D _i ,
  • a.c. in einem definierten Zeitintervall t _i , das mindestens der Zeitdauer von zwei Herzschlagperioden entspricht,
• injiziert wird,
• b. ein Meßfühler für die Messung der Konzentration des Markierungsmittels stromabwärts vom Injektionsort,
• c. Mittel zum Feststellen und Anzeigen der Konzentration Δ _n des Markierungsmittels,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• d. Mittel zum Registrieren der Zyklusdauer ( τ ) einer jeden Herzschlagperiode,
• e. Mittel zum Feststellen des Zeitpunktes t _m , bei dem die Konzentration des Markierungsmittels maximal ist (Δ _m ),
• f. Mittel zum Aufsummieren der Markierungsmittel-Konzentration,
  • f.a. im Zeitraum zwischen dem Beginn und dem Ende der Verdünnungskurve (S),
  • f.b. im Zeitraum zwischen der Maximalkonzentration und dem Ende der Verdünnungskurve (S′),
• g. Mittel zum Feststellen der mittleren Zyklusdauer ( ),
  wobei und t₁ der Ausgangszeitpunkt der Verdünnungskurve ist,
• h. Mittel zum Berechnen des Volumens V _T vor der Systole und des Volumens V _R nach der Systole nach den Formeln wobei D die nach einer bekannten Methode gemessene Herzdurchflußleistung und Δ _m bzw. Δ _m+1 die Markierungsmittel-Konzentrationen zu den Zeitpunkten t _m bzw. t _m+1 sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionseinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Durchflußleistung einstellbar ist.