DE3889807T2

DE3889807T2 - Dual-Thermistor-Thermodilutionskatheter.

Info

Publication number: DE3889807T2
Application number: DE3889807T
Authority: DE
Inventors: Joseph C Griffin; James L Skaggs
Original assignee: B Braun Melsungen AG
Current assignee: B Braun Melsungen AG
Priority date: 1987-08-17
Filing date: 1988-02-02
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2008-02-03
Also published as: JP2614888B2; EP0303757A3; ATE106217T1; JPS6456032A; EP0303757B1; DE3889807D1; ES2053591T3; EP0303757A2

Description

Die Erfindung betrifft Katheter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere Ballonkatheter, die für Thermodilutionsuntersuchungen verwendet werden, um aus den Temperaturmessungen diagnostische Informationen zu erhalten und daraus die Blutstrommenge und das Herzminutenvolumen zu bestimmen.
Thermodilutionskatheter dienen zur Messung der Temperatur gemischter Fluide in Herz und Venen, um wichtige diagnostische Information zu gewinnen. Beispiele für die Patentliteratur zu derartigen Kathetern sind US-4 217 910 von Hassan H. Khalil sowie die in dieser Patentschrift zitierten Patente und Literaturstellen.
Die Thermodilution wendet das kalorimetrische Prinzip an, nach dem bei einer Mischung von Fluiden unterschiedlicher Temperaturen der Wärmeverlust eines Fluides gleich dem Wärmegewinn des anderen Fluides ist. Für jedes Fluid ist das mathematische Produkt aus Temperaturänderung, spezifischer Wärme und Masse gleich.
Bei dem anerkannten Verfahren zur Untersuchung der Blutzirkulation und einer Kathetereinrichtung, die in EP-A-0 226 220 gezeigt und beschrieben ist, wird in dem Blut an einer Stelle (Injektatport des Katheters) des Blutstroms eine Temperaturänderung erzeugt, und diese Temperaturänderung wird an einer zweiten, stromabwärts gelegenen Stelle gemessen (Thermistorsonde in der Spitze des Katheters). Wenn die Messung der Teinperaturänderung an einer stromabwärts der Wärmequelle gelegenen Stelle erfolgt und der Wärmegehalt des Blutes gleichmäßig ist, gibt die gemessene Änderung die durch das Blutgefäß strömende Blutrnenge an.
Bei Thermodilutionsuntersuchungen wird dem Blutstrom Wärme hinzugefügt oder entnommen. Gemäß einer Technik wird eine kühlere Salzlösung oder ein Bolus in das Blut injiziert. Bei der Anwendung wird eine bekannte Menge einer kalten Lösung bekannter Temperatur in das rechte Atrium oder die obere Vena Cava injiziert, und die resultierende Temperatur der Blut-Bolus-Mischung wird mittels eines Thermistors detektiert, wobei der Katheter derart plaziert ist, daß der Thermistorkopf sich in der pulmonaren Arterie befindet. Das Herzminutenvolumen verhält sich umgekehrt proportional zu dem Integral der beobachteten Temperaturänderung. Die Präzision dieses Verfahrens hängt von der Meßgenauigkeit der Temperatur des Injektats und der Meßgenauigkeit der Temperatur der resultierenden Blut-Injektat-Mischung ab. Unter der Annahme, daß der Wärmegehalt des Blutes gleichmäßig ist, bietet die gemessene Temperaturänderung ein Mittel zur Berechnung der Blutmenge, die sich in einer bestimmten Zeitperiode bewegt, und somit der durch das Gefäß strömenden Blutmenge, die ein Maß für das Herzminutenvolumen eines bestimmten Patienten ist.
Bei den derzeitigen Verfahren und Systemen für Thermodilutionsmessungen werden typischerweise externe Injektatbad-Temperatursonden oder externe In-line-Temperatursensoren zum Messen der Injektionsbolustemperatur verwendet. Bei diesen Verfahren gelangt von Anfang an ein Fehler in die Berechnungen, da ein gewisser Wärmeaustausch und eine Veränderung der Temperatur des Fluids in dem Bolus auftreten, wenn sich der Fluidbolus in und durch den in dem Körper plazierten Katheter bewegt.
Aus diesem Grund ist ein Korrekturfaktor für die Injektattemperatur erforderlich, der Fehler in die Berechnung des Blutvolumens oder des Herzminutenvolumens einbringen kann.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, einen Mehrlumen-Thermodilutionskatheter zu schaffen, der die Temperatur des Bolus während seiner Einführung in den Blutstrom mißt, um bei der Berechnung des Herzminutenvolumens Ungenauigkeiten zu vermeiden, die sich bei einem Bolus mit außerhalb des Körpers erfolgender Temperaturmessung ergeben können.
Die Erfindung überwindet die erwähnten Probleme herkömmlicher Techniken durch einen Mehrlumen-Katheter mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Es wird ein Mehrlumen-Thermodilutionskatheter beschrieben, bei dem an der Außenseite des Katheterkörpers mehrere Temperatursensoreinrichtungen mit verschiedenen Abständen seitlich von dem distalen Ende des Katheters angeordnet sind und jeder der Sensoren einzeln mit entfernten Temperaturmeßeinrichtungen elektrisch verbunden ist, wobei einzelne Leiter, die vorwiegend durch ein einziges Lumen in dem Katheterkörper verlaufen, und mit dem Lumen in Verbindung stehende Verbindungseinrichtungen zum Anschluß an die entfernten Temperaturmeßeinrichtungen dienen. Zudem wird eine einzigartige Thermodilutionskatheteranordnung geschaffen, die eine vereinfachte Herstellung ermoglicht, wobei der Katheter aufweist: einen länglichen Mehrlumenkatheter-Körper mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende; eine am proximalen Ende des Katheter-Körpers angeordnete Verteilervorrichtung zur separaten Verbindung der Lumina des Katheter-Körpers mit Fluidquellen, Gasquellen sowie Instrumentier- und Meßvorrichtungen; mehrere in einem der Lumina angeordnete elektrische Verbindungseinrichtungen, die an die Instrumentier- und Meßvorrichtungen angeschlossen sind und mindestens zwei Temperatursensoreinrichtungen enthalten; wobei mindestens eine der Sensoreinrichtungen mit mindestens einer der elektrischen Verbindungseinrichtungen verbunden und an der Außenfläche des Katheter-Körpers nahe seinem distalen Ende derart angeordnet ist, daß sie die Temperatur von Fluiden nahe der Außenfläche aufnehmen kann, wobei mindestens eine weitere der Temperatursensoreinrichtungen mit mindestens einer weiteren der elektrischen Verbindungseinrichtungen verbunden und mittels des Durchtritts der weiteren, zweiten Sensoreinrichtung und angeschlossener elektrischer Verbindungseinrich tungen aus dem einen, die elektrischen Verbindungseinrichtungen enthaltenden Lumen in ein zweites der Lumen an einer Stelle in der Nähe der distal angeordneten Sensoreinrichtung proximal zu der ersten Sensoreinrichtung angeordnet ist, und wobei die zweite Sensoreinrichtung an einer vorbestimmten Stelle proximal zu der distalen Sensoreinrichtung angeordnet und in dem zweiten Lumen derart befestigt ist, daß sie die Temperatur von in dem zweiten Lumen vorhandenem Fluid aufnehmen kann.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf einen Vierlumen-Thermodilutionskatheter.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Thermodilutionskatheters von Fig. 1 längs der Linien und Pfeile 2-2.
Fig. 3 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf einen Fünflumen-Thermodilutionskatheter mit einem Infusions- oder Blutabnahmelumen.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Thermodilutionskatheters von Fig. 3 längs der Linien und Pfeile 4-4.
Fig. 5 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Fünflumen-Katheters.
Fig. 6 zeigt eine teilweise weggebrochene Schnittansicht eines Bereiches zur Darstellung des Aufbaus des Thermodilutionskatheters der Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht einiger Details der Anordnung nach Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 7.
Fig. 9 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht eines weiteren Details der Anordnung nach Fig. 6.
Fig. 10 zeigt eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 9.
Fig. 11 zeigt eine Draufsicht der elektrischen Schaltung für distale und proximale Thermistoren.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fign. 1, 3 und 5 sind Mehrlumenkatheter-Körper 1 bzw. 10 bzw. 100 gezeigt, die auf einem Ballonkatheter angeordnet sind. Eine Verteilervorrichtung 4 bzw. 14 bzw. 104 dient jeweils zur Schaffung einer gegenseitigen Verbindung zwischen den Lumina des Katheterkörpers mit Anschlußeinrichtungen, die eine Gaszufuhr-Leitung und -Vorrichtung 5, 15 und 105 sowie Rohre 6, 16 und 106 zur Aufnahme von elektrischen Konnektoren und Drähten des Thermistors aufweisen. Zur Infusion von Fluiden, etwa eines Medikamentes oder von Thermodilutionsfluiden, oder sogar zur Blutabnahme können zusätzliche Lumenverbindungseinrichtungen vorgesehen sein, die in Fig. 1 mit 7 und 8, in Fig. 3 mit 18 und 19, und in Fig. 5 mit 107, 108 und 109 bezeichnet sind.
Die in Fig. 2 gezeigten Lumina erfüllen die folgenden Funktionen. Das Lumen 32 ist über die Verteilervorrichtung 4 mit der Gaszufuhrvorrichtung 5 verbunden, um den Ballon 35 durch eine in dem Katheterkörper 1 unter der Ballonposition ausgebildete Öffnung 36, die mit dem Lumen 32 verbunden ist, aufzublasen oder zu entleeren.
Das Lumen 30 ist mit der elektrischen Verbindungseinrichtung 6 verbunden und an seinem distalen Durchlaß 38 offen, an dem ein Thermistorkopf derart festgemacht und positioniert ist, daß er die Temperatur bei 38 aufnehmen kann, ohne daß das Lumen in der Umgebung, in der der Katheter sich befindet, Blut oder anderen Fluiden ausgesetzt ist. Die Lumenverbindungseinrichtungen 7 und 8 sind an den Lumina 31 bzw. 33 angeschlossen, die durch Öffnungen 39 bzw. 40 unabhängig voneinander mit der Umgebung außerhalb des Katheters verbunden sind. Die am weitesten proximal gelegene Öffnung 39 wird typischerweise zur Infusion eines Bolus bekannter Fluidbadtemperatur verwendet, und die Temperaturänderung wird bei 38 von dem Thermistorkopf detektiert. Aus den so erhaltenen Werten wird das Herzminutenvolumen bestimmt. Die in das verbleibende Lumen führende Öffnung 40 kann nach Bedarf zur Infusion therapeutischer oder anderer Fluide oder Medikamente, zur Messung des intrakardialen Blutdrucks oder auch zum Abnehmen von Blutproben verwendet werden.
Bei einer Variation der vorstehend erläuterten Vorrichtung mit einem ein in Fig. 4 geschnitten gezeigten Fünflumen-Katheterkörper kann das zusätzliche Lumen für viele verschiedene Zwecke verwendet werden, z.B. Medikamententherapie, Blutabnahme und Blutdrucküberwachung.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Katheter werden die Vorteile der Erfindung erzielt, indem die Fluidinfusionsfähigkeit des in Fig. 3 gezeigten Fünflumen-Katheters beibehalten wird, während sich bei der Messung der Temperaturdifferenz zwischen der durch den Thermistor-Meßkörper 114 gemessenen Temperatur des in die Öffnung 113 eingeführten Bolus und der Temperatur der Blut-Bolus-Mischung an dem Thermistor 115 eine größere Meßgenauigkeit ergibt.
Anhand der Fign. 6, 7, 8, 9 und 10 ist der Aufbau des Dualthermistor-Katheters der Erfindung genauer ersichtlich.
In Fig. 6 sind die Thermistor-Meßköpfe mit 200 und 201 bezeichnet. Bei den Verbindungsdrähten handelt es sich um den Draht 210 und den Draht 211.
Die beiden Drähte 210 und 211 sind durch ein einziges ausgewähltes Lumen 220 zu dem proximalen Ende des Katheters hin geführt. Die Öffnung 206 in der Katheterwand 205 ist am weitesten distal gelegen. Die das Lumen 220 von dem Lumen 221 trennende Lumen-Wand 207 ist mit einem Durchlaß 209 versehen, durch den der Thermistor-Kopf 200 und der Thermistor-Draht 210 hindurchgesteckt und in dem Lumen 221 nach hinten oder in distaler Richtung geführt werden, bis der Thermistor-Kopf 200 an der Öffnung 215 liegt, welche in der Außenwand des Lumens 221 ausgebildet ist. Bei der Herstellung des Katheters werden der Thermistor-Kopf 200 und der Draht 210 mit einer Hülse 216 versehen, die derart bemessen ist, daß sie in der in Fig. 6 gezeigten Position in dem Lumen 221 aufgenommen wird. Die Hülse 216 ist mit dem Inneren der Wände des Lumens 221 verklebt, damit sie fluiddicht eingepaßt ist.
Bei der beschriebenen Plazierung steht das Lumen 221 proximal zu dem Thermistor-Meßkopf 200 über die Öffnung 215 noch mit der Umgebung des Katheterkörpers in Verbindung, so daß das Lumen 221 über geeignete Anschlüsse an ein externes Fluidtransportsystem zur Infusion eines Bolus benutzt werden kann, der die Öffnung 215 passiert und sich anschließend außerhalb des Katheters mit den Fluiden - normalerweise Blut - mischt. Der an geeignete (nicht gezeigte) Instrumente angeschlossene Thermistor-Kopf 200 mißt kontinuierlich die Temperatur des in das Katheter-Lumen 221 eingeführten oder dieses verlassenden Bolus.
Nach der Plazierung des Thermistor-Kopfes 200, der Hülse 216 und des Drahtes 210 wird die Öffnung 209 in der Lumen-Wand 207 mit einem geeigneten Material, z.B. Urethan oder einem anderen biokompatiblen Material, verschlossen. Dann wird der zweite Thermistor-Kopf 201 mit einem biokompatiblen Material unter Abdichtung an der in Fign. 6, 9 und 10 gezeigten Position plaziert.
Bei Betrieb strömen das Bolus-Fluid und die Blut-Mischung mit dem Bolus-Fluid allgemein in der in Fig. 6 durch die Linien und Pfeile gezeigten Weise. Dann wird die Temperatur der gemischten Fluide wie zuvor mittels des Thermistor-Kopfes 201 und geeigneter Instrumente gemessen. Die Temperaturdifferenz kann dazu benutzt werden, das durch das untersuchte Blutgefäß strömende Herzminutenvolumen präzise zu messen.
Die vorstehende Beschreibung befaßte sich mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Es sind andere Ausführungs formen und Variationen möglich, die innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen und welche ausgehend vom relevanten Stand der Technik auszulegen sind.

Claims

1. Mehrlumen-Katheter zur Thermodilutionsmessung des Herzminutenvolumens, mit

einem länglichen Mehrlumenkatheter-Körper (1) mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende;

einer am proximalen Ende des Katheter-Körpers (1) angeordneten Verteilervorrichtung (4) zur separaten Verbindung der Lumen (30-33) des Katheter-Körpers (1) mit Fluidquellen, Gasquellen und Instrumentier- und Meßvorrichtungen;

mehreren in einem (30) der Lumina angeordneten elektrischen Verbindungseinrichtungen, die mit den Instrumentierund Meßvorrichtungen verbunden sind und eine Temperatursensoreinrichtung (201) enthalten;

wobei die Sensoreinrichtung (201) mit mindestens einer < 211) der elektrischen Verbindungseinrichtungen verbunden und an der Außenfläche des Katheter-Körpers (1) nahe dem distalen Ende des Katheter-Körpers (1) derart angeordnet ist, daß sie die Temperatur von Fluiden nahe der Außenfläche aufnehmen kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

mindestens eine weitere Temperatursensoreinrichtung (200) mit mindestens einer weiteren (210) der elektrischen Verbindungseinrichtungen verbunden und mittels des Durchtritts (209) der weiteren, zweiten Sensoreinrichtung (200) und angeschlossener elektrischer Verbindungseinrichtungen aus dem einen, die elektrischen Verbindungseinrichtungen (210,211) enthaltenden Lumen (220) in ein zweites Lumen (221) an einer Stelle in der Nähe der distal angeordneten Sensoreinrichtung (201) proximal zu der ersten Sensoreinrichtung (201) angeordnet ist, und daß die zweite Sensoreinrichtung (200) an einer vorbestimmten Stelle proximal zu der distalen Sensoreinrichtung (201) angeordnet und in dem zweiten Lumen (221) derart befestigt ist, daß sie die Temperatur von in dem zweiten Lumen (221) vorhandenem Fluid aufnehmen kann.

2. Mehrlumen-Katheter nach Anspruch 1, bei dem die Temperatursensoreinrichtung (201,200) einen Thermistor und mit diesem verbundene elektrische Verbindungseinrichtungen (211,210) zum elektrischen Anschluß an Temperaturmeßinstrumente aufweist, wobei der Thermistor der ersten Sensoreinrichtung (201) nahe einer an der Außenfläche des Katheter-Körpers befindlichen Stelle durch biokompatibles Befestigungsmaterial an dem Katheter befestigt ist.

3. Mehrlumen-Katheter nach Anspruch 2, bei dem der Mehrlumenkatheter-Körper einen aufblasbaren Ballon (35) an dem distalen Ende des Katheter-Körpers (1) aufweist.

4. Mehrlumen-Ballonkatheter nach Anspruch 3, bei dem die mindestens eine weitere, zweite Sensoreinrichtung (200) proximal zu dem distalen Ende des Katheter-Körpers in fluiddichter Beziehung zu den Wänden (205,207) des zweiten Lumens (221) befestigt ist, um den Durchtritt von in dem zweiten Lumen (221) befindlichem Fluid zu irgendeinem distal zu der Befestigungsstelle befindlichen Bereich des zweiten Lumens (221) zu verhindern, und das zweite Lumen (221) an einer proximal zu der Befestigungsstelle befindlichen Stelle mit der Außenseite des Katheter-Körpers in Verbindung steht, wobei distal zu dem Katheter-Körper durch das zweite Lumen (221) infundierte Fluide an einer dem Thermistor der zweiten Sensoreinrichtung (200) nahegelegenen Stelle zu der Außenseite des Katheter-Körpers gelangen

5. Mehrlumen-Ballonkatheter nach Anspruch 4, bei dem der Mehrlumenkatheter-Körper (1) mindestens drei Lumen (30, 31,32,33) aufweist.

6. Mehrlumen-Ballonkatheter nach Anspruch 4, bei dem der Mehrlumenkatheter-Körper (10) fünf Lumen aufweist.