DE3900178C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung diagnostischer Impedanzmessungen am lebenden menschlichen oder tierischen Körper, umfassend einen ersten und einen zweiten Meßkopf mit jeweils einem Paar von Elektroden, die am Ende von Elekrodenträgern angeordnet und in einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Körper bringbar sind, wobei die Elektroden mit einer Impedanzmeßeinrichtung verbunden sind und wobei das erste Paar von Elektroden den Elektrodenträger im wesentlichen achs­ parallel umschließt und in einen Hohlraum des Körpers einführbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der EP 02 75 617 A1 bekannt. Die beiden Meßköpfe sind dabei überein­ stimmend gestaltet und beide für eine stationäre Positionierung in Körperhohlräumen bestimmt. Die Ermittlung von Vergleichswerten ist dadurch schwie­ rig. Sie wird mitunter zusätzlich belastet durch Kontaktprobleme, die sich zwischen den Elektroden und dem Gewebe des Körpers ergeben können. Es ist zwar möglich, die diesbezüglichen Schwierigkeiten zu ver­ mindern durch Auswahl eines Meßkopfes eines entspre­ chend vergrößerten Durchmessers. Das Einführen eines solchen Meßkopfes in den jeweiligen Körperhohlraum wird jedoch in gleichem Maße erschwert, wodurch der diesbezüglichen Möglichkeit Grenzen gesetzt sind.

Eine andere Vorrichtung zur Durchführung diagnosti­ scher Impedanzmessungen ist aus der europäischen Patentschrift 00 30 722 B1 bekannt. Die dabei zur Anwendung gelangenden Meßköpfe werden in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben angebracht, jedoch bei dieser Ausführung nicht im Inneren von Körper­ hohlräumen, sondern beide auf der Oberfläche der den Körper außenseitig umschließenden Haut. Das erhal­ tene Meßergebnis über den Zustand von innerhalb des Körpers befindlichen Gewebebestandteilen ist dement­ sprechend wenig befriedigend. Es wird in hohem Maße durch Sekundäreinflüsse belastet, welche durch einen elektronischen Feinabgleich nicht ohne weiteres eliminierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß sich bei reduziertem, apparativem Aufwand ein verbessertes Meßergebnis bei der Unter­ suchung von innerhalb des Körpers befindlichen Organen ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteran­ sprüche bezug.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gelangt zur Anwen­ dung in Verbindung mit einer an sich bekannten Impe­ danzmeßeinrichtung. Der erste Meßkopf ist zur Ver­ wendung in einem Körperhohlraum vorgesehen, der zwei­ te Meßkopf für eine Anordnung auf der Oberfläche der den Körper außenseitig umschließenden Haut. Beide Meßköpfe sind nur von relativ geringer Ausdehnung. Für den zwischen ihnen liegenden Bereich des Körper­ gewebes lassen sich dadurch Meßwerte erhalten, die objektive Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand und die Eigenbewegungen des Körpergewebes zulassen.

Die Elektroden des ersten Meßkopfes sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf der Außenseite von mindestens einem elastisch aufblähbaren Ballon aus polymerem Werkstoff angeordnet. Der Ballon ist während der Einführung des Meßkopfes in den Körper­ hohlraum entleert, um eine Verminderung des Durch­ messers zu erhalten. Der Einführvorgang gestaltet sich dadurch vergleichsweise einfach. Nach der Positionierung an der vorgesehenen Stelle wird der Ballon durch Einspeisung eines vorgespannten, fließ­ fähigen Mediums in seinen Innenraum soweit in seinem Außendurchmesser erweitert, das sich ein sicherer gegenseitiger Berührungskontakt zwischen der auf der Außenseite angeordneten Elektrode und der Innenseite des Körperhohlraumes ergibt. Dem Auftreten von Meß­ fehlern wird hierdurch vorgebeugt.

Der Ballon kann eine unabhängig durchströmbare Lei­ tung umschließen, um eine ausreichende Versorgung von hinter der Meßstelle befindlichen Organen mit Blut, Sauerstoff e.c. zu ermöglichen. Die Leitung sollte eine ausreichende Deformationsbeständigkeit haben sowie eine Wandstärke, die die Einbettung der Versor­ gungsleitungen der Elektroden und des Ballons gestat­ tet. Sowohl hinsichtlich der für die Verwendung erforderlichen Sterilität als auch hinsichtlich der Handhabung während der Einführung ergeben sich hier­ durch Vorteile.

Die Elektroden bestehen zweckmäßigerweise aus elek­ trisch leitfähigen Oberflächenbeschichtungen des Ballons, beispielsweise solchen, die aus elektrisch leitfähigem Silikonkautschuk erzeugt und während der Herstellung einstückig mit dem Ballon und den Anschlußleitungen verbunden sind.

Falls nur ein Ballon vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, den Elektroden einen besonders geringen gegenseitigen Abstand zu geben, was für die Exakt­ heit der Lagebestimmung der Meßposition von Vorteil ist. Auch wird die Verwendung in sehr kleinen Körperhohlräumen begünstigt.

Gelangen demgegenüber zwei Ballons zur Anwendung, die unabhängig voneinander aufblähbar und jeweils mit nur einer Elektrode versehen sind, dann ist eine fein­ fühlige Herstellung eines durchgehenden Kontaktes der Elektroden zu der den Körperhohlraum begrenzenden Wandung eher möglich, was die Erzielung eines objek­ tiven Meßergebnisses begünstigt. Die Ballons beste­ hen in diesem Falle zweckmäßig in ihrer Gesamtheit aus besonders weichem, elektrisch leitfähigem Silikonkautschuk.

Die Anschlußleitungen zur Versorgung des oder der Ballons können mit einer außerhalb des Körpers befindlichen Druckmittelquelle verbunden sein. Je nach Belastbarkeit des Körperhohlraumes, in welchem der erste Meßkopf während der bestimmungsgemäßen Ver­ wendung zur Anwendung gelangt, läßt sich hierdurch die Anpressung des oder der Ballons an die Wandung in einer besonders feinfühligen Weise steuern. Als Druckmedium gelangt bevozugt ein vorgespanntes Gas zur Anwendung um der Entstehung von Meßfehlern vor­ zubeugen und die mechanische Belastung des Organismus niedrig zu halten.

Die Elektroden des zweiten Meßkopfes können ähnlich dem Meßkopf eines Stethoskops gestaltet und dimen­ sioniert sein, was es gestattet, trotz der Verwendung von Elektroden auf einer im wesentlichen eben ausge­ bildeten Trägerfläche einen durchgehenden Berührungs­ kontakt zu der nachgiebigen Außenseite menschlicher Körper zu erhalten. Eine im Vergleich zu der Größe des Körpers sehr kleine Dimensionierung und eine gegebenenfalls flexible und/oder elastische Ausbil­ dung des Elektrodentägers kann sich empfehlen, wenn das zu diagnostizierende Körperteil durch eine stark gewölbte Außenseite begrenzt ist. Eine Fokussierung beider Meßköpfe auf einen eng begrenzten Gewebebe­ reich wird hierdurch möglich und gestattet die Erzielung objektiver Meßergebnisse aus dicht benach­ barten Gewebebereichen. Die Qualität von Aussagen über den konkreten Gesundungszustand und/oder den Bewegungsablauf von im Meßbereich befindlichen Organen des Körpers wird hierdurch verbessert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich beson­ ders für die kontrollierte Anwendung der Hochfre­ quenzbeatmung. Die Elektroden umschließen in diesem Falle die Beatmungsluftleitung zweckmäßig in einer konzentrischen Zuordnung, was die Anbringung erleich­ tert und es ermöglicht, die einzelnen Lungensegmente aufgrund ihrer frequenzabhängig unterschiedlichen Anregbarkeit zu erkennen. Beispielsweise die Basis, das Mittelgeschoß, die Spitze, die Vorderwand, die Seitenwand und der Rücken können so von einander unterschieden und gezielt behandelt werden.

Hierzu wird der zweite Meßkopf mit seinen Elektro­ den im fraglichen Bereich auf die Brustwand aufge­ setzt und die Anregungsfrequenz der Hochfrequenzbe­ atmung systematisch variiert, um auf diese Weise je nach Bedarf die jeweils größte und kleinste Bewe­ gungsamplitude des darunter befindlichen Lungenseg­ mentes herauszufinden. Manche Lungenareale verlangen zur Heilung eine vergrößerte, andere eine kleine Bewegungsamplitude. Die Verwendung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung gestattet es nunmehr, die Bewe­ gungsamlitude des zu behandelnden Gewebeareals ohne zusätzliche, invasive Methodik kontinuierlich zu ermitteln. Hierdurch kann die künstliche Beatmung so vorgenommen werden, daß sich ein optimaler Heilungs­ erfolg ergibt.

Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim nichtbeatmeten, d. h. nichtnarkotisierten oder sedierten Patienten, ist ebenfalls möglich. Es entfällt dann lediglich die Möglichkeit, den ersten Meßkopf in die Luftröhre einzuführen. In diesem Falle ist eine Anordnung in der Speiseröhre vorge­ sehen, was bei Verwendung eines Elektrodenträgers mit einem Durchmesser von nur ca. 3 mm problemlos durch Schlucken möglich ist. Die Elektroden können ent­ sprechend den vorstehenden Darlegungen auf der Außenseite zumindest eines aufblähbaren Ballons angeordnet sein. Der Ballon wird nach der Einführung in die Speiseröhre aufgebläht, bis sich eine durch­ gehende gegenseitige Berührung zwischen den Elektro­ den und der Speiseröhrenwand ergibt. Eine besonders zweckmäßige Anordnungsposition beim erwachsenen Men­ schen befindet sich 25 cm hinter der Reihe der Schneidezähne.

Der zweite Meßkopf kann bei dieser Untersuchung gege­ benenfalls ähnlich dem Meßkopf eines Stethoskops gestaltet sein. Er wird mit seinen Elektroden an der Stelle der wahrscheinlichen Erkrankung auf den Brustkorb aufgesetzt. Das sich ergebende, atmungs­ synchrone Signal gibt Auskunft über die Bewegungs­ amplidude des zwischen dem ersten und dem zweiten Meßkopf befindlichen Lungensegmentes. Der Meßbereich läßt sich in begrenztem Maße ausweiten durch eine Relativverschiebung insbesondere des zweiten Meßkop­ fes. Weitere Werte lassen sich darüberhinaus erhal­ ten, in dem je nach Bedarf auch der erste Meßkopf in Richtung einer anderen Meßposition verlagert wird, beispielsweise durch ein mehr oder weniger tiefes Herunterschlucken oder ein Zurückziehen des Elek­ trodenträgers aus der Speiseröhre.

Eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der in der Anlage beigefügten Zeichnung dargestellt. Sie wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 zwei beispielhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der bestimmungsgemäßen Verwendung.

Fig. 3 und 4 eine beispielhafte Ausführung des ersten Meßkopfes in längs- und quergeschnittener Darstellung.

Fig. 5 bis 7 drei beispielhafte Ausführungen für die Gestaltung des zweiten Meßkopfes.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen sind zur Durchführung diagnostischer Impedanzmessungen am lebenden menschlichen oder tierischen Körper be­ stimmt. Sie umfassen jeweils einen ersten und einen zweiten Meßkopf 1, 2 mit einem Paar von Elektroden 6, 7 bzw. 9, 10, die am Ende von Elektrodenträgern 3 ange­ ordnet und in einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Körper bringbar sind. Das erste und das zweite Elektrodenpaar 1, 2 umfassen jeweils eine Anregungs­ elektrode, durch die während der Durchführung der Messung eine hochfrequenter Wechselstrom in den Körper eingeleitet wird. Die Stromstärke liegt bei etwa 0,3 mA und die Frequenz zwischen 10 und 150 kHz.

Der erste und der zweite Meßkopf werden während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung mög­ lichst so angebracht, daß sich das zu untersuchende Organ im Zwischenraum befindet. Hierzu wird der erste Meßkopf 1 in einen Körperhohlraum eingeführt, beispielsweise in die Luft- oder Speiseröhre, und durch Aufblähung des die Elektroden tragenden Ballons an der Wandung fixiert. Hierbei ergibt sich zugleich ein leitender elektrischer Kontakt zwischen den auf der Oberfläche des Ballons angeordneten Elektroden 6, 7 und dem die Wandung bildenden, körpereigenen Gewebe. Anschließend wird auf der dem Meßkopf 1 gegenüberliegenden Seite des zu untersuchenden Organs der zweite Meßkopf 2 auf die den Körper außenseitig umschließende Haut aufgesetzt und angedrückt, so daß sich eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden 9, 10 und der Haut ergibt. Die Messung der elektrischen Impedanz kann anschließend vorgenommen werden.

In den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbei­ spielen ist bezug genommen auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Untersuchung der Bewegungen der Lunge eines künstlich beatmeten Patienten. Der erste Meßkopf 1 ist während der Untersuchung in der Luftröhre fixiert. Er umfaßt mindestens einen elastisch aufblähbaren Ballon 8, der auf der Außenseite mit den Elektroden 6, 7 versehen ist. Der Ballon ist von der unabhängig durchström­ baren Leitung 14 in Richtung der Lunge durchdrungen. Die Leitung 14 bildet zugleich die Beatmungsluft­ leitung und den Elektrodenträger 3. Sie ist dementsprechend so gestaltet, daß sich eine große Deformationsbeständigkeit ergibt, wodurch ein Abknicken während der Einführung des ersten Meßkopfes und eine Kollabierung während der Aufblähung des oder der Ballons vermieden wird.

Die Leitung 14 ist während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung mit einer nicht gezeigten Beatmungseinrichtung verbunden, die einen pulsieren­ den Luftwechsel gestattet. Eine solche Einrichtung wird beispielsweise in der Europäischen Patentschrift 01 80 038 beschrieben. Sie läßt es zu, die Beat­ mungsfrequenz nach Belieben zu verändern und so ein­ zustellen, daß sich ein Resonanzeffekt in dem zu untersuchenden Segment der Lunge ergibt. Je nach Gesundheitszustand gelangt dieses Segment dann mehr oder weniger ausgeprägt in eine Resonanzbewegung, was sich durch die erfindungsgemäße Zuordnung der beiden Meßköpfe zu dem Segment qualitativ in einer besonders aussagefähigen Weise erfassen läßt und Rückschlüsse auf den tatsächlichen Gesundheits- oder Gesundungs­ zustand gestattet.

Die diesbeszüglichen Ergebnisse lassen sich auch direkt verwenden in Hinblick auf die sachgerechte Durchführung der künstlichen Beatmung, weil sie es gestatten, die Beatmung eines jeden Segmentes und damit der gesamten Lunge in einer optimalen Weise vorzunehmen.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung sind die Elektroden 6, 7 des ersten Meßkopfes auf der Außen­ seite von zwei unabhängig voneinander aufblähbaren Ballons angeordnet, die einen axialen Abstand vonein­ ander haben. Die Elektroden bestehen aus einem weichen, elektrisch leitfähigen, polymeren Werkstoff und bedecken jeweils die gesamte Außenseite der Ballons. Die Elektrodenfläche ist dementsprechend ausgedehnt und erfährt bei der Aufblähung der Ballons eine besonders gleichmäßige Anpressung an die Wandung der Luftröhre. Für die Gewährleistung eines guten Meßergebnisses ist das von großem Vorteil.

In den Fig. 3 und 4 ist eine beispielhafte Ausfüh­ rung des ersten Meßkopfes längs- und quergeschnitten dargestellt. Sie ist ähnlich der in Fig. 1 gezeig­ ten Ausführung gestaltet und besteht aus dem Elektro­ denträger 3, der von der Leitung 14 ganz durchdrungen und im Bereich des vorderen Endes mit einem einzigen, aufblähbaren Ballon 8 versehen ist. Dieser ist durch die Leitung 13 mit einer nicht gezeigten Druckmittel­ quelle verbunden und durch die elektrischen Anschluß­ leitungen 4 mit einem ebenfalls nicht gezeigten Impe­ danzmeßgerät. Im Bereich des Ballons 8 sind die Lei­ tungen 4 durch die Wandung des Ballons hindurchge­ führt und mit den auf der Außenseite angeordneten Elektroden 6, 7 verbunden. Diese haben in Richtung des Elektrodenträgers 3 einen geringen Abstand voneinander. Sie bestehen aus besonders weich­ elastischen, elektrisch leitfähigen Schichten aus Silikongummi, die die elastische Dehnbarkeit der den Ballon begrenzenden Membran nicht nennenswert beeinträchtigen.

In Fig. 5 bis 7 sind verschiedene Ausführungen des zweiten Meßkopfes 2 wiedergegeben. Die zugehörigen Elektroden 9, 10 sind jeweils auf einer im wesentli­ chen eben ausgebildeten Trägerfläche 11 angeordnet, die einen Bestandteil des Elektrodenträgers 3 bildet. Diser kann gegebenenfalls flexibel und/oder elastisch ausgebildet sein.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 werden die Elektroden 9, 10 durch Ringelektroden gebildet, die einander konzentrisch umschließen. Sie haben etwa die Abmes­ sungen eines medizinischen Hörrohres. Im Bereich des rückwärtigen Teiles ist der Elektrodenträger 3 verjüngt und mit einem Anschlußzapfen 12 versehen, durch den die nicht sichtbaren Anschlußleitungen 4 hindurch zur Impedanzmeßeinrichtung geführt sind.

In Fig. 6 und 7 ist die Vorderansicht von weiteren Ausführungen des zweiten Meßkopfes 2 wiedergegeben. Die Trägerflächen 11 sind in beiden Fällen eben gestaltet. Sie tragen bei der Ausführung nach Fig. 6 zwei punktförmig ausgebildete Elektroden 9, 10, welche kreisförmig begrenzt sind.

Bei der Ausführung nach Fig. 7 hat die äußere Elek­ trode 10 in etwa die Gestalt eines langgestreckten Ovals, während die innenliegende Elektrode 9 die Umrisse eines langgestreckten Balkens aufweist.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Durchführung diagnostischer Impedanzmessungen am lebenden menschlichen oder tierischen Körper, umfassend einen ersten und einen zweiten Meßkopf mit jeweils einem Paar von Elektro­ den, die am Ende von Elektrodenträgern angeordnet und in einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Körper bringbar sind, wobei die Elektroden mit einer Impe­ danzmeßeinrichtung verbunden sind und wobei das erste Paar von Elektroden den Elektrodenträger im wesent­ lichen achsparallel umschließt und in einen Hohlraum des Körpers einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6, 7) des ersten Meßkopfes (1) auf der Außenseite von mindestens einem elastisch auf­ blähbaren Ballon (8) angeordnet sind und daß die Elektroden (9, 10) des zweiten Meßkopfes (2) auf einer im wesentlichen eben ausgebildeten Trägerfläche (11) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektroden (6, 7) des ersten Meß­ kopfes (1) auf der Außenseite von zwei unabhängig voneinander aufblähbaren Ballons (8) angeordnet sind, die einen achsialen Abstand voneinander haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ballons (8) zur Bildung der Elektroden (6, 7) aus elektrisch leitfähigem, polymerem Werkstoff bestehen und elektrisch gegeneinander isoliert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ballon (8) eine unabhängig durchströmbare Leitung (14) umschließt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (9, 10) des zweiten Meßkopfes (2) nebeneinanderliegend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (9, 10) des zweiten Meßkopfes (2) einander umschließen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (6, 7, 9, 10) wenigstens eine Elektrode (6, 7, 9, 10) mit einer ringförmig in sich geschlossenen Kontaktfläche umfassen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfläche (11) an einem Elektrodenträger (3) vorgesehen ist, der flexibel gestaltet ist.