DE60315488T2 - Endotrachealtubus mit einem bildaufnahmesensor - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein medizinisches Mittel zur Beobachtung von kritisch kranken und anästhesierten Patienten, inklusive Beobachtung von beatmeten Patienten. Insbesondere ist die Erfindung eine Vorrichtung zur Beobachtung der Organe und Hohlräume eines Patienten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Das Einführen von Schläuchen in Körperorgane, Öffnungen und Trakte eines Patienten ist ein übliches Prozedere in Notfall und Intensivpflegemedizin. Ein Endotrachealtubus kann in die Luftröhre eines Patienten, der in akuter Atemnot ist oder sich einer Vollnarkose unterzieht, eingeführt werden. Der Endotrachealtubus, von welchem ein typisches Beispiel in US 6'164'277 gezeigt wird, muss schnell und genau und mit seiner Spitze im mittleren Abschnitt der Luftröhre des Patienten platziert werden, um unbeabsichtigtes Rutschen zu verhindern, und um gute Dichtung und Belüftung von beiden Lungen bereitzustellen. Ähnlicherweise wird eine transnasale Magensonde üblicherweise durch die Nase oder durch den Mund in den Magen des Patienten, der künstliche Ernährung oder Entleerung des Inhaltes des Magens braucht, eingeführt. Ein weiterer Tubus, der häufig in einer Körperöffnung während der Notfallbehandlung eingeführt wird, ist der Urinkatheter. Dieser Katheter wird durch die Harnröhre in die Urinblase eingezogen. Die korrekte Platzierung von diesen Schläuchen und Kathetern während deren Verwendung ist äusserst wichtig.
  • Viele Patienten, welche kritisch krank sind oder sich einer allgemeinen Anästhesie unterziehen, benötigen künstliche Beatmung. Seit über 40 Jahren war die meistverwendete Methode der Bereitstellung von künstlicher Beatmung das Pumpen von Pressluft in die Lunge des Patienten durch einen Endotrachealtubus. Dieser Tubus wird durch den Mund oder die Nase des Patienten eingeführt und verläuft zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre. Alternativ kann ein Tubus in die Luftröhre durch einen chirurgischen Luftröhrenschnitt eingeführt werden.
  • Für orale Intubation verwendet der Benutzer üblicherweise ein Laryngoskop, welches einen Griff und einen Spatel beinhaltet. Der Benutzer fügt den Spatel in den Mund des Patienten ein und schiebt ihn vor, bis seine Spitze in der Pharynx hinter der Wurzel der Zunge liegt. Der Griff wird dann verwendet, um den Spatel zu bedienen und die Zunge aus dem Wege zu stossen, bis die Epiglottis und die Stimmbänder gesehen werden können. Die Spitze des Endotrachealtubus kann dann positioniert und zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre gestossen werden. Dieses Verfahren des Einfügens wird in der Mehrzahl der Intubationen verwendet, benötigt aber Geschicklichkeit, Training und Erfahrung und wird nur durch spezialisierte Ärzte und lizenzierte Sanitäter ausgeführt.
  • Ein alternatives Verfahren, das oft verwendet wird, wenn eine schwierige Intubation erwartet wird, ist über ein Lichtleiterbronchoskop. Zuerst wird das Bronchoskop mit einer Lichtquelle verbunden, um die benötigte Beleuchtung des Feldes, das gegen die Spitze gerichtet ist, bereitzustellen. Der Schaft des Bronchoskopes wird dann durch den Endotrachealtubus eingeführt und soweit wie möglich nach Innen bewegt. Die Spitze des Bronchoskopes wird dann in die Atemwege des Patienten eingeführt und unter Visualisierung durch das Okular des Bronchoskopes oder einer Video-Anzeige zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre vorgeschoben. Der Endotrachealtubus kann jetzt durch den Bronchoskop-Schaft hinunter gedrückt werden und zwischen den Stimmbändern in die Luftröhre bewegt werden. Der Endotrachealtubus kann jetzt gesichert werden und das Bronchoskop kann entfernt werden, um das Lumen des Endotrachealtubus zu befreien. Während das Bronchoskopie-Verfahren sicherer ist, als das mit dem Laryngoskop, ist die benötigte Ausrüstung teuer, empfindlich, in der Handhabung eher mühsam und wird selten im allgemeinen Einsatz oder in Notfall-Krankenwagen gefunden.
  • Sichern des Endotrachealtubus und Verhindern von seiner versehentlichen Bewegung während der Verwendung ist wichtig, um schlimme Unfälle zu verhindern. Das Aufblasen einer Manschette, die den Tubus nahe der Spitze umschliesst, verstopft den Raum zwischen der äusseren Wand des Tubus und der inneren Wand der Luftröhre, um eine luftdichte Dichtung bereitzustellen. Die Manschette wird dann durch das externe Ende des Endotrachealtubus durch einen dünnen Kanal in der Wand des Tubus verbunden. Der Kanal wird mit einem Einweg-Ventil verbunden, durch welches Luft eingespeist werden kann, um die Manschette zum gewünschten Druck und Volumen aufzublasen. Die Manschette ist auch hilfreich, um den Tubus in der Position zu sichern, aber zusätzliche Sicherungselemente werden üblicherweise um den Kopf eingesetzt, um den Tubus am Hereinrutschen oder Entfernen zu hindern.
  • Sobald der Tubus eingeführt wurde, ist es zwingend, seine korrekte Position zu verifizieren. Unbeabsichtigtes Einführen des Tubus in die Speiseröhre oder das Platzieren desselben zu tief in der Luftröhre, so dass seine Spitze in einen der Hauptstränge der Bronchie anstelle in der Luftröhre zu liegen kommt, kann zu katastrophalen Konsequenzen und Erstickung führen. Viele Verfahren sind verfügbar, um die Platzierung des Endotrachealtubus zu verifizieren. Auskultation von beiden Seiten des Brustkorbes wird üblicherweise ausgeführt, um symmetrischen Lufteintritt in beide Lungen zu verifizieren. Eine Röntgenaufnahme des Brustraumes ist ein weiteres vielfach getestetes Verfahren, um die Platzierung des Tubus zu verifizieren. Das Röntgenbild zeigt die Beziehungen zwischen der Endotrachealtubus-Spitze und der ersten Bifurkation (Carina) der Luftröhre. Röntgenbilder können und sollten immer aufgenommen werden, wenn ein Endotrachealtubus platziert oder neu positioniert wird. Zusätzlich kann die Platzierung des Tubus durch ein Lichtleiterbronchoskop, durch einen Saugball, oder durch Senden und Empfangen eines akustischen Signals verifiziert werden. Diese Verfahren werden verwendet, um die initiale Platzierung des Endotrachealtubus zu verifizieren. Es gibt jetzt keine erhältlichen Mittel zur kontinuierlichen Beobachtung der gegenwärtigen Platzierung des Tubus.
  • Die Vorteile von Lichtleiter-Visualisierung wurden mit einfacher Ausgestaltung des Laryngoskops, wie durch verschiedene Patente und wissenschaftliche Artikel publiziert, kombiniert. Zusätzlich beinhaltet die Verwendung von Visualisierungs-Stiften, welche Mittel zum Sehen der Luftröhre während des Einfügens eines Endotrachealtubus beinhalten, beschreiben. Jedoch gibt es keine bekannten Verfahren zum permanenten Einbeziehen der Visualisierungs-Mittel in die vordere Fläche des Endotrachealtubus, so dass Visualisierung der Atemwege während des Einführens und kontinuierlich danach erzielt werden kann.
  • Endoskope mit Bildsensoren in deren vorderer Fläche zum Einfügen in den Magen-Darm-Trakt sind aus der WO 94/28784 bekannt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen multifunktionalen Endotrachealtubus, wie nachfolgend in Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche beschreiben, bereit.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 ist eine schematische isometrische Darstellung des Tubus der Erfindung, der drei Arten von Leitungen beinhaltet;
  • 2 ist eine schematische isometrische Darstellung eines Abschnittes der vorderen Fläche des Tubus der Erfindung, in welchem eine kleine Videokamera integriert ist;
  • 3 ist eine schematische Darstellung von Elementen, die sich entlang des Tubus der Erfindung bewegen, die sich auf die Leistung der Inspektions-Aufgaben beziehen.
  • Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
  • Im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein multifunktionaler Inspektionstubus zur Sammlung von Informationen über innere Öffnungen und Räume im Körper eines Patienten oder eines Tieres im Zusammenhang mit dem Einführen eines Inspektionstubus in den Körper bereitgestellt. Der multifunktionale Inspektionstubus ist ein modifizierter Endotrachealtubus. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Tubus mit Mitteln zur Prüfung von sowohl der Positionierung des Inspektionstubus bezüglich den Körperorganen, als auch von den funktionalen Aspekten des Körpers während und nach dem Einführen, ausgerüstet. Demnach kann der Tubus gemäss der Erfindung verwendet werden, um nicht nur übliche medizinische Behandlungsaufgaben des Transportierens von Gasen zu und von den von ihm erreichten Organen auszuführen, sondern auch Inspektionsaufgaben, die die Reaktion von solchen Behandlungen und andererseits den Zustand der von ihm erreichten Organe überprüfen. Der multifunktionale Inspektionstubus beinhaltet ein Mittel zum Empfangen von Signalen, die sich auf den Zustand der von ihm erreichten Organe beziehen, wie visuelle Signale und Audiosignale, durch Einsetzen von entsprechenden Sensoren, die bei oder nahe der vorderen Fläche eines Tubus integriert werden. Die durch die Sensoren produzierten Signale werden über Drähte oder Kommunikationsfasern übermittelt, die entlang der Länge des Tubus zu einem Stecker oder einem drahtlosen Sender verlaufen, der beim hinteren Ende des Tubus nahe seinem Standardverbinder der Belüftungsquelle angeordnet ist. Die Signale werden durch einen Empfänger empfangen, der ein entsprechendes Signalverarbeitungs-Mittel für nachfolgende Verarbeitung, Anzeige, Aufzeichnung und/oder Beobachtung beinhaltet. Das strukturelle Konzept der Erfindung wird mit Bezug zu 1 besser erklärt. Ein Abschnitt 20 eines multifunktionalen Inspektionstubus der Erfindung wird gezeigt, der eine vordere Fläche 22 beinhaltet. Kanäle und ein Leiter sind innerhalb der Wand des Tubus angeordnet. Ein vollständig eingebetteter Kanal 24 verläuft entlang der Länge des Inspektionstubus innerhalb seiner Wand, entlang eines offenen vertieften Kanals 26. Ein leitfähiges Element 28 verläuft entlang der Länge des Tubus, ohne in die Wand des Tubus eingebettet zu sein, vielmehr ist er mit der Wand des Tubus verbunden und besetzt einen Raum im Lumen des Tubus. Der Leiter kann teilweise in den Tubus eingebettet sein, oder er kann innerhalb einer Vertiefung eingeführt sein, oder er kann innerhalb eines vollständig eingebetteten Kanals eingezogen sein, ohne mit dem Tubus verbunden zu sein. Sogar in Ausführungsbeispielen, in welchen das Lumen ein leitfähiges Element beinhaltet, das zu der Wand befestigt ist, ist das Lumen des Tubus immer noch grösstenteils frei zur Transportierung von Gasen in beide Richtungen. Diesbezüglich sind Ausführungsbeispiele, in welchen die Kanäle und die leitfähigen Elemente eingebettet oder vollständig in der Wand eingeführt sind, bevorzugt.
  • Ein typisches Merkmal des multifunktionalen Inspektionstubus ist die Aufnahme von internen Bildern des Körpers. Für die Aufnahme der Bilder kann ein Bildsensor eingesetzt werden, wie eine miniaturisierte elektronische Kamera, die einen CCD- oder einen CMOS-Chip beinhaltet, die in der vorderen Fläche des Inspektionstubus eingebaut ist. In einem Ausführungsbeispiel wird die Kamera in eine Vertiefung in der Wand des Tubus, wie in 2 beschreiben, auf welche jetzt Bezug genommen wird, eingebaut. Ein Abschnitt eines Inspektionstubus wird gezeigt, wobei in der Innenseite 40 eine Kamera 42 in einen vertieften Kanal eingeführt ist, die von der vorderen Fläche 44 des Tubus hervorsteht. Das Signal der Kamera wird durch ein leitendes Element 46, üblicherweise ein Kupferdraht oder ein Lichtleiter, übermittelt. Die Linse der Kamera ist vom Tubus weggerichtet. Die Signale, welche von der Kamera ankommen, werden nachfolgend einem Empfänger zugeführt und können nachträglich auf einem Bildschirm, welcher ein freistehender Minibildschirm, ein normaler Video-Bildschirm oder ein Teil eines Bildschirmes sein kann, der normalerweise verwendet wird, um physiologische Parameter und das Wohl des Patienten anzuzeigen, dargestellt. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein Lichtleiter-Element, das entlang der Länge des Tubus verläuft, verwendet, um Licht zu übermitteln, um das Sichtfeld vor der vorderen Fläche der Inspektionsröhre zu beleuchten. Alternativ kann eine Lichtquelle der hinteren Fläche des Tubus zugeordnet sein. Beispiele für Lichtquellen sind miniaturisierte Halogenlampen, licht-emittierende Dioden (LED), Laser, oder jede andere Art von licht-emittierenden Quellen von entsprechender Grösse. Ein alternatives Verfahren der Beleuchtung wird durch Ausgestaltung des Inspektionstubus aus einem lichtleitenden Material erzielt. In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden Mittel zum Sauberhalten und Freihalten der Linse der Kamera und/oder anderen Sensoren eingesetzt. Die Luftwege eines kranken Patienten werden oftmals mit Sekreten gefüllt, welche dick und schwerflüssig sein können. Demnach ist es möglich, dass die Sekrete sich auf der Linse absetzen können und das Sichtfeld verdunkeln oder sich auf anderen Sensoren absetzen und deren Antwort dadurch modifizieren. Um solch ein Hindernis zu überwinden, wird ein konstanter oder intermittierender Fluss von Luft oder physiologischer Flüssigkeit durch einen Kanal in der Wand des Tubus gepumpt, wobei der Auslass des Kanals direkt über oder unter der Linse oder der aktiven Oberfläche des Sensors angeordnet ist. Dieser Fluss kann durch eine simple Flussquelle oder durch eine Vorrichtung, durch die ein Fluss nach Befehl eines menschlichen Pflegers, eines Timers oder eines Software-Programms gesteuert wird, das die Signale beobachtet und bestimmt, wenn Reinigungs-Aktionen benötigt werden, generiert werden.
  • Allgemeinerweise wird der Inspektionstubus als bidirektionale Förder-Plattform für verschiedene Elemente, die für die Ausführung der Inspektions-Aufgaben benötigt werden, verwendet. Dies ist schematisch in 3 beschrieben, auf welche jetzt Bezug genommen wird. Der Tubus 52 empfängt Aktivierungs-Energie 54 von einer oder verschiedenen Art(en) an seinem hinteren Ende und lädt Information 56, die roh oder verarbeitet ist, am gleichen Ende herunter. Beim vorderen Ende 58 empfängt der Tubus Signale 60 von einer oder verschiedenen Art(en) und gibt Energie 62 ab, wie weiter unten offenbart wird.
  • In einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein Mikrofon in den Tubus eingeführt. Solch ein Mikrofon kann in die Wand des Tubus integriert sein. Solch ein Mikrofon empfängt akustische Signale von mindestens der Nähe des Vorderteils des Tubus und übermittelt die Signale, roh oder verarbeitet, zum hinteren Teil des Tubus für weiteres Herunterladen oder Verarbeiten.
  • Eine Vielzahl von Sensoren kann effektiv in der vorderen Fläche des Tubus der Erfindung eingesetzt werden, wobei die nicht erschöpfende Liste Kameras, Videokameras, Mikrofone, Druckmessgeräte und thermische Sensoren beinhaltet. Gassensoren, beispielsweise Sensoren für bestimmte Gase, wie Sauerstoff oder Kohlendioxid, können auch eingesetzt werden. Die benötigte Energie, um solche Sensoren zu betreiben, wird durch Energie-Leiter, wie elektrische Kabel, die in den Tubus integriert sind, zugeführt. Zusätzlich kann Hilfsenergie zur Nähe der vorderen Fläche des Tubus zum Zweck der Reinigung und Räumung der aktiven Oberflächen der Sensoren durch Spülen derselben mit Reinigungsmitteln, wie Gasen, befeuchtete Luft oder Sauerstoff, oder Flüssigkeiten, typischerweise eine physiologische Lösung, durch Kanäle in der Wand des Tubus, bereitgestellt werden. Flüssigkeiten oder Gase zur Spülung werden bewegt und typischerweise über vollständig eingebettete Kanäle geleitet. Der Inspektionstubus der Erfindung kann alleine oder in Kombination mit anderen Kathetern und Schläuchen, die üblicherweise in Lungenluftwege eingeführt werden, verwendet werden. Die vorliegende Technologie kann zur künstlichen Belüftung der Lunge eingesetzt werden.
  • Die Sensoren des Tubus übermitteln eine oder mehrere Signal-Arten, welche entweder im Sensor, beispielsweise im CCD-Chip, vorverarbeitet werden, oder sie können roh gesendet werden, um durch analoge oder digitale Schaltkreise weiter verarbeitet zu werden, um Informationen bezüglich des Zustandes der inspizierten Organe oder der Körperöffnungen zu erhalten. Die Empfangs- und/oder Verarbeitungs-Vorrichtungen, wie Monitore, Displays, Speichermittel, Messgeräte, DSP-Prozessoren, Computer und Generatoren von Alarm-Signalen werden typischerweise durch einen oder eine Vielzahl von Steckern mit dem Tubus verbunden. Der Tubus gemäss der Erfindung kann zum Einführen in Körperöffnungen, wie Nase oder Mund, verwendet werden.
  • Die Übermittlung von rohen oder vorverarbeiteten Signalen wird durch Leiter entlang des Tubus, wie Drähten oder Lichtleitern, welche mit einem Stecker mit einem Ende des Tubus verbunden sind, beeinflusst. Ein drahtloser Übermittler oder ein Empfangsgerät können irgendwo passend auf dem Tubus angebracht werden, typischerweise am Ende, zur Kommunikation mit einer Konsole, die einen Empfänger und Prozessor und/oder ein Steuerungsmodul beinhaltet.
  • Der Inspektionstubus der Erfindung kann auch verwendet werden, um Änderungen in Indikationen von vitalen Funktionen eines Patienten zu detektieren. Demgemäss werden Bild- und akustische Signale detektiert, verarbeitet und mit einem Referenz-Basis-Bild oder Klangstruktur verglichen. Ein Alarm wird gesetzt, sobald bestimmte Änderungen in der Indikation einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten. Beispielsweise sind die Akkumulation von Sekreten oder die Entwicklung von exzessiven oder verschwindenden Lungengeräuschen nicht normal.

Claims (14)

  1. Ein multifunktionaler Endotrachealtubus (52), der ein im wesentlichen freies Lumen zum Fördern von verschiedenen Elementen und Gasen in und aus den Lungen und den Luftwegen hat, welche von dem besagten Tubus (52) durchdrungen werden, wobei der Tubus gekennzeichnet ist durch: einen Bildsensor (42), welcher in der vorderen Fläche (22, 44) des besagten Tubus enthalten ist, mindestens eine Energiezufuhr (54) zur Aktivierung des besagten Bildsensors (42), die mit der Wand des besagten Tubus (52) in Verbindung steht; mindestens ein leitendes Element (28) zum Übermitteln von Bildsignalen des besagten Bildsensors zum hinteren Ende des besagten Tubus, und mindestens ein Empfänger für die besagten Bildsignale.
  2. Multifunktionaler Endotrachealtubus (52), wie im Anspruch 1 beansprucht, und wobei die Wand des besagten Tubus (52) einen Kanal (24, 26) umfasst.
  3. Multifunktionaler Tubus (52), wie in Anspruch 2 beansprucht, und wobei die besagte Wand (20) des besagten Tubus einen vollständig eingebetteten Kanal (24) umfasst.
  4. Multifunktionaler Tubus, wie in Anspruch 2 beansprucht, und wobei die Wand des besagten Tubus einen vertieften Kanal (26) umfasst.
  5. Multifunktionaler Tubus, wie in Anspruch 1 beansprucht, und wobei ein Beleuchtungselement mit besagter vorderer Fläche des besagten Tubus in Verbindung steht.
  6. Multifunktionaler Tubus, wie in Anspruch 5 beansprucht, und wobei das besagte Beleuchtungselement ein Lichtleiter ist, der entlang der Wand des besagten Tubus verläuft.
  7. Multifunktionaler Tubus, wie in Anspruch 5 beansprucht, und wobei besagtes Beleuchtungselement eine lichtemittierende Quelle ist.
  8. Multifunktionaler Tubus (52), wie in Anspruch 1 beansprucht, weiterhin umfassend Reinigungsmittel, um den besagten Bildsensor sauber zu halten.
  9. Multifunktionaler Tubus (52), wie in Anspruch 8 beansprucht, wobei die besagten Reinigungsmittel mindestens durch eine Software oder einen Timer ausgelöst werden.
  10. Multifunktionaler Tubus (52), wie in den vorhergehenden Ansprüchen beansprucht, der ferner ein Mikrofon zum Empfangen von akustischen Signalen von der Nähe des Vorderteils des Tubus beinhaltet.
  11. System umfassend einen multifunktionalen Tubus (52), wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, in Kombination mit mindestens einem Schaltkreis zum Verarbeiten der Signale, die vom besagten Bildsensor (42) bereitgestellt werden, um Informationen bezüglich des Status der Lungen und der Luftwege, die vom besagten Tubus (52) untersucht werden, auszuwerten.
  12. System, wie in Anspruch 11 beansprucht, weiterhin umfassend Mittel zur Erkennung von Änderungen in Anzeichen von Vitalfunktionen, umfassend Mittel zum Verarbeiten und Vergleichen der Bildsignale mit einem Referenzbild, wobei ein Alarm auszulösen ist, wenn bestimmte Änderungen in den Anzeichen einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten.
  13. Ein Gerät wie in Anspruch 11 oder 12 beansprucht, wobei mindestens ein Schaltkreis mit besagtem Sensor über Kabel oder drahtlose Kommunikation kommuniziert.
  14. Multifunktionaler Tubus, wie in einem der Ansprüche 1 bis 10 beansprucht, wobei der Sensor (42) ausgestaltet ist, um Signale an Anzeige- und Überwachungsvorrichtungen zu senden, um Informationen in Bezug auf den Status der Lungen und der Luftwege, die vom besagten Tubus (52) untersucht werden, auszuwerten.
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