DE60320315T2

DE60320315T2 - Vorrichtung zum messen von druckprofilen

Info

Publication number: DE60320315T2
Application number: DE60320315T
Authority: DE
Inventors: Raymond Glocker; Haldun Özdemir
Original assignee: PP-TECHNOLOGIES AG; PP Technologies AG
Current assignee: PP-TECHNOLOGIES AG; PP Technologies AG
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2023-02-18
Also published as: US8088078B2; WO2004071293A1; EP1596715A1; ATE391457T1; DE60320315D1; EP1596715B1; AU2003203119A1; US20060116601A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Diagnosewerkzeuge, die auf Säugetiere anwendbar sind, und genauer Verfahren zum Messen von Druckprofilen in Trakten von Menschen oder Tieren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Unter verschiedenen Technologien, die zum Messen von Drücken im Rahmen medizinischer Forschungen oder Diagnoseverfahren verfügbar sind, ist in jüngerer Zeit das Druckprofilsensor-Verfahren (Pressure Profile Sensor Method = PPS-Verfahren) entwickelt worden. Die US-Patentschrift 6,450,972 vom 17. September 2002 und die darin zitierte Literatur stellen detaillierte Information hinsichtlich der Grundlagen dieser Technik und ihrer potentiellen Verwendungen bereit.
Diese Technik ist auch in der folgenden Veröffentlichung offenbart:

KNOLL M., ET AL.: "Pressure Profile sensing system" SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S. A., LAUSANNE, CH, Bd. 93, Nr. 1, 25. August 2001 (2001-08-25), Seite 52–56, ISSN: 0924-4247.

Die Grundlage dieser stark leistungsfähigen Technik ist mit der Verformung der Form einer Salzlösung verbunden, die durch einen externen Druck bewirkt wird, wenn dieser auf das Katheterlumen aufgebracht wird, in dem sich die Salzlösung befindet; dies setzt natürlich voraus, dass die Wände der Katheterschläuche, in welche die Salzlösung eingefüllt wird, dünn genug sind, um durch den externen Druck gebogen zu werden. Da die Salzlösung elektrisch leitend ist, ändert sich die Impedanz der Salzlösung, wenn die Form durch den aufgebrachten Druck entlang der Achse der Schläuche und mit der Zeit verändert wird, wobei der empfindlichste Teil der Salzlösungssäule die Vorderseite davon ist. Auf diese Weise können Variationen des Drucks über die Zeit verfolgt werden. Bei Ausführung stellt dieses Verfahren nur eindimensionale Druckprofile bereit.
Wenn zwei- oder mehrdimensionale Druckverteilungsmessungen notwendig sind, kann dies mittels mehrerer parallel angeordneter Schläuche ausgeführt werden, von denen jeder nacheinander mit der Salzlösung gefüllt und danach einer elektrischen Erregung und schließlich einer Signalerkennung und Integration unterzogen wird, die für das oben erwähnte PPS-Verfahren typisch sind. Diese Vorgehensweise ist jedoch in Körpergefäßen oder -trakten von Menschen oder Tieren nicht leicht umzusetzen und darüber hinaus hinsichtlich der Interpretation von Ergebnissen langsam und komplex.
Folglich sucht die medizinische Gemeinschaft noch immer nach einfacheren und zuverlässigeren Verfahren, insbesondere wenn eine mehrdimensionale Druckverteilung in verschiedenen Trakten oder Höhlen zum Beispiel des menschlichen Körpers notwendig ist. Die vorliegende Erfindung stellt eine sehr effiziente Lösung bereit, die alle derzeit auftretenden Hindernisse ohne weiteres überwindet.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Ausführen einer Druckmessung in einem Trakt von Menschen oder Tieren bereit, die Folgendes umfasst:

– eine einzige Quelle einer Salzlösung, die an einem einzigen Pumpenwerkzeug befestigt ist,
– einen Mehrkanalkatheter, wobei jeder Kanal konfiguriert ist, um mit der Salzlösung gefüllt zu werden und einzeln elektrisch erregt zu werden,
– einen einzigen Monitor, der geeignet ist, um eine Abfolge von verschiedenen elektrischen Erregungssignalen zu erzeugen und jedes dieser elektrischen Erregungssignale auf jeden Kanal getrennt anzuwenden, und
– eine einzige Elektrode, die geeignet ist, um extern an einem Subjekt angebracht zu werden, um jedes Signal aus dem Körper eines Menschen oder Tiers einzeln aufzuzeichnen und es einzeln an ein Aufzeichnungs- oder Analysewerkzeug zu übertragen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 bis 3 stellen spezifische Ausführungsformen von Mehrkanalkathetern dar, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung benutzt werden können.
3 zeigt genauer die Verformung der Außenwand eines vordefinierten Lumens, die durch einen externen Druck bewirkt wird.
Mehrkanalkatheter, die im Rahmen der Erfindung benutzt werden, können einen Innenschlauch 5 umfassen, der koaxial von einem Außenschlauch 6 umgeben ist, die eine kranzförmige räumliche Anordnung bilden, die durch die Wände 3, 4, ... in zwei, drei, vier oder sogar mehr Lumina (Kanäle) 1, 2, ... aufgeteilt ist, die um die Längsachse des Katheters 7 symmetrisch verteilt sind.
Dementsprechend muss zum Ausführen der PPS-Messungen und zur Gewährleistung, dass das getrennte Lumen mit einer erkennbaren Verformung auf den entsprechenden externen Druck wirkt, der von den entsprechenden Raumwinkeln erzeugt wird, das Netz, das in den Wänden 3, 4, ... eingefügt ist, die das Lumen 1, 2, ... des Innenraums erzeugen, in diesen Wänden steif genug sein, jedoch in dem Außenschlauch 6 weich genug sein, um zu ermöglichen, dass der Druck die Außenwand 6 verformt – siehe 3. Eine bevorzugte Konfiguration eines Mehrkanalkatheters ist eine Konfiguration mit vier Lumina, wobei die Lumina um 90 Grad versetzt sind – siehe 2.
In einigen Ausführungsformen kann der zentrale Schlauch (5) mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt sein oder bezüglich seines Querschnitts bedeutend kleiner sein als der Schlauch 6 oder sogar gar keinen Innenraum aufweisen. Es liegt im Ermessen des Fachmanns, je nach den spezifischen zu erfüllenden Bedingungen das angemessene Material und die angemessene Konfiguration auszuwählen.
Ein Mehrkanalschlauch, der im Rahmen der Erfindung benutzt wird, kann mittels im Handel erhältlicher unschädlicher Polymermaterialien und Techniken, zum Beispiel Extrusionstechniken, hergestellt werden. Ein geeignetes Polymermaterial kann aus Silizium, Kautschuk, Latex, Polyurethan, PVC, Polypropylen, PE oder dergleichen ausgewählt sein. Solch ein Polymermaterial kann ferner durch Dotieren mit Kohlenstoff oder Metallpulver elektrisch leitfähig gemacht werden.
Jedes der Lumina (Kanäle) der oben definierten Katheter wird einzeln elektrisch erregt, was einzelne Signale erfordert, die schließlich der Erkennung, Analyse, Interpretation oder zum Beispiel der angemessenen Anzeige unterzogen werden.
Jeder Kanal wird darüber hinaus derart erregt, dass einzelne, verschiedenartige Erregungssignale zur Erkennung und Registrierung bereitgestellt werden, das heißt, Kanal 1 zu einem Signal 1 führt, Kanal 2 zu einem Signal 2 führt, das sich von Signal 1 unterscheidet, Kanal 3 zu einem Signal 3 führt, das sich sowohl von Signal 1 als auch 2 unterscheidet, usw. Für vorbestimmte Erregungsparameter (Spannung und Frequenz, zum Beispiel 2 Volt beziehungsweise 100 kHz) kann die Unterscheidung der elektrischen Erregung, die an jeden einzelnen Kanal angelegt wird, durch Modulieren entweder der Frequenz oder der Phasenverschiebung oder beidem ausgeführt werden.
In diesem Kontext kann die Frequenzmodulation in Schritten von mindestens etwa 0,1 kHz bis etwa 10 kHz, zum Beispiel 2, 5, 10 kHz, vorzugsweise in Schritten von 1 bis 10 kHz ausgeführt werden. Die Phasenverschiebungsmodulation, die entweder getrennt von oder gleichzeitig mit der Frequenzmodulation ausgeführt wird, kann in Schritten von mindestens etwa 10 Grad, zum Beispiel 20, 30, 90 Grad, vorzugsweise in Schritten von 90 Grad ausgeführt werden. Die gleichzeitige Modulation von Frequenz und Phasenverschiebung umfasst vorzugsweise Schritte von 1 bis 10 kHz beziehungsweise 90 Grad. Ein Nebensprechen zwischen verschiedenen Kanälen wird somit vermieden, wobei die Signale gut genug voneinander getrennt sind, so dass sie einzeln durch den Körper wandern und schließlich von nur einer Körperelektrode aufgenommen und dann gemäß dem PPS-Verfahren verarbeitet werden können.
Es ist natürlich definitiv zweckmäßiger, dass die mechanischen Teile in dem PPS-Verfahren (Schrittmotor und Pumpenkopf), die zum Ausführen der notwendigen Schwingungen der Salzlösung benutzt werden, für eine Mehrkanalkonfiguration nicht verdoppelt, verdreifacht oder sogar vervielfacht werden sollten. Es ist im Gegenteil zweckmäßiger, die mechanischen Werkzeuge in nur einer einzigen Konfiguration zu haben, wohingegen die Erregungssignale, die auf jeden einzelnen Kanal angewendet werden, getrennt behandelt werden. Dies kann gemäß Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, zum Beispiel in der US-Patentschrift 6,450,972 offenbart sind, ausgeführt werden.
Mittels der Erfindung wird der Fachmann dazu in der Lage sein, ein breites Spektrum an Druckmessungen in verschiedenen menschlichen oder tierischen Trakten, wie zum Beispiel Speiseröhre, Harnröhre oder Darm, oder verschiedenen Hohlorganen, wie zum Beispiel Magen, Blase oder Gebärmutter, auszuführen. Die Mehrkanalkathetertechnik ist zum Analysieren der Raumwinkelabhängigkeit des Drucks, der auf den Katheter wirkt, besonders geeignet, insbesondere wenn mehr als ein Lumen (Kanal) zusammengedrückt wird, wenn es einem Druck an Stellen wie den Schließmuskeln ausgesetzt ist.
Zum Ausführen des Verfahrens mit einer maximierten Genauigkeit wird empfohlen, zuerst die elektrische Erregung nur eines Kanals (zum Beispiel Kanal 1) auszuführen und danach ein äußeres Referenzdrucksignal von einem relevanten Teil oder Raumwinkel des Körpers anzuwenden, um so eine eindeutige räumliche Erkennung der Ausrichtung des Kanals zu erhalten. Dies kann eine unerwartete Verzerrung der zu untersuchenden räumlichen Druckverteilung verhindern, da an sich flexible, relativ lange Katheter an der Messstelle eine andere (gewissermaßen verbogene) Ausrichtung als an dem proximalen Ende aufweisen können.

Claims

Vorrichtung zum Ausführen einer Druckmessung in einem Trakt von Menschen oder Tieren, umfassend: – eine einzige Quelle einer Salzlösung, die an einem einzigen Pumpenwerkzeug befestigt ist, – einen Mehrkanalkatheter (7), wobei jeder Kanal (1, 2) konfiguriert ist, um mit der Salzlösung gefüllt zu werden und einzeln elektrisch erregt zu werden, – einen einzigen Monitor, der geeignet ist, um eine Abfolge von unterscheidbaren elektrischen Erregungssignalen zu erzeugen und jedes dieser elektrischen Erregungssignale auf jeden Kanal getrennt anzuwenden, und – eine einzige Elektrode, die geeignet ist, um extern an einem Subjekt angebracht zu werden, um jedes Signal aus dem menschlichen oder tierischen Körper einzeln aufzuzeichnen und es einzeln an ein Aufzeichnungs- oder Analysewerkzeug zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, enthaltend vier Kanäle, wobei die Kanäle um 90 Grad versetzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Mehrkanalkatheter einen Innenschlauch (5) umfasst, der koaxial von einem Außenschlauch (6) umgeben ist, wobei ein kranzförmiger Innenraum verbleibt, der in mehrere Kanäle (1, 2) aufgeteilt ist, die durch Wände (3, 4) getrennt sind, wobei die Kanäle um die Längsachse des Katheters symmetrisch verteilt sind, wobei der Außenschlauch auf einen externen Druck empfindlicher ist als die Wände und der Innenschlauch (5).
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Innenschlauch (5) mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Monitor geeignet ist, um unterscheidbare elektrische Erregungssignale bereitzustellen, die durch Modulieren entweder der Frequenz oder der Phasenverschiebung oder beidem erzeugt werden können.