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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die quantitative Bestimmung
eines Druckes innerhalb eines Körpers
mit besonderer Anwendung zum Erzielen quantitativer Druckwerte zur
Bestimmung eines mittleren linken atrialen Druckes sowie eines mittleren
linken atrialen transmuralen Druckes und anderer Drücke, die
mit dem linken Atrium in Zusammenhang stehen. Ein lang empfundenes
Bedürfnis
hat nach einem nichtinvasiven Verfahren bestanden, das von einem
Nicht-Arzt ausgeführt
werden kann, um genau einen mittleren linken atrialen Druck sowie
einen transmuralen Druck zu messen.
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In
früheren
US-Patenten 5,048,532; 5,181,517; 5,263,485; und 5,398,692 des Anmelders
Donald D. Hickey werden eine Vorrichtung und Verfahren offenbart,
um Drücke
zu bestimmen, wie zum Beispiel einen mittleren linken atrialen Druck,
der mit dem linken Atrium in Verbindung steht, und zwar ausgehend
von den Wirkungen auf einen aufgeblasenen Ballon, der in den Ösophagus
eingeführt
wird, sodass er dem linken Atrium benachbart ist. Genauer offenbaren
die obigen Patente das Messen eines Ballondruckes, wenn die Amplitude
von Ballondruckoszillationen, die durch den linken atrialen Druck
bewirkt werden, wenn der Ballon den linken Atrium benachbart ist,
sich bei einer Spitze bzw. bei einem spitzen Wert befindet, um eine
Bestimmung eines mittleren linken atrialen Druckes und/oder anderer
Drücke,
die damit in Zusammenhang stehen, zu erhalten.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, nichtinvasiv quantitative
Druckmessungen zu erhalten, um leicht einen mittleren linken atrialen
Druck einer Person sowie den transmuralen und andere Drücke sicher, genau
und verlässlich
zu bestimmen, und wobei dies von einem Nicht-Arzt erzielt werden
kann. Sowie sie hierin und in den Ansprüchen verwendet werden, sind
die Begriffe „transmuraler
Druck" und „pulmonaler
venöser transmuraler
Druck" so gemeint,
dass sie auf den mittleren linken atrialen transmuralen Druck Bezugnehmen.
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Gemäß der Erfindung
gibt es einen Apparat bzw. eine Vorrichtung, wie in dem beigefügten unabhängigen Anspruch
definiert. Bevorzugte Merkmale des Apparats sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Um
nichtinvasiv und leicht mittlere linke atriale und transmurale Drücke einer
Person sicher, genau und verlässlich
zu bestimmen, wird in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ballon in den Ösophagus
der Person eingeführt
und benachbart den linken Atrium positioniert und aufgeblasen und
der mittlere Ballondruck wird gemessen, wenn die Intensität von Herztönen bzw.
Herzgeräuschen,
nachdem sie durch den Ballon übertragen
wurden, bei einer Spitze ist, wie im Folgenden detaillierter beschrieben
wird.
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Das
linke Atrium ist dem Ösophagus über einen
Abstand entlang des Ösophagus
von typischerweise ungefähr
2 bis 5 cm benachbart. Um eine gute Kopplung zwischen dem Ballon
und dem linken atrialen Druck zu erzielen, wird es als wichtig angesehen,
den Ballon zwischen diesem Bereich entlang des Ösophagus zu positionieren, über den
sich das linke Atrium erstreckt, sodass der prädominante Druck, der auf den
Ballon wirkt, jener des linken Atriums ist.
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In
Verbindung mit dem Schrittmachen bzw. Pacing, stellt der Artikel „Optimal
Mode of Transesophageal Atrial Pacing" von M. Nishimura et al., American J.
of Cardiology, Band 57, 1986, S. 791-796 fest, dass „The point
showing the largest unipolar atrial electrogram was thus considered
the optimal site of pacing for both bipolar and uni-polar stimulation." ["Der Punkt, der das
größte unipolare
atriale Elektrogramm zeigt, wurde somit als der optimale Platz für Schrittmachen
für sowohl
bipolare als auch uni-polare Stimulation angesehen."] Dieser Artikel
stellt ebenso fest, dass bipolare axiale Elektrogramme beim Bestimmen
des optimalen Schrittmacherplatzes nicht verwendet werden sollten.
Siehe ebenso „Transesophageal
Atrial Pacing Threshold: Role of Interelectrode Spacing, Pulse Width
and Catheter Insertion Depth" von
D. Benson et al., American J. Cardiology, Band 53, 1984, S. 63-67.
Andere Artikel, die von Interesse sein können, sind "Electrocardiographic Verification of
Esophageal Temperature Probe Position" von G. Brengelmann et. al, J. Applied
Physiology, Band 47, 1979, S. 638-642, und „Simplified Esophageal Electrocardiography
Using Bipolar Recording Leads" von
S. Hammill et al., Annals of Internal Medicine, Band 95, 1981, S.
14-18.
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Das
Verfahren, dass von Nishimura et al. vorgeschlagen wird, kann für Schrittmachen
gute Ergebnisse erzielen, jedoch wird bei manchen Patienten das
Elektrogramm bi-phasig, wobei dadurch die Fähigkeit gestört wird,
eine atriale Position lediglich durch Bestimmung des Punkts, der
das größte unipolare
Elektrogramm zeigt, zu bestimmen. Die Position einer größten absoluten
P-Wellen-Amplitude ist nicht immer der Ort des linken Atriums für Zwecke
eines Druckkoppelns. Weiter sind die Parameter zum Positionieren
fürs Schrittmachen anders
als jene für
das Koppeln atrialen Drucks an einen ösophagialen Ballon, wobei der
Fokus auf eine Bestimmung des Orts eines elektrischen Platzes liegt.
Somit kann eine gute Position zum Druckkoppeln nicht als eine gute
Position fürs
Schrittmachen angesehen werden. Ein genaueres und verlässlicheres
Verfahren zum Bestimmen einer atrialen Position zum Druckkoppeln
wird somit als wünschenswert
angesehen.
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Es
ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen genaueren und
verlässlicheren
Lösungsansatz bereitzustellen,
um eine atriale Position mittels einer ösophagialen Elektrode zu bestimmen,
sodass Druckwerte, die mit dem linken Atrium in Zusammenhang stehen,
leichter und präziser
erhalten werden können.
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Um
einen derartigen genauen und verlässlichen Lösungsansatz bereitzustellen,
werden in Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Reihe von
inkrementalen bzw. erhöhenden
Elektrogrammen erhalten, wenn eine bipolare Elektrode in Längsrichtung
in dem Ösophagus
bewegt wird. Die Länge
des negativen Abschnittes des größten absoluten
Wertsegments der jeweiligen P-Welle wird wenigstens eine P-Welle
in einem jeden der inkrementalen Elektrogramme bestimmt. Die ösophagiale
Tiefe zum Positionieren des aufgeblasenen Ballons wird so ausgewählt, dass
sie die Tiefe ist, die der inkrementalen Elektrodentiefe entspricht,
bei der das Elektrogramm dafür
die größte negative
Anschnittslänge
zeigt.
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Das
obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden bei der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
klar, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird,
wobei dieselben Bezugszeichen dieselben oder ähnlichen Teile durchgehend
für die
verschiedenen Ansichten bezeichnen:
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine teilweise, linke, laterale Schnittansicht des menschlichen
Körpers,
und zwar genommen entlang der mittleren sagittalen Ebene, und sie
zeigt einen ösophagialen
Katheterapparat, der ein Ballon enthält, um einen Druck zu bestimmen,
der mit dem linken Atrium in Zusammenhang steht, und eine ösophagiale Elektrodenanordnung,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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2.
ist eine Druckkurve eines ungefilterten Signals einen Ballondrucks
mit respiratorischen und kardial beeinflussten Oszillationen, wenn
der Ballon der 1 dem linken Atrium benachbart
ist, wenn der Ballon graduell mit Druck beaufschlagt wird, und zwar
in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Druckkurve eines mittleren Ballondrucks für die Kurve der 2.
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4 ist
eine Druckkurve eines verstärkten
kardialen Signals auf einer beständigen
bzw. stetigen Baseline bzw. Grundlinie, wobei dieses Signal von
der Ballondruckkurve der 2 abgeleitet wird und dieselbe Zeitdauer
abdeckt, wie jene der 2 und 3.
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5 ist
ein Graph eines Elektrokardiogramms, das simultan mit den Druckkurven
der 2, 3 und 4 aufgenommen
wird.
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6 ist
eine schematische Ansicht eines Apparats, die den Ballonkatheter
der 1 enthält,
und zwar in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Blockdiagramm von elektronischen Komponenten zum Verarbeiten
eines Signals, das von dem Apparat der 6 bereitgestellt
wird.
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8 ist
eine Druckkurve ähnlich
jener der 2.
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9 ist
eine Kurve eines verstärkten
Schallausgangs von dem Apparat der 6 und 7 und
sie deckt dieselbe Zeitdauer ab, wie jene der 8.
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10 ist
eine Druckkurve ähnlich
jener der 4, wobei dieses Signal von der
Ballondruckkurve der 8 abgeleitet wird und dieselbe
Zeitdauer wie jene der 8 und 9 abdeckt.
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11 und 12 sind
erläuternde
Ansichten der P-Wellen eines Elektrogramms.
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13 ist
eine detaillierte Teilansicht, teilweise im Schnitt und teilweise
schematisch des Apparats der 1.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nimmt
man Bezug auf die 1, so ist dort im Allgemeinen
bei 19 ein Katheterapparat gezeigt, der einen hohlen Katheter 20 enthält, der
eine Länge
einer flexiblen Röhre 22 umfasst,
die eine Bohrung oder ein Lumen 23 (13) hat
und von dem einen Ende an einem Ballon 24 zur Flussverbindung
bzw. Flusskommunikation mit dem Lumen 23 zur Druckbeaufschlagung
des Ballons und zum Fühlen
eines Druckes. Eine Elektrodenanordnung 21 ist gerade oberhalb
des Ballons 24 positioniert, um ein ösophagiales Elektrokardiogramm zu
erhalten, und ein Paar von elektrischen Leitungen 25 und 29 innerhalb
eines zweiten Katheters 27 sind daran angebracht, wie genauer
im Folgenden diskutiert werden wird.
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Der
Ballon 24 ist innerhalb des Ösophagus 26 eines
menschlichen Körpers
positioniert, und zwar zum Zwecke des Fühlens des Drucks des linken
Atriums 28 des Herzens 30. Der Katheter 20 wird
mit dem Ballon vorausgehend durch eine nasale Passage 32,
den Rachen 34 und dann in den Ösophagus 26 eingeführt. Falls gewünscht, kann
der Ballon alternativ durch den Mund eingeführt werden. Wie in 1 gezeigt
ist, ist die äußere Wand
des linken Atriums 28 benachbart und im Wesentlichen im
direkten Kontakt mit der äußeren Wand des Ösophagus 26 und
es wird diese Beziehung genutzt, um einen mittleren atrialen Druck,
transmuralen Druck und zugeordnete Drücke mittels des Ballons 24 zu
bestimmen, der somit nichtinvasiv in den Ösophagus 26 eingeführt wird
und dort entlang benachbart dem linken Atrium positioniert wird,
um so ausreichend beeinflusst zu werden, um dadurch einen linken
atrialen Druck zu fühlen.
Eine detailliertere Beschreibung des Katheters 20, einschließlich dessen
Aufblasens und seiner Druckmessungen wird in den vorgenannten Patenten bereitgestellt.
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Wie
in den vorgenannten Patenten offenbart ist, wird das oszillometrische
Prinzip verwendet, um einen mittleren linken atrialen Druck oder
einen Druck zu bestimmen, der damit in Zusammenhang steht, und zwar mittels
Messung eines mittleren Drucks in dem ösophagialen Ballon 24,
wenn er graduell aufgeblasen wird, während er benachbart zu dem
linken Atrium 28 ist, wenn die Amplitude von Ballondruckoszillationen,
die von dem linken atrialen Druck beeinflusst werden, sich bei einer
Spitze befinden, wie im Folgenden diskutiert. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird das oszillometrische Prinzip
alternativ verwendet, um einen mittleren linken atrialen Druck oder
einen Druck, der damit im Zusammenhang steht, zu bestimmen, indem
ein mittlerer Druck in dem aufgeblasenen Ballon 24 gemessen
wird, wenn die Intensität
einer Schallwelle, nachdem sie durch den Ballon übertragen wurde, sich bei einer
Spitze befindet, wie ebenso im Folgenden diskutiert wird.
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Während man
nicht wünscht,
durch die Theorie hier oder sonst wo in dieser Beschreibung gebunden zu
werden, glaubt man, dass das Folgende stattfindet, wenn der fühlende Ballon 24 mit
Druck beaufschlagt wird. Das graduelle Füllen des fühlenden Ballons 24 verursacht,
dass der Druck darin mit einer im Allgemeinen langsamen stetigen
Rate zunimmt, in Übereinstimmung
mit der Theorie des zuvor diskutierten oszillometrischen Effekts
durch den atrialen Druck beeinflusst wird, was Oszillationen darin
verursacht, sowie durch respiratorische Wellen beeinflusst wird.
Wenn der mittlere Ballondruck sich dem mittleren linken atrialen
Druck nähert,
nehmen die atrialen Druckoszillationen eines Ballondrucks in Intensität oder Amplitude
zu, bis der Ballondruck maximal in Resonanz ist, d. h. eine Spitzenamplitude
erreicht, wenn der mittlere Ballondruck sich dem mittleren linken
atrialen Druck nähert.
Danach, wenn der mittlere Ballondruck weiter zunimmt, nimmt die
Amplitude der Oszillationen aufgrund des atrialen Drucks ab. Genauer
oszilliert der Ballondruck maximal, wenn seine Ausdehnung den Druck
in dem Gewebe erhöht
hat, das das linke Atrium umgibt, und zwar bis zu einem Punkt, wo
der mittlere Gewebedruck gleich einem mittlerem linken atrialen
Druck (MLAP) ist. Somit kann man sagen, dass der Ballon am besten
als ein Druckübertrager
arbeitet, wenn er ungeladen bzw. unbelastet ist, d. h. wenn der
mittlere Druck auf beiden Seiten der Ballonwand gleich ist, was
zu der größten Amplitude
von Ballondruckoszillationen führt,
wenn der mittlere Ballondruck gleich einem mittleren linken atrialen
Druck ist.
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2 bis 5 sind
Erläuterungen
bzw. Darstellungen von vier elektronischen Anzeigen oder Kurven, die
verwendet werden, um die absolute Ballondruck-Wellenform 108 (2),
die mittlere Ballondruck-Wellenform 110 (3),
das Differenzsignal 112 mit hinzugefügter Verstärkung von einem Signalprozessor
(4) und ein simultanes Elektrokardiogramm 114 (5)
aufzuzeichnen und anzuzeigen. Eine vertikale Linie 116 in
einer jeden der 2 bis 5 stellt
denselben Punkt in der Zeit dar. Ein Vergleich des Elektrokardiogramms 140 und 114 in
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11 und 5 zeigt
jeweilig an, das die Zeitskala für 11 stark
relativ zu der Zeitskala für 2 bis 5 ausgeweitet
ist.
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Indem
man die Spitzenresonanzamplitude der Wellenform 112 (4)
bemerkt und sie mit dem simultanen mittleren Ballondruck 110 (3)
vergleicht, kann der mittlere linke atriale Druck bestimmt werden.
Somit nähert
sich in Übereinstimmung
mit dem oszillometrischen Prinzip der mittlere Ballondruck dem mittleren linken
atrialen Druck an, wenn die Oszillationen einer Wellenform 112 bei
einer Spitze sind, d. h. die Spitzen- oder höchsten Amplitudenoszillationen
in der Wellenform 112 treten zu der Zeit 116 auf,
wenn der Ballondruck gleich einem mittleren linken atrialen Druck
ist. Der mittlere linke atriale Druck wird somit von dem Beispiel
von 2 bis 5 bestimmt, ein Druck, gezeigt
bei 118, von ungefähr
3 cm Wasser zu sein. Es sollte klar sein, dass ein Druck 128 sich
einem mittleren linken atrialen Druck annähert. Um eine präzisere Bestimmung
eines mittleren linken atrialen Drucks zu erhalten, muss der Druck 128 so
eingestellt werden, wie in den zuvor erwähnten Patenten erwähnt ist.
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Ohne
das man wünscht,
durch Theorie hier oder sonst wo in dieser Anmeldung gebunden zu
sein, glaubt man, dass der Ballon am Besten nicht nur Drücke, die
auf ihn wirken, überträt, sondern
ebenso Geräusche,
wenn unbelastet, d. h. eine maximale Geräuschenergie bzw. Schallenergie
kann die Ballonwand durchdringen, wenn sie sich nicht in einer Spannung
befindet, wenn der Druck auf gegenüberliegenden Seiten davon ausgeglichen
ist. Deshalb glaubt man, dass die Amplitude von Herzgeräuschen oder
irgendwelche anderen Geräusche,
die durch den Ballon und eine Röhre übertragen
werden, am Größten ist,
wenn der mittlere Ballondruck gleich dem mittleren linken atrialen
Druck (einschließlich
dem Effekt, falls überhaupt,
eines Herzgewichts) ist, sodass der Ballon unbelastet ist. Nimmt
man Bezug auf 6 und 7, so kann
mit Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung dementsprechend der Ballondruck gemessen
werden, wenn die Amplitude (Intensität) von Herzgeräuschen,
gezeigt bei 400, oder anderen Schallwellen bzw. Geräuschwellen (Schalldruckpegel),
die von dem Ballon 24 und einer Röhre 22 übertragen
werden, bei einer Spitze ist, und zwar als eine Anzeige (nach Justage
bzw. Einstellung des Effekts, falls überhaupt, eines Herzgewichts)
eines mittleren linken atrialen Drucks. Somit ist ein Mikrophon
vom Kondensatortyp oder ein anderes geeignetes Mikrophon, gezeigt
bei 402, in einem geeigneten Gehäuse 404 bei einem
Eingang, gezeigt bei 414, in die Röhre 22 geeignet positioniert,
um die Herzgeräusche
bzw. Herzschallwellen 400 zu erfassen bzw. aufzugreifen,
die dann mit einem Hochpassfilter, gezeigt bei 406 in 7 gefiltert
werden können,
um Fremdsequenzen, die weniger als vielleicht ungefähr 30 Hertz
betragen, zu entfernen. Alternativ kann ein Bandpassfilter verwendet werden.
Somit befindet sich das Mikrophon 402 in Druck- oder Fließ-Verbindung
mit dem Ballon 24 und der Röhre 22, um die Herzgeräusche 400 zu
empfangen, die entlang des Röhrenpfads
bzw. Röhrenwegs,
im Allgemeinen frei von Störungen,
entlang laufen, und die Schallwellen und Geräusche 400 gelangen
durch die Wand des Ballons 24 auf ihrem Weg zu dem Mikrophon 402.
Das Mikrophon 402 kann beispielsweise ein Archer Electret
PC montiertes Kondensatormikrophonelement sein, das von Radioshack
vermarktet wird, einer Abteilung der Tandy Corp. von Fort Worth,
Texas unter ihrer Katalognummer 270-090.
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Das
Kondensatormikrophon 402 umfasst konventionell ein Paar
von beabstandeten Folienmembranen 408 und 410 mit
einem Luftraum 412 dazwischen. Die Membran 408 erstreckt
sich über
die Öffnung
zu einem Schall blockierenden Gehäuse 416, um Schallwellen 400 zu
empfangen, die durch den Eingang 414 von der Röhre 22 gehen,
und schließt
diese Öffnung.
Die beabstandeten Membrane 408 und 410 wirken
als ein Kondensator, wobei eine Vibration einer Membran 408 relativ
zu der Membran 410 eine Änderung der Kapazität bewirkt.
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Die
Membran 410 ist innerhalb des Gehäuses 416 so positioniert,
um von dem Geräusch
isoliert zu sein, so dass sie nicht unter dem Einfluss der Schallwellen
bzw. Geräuschwellen 400 vibriert,
wie dies die Membran 408 tut.
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Typische
Anwendungen eines Kondensatormikrophons erfordern, dass der Druck
auf den Membranen gleichgemacht wird. Normalerweise sind die Druckänderungen,
auf die man trifft, wie z.B. barometrische Druckänderungen oder andere Druckänderungen
relativ klein und langsam, so dass sehr kleine Löcher in dem Gehäuse 402 und
der Membran 410 nur bereitgestellt werden müssen. Diese
Druckausgleichslöcher
sind dementsprechend ausreichend klein, so dass Schall, der in das
Gehäuse
eindringt, eine sehr niedrige Intensität hat, und somit nicht einen
signifikanten Vorwerteffekt bzw. Systemeffekt verursachen, während ein
langsamer Druckausgleich in Antwort auf langsame barometrische Druckänderungen
oder dergleichen ermöglicht wird.
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Die
Druckänderungen
innerhalb der Röhre 22 aufgrund
des Ballonaufblasens sind in der Größenordnung von 5 oder 6 cm
Wasser (5000 bis 6000 Dyn/cm2), was eine
tausend- bis zehntausendfache Erhöhung über die Druckänderungen
(vielleicht 2 Dyn/cm2 für den Schall eines Lastwagens,
der seinen Motor hochtreibt oder weniger als 0,2 Dyn/cm2 für Herzgeräusche) darstellt,
auf die typischerweise das Mikrophon trifft, und diese Druckänderungen
aufgrund eines Ballonaufblasens tritt sehr häufig auf. Falls es nicht passend
simultan ausgeglichen wird, können
diese Druckänderungen
aufgrund eines Ballonaufblasens einen Kollaps des Kondensators verursachen.
Um den gewünschten
Druckausgleich für
die großen
schnellen Druckänderungen
zu erzielen, auf die man in der Röhre 22 trifft, wird
ein Druckausgleichsloch, gezeigt bei 418, auf einen Durchmesser
von vielleicht ungefähr
0,05 cm (0,020 Inch) gebohrt, und Druckausgleichslöcher, gezeigt
bei 420 einer geeigneten Größe, wie z.B. 0,057 cm (0,0225
Inch) werden in die Membran 410 gebohrt, so dass der Druck
im Luftraum 412 ebenso ausgeglichen wird.
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Während das
Loch 418 ebenso wie Löcher 420 von
einer geeigneten Größe zum Druckausgleich
sind, kann das Loch 418 so groß sein, dass es nicht ausreichend
den Durchlass von Schallwellen 400 verhindert, was unerwünschterweise
zu einem Vorwerteffekt bzw. Systemeffekt führt. Um die Intensität von Schallwellen 400 wesentlich
zu reduzieren, die durch Druckausgleichlöcher 418 passieren,
wird geeeigneterweise ein Tiefpassfilter, der eine Länge einer
Mikrobohrungs-Röhre 421 umfasst,
die einen Innendurchmesser von ungefähr 0,38 cm (0,15 Inch) hat,
geeigneterweise mit dem Loch 418 verbunden. Die Länge der
Röhre 421,
die benötigt wird,
um einen geeigneten Druckausgleich für das Mikrophon bereitzustellen,
jedoch den Durchlass von Schall blockiert, wurde empirisch gefunden,
ungefähr
6 Inch zu sein. Die Röhre 421 besteht
wünschenswerterweise aus
einem starren Material, wie z.B. Polypropelen oder einen feinen
Glasröhre,
durch die Schall nicht gut hindurchdringt.
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Die
Ballon- und Herzdruck-Wellenformen können typischerweise Frequenzen
in einem Bereich von 3 bis 9 Hz haben. Im Gegensatz hierzu, kann
die Frequenz von den Schallwellen 400 in dem Bereich von
30 bis 300 Hz sein. Das Mikrophon 402 wird mittels der
Länge der
Röhre 421 abgestimmt,
um es zu ermöglichen, dass
sich die Niederfrequenz-Druckänderungen über den
Körper
des Mikrophons ausgleichen, während
es verhindert wird, oder wesentliche verzögert wird, dass sich die viel
höheren
Geräuschfrequenzen
bzw. Schallfrequenzen ausgleichen. Die niedrigeren Frequenzluft-Druckänderungen
können
dementsprechend mit Genauigkeit bzw. Güte durch die Länge der
Röhre 421 übertragen werden,
während
die Hochfrequenz-Herzgeräusche 400 abgeschwächt werden
können,
was zu einem Verlust der Amplitude von vielleicht 1/5 der Originalamplitude
führt.
Derartige abgeschwächte
Schallwellen, die durch die Membran 410 gelangen, sollten
nicht wesentlich das Mikrophonausgangssignal beinträchtigen.
Z.B. kann eine Amplitude von 10, die auf die Membran 408 wirkt,
zu einer Ausgangsamplitude von 8 führen, welche als geeignet angesehen
wird, um den gewünschten
relativen Schallintensitätspegel
bezüglich
einer vorbestimmten Grundlinie bzw. Baseline zu erzielen, so dass
eine glatte Kurve mit einer ausgeprägten Spitze gesehen werden
kann.
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Das
Mikrophonausgangssignal kann geeignet verstärkt und aufgezeichnet werden,
und zwar zur Verwendung zum Erzielen einer Bestimmung eines transmoralen
Drucks oder eines anderen Drucks, der mit dem linken Atrium in Zusammenhang
steht. Um jedoch eine leichter verwendbare Darstellung des Geräuschs bzw. der
Schallwellen zu erzielen, wobei man auf 7 Bezug
nimmt, wird das Mikrophonausgangssignal durch ein geeignetes Geräusch, oder
Schallintensitätsmeter 422 hindurchgeführt, bei
dem ein Dezibeläquivalent
des Schallausgangssignals ausgegeben wird. Das Dezibeläquivalent
wird dann mittels eines Filters 406 gefiltert, der respiratorische
Frequenzen und dergleichen unterhalb etwa 30 Hz entfernt. Das gefilterte
Signal wird dann durch einen geeigneten exponentiellen Verstärker 424 hindurchgeführt, wo
es exponentiell verstärkt
wird, um eine ausgeprägtere
Spitze zu erzielen. Das gefilterte und verstärkte Signal kann dann auf einem
geeigneten Rekorder 426 aufgezeichnet werden.
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8 zeigt
eine Kurve 428, die jener von 2 des absoluten
Ballondrucks von dem ösophagealen Ballon 24 ähnelt, wenn
er gefüllt
ist, wobei ein Cobe CDX III-Wandler verwendet wird. Die Kurven in 8, 9 und 10 treten über dieselbe
Zeitdauer auf, wie durch die Zeitlinie 430 angezeigt ist.
Die vertikale Linie 432 in einer jeden der 8, 9 und 10 stellt
denselben Zeitpunkt dar. Die Kurve 434 in 9 ist
das Ausgangssignal von dem zuvor beschriebenen Electret-Mikrofon 402,
das durch einen 10 bis 40 Hz-Bandpassfilter bearbeitet worden ist.
Die Kurve 436 in 10 ist
ein beständiges
bzw. stetiges oszillometrisches Grundliniensignal von dem Ballon 24,
das in ähnlicher
Weise abgeleitet wird, wie das Signal 112, das in 4 gezeigt
ist. Die 10 zeigt, dass die Spitzenresonanzamplitude
des Ballondrucksignals zu der Zeit 432 auftritt. 9 zeigt,
dass die Intensität
(Amplitude) der Schallwelle 400 eine Spitze hat, die ungefähr bei der
Zeit 432 liegt. Somit bestätigt die Kurve 436,
dass eine Kurve 434 von Schallwellen, die durch den Ballon 24 übertragen
werden, ebenso verwendet werden können, um eine Bestimmung eines
mittleren linken atrialen Drucks oder eines anderen Drucks, der
damit in Zusammenhang steht, zu erzielen. Somit zeigen die Kurven 434 und 436 jeweils
einen mittleren linken atrialen Druck beim Punkt 438, wobei
kein Effekt durch Herzgewicht angenommen wird.
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Nimmt
man Bezug auf 13, so werden, um eine Messung
der Distanz oder ösophagealen
Tiefe, gezeigt bei 500, von einem beliebigen Punkt, gezeigt
bei 502 ausgehend, z.B. wo der Katheter aus der Nase oder
Mund zu der ösophagealen
Stelle, gezeigt bei 504, des linken Atriums 28 austritt,
zu erzielen, ohne dass Ungenauigkeiten durch ein mögliches
Biegen der Elektrodenlinie eingeführt werden, wenn sie den Ösophagus hinuntergeschoben
wird, die Elektrodenanordnung 21 und elektrische Leitungen 25 und 29 geeignet
in die Röhre 27 mit
aufgenommen, die aus Silikongummi oder einem anderen geeigneten
Material zusammengesetzt ist. Die Röhre 27 wird geeignet
an der Ballon-Katheteröhre 20 zur
Bewegung damit angebracht. Falls gewünscht kann jedoch die ösophageale
Tiefe 500 durch Verwendung eines Elektrodenkatheters bestimmt
werden, der von dem Ballonkatheter 20 getrennt ist, der
Elektrodenkatheter 27 wird danach zurückgezogen und der Ballonkatheter
in die zuvor bestimmte Tiefe 500 eingeführt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird, um genaue und verlässliche
Bestimmungen einer ösophagealen
Tiefe 500 zu erzielen, die leicht für eine Positionierung des Ballons 400 ist,
die ösophageale
Elektrodenanordnung 21 als bipolar ausgewählt, d.h.
sie hat zwei beabstandete Elektroden 506 und 508, die
Signale entlang Leitungen 25 und 29 jeweils bereitstellen.
Der Ort des zusammengesetzten Elektrogrammsignals wird als ein Punkt
angesehen, gezeigt bei 510, der auf halbem Weg zwischen
den Elektroden 506 und 508 liegt, wenn die Elektroden
in ihrer Größe gleich
sind. Falls die Elektroden ungleich in ihrer Größe sind, kann der Ort bestimmt
werden, indem Prinzipale bzw. „principals" verwendet werden,
die gewöhnlichen
Fachmännern
auf diesem Gebiet, auf den sich die Erfindung bezieht, bekannt sind.
Dieser Ort 510 befindet sich in einem Abstand, gezeigt
bei 512, oder vielleicht ungefähr 5 cm (2 Inch) oberhalb des
Ballons 24. Wenn die ösophageale
Tiefe 500 zu dem linken Atrium 28 bestimmt worden
ist, kann der Ballon 24 somit immer noch unterhalb dieser
Tiefe sein, so dass er nur nach oben zu dieser Tiefe 500 gezogen
werden muss.
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Das
Elektrogramm, gezeigt bei 140, kann durch Erhöhungen bzw.
Inkremente von vielleicht jedem Zentimeter erhalten werden, wenn
der Katheter 27 dem Ösophagus
hochgezogen wird, so dass die ösophageale
Tiefe 500 wünschenswerterweise
bis ungefähr
dem nächsten
Zentimeter bestimmt werden kann, wobei die Tiefe für jedes
Elektrogramm bei 514 gezeigt ist. Es können jedoch, falls es gewünscht ist,
die Elektrogramme ausgedrückt
durch den Abstand zu der Mitte des ersten Elektrode 506 aufgezeichnet
werden und ein Abstand gleich der Hälfte des Abstandes zwischen
den Elektrodenzentren hinzugefügt
werden.
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Die
Signale von der bipolaren Elektrode 21 sind auf einen Vorverstärker, gezeigt
bei 516 gerichtet, der vorgesehen ist, um die Signale von
den einzelnen Elektroden 506 und 508 zu kombinieren,
um ein Grundlinienwandern bzw. Baselinewandern zu beseitigen, das üblicherweise
mit ösophagealen
Elektrogrammen in Verbindung steht, niederfrequentes Atmen und andere
Artefakte zu entfernen und die P-Welle zu akzentuieren, während die
QRS-Welle reduziert wird. Ein geeigneter Vorverstärker ist
der Arzco-Vorverstärker,
der von Arzco Medical Electronics Inc. von Chicago, I II erhältlich ist,
der mit seiner Arzco Tapsu Pill-Bipolar-Elektrode verwendet werden
kann, die an die vorliegende Erfindung angepasst werden kann. Der
Vorverstärker 516 koppelt das
kombinierte Signal von Elektrode 21 in einen Standardelektrokardiographen 518 ein,
der ein ösophageales Elektrogramm 140 ausgibt
und an den linke und rechte Bein-Gliedmaßen-Leitungen 520 und 522 jeweilig
angeschlossen werden können.
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Der
Vorverstärker 516 stellt
ebenfalls eine rechte Arm-Gliedmaßen-Leitung 524 bereit,
dessen Signal zu dem Elektrokadiographen 518 weitergeleitet
wird, um ein konventionelles Gliedmaßen-Leitungs-II-Elektrogramm
bereitzustellen, was bei der Ermittlung der P-Wellen in dem ösophagealen
Elektrogramm 140 von Vorteil sein kann. Zusätzliche
Elektrogramme können
bereitgestellt werden, wie dies üblicherweise
für den
gewöhnlichen
Fachmann in dem Gebiet bekannt ist, auf die sich die Erfindung bezieht.
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Bei 530 in 11 ist
eine P-Welle gezeigt, die eine atriale Depolarisation darstellt
und somit sich auf eine atriale Position bezieht, und zwar auf einer
stetigen bzw. beständigen
Grundlinie bzw. Baseline 532. Der Abschnitt einer Elektrogrammwelle
unterhalb der Grundlinie bzw. Baseline 532 ist üblicherweise
negativ, während
ein Abschnitt oberhalb der Grundlinie bzw. Baseline 532 herkömmlicherweise
positiv ist. Durch Untersuchung der P-Welle 530 kann man ein Segment
lokalisieren, gezeigt bei 534, das die größte absolute
Ablenkung oder Amplitude aufweist. Dieses Segment 534 besteht
aus einem positiven Abschnitt 536, der oberhalb der Grundlinie
bzw. Baseline 532 ist, und aus einem negativen Abschnitt 538,
der unterhalb der Grundlinie bzw. Baseline 532 ist. Es
sollte bemerkt werden, dass der negative Abschnitt 538,
der positiven Abschnitt 536 in der P-Welle 530 vorausgeht.
Jedoch ging bei der P-Welle 540 in 12 der
positive Abschnitt 542 des größten Amplitudensegments 544 dem
negativen Abschnitt 546 voraus.
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Basierend
auf einem Vergleich von ösophagealen
Elektrogrammen von Personen mit Röntgenstrahlen, die ihre linken
Atrium-Stellen zeigen, und zwar in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, wurde eine gute Korrelation zwischen den bekannten linken
Atrium-Stellen,
wie sie durch Röntgenstrahlen
gezeigt werden, und den linken Atriumstellen, wie sie durch Auswahl
der ösophagealen
Tiefe bestimmt werden, die der inkrementalen Elektrodentiefe entspricht,
bei der das Elektrogramm dafür
die größte negative
Abschnittslänge
zeigt, gefunden, wobei ein negativer Abschnitt der negative Abschnitt
des Segments der jeweiligen P-Welle ist, der den größten Absolutwert
hat.
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Die ösophagealen,
bipolaren Elektrogramme wurden bei 1 cm-Erhöhungen bzw. Inkrementen genommen,
wenn der Elektrodenkatheter dem Ösophagus
hochgezogen wurde, wobei eine koronare Sinus-implantierbare Schrittmacher-bipolare-Schrittmacher-Elektrodenanordnung
verwendet wird, die zwei Elektroden hat, wobei der Abstand zwischen
den Zentren der Elektroden 3,3-cm war. Es sollte klar sein, dass
der Abstand zwischen Elektroden für unterschiedliche bipolare
Elektrodenanordnungen unterschiedlich sein kann.
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Bei
jeder der Erhöhungen
wird die Elektrogramm-Grundlinie 532 (der Pegel, ausgehend
von dem die positiven und negativen Ablenkungen auftreten) ermittelt,
so dass genaue Messungen erzielt werden können. Das Segment einer jeden
P-Welle, das mit der größten absoluten
(totalen) Ablenkung bzw. dem größten absoluten
(totalen) Ausschlag (der negative sowie positive Abschnitte enthält) ausgewählt wird,
wird identifiziert. Die Länge
des negativen Abschnitts oder der Komponente dieses P-Wellensegments
wird dann gemessen. Vorzugsweise wird eine Anzahl, wie z.B. vielleicht
zwei oder drei derartig negative Abschnittslängenmessungen gemacht und gemittelt,
um eine Messung für
jedes inkrementale bzw. erhöhende
Elektrogramm bereitzustellen. Zu dem Zweck der Ansprüche ist
eine derartige Mittelung negativer Abschnittsmessungen für ein inkrementales
Elektrogramm als gleich zu einer bestimmten negativen Abschnittslänge für jenes
inkrementale Elektrogramm anzusehen. Nachdem eine Messung bei jeder
Erhöhung
eines Abstandes erzielt wurde, wird die Elektrodentiefe ausgewählt, die
den größten negativen
Abschnitt oder die größte negative Komponente hat.
Diese Tiefe ist bis zu der Mitte der oberen Elektrode. Deshalb wird
ein Umfang gleich der Hälfte
des Abstandes zwischen den Elektrodenzentren oder 3,3/2 oder 1,65
cm zu der Elektrodentiefe addiert, um den Abstand für die ausgewählte Elektrodentiefe
zu dem Zentrum der biopolaren Elektrode bereitzustellen, die als
der Abstand zu dem linken Atrium anzusehen ist. Dieser Abstand wurde
dann mit dem Abstand zu dem linken Atrium verglichen, wie dies mittels
Röntgenstrahlen
für die
bestimmte Person bestimmt wird.
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Das
folgende sind die Datenergebnisse bezüglich 8 Personen, die den Abstand
von der Nase zu dem linken Atrium zeigen, wie dies bestimmt wird,
indem das Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung mit der Person in Rückenlagen
verwendet wird, und wie durch laterale Röntgenstrahlen gezeigt wird:
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Nummer
1 (Röntgenstrahlen
ist 41,5 bis 42,5 cm)
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Nummer
2 (Röntgenstrahlen
ist 31,5 bis 32,5 cm)
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Nummer
3 (Röntgenstrahlen
ist 37,5 cm)
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Nummer
4 (Röntgenstrahlen
ist 36 bis 37 cm)
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Nummer
5 (Röntgenstrahlen
ist 40,5 cm)
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Nummer
6 (Röntgenstrahlen
ist 39 bis 40 cm)
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Nummer
7 (Röntgenstrahlen
ist 34,5 bis 35,0 cm)
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- (bemerke: Daten in 39 bis 42 cm Bereich könnten nicht
verlässlich
gewesen sein)
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Nummer
8 (Röntgenstrahlen
ist 37,5 cm)
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Man
sollte bemerken, dass in Nummer 5 und 6 es zwei Tiefen gab, die
die größte negative
Abschnittslänge
haben. Wie angezeigt, wird die Tiefe in einem derartigen Fall so
genommen, dass sie auf halben Weg zwischen den zwei Tiefen liegt.
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Das
Verfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung bestimmte einen linken atrialen Abschnitt
in allen den obigen Fällen
innerhalb 1 cm, was als adäquat
für eine
Ballonplazierung angesehen wird. Die Verwendung der längsten P-Wellen-Segmentlänge, um
die linke atriale Tiefe zu bestimmen, korellierte mit den Ergebnissen
in nur 7 der obigen Fällen,
womit ihre Unverlässlichkeit
angezeigt wurde, und zwar anders als die gezeigte Verlässlichkeit
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
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Die
Ausgangssignale von dem Elektrokardiographen 518, zusätzlich zur
Bereitstellung eines ösophagealen
Kardiogramms 140 kann ebenso in einen geeigneten Computer,
gezeigt bei 141, eingegeben werden, der in Übereinstimmung
mit Prinzipien, die gewöhnlichen
Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, bekannt
sind, um die eingegebenen Daten in Übereinstimmung mit den Prinzipien,
die hierin beschrieben werden zu manipulieren und um eine verarbeitete ösophageale
Tiefe 500 auszugeben, wodurch Fehler beseitigt werden können, die
auftreten können,
falls die Kardiogramme 140 manuell gelesen und analysiert
werden.
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Die
Bestimmung eines klinischen physiologischen Wertes, der transmurale
Druck, kann erzielt werden, ohne den Ballon von seiner anfänglichen
Position seitlich des linken Atriums zu bewegen. Dieser Wert ist besonders
wichtig, weil er den Grad beeinflussen kann, zu dem ein Fluid die
pulmonalen Kapillaren verlassen wird und in das Lungengewebe eintreten
wird, wobei ein pulmonales Ödem
oder „Schocklungen" verursacht werden.
Somit erlaubt es Ärzten,
es präziser
zu bestimmen, wenn ein Patient sich auf ein pulmonales Ödem zubewegt,
und zwar ausgehend von einem Herzfehler oder einer Volumenüberlastung,
und es ermöglicht ebenso
eine Beurteilung des Effekts eines positiven und expiratorischen
Drucks mit beatmeten Patienten. Kliniker sind nicht gewöhnt, diesen
Druck zu verwenden, weil er bis jetzt nicht leicht zur Verfügung stand.
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Ein
transmuraler Druck ist gleich dem mittleren linken atrialen Druck
minus dem intrapleuralen Druck, der gleich dem Spitzen-Ballonoszillationsdruck – [Druck
aufgrund von Herzgewicht + intrapleuraler Druck – intrapleuraler Druck] – intrapleuraler
Druck. Somit gleicht der transmurale Druck den Spitzen-Ballonsoszillationsdruck – (Druck
aufgrund von Herzgewicht + intrapleuraler Druck). Wie zuvor diskutiert
wurde, ist der Druck bei einem Steigungsänderungspunkt 200 gleich
dem Druck aufgrund eines Herzgewichts plus dem intrapleuralen Druck:
Deshalb ist der transmurale Druck gleich dem Spitzenballon-Oszillationsdruck 128 minus
dem Druck bei einem Steigungsänderungspunkt 200 und
diese beiden Werte kommen von derselben Ballonposition, d.h. benachbart
dem linken Atrium. Da weiter der Ballon nicht von dem Herz wegbewegt
werden muss, um einen ösophagealen
Druck zu messen, und zwar als eine Annäherung des intrapleuralen Drucks,
beseitigt dies jegliche Bedenken über die Gültigkeit eines ösophagealen
Drucks als eine Maß eines
intrapleuralen Drucks, über die
optimale Position in dem Ösophagus
zur Messung intrapleuralen Drucks und über jegliche andere Faktoren in
oder um den Ösophagus,
die eine intrapleurale Druckbestimmung stören würden.
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Es
sollte klar sein, dass, während
die vorliegende Erfindung im Detail hierin beschrieben worden ist, die
Erfindung anderweitig verkörpert
werden kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
wie sie durch die beigefügten
Ansprüche
definiert ist.
