DE9216558U1

DE9216558U1 - Gasinjektor

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Publication number: DE9216558U1
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Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2002-12-05
Also published as: EP0671894A1; WO1994013204A1

Description

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GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER \" .·..:!. PATENTANWÄLTE

" ZUGELASSENE VtHIHtIbR BHM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

RICHARD GLAWE₁ Dr.-Ing. (1952-1985)

KLAUS DELFS, Dlpl.-Ing., Hamburg

WALTER MOLL, Dlpl.-Phys. Dr. rar. nat, München

ULRICH MENGDEHL, Dipl.-Chem. Dr. rar. nat, Hamburg

HEINRICH NIEBUHR, Dlpl.-Phys. Dr. phil. habil., Hamburg

ULRICH GLAWE, Dipl.-Phys. Dr. rer. nat, München

Dr. Martin Zwaan Bernhardmerkau, Dipi.-Phys., München

Wolfgang Kloess,

Lübeck Postfach 26 0162 Postfach 13 03 91

Liebherrstraße 20 Rothenbaumchaussee

8000 München 26 2000 Hamburg 13

Tel. (089) 22 46 65 Tel. (040) 410 20

Telefax (089) 22 39 38 Telefax (040) 45 89

Telex 5 22 505 Telex 17 403156

Teletex 403156<=SPEZ

HAMBURG

&rgr; 15347/92 Ke/yh/UM/Be(#91)

Gasinjektor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten gasförmiger Medien in ein flüssigkeitsgefülltes Gefäßsystem, mit einer Druckquelle für das gasförmige Medium, einem Dosierventil zum Einstellen des Gasflusses, einem mit dem Gefäßsystem verbindbaren Gasauslaß und einem zwischen Dosierventil und Gasauslaß angeordneten Sensor zum Erfassen des Drucks, Massenstroms oder Volumenstroms des gasförmigen Mediums, wobei aus dem Ausgangssignal des Sensors eine Regelgröße für das Dosierventil ableitbar ist.

Ein solcher Gasinjektor findet bspw. bei der Angiographie Verwendung. Unter Angiographie versteht man das röntgenographische Abbilden von Blutgefäßen unter Zuhilfenahme eines in die Blutbahn eingeführten Kontrastmittels. Grundsätzlich sind in der Radiologie zur Verbesserung der Erkennbarkeit anatomischer Strukturen positive Kontrastmittel, die die Strahlenabsorption erhöhen, und negative Kontrastmittel, die die Strahlenabsorption erniedrigen, bekannt. In der Angiographie werden üblicherweise jodhaltige Flüssigkeiten als positive Kontrastmittel benutzt. Jedoch weist ein erheblicher Teil (ca. 13% bei ionischen und 3% bei nichtionischen Kontrastmitteln) der angiographierten Patienten allergische Reaktionen gegen

Umsatzsteuer-ldentifikatienSBivnrrier L Ada>4 ValuaTaxlderj^fication Number: DE 118 319199 Dresdner Bank AG Hamburg 04 030448JXT (BLZ 2PO80ioq) : . Poätgjrb Hamburg 1476 07-200 (BLZ 200100 20)

Kontrastmittel auf, die zu schweren und sogar tödlichen Zwischenfällen führen können.

Es ist ebenfalls bekannt, Kohlendioxid als gasförmiges negatives Kontrastmittel bei der Angiographie zu verwenden. CO2 belastet den Organismus nur wenig, da es sich sehr schnell physikalisch in Blut löst und binnen eines Atemzuges über die Lunge wieder abgeatmet wird. Das COg muß unter definierten und reproduzierbaren Bedingungen in die Blutbahn eingeführt werden. Injektion mit zu geringem Druck führt dazu, daß in dem zu angiographierenden Gefäßabschnitt das Blut nicht vollständig verdrängt wird, sondern lediglich ein Gas/Blut-Gemisch entsteht (sogenannte "Bubbles"). Die verbliebenen Blutreste können im Angiogramm fälschlicherweise als Stenose gedeutet werden. Die Injektion von CO« unter zu hohem Druck kann Gefäßverletzungen hervorrufen.

Bei einem aus DE-PS 38 02 128 bekannten Gasinjektor der eingangs genannten Art wird zur Regelung des Gasflusses ein Servoventil mit einem nachgeschalteten Dosierwiderstand verwendet. Ein Servoventil ist ein üblicherweise als Längsschieber- oder Drehschieberventil aufgebautes Wege-Ventil. Ausführungsbeispiele sind in der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik" 35 (1991), S.43-47 beschrieben. Solche Servoventil sind verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und benötigen zudem eine Signalrückführung des zurückgelegten Stellweges, d.h. zur Ermittlung des momentanen Stellzustandes des Servoventil ist ein separater Wegeaufnehmer erforderlich, der ein entsprechendes Signal erzeugt. Servoventil benötigen zudem relativ hohe Arbeitsdrucke, die gewünschten niedrigen Gasdrücke entsprechend dem im Blutgefäß herrschenden Druck können sie jedenfalls nicht direkt abgeben, so daß ein nachgeschalteter Drosselwiderstand erforderlich ist, der nach dem Gebrauch dieses vorbekannten Injektors aus hygienischen Gründen jedesmal gewechselt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht oder in geringerem Maße aufweist und die einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Dosierventil als Proportionalventil ausgebildet ist.

Ein Proportionalventil im Sinne der Erfindung ist jedes Sitz-Ventil, dessen Öffnungsquerschnitt proportional der (in der Regel elektrischen) Stellgröße ist und bei dem keine Signalrückführung des Ventilweges zur Ermittlung des momentanen Stellzustandes des Ventils erforderlich ist, da sich der jeweilige Stellzustand (Öffnungsquerschnitt) des Proportionalventils unmittelbar aus der zugeführten (elektrischen) Stellgröße ableiten läßt. Ein solches Proportionalventil ist erheblich kostengünstiger als das im Stand der Technik eingesetzte Servoventil. Zudem hat sich herausgestellt, daß ein Proportionalventil das gasförmige Medium unmittelbar mit dem zur Einleitung in ein Blutgefäß erforderlichen verhältnismäßig niedrigen Überdruck abgeben kann, ein zusätzlicher Dosier- bzw. Drosselwiderstand wie in der DE-PS 38 02 128 ist nicht erforderlich. Mit dem erfindungsgemäßen Gasinjektor lassen sich kleine Gasvolumenströme (je nach Gefäßgröße etwa 5-40 ml/s) auch gegen den pulsierenden Blutdruck genau und flatterfrei dosieren.

Es sei noch angemerkt, daß die Injektion von CO₂ nur einen verhältnismäßig geringen Negativkontrast gegenüber der normalen Blutfüllung des Gefäßes schafft. Um trotz dieses geringen Kontrastunterschiedes die Gefäße gut sichtbar zu machen, wird die sogenannte digitale Subtraktionsangiographie (DSA) eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird ein sogenanntes Maskenbild (das Gefäß im mit Blut gefüllten Normalzustand) und ein Füllungsbild (das Gefäß mit der Gasfüllung) aufgenommen. Die Bilder werden digitalisiert und zur Kontrastverstärkung voneinander subtrahiert.

Die den Sensor und das Proportionalventil enthaltende Regelschleife ist zweckmäßigerweise zur Regelung des Gasvolumenstroms ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß der Gasvolumenstrom der wesentliche die Qualität des Angiogramms beeinflussende Parameter ist, so daß die Regelbarkeit und Reproduzierbarkeit dieses Parameters besonders wichtig ist. Der zwischen dem Proportionalventil und dem Gasauslaß angeordnete Sensor kann unmittelbar zur Messung des Volumenstroms oder Massenstroms ausgebildet sein. In der Regel ist dieser Sensor jedoch ein Druckaufnehmer, der dann den am Ausgang des ProportionalventiIs herrschenden Druck mißt. Der am

Proportionalventil eingangsseitig anstehende Druck ist der ja bekannte Ausgangsdruck der Druckquelle. Es läßt sich dann aus dem Druckabfall über das Proportionalventil, dessen Öffnungsquerschnitt ja jeweils bekannt ist, der ausgangsseitig am Proportionalventil resultierende Gasvolumenstrom errechnen und regeln. Auf diese Weise wird auch der ausgangsseitig an der Druckquelle herrschende Primärdruck mit überwacht, ohne daß dazu ein zusätzlicher Druckaufnehmer erforderlich wäre. Wird nämlich bei einem bestimmten Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils ein bestimmter Gasdruck an der Ausgangsseite des ProportionalventiIs nicht mehr erreicht, deutet dies auf einem Druckabfall der Druckquelle, bspw. eine leere Gasflasche hin. Der Injektor kann sich dann automatisch abschalten und ein Alarmsignal auslösen.

Bei der Einleitung des Gases in das Gefäßsystem kommt es darauf an, daß das Gas an der Verbindungsstelle zwischen Gasauslaß und Gefäßsystem mit dem gewünschten Druck und Volumenstrom abgegeben wird. Da aber der Druck und Volumenstrom am Ausgang des Proportionalventils gemessen werden und da Gas ein kompressibles Medium ist, müssen Druck und Volumenstrom am Ausgang des Proportionalventils nicht identisch mit Druck und Volumenstrom an der Verbindungsstelle Gasauslaß/Gefäßsystem sein. Es ist daher zweckmäßig, daß die Rege!schleife zur Regelung des Gasvolumenstroms mit Korrekturfaktoren entsprechend der Kompressibilität des verwendeten Gases und dem Fließwiderstand des verwendeten Gasauslasses beaufschlagbar ist. Diese Korrekturfaktoren können bspw. einer Datenbank entnommen und dem Regelkreis als Steuergröße zugeführt werden. Es läßt sich so sicherstellen, daß das Gas tatsächlich mit dem gewünschten Druck und Volumenstrom in das Gefäßsystem abgegeben wird.

Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einstellbare MaximaImengenbegrenzung für das an das Gefäßsystem eingeleitete Gas auf. Diese Begrenzung verhindert, daß aus Unachtsamkeit dem Organismus eine ihm unzulässig stark belastende Kohlendioxidmenge zugeführt wird.

Der Gasauslaß ist in der Regel als in das Gefäßsystem einführbarer Katheter ausgebildet. Die oben schon angesprochene Verbindungsstelle zwischen Gasauslaß und Gefäßsystem ist dann die Katheterspitze, aus der das Gas in den zu angiographierenden Bereich des Gefäßsystems abgegeben wird. Da

Kohlendioxid eine niedrige Viskosität aufweist, können mit entsprechend dünnen Kathetern auch kleine Blutgefäße angiographiert werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Proportionalventil und Gasauslaß ein zusätzliches Schaltventil angeordnet. "Zwischen" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß das Schaltventil in Flußrichtung des Gases zwischen Proportionalventil und Gasauslaß angeordnet ist. Auch in den übrigen Ansprüchen ist der Begriff "zwischen" in diesem Sinne zu verstehen. Unter "Schaltventil" ist ein Ventil zu verstehen, das zwischen den zwei Zuständen "geschlossen" und "geöffnet" hin- und herschaltbar ist. Ein solches zusätzliches Schaltventil ermöglicht es, den Gasauslaß vom übrigen Injektor pneumatisch zu trennen. Einerseits kann auf diese Weise bei Störfällen das Gerät sofort vom Gefäßsystem getrennt werden, andererseits kann so verhindert werden, daß bspw. beim Einführen des Katheters Blut in den Injektor zurücksteigt und diesen kontaminiert.

Vorteil hafterweise ist zwischen Schaltventil und Gasauslaß ein zusätzlicher Drucksensor vorgesehen. Nach dem Einführen des Katheters mißt dieser Sensor den im Gefäßsystem herrschenden Blutdruck. Somit ist auch bei noch geschlossenem Schaltventil der Druck schon bekannt, gegen den das Gas in das Gefäßsystem eingeleitet werden muß. Schon vor dem Öffnen des Schaltventils läßt sich daher der am Proportionalventil ausgangsseitig herrschende Druck entsprechend einregulieren, so daß beim Öffnen des Schaltventils einerseits kein Blut in den Injektor zurückströmt und andererseits kein Kohlendioxid mit übermäßig hohem Druck in das Gefäßssystem abgegeben wird. Somit dient dieser zusätzlicher Drucksensor dazu, vor Beginn des Injektionsvorgangs den im Gefäßsystem herrschenden Gegendruck zu messen und die Injektionsparameter darauf abzustimmen.

Zwischen dem Schaltventil und dem Gasauslaß kann zusätzlich ein Filter angeordnet sein. Ein solcher Filter ist zweckmäßigerweise als Mikrofilter mit einem Netzgeflecht von etwa 1 pm Maschenweite ausgebildet. Es dient einerseits als Feinstfilter für das in das Gefäßsystem einzuleitende Gas und andererseits als Reservoir, das bspw. bei Fehlfunktionen des Gerätes zurückströmendes Blut zunächst einmal auffängt, bevor dieses in den Injektor eintreten kann. Es können hier in Narkosegeräten üblicherweise

verwendete Mikrofilter benutzt werden, die nach jedem Gebrauch gewechselt werden.

Als zusätzliche Sicherungen gegen das Zurückschlagen von Blut in den Injektor können zwischen Schaltventil und Gasauslaß noch zusätzlich ein Rückschlagventil und/oder ein Flüssigkeitsdetektor angeordnet sein. Das Rückschlagventil verhindert, daß überhaupt eine Rückströmung stattfindet. Der Flüssigkeitsdetektor löst dann, wenn Flüssigkeit zu ihm zurückströmt, Alarm aus, schließt das Schaltventil und legt den Injektor still.

Zum Auslösen der Gasinjektion kann ein Fußschalter vorgesehen sein, so daß der bedienende Arzt die Händen für andere Tätigkeiten frei hat.

Vorteilhafterweise sind alle mit dem gasförmigen Medium in Berührung kommende Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung hitze- und chemikalienbeständig ausgeführt. Sie können dann durch Erwärmung auf Temperaturen um 65°C und/oder Begasung bspw. mit Ethylenoxid oder Formaldehyd sterilisiert werden.

Ein weiteres Verfahren zum Untersuchen von Blutgefäßen ist die Angioskopie. Bei diesem Verfahren wird ein Angioskop (Endoskop) mit einer Kamera oder vergleichbaren optischen Einrichtung an der Spitze in das zu untersuchende Blutgefäß eingeführt. Der zu angioskopierende Gefäßabschnitt muß mit einem optisch durchlässigen Medium freigespült werden. Im Stand der Technik geschieht dies in der Regel mit einer physiologischen Salzlösung. Diese Flüssigkeit muß über einen Katheter mit einem verhältnismäßig hohem Druck appliziert werden, damit das Blut vollständig weggespült und der entsprechende Gefäßabschnitt für das Angioskop sichtbar wird. Dies führt zu Turbulenzen im Gefäßinneren, die wiederum die Gefäßinnenwände beschädigen können. Da zudem große Mengen Spülflüssigkeit (zwischen 120 - 1100 ml/min) injiziert werden müssen, kann es zu einer Volumenüberlastung des Herzens kommen. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, CO₂ als Spülmedium für die Angioskopie zu verwenden. Dies ist allerdings insbesondere dann problematisch, wenn kleinere Blutgefäße in der Nachbarschaft stromab gelegener größerer Gefäße angioskopiert werden sollen. Aufgrund des Venturi-Effektes dieser größeren Gefäße wird das applizierte COp

sofort abgesogen, ohne daß zumindest für einen begrenzten Zeitraum klare Sicht in dem zu untersuchenden Gefäß auftritt.

Bei Einsatz des Gasinjektors für die Angioskopie ist zur Lösung dieses Problems erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Katheter mindestens zwei lumig ist und daß ein Lumen mit einem den Außenumfang des Katheters ringförmig umschließenden aufblasbaren Ballon verbunden ist. Durch Aufblasen des Ballons kann das Blutgefäß stromaufwärts des zu untersuchenden Abschnitts blockiert und so das Nachströmen von Blut verhindert werden. Das injizierte CO« wird nicht sofort wieder vom nachströmenden Blut verdrängt, die klare Sicht im Blutgefäß bleibt langer erhalten. Ein vorteilhaftes Material für den Ballon ist Latex.

Das Aufblasen des Ballons soll mit einem Druck erfolgen, der ausreicht, um das unerwünschte Nachströmen von Blut weitgehend zu blockieren, der andererseits aber auch nicht so groß ist, daß Beschädigungen der Gefäßinnenwände auftreten. Es ist daher zweckmäßig, wenn das mit dem Ballon verbundene Katheterlumen über ein zweites Proportionalventil mit der Druckquelle für das gasförmige Medium verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich der Ballon mit einem vorbestimmten, definierten Druck aufblasen. Vorteilhafterweise ist zwischen dem zweiten Proportionalventil und dem Ballon auch noch ein Druckaufnehmer angeordnet, damit sich sicher feststellen läßt, ob der zur Blockade des Blutgefäßes erforderlicher Ballondruck erreicht ist.

Um eine möglichst weitgehende Reproduzierbarkeit der angioskopischen Aufnahmen zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Ballon zunächst mit einem vorbestimmten Gasdruck aufblasbar und anschließend die Gaseinleitung in das Gefäßsystem mit einstellbarer Zeitverzögerung auslösbar ist.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, die für die Angioskopie Verwendung finden, wird das Angioskop durch das gleiche Katheterlumen in das Gefäß eingeführt, durch das auch das CO₂ in das Gefäß eingeleitet wird. Dies ist möglich, da moderne Angioskope einen Außendurchmesser von lediglich 0,5 mm haben. Die Querschnittsverengung dieses Katheterlumens durch das Angioskop kann aber dazu führen, daß der Druckabfall über dieses Katheterlumen auf kaum kalkulierbare Weise ansteigt. Zudem kann das Angioskop am Katheterausgang durch den Gasstrom in

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Flatterbewegungen versetzt oder an die Gefäßwand gedrückt werden, so daß keine zufriedenstellenden angioskopischen Bilder entstehen. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Katheter ein separates, zusätzliches Lumen zum Einführen eines Angioskopes (Endoskopes) aufweist. Erfindungsgemäß weist also ein Katheter zur Verwendung als Gasauslaß einer obenstehend beschriebenen Vorrichtung mindestens drei Lumina auf. Störungen des Gasflusses durch das Angioskop erfolgen dann nicht mehr. Bei einem solchen Katheter weist das Lumen zum Aufblasen des Ballons und das Lumen zum Einleiten des Kohlendioxids in ds Gefäßsystem einen Durchmesser von etwa 0,4 mm auf, das Lumen zum Einführen des Angioskops hat einen Durchmesser von etwa 1 mm. Vorteilhafte Materialien für einen solchen Katheter sind PVC, Polyurethan oder Polyethylen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gasinjektors; Fig. 2 ein Proportionalventil im Längsschnitt; Fig. 3 schematisch einen vierlumigen Katheter; Fig. 4 den Katheter aus Fig. 3 im Querschnitt.

Der Gasinjektor weist als Druckquelle eine Kohlendioxidflasche 1 auf, die über ein Druckminderventil 2 und einen Mikrofilter 3 mit einem als Schaltventil ausgebildeten Eingangsventil 4 verbunden ist. Der Druckminderer 2 vermindert den Gasdruck auf etwa 4 bar, der Mikrofilter 3 weist ein Netzgeflecht mit einer Maschenweite von etwa 5 &mgr;&idiagr;&eegr; auf und hält etwaige Verunreinigungen im Kohlendioxid zurück. An das Eingangsventil 4 sind ausgangsseitig die Proportionalventile 5 und 6 parallel angeschlossen. Jedes dieser Proportionalventile 5, 6 weist ausgangsseitig einen Druckaufnehmer 20, 21 auf, der den jeweiligen Ausgangsdruck des Proportionalventils erfaßt und in ein elektrisches Signal umwandelt, das dann wieder als Regelgröße zur Ansteuerung des Proportionalventils zurückgeführt wird. Die Proportionalventile 5, 6 werden elektromagnetisch betätigt und sind weiter unten näher erläutert. Ausgangsseitig an die Proportionalventile 5, 6

schließen sich elektromagnetisch betätigte Schaltventile 10, 8 an, denen jeweils ein Druckaufnehmer 9, 7 zugeordnet ist, der im geschlossenen Zustand dieser Schaltventile 10, 8 den an diesen jeweils ausgangsseitig anstehenden Druck mißt. Der Ausgang des Schaltventils 10 ist über einen Mikrofilter 11 (Netzgeflecht mit einer Maschenweite von 1 &mgr;&pgr;&igr;) mit dem Lumen 13 eines Katheters 14 verbunden. Dieses Lumen 13 ist an der Katheterspitze 16 offen und dient der Einleitung von CO₂ in das Blutgefäß 17. Das Schaltventil 8 ist ausgangsseitig mit dem Lumen 12 des Katheters 14 verbunden, über das der Ballon 15 aufgeblasen werden kann. Zur Erfassung der von den Druckaufnehmern 9, 7 gemessenen Werte und zur Steuerung der Ventile ist ein Steuergerät 18 vorgesehen, das wiederum mit einem Personal Computer 19 verbunden ist.

Der Aufbau der Proportionalventile 5, 6 ist in Fig. 2 näher erläutert. Das Ventilgehäuse 25 weist einen Druckeingang 22, einen Druckausgang 23 und einen Entlüftungsausgang 24 auf. Im Ruhezustand des Ventils ist die Verbindung zwischen dem Druckeingang 22 und dem Ausgang 23 durch den Hauptkolben 26 gesperrt, der von einer Feder 27 abdichtend gegen den Ventilsitz 28 gedruckt wird. Die in der Zeichnung nur schematisch angedeutete Magneteinrichtung 29 betätigt über eine Kolbenstange 30 den Regelkolben 31, der im Ruhezustand auf einer Axialfläche des Hauptkolbens 26 abdichtend anliegt. Hauptkolben 26 und Regelkolben 31 sind als im wesentlichen zylindrische Hohlkörper ausgebildet. Der Regelkolben 31 weist an seiner der Magneteinrichtung 29 zugewandten Axialfläche Öffnungen auf, die seinen Innenraum mit der Entlüftungsöffnung 24 verbinden. Wenn die Magneteinrichtung 29 auf den Regelkolben 31 in Richtung des Pfeils A in Fig. 2 eine Kraft ausübt, die die Haltekraft der Feder 27 übersteigt, bewegt sich der Regelkolben 31 in Richtung dieses Pfeils A und hebt dabei den Hauptkolben 26 von seinem Ventilsitz 28 ab. Der Druckeingang 22 steht jetzt mit dem Ringraum 32 und damit auch mit dem Druckausgang 23 in Verbindung. Der Öffnungsquerschnitt des Ventils hängt von der Kraft ab, die die Magneteinrichtung 29 auf den Regelkolben 31 ausübt, und ist proportional zum Stromfluß durch die Magneteinrichtung 29. Der durch die Magneteinrichtung 29 fließende Strom ist also direkt ein Maß für den Öffnungsquerschnitt des Ventils; ein separater Wegeaufnehmer zum Bestimmen des Stellzustandes des Ventils ist, anders als bei Servoventilen, nicht erforderlich.

Wenn der Druckausgang 23 entlüftet werden soll, zieht die Magneteinrichtung 29 den Regelkolben 31 entgegengesetzt der Richtung des Pfeils A in Fig. 2 so weit, daß er von der Axialfläche des Hauptkolbens 26 abhebt und damit den Druckausgang 23 mit seinem inneren Hohlraum und damit auch mit dem Entlüftungsausgang 24 verbindet.

Die Funktion des Injektors wird nachfolgend am Beispiel einer Gasinjektion mit vorheriger Ballonblockade des Blutgefäßes beschrieben. Folgende Injektionsparameter werden in den Computer 19 eingegeben oder sind in diesem bereits gespeichert:

1. Kompressibilität des Gases

2. Kathetertyp (Volumen, Fließwiderstand, Zahl der Lumina, Katheter mit oder ohne Ballon)

3. Dauer und Beginn der Ballonblockade (vor, während oder nach einer Gasinjektion)

4. Gasdruck, mit dem der Ballon aufgeblasen werden soll

5. maximal zu injizierendes Gasvolumen

6. gewünschter Gasvolumenstrom

Der Katheter 14 wird in das zu untersuchende Blutgefäß eingeführt. Seine beiden Lumina 12 und 13 werden mit den entsprechenden Anschlüssen des Injektors verbunden. Es muß sichergestellt sein, daß das gesamte gasführende System jetzt keinerlei Fremdgase außer Kohlendioxid mehr enthält, da es ansonsten zu Luftembolien kommen könnte. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Katheter 14 mit physiologischer Salzlösung gespült sein.

Das Steuergerät 18 öffnet jetzt das Eingangsventil 4. An den Eingängen der Proportionalventile 5 und 6 steht nun Kohlendioxid mit einem definierten, durch die Einstellung des Druckminderventils 2 bestimmten Druck an (i.d.R. 4 bar). Der Ausgangsdruck des Proportionalventils 6 wird jetzt so eingestellt, daß er dem gewünschten Fülldruck des Ballons 15 entspricht. Er wird durch den Druckaufnehmer 21 überwacht. Der Ausgangsdruck des Proportionalventils 5 (überwacht durch den Druckaufnehmer 20) wird so eingestellt, daß er etwas höher liegt als der durch den Druckaufnehmer 9 gemessene Blutdruck im Blutgefäß 17. Das Maß, um das er höher eingestellt wird als dieser Blutdruck, bestimmt sich zum einen durch den im Katheter

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stattfindenden Druckabfall und zum anderen durch den gewünschten Volumenstrom, mit dem das CO₂ in das Blutgefäß 17 injiziert werden soll. Das Schaltventil 8 wird jetzt geöffnet und verbindet den Ausgang des Proportionalventils 6 mit dem Lumen 12 des Katheters 14 und damit mit dem Ballon 15. Dieser Ballon wird jetzt mit dem gewünschten Druck aufgeblasen und blockiert das Blutgefäß 17. Nach Erreichen des gewünschten Ballondrucks kann das Schaltventil 8 wieder geschlossen werden, der Druckaufnehmer 7 überwacht dann den Ballondruck. Nach Ablauf einer einstellbaren Zeitverzögerung öffnet sich das Schaltventil 10 und verbindet den Ausgang des ProportionalventiIs 5 mit dem Lumen 13 des Katheters 14. COp kann jetzt aus der Katheterspitze 16 in das Blutgefäß 17 einströmen. Der Volumenfluß des einströmenden Kohlendioxids wird erforderlichenfalls durch Verstellen des ProportionalventiIs 5 geregelt und über die gewünschte Zeitdauer konstant gehalten. Der Gasvolumenstrom am Ausgang 16 des Katheters 14 wird dabei aus folgenden Parametern errechnet:

1. Eingangsdruck am Proportionalventil 5 (der bekannte Ausgangsdruck des Druckminderventils 2)

2. Ausgangsdruck am Proportionalventil 5 (gemessen durch den Druckaufnehmer 20)

3. Öffnungsquerschnitt des ProportionalventiIs 5 (proportional dem Strom durch die Magneteinrichtung 29)

4. Fließwiderstand und Druckabfall über das Lumen 13 des Katheters 14 (entnommen aus einer Datenbank im Computer 19)

Nach Abschluß der Injektion kann der Ballon 15 nach Öffnen des Schaltventils 8 über den entsprechenden Entlüftungsausgang des Proportionalventils 6 wieder entlüftet werden. Die Gasinjektion wird durch Schließen des Schaltventils 10 beendet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen vierlumigen Katheter zur Verwendung als Gasauslaß für einen erfindungsgemäßen Injektor. Dieser Katheter weist an seinem geräteseitigen Ende vier Anschlüsse 33-36 auf, die mit den jeweiligen Lumina verbunden sind. Der Anschluß 33 steht über das Lumen bzw. den Kanal 43 (Durchmesser 0,33mm) mit dem in der Nähe des patientenseitigen Endes des Katheters angeordneten Latexballon 38 in Verbindung. Durch Einleiten von Gas in den Anschluß 33 kann also dieser Latexballon

aufgeblasen werden. Anschluß 34 dient dem Einführen des Angioskops und steht mit dem Angioskopiekanal 42 (Durchmesser lmm) in Verbindung. Anschluß 35 steht mit einem zusätzlichen Arbeitskanal 44 (Durchmesser 0,66mm) in Verbindung, der zur Aspiration bzw. als Instrumentierkanal dient. Anschluß 36 steht mit dem Gaskanal 45 (Durchmesser 0,33mm) in Verbindung, durch den das Kohlendioxid in das Gefäß eingeleitet wird. Die Kanäle 42, 44 und 45 sind zum patientenseitigen Ende des Katheters hin offen, was in Fig. 3 durch die Bezugszeichen 39, 40 und 41 angedeutet ist. Der Kanal integrator bzw. Kanal separator 37 führt die vier Anschlüsse 33-36 zusammen und verbindet diese mit den jeweiligen Lumina des Katheters. Die gezeigte Ausführungsform des Katheters weist eine Länge von 1,3m und einen Außendurchmesser von 2,1mm auf. Der Latexballon 38 ist so dimensioniert, daß sich damit Gefäße bis zu einem maximalen Innendurchmesser von 25mm verblocken lassen.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Einleiten gasförmiger Medien in ein flüssigkeitsgefülltes Gefäßsystem (17), mit einer Druckquelle (1) für das gasförmige Medium, einem Dosierventil (5) zum Einstellen des Gasflusses, einem mit dem Gefäßsystem (17) verbindbaren Gasauslaß (16) und einem zwischen Dosierventil und Gasauslaß angeordneten Sensor (20) zum Erfassen des Drucks, Volumenstroms oder Massenstroms des gasförmigen Mediums, wobei aus dem Ausgangssignal des Sensors (20) eine Regelgröße für das Dosierventil (5) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (5) als Proportionalventil ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die den Sensor (20) und das Proportionalventil (5) enthaltende Regelschleife zur Regelung des Gasvolumenstroms ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife mit Korrekturfaktoren entsprechend der Kompressibilität des verwendeten Gases und dem Fließwiderstand und/oder Volumen des verwendeten Gasauslasses beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maximalmengenbegrenzung für das in das Gefäßsystem (17) eingeleitete Gas einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß als in das Gefäßsystem (17) einführbarer Katheter (14) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Proportionalventil (5) und Gasauslaß (16) ein zusätzliches Schaltventil (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (10) und Gasauslaß (16) ein zusätzlicher Drucksensor (9) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (10) und Gasauslaß (16) ein Filter (11) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (10) und Gasauslaß (16) ein Rückschlagventil angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (10) und Gasauslaß (16) ein Flüssigkeitsdetektor angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fußschalter zum Auslösen der Gaseinleitung vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit dem gasförmigen Medium in Berührung kommenden Teile hitze- und chemikalienbeständig ausgeführt sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter (14) mindestens zwei lumig ist und daß ein Lumen (12) mit einem den Außenumfang des Katheters (14) ringförmig umschließenden Ballon (15) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch (13), dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ballon (15) verbundene Katheterlumen (12) über ein zweites Proportionalventil (6) mit der Druckquelle (1) für das gasförmige Medium verbindbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballon (15) mit einem vorbestimmten Gasdruck aufblasbar und anschließend die Gaseinleitung mit einstellbarer Zeitverzögerung auslösbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter ein zusätzliches Lumen zum Einführen eines Endoskops (Angioskops) aufweist.

17. Katheter zur Verwendung als Gasauslaß einer Vorrichtung zum Einleiten eines gasförmigen Mediums in ein flüssigkeitsgefülltes Gefäßsystem, insbesondere zur Verwendung als Gasauslaß einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens drei lumig ist.