EP0566710A1 - Medizintechnisches verfahren zur messung der durchblutung eines organs und mittel dazu - Google Patents

Medizintechnisches verfahren zur messung der durchblutung eines organs und mittel dazu

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Publication number
EP0566710A1
EP0566710A1 EP92919928A EP92919928A EP0566710A1 EP 0566710 A1 EP0566710 A1 EP 0566710A1 EP 92919928 A EP92919928 A EP 92919928A EP 92919928 A EP92919928 A EP 92919928A EP 0566710 A1 EP0566710 A1 EP 0566710A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
coding
probe
electrode
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92919928A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans BÄR
Eduard Dr. Hirsbrunner
Daniel Flückiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0566710A1 publication Critical patent/EP0566710A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14542—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1468—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means
    • A61B5/1473—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using chemical or electrochemical methods, e.g. by polarographic means invasive, e.g. introduced into the body by a catheter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1495—Calibrating or testing of in-vivo probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
    • A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
    • A61B5/6848—Needles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0209—Special features of electrodes classified in A61B5/24, A61B5/25, A61B5/283, A61B5/291, A61B5/296, A61B5/053
    • A61B2562/0215—Silver or silver chloride containing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043—Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/08—Sensors provided with means for identification, e.g. barcodes or memory chips

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring the blood flow to an organ, in particular a human tissue, using the hydrogen washout method, and to suitable means for carrying out this method.
  • the blood of the test subject is enriched with hydrogen and used as an electrolyte which forms a galvanic element with two electrodes inserted into the tissue to be examined.
  • the electrical voltage of this element is determined, among other things, by the concentration of hydrogen in the blood.
  • the hydrogen is introduced into the blood with the breathing air or by injection. As soon as the voltage between the electrodes has reached a certain limit, the supply of hydrogen is interrupted and the decrease in the voltage as a function of time is observed.
  • the steepness of the measurement curve of this function is a measure of the blood flow to the tissue, in which the blood enriched with hydrogen is removed and replaced by blood free of hydrogen.
  • the theoretical basis of this method in particular the calculation of the potentials of the electrodes as a function of the hydrogen ion concentration using the serious equation and the Determination of the blood flow to a tissue volume from the decrease in the concentration of hydrogen in the blood using the diffusion laws are described in detail, for example, by K.Auckland et al in Circulation Research, Volume XV, 1964, pages 164ff.
  • a device with which for the first time the blood circulation of tissue can be used according to the advantageous hydrogen washing-out method without the measuring current which is physiologically questionable for humans is used described for example in EP patent application No. 0 452 276.
  • a plurality of probes are introduced into the tissue at a plurality of spatially separated locations.
  • several measuring devices are required today and an undesirably large amount of effort is required to achieve usable results.
  • This spatial measurement is particularly difficult for long-term measurements due to the repeated insertion of new probes and the adjustment of these newly inserted probes.
  • the insertion of new probes at predetermined locations of an organ to be examined requires an undesirably high expenditure on equipment and can only be carried out by appropriately trained doctors.
  • the object of the present invention is therefore to create a method for measuring the blood flow using the hydrogen washout method, which overcomes the known disadvantages and in particular enables reproducible long-term measurements with several probes and high security against manipulation.
  • the method according to the invention provides for the use of interchangeable probes of any kind or connecting elements or other medical-technical utensils which are inseparably provided with codes,
  • age and type for example, in order to be able to monitor their correct connection in the assembled, that is to say application-ready, condition. to be able to operate them from a single measuring device and / or therapy device, respectively. to enable an additional anterograde and / or posterodrade function control and monitoring.
  • the advantages achieved by the invention lie essentially in increasing the functional and thus patient safety, in particular by checking all contacts and functions between the measuring device and the arbitrarily arranged probes, medical-technical instruments or utensils, in the possibility of long-term measurements with increased measuring accuracy and the multi-dimensional display of measured values, as well as in quality assurance and in the variety of applications made possible by the modular design.
  • the probes and / or the connection elements can return stored or measured information. report on. This operating method also allows special functions of the probes to be controlled in a targeted manner.
  • a measuring device in this case also a control device, which is suitable for performing the method according to the invention has at least the features listed in the present claim 4.
  • the measuring electrode and the reference electrode essentially consist of metals whose chemical natural potentials are close to one another. Both the measuring electrode as well as the reference electrode are connected to the inputs of an operational amplifier via appropriate feed lines to form the difference of their potentials.
  • the measuring electrode, the reference electrode and the neutral electrode and their leads have a shield against external interference fields.
  • the shields of the measuring and reference electrodes and their leads are connected to the neutral electrode via the positive input of a voltage amplifier circuit and the negative input of this voltage amplifier circuit is connected to the one to form the mean value the potentials of the measuring and reference electrodes, connected between the leads of these electrodes connected voltage dividers.
  • the measuring device is preferably equipped with an electronic multiplexer, with which the voltage applied to the individual sensors is scanned in succession, for example 5 times per second.
  • this device Since the measuring part of the device is electrically isolated from the other parts of the device, this device makes it possible to carry out the hydrogen washout method for determining the blood flow in a reproducible manner with physiologically acceptable current strengths.
  • FIG. 1 a flow chart with the essentials of the invention
  • FIG. 3 a circuit diagram of the analog or measuring part of a measuring device suitable for carrying out the method
  • FIG. 4 a detailed circuit diagram of the analog or measuring part of a measuring device suitable for carrying out the method
  • FIGS 5a - 5q connecting pieces, connecting elements or
  • FIGS. 6a-6o probes as are suitable for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 7 a possible measuring arrangement for carrying out the method according to the invention.
  • step a To measure the spatial blood circulation distribution of a human organ, several detachable, individually coded probes are implanted spatially distributed in a tissue to be examined in step a). This step is usually done by an experienced doctor.
  • step b the individual probes now implanted are connected via coded connecting elements to a measuring device for determining the blood flow rate using the hydrogen washout method. Thanks to the present method, this second step can also be carried out by trained auxiliary personnel.
  • step c the individual coding values of the probes, connecting elements and possibly other medical utensils are read and checked by the measuring device.
  • the measuring device displays a corresponding error message F. If the control performed by the measuring device does not lead to an error message, the measured value acquisition unit is released for signal acquisition at the measuring electrodes. Simultaneously with the measurement d), the measured values are stored together with the associated coding values, displayed or fed to the evaluation A.
  • the probes can be left in the tissue and method step c) in regular intervals are repeated. After a desired duration, a further measurement can preferably be carried out using the hydrogen washout method. The measured values of the individual measurements are then subjected to an evaluation A.
  • the block diagram shown in FIG. 2 shows a power supply unit 100 which is connected to a supply 200, which supply has a potential lock of at least 4 kW and supplies an analog part 300 with the necessary voltage.
  • the probes A and B are connected to the analog part 300.
  • the likewise electrically isolated output of the analog part 300 is connected to a digital part 400.
  • catheter-like probes are implanted, through the cannulas of which the electrodes required for the desired measurement are inserted, preferably with a needle.
  • the electrodes required for the desired measurement are inserted, preferably with a needle.
  • they can be removed and / or replaced after a series of measurements has taken place or, by successively extending the needle, contaminated electrodes can always be used for the measurement.
  • This flowchart can also be used for other measurement and therapy techniques, e.g. 0 ⁇ -, pH, glucose, potassium, temperature, blood pressure, intracranial pressure measurements, as well as medicinal infusion devices are taken over.
  • FIG. 3 shows the measuring part of a measuring device suitable for carrying out the method.
  • Essential to the invention is the measurement value acquisition unit 46, which is connected to a probe connector 52.
  • the fixed resistor 54 forms one together with the grounded coding resistor 49 Voltage divider whose value is recognized by the measured value acquisition unit 46.
  • the measuring electrode 11 shielded against external interference potentials is connected via a feed line 12 to a first impedance converter 14, the output of which is connected to the negative input of a measuring amplifier 13.
  • a shielded 27 reference electrode 15 is connected via a feed line 17 to a second impedance converter 16, the output of which is connected to the positive input of the measuring amplifier 13 via a resistor which can be regulated for zero adjustment.
  • the measuring device which is preferably used for the method according to the invention also has a driving neutral electrode 29 with which opposing fields are actively coupled in to the measuring region in order to compensate for external interference fields.
  • the mean value from the voltage divider 31 of all signals is kept at zero volts by changing the common mass.
  • the mass feedback via the two inverting amplifiers 28, respectively.
  • a PI controller is high-resistance, for example via a 100 kOhm resistor.
  • the supply line 24 for the interference voltages is connected to the shields 25, 27.
  • the output of the differential amplifier 13 is connected to an A / D converter 46 via a low-pass filter.
  • the block 46 shown in FIG. 3 detects six signals and has a 10-byte resolution (1024 bytes).
  • the A ⁇ capitaung on the digital side is effected by a micro- • processor 41 via a data bus 51 having at least four leads which are connected via optical coupler 47 to the A / D converter 46th
  • a suitable transmitter 48 is provided for the supply.
  • the free analog inputs 33, 50 can be further signals such as eg record pH value, temperature or codes.
  • the processor Via the four digital lines 51, the processor can transmit signals into the analog part simply and with the same connections. The transmission is serial and can be expanded as required. This gives you the option, for example, of controlling the current for H_ generation, switching over the measuring range or changing OFFSET and amplification during signal detection.
  • the digital part mainly consists of the processor 41, the program of which is stored in an EPROM of the memory 42. In addition, a timer and an 8 to 32 kbyte RAM memory are provided, the operation of which is secured by a built-in battery.
  • the voltage of the probes is measured five times a second.
  • the current value is calculated from this and shown in the display.
  • the signal of the probe coding is read and stored in the non-volatile memory and made available for evaluation.
  • the mean value of the exponential regression is preferably calculated from five to ten measured values in order to further eliminate measurement value disturbances.
  • FIG. 4 shows the circuit diagram of the analog or measuring part for two coded probes in detail.
  • the probes are connected to the device with a multi-pin plug connector made of plastic and a highly flexible and shielded probe cable.
  • Each of these parts has a special coding that can be recognized by the device.
  • Figures 5a - 5q show different embodiments for connectors and connecting elements respectively.
  • Final elements as are required for the execution of the method according to the invention.
  • Such and other connecting pieces and connecting elements are generally known in medical technology and, according to the invention, are provided with an electronically recognizable coding, i.e. If necessary, include at least one shielded electrical line with a corresponding contact point for establishing an electrical connection between an independent or integrated in the measuring device code reading unit and the coding element, which e.g. are formed from a resistance element, a microchip or other electronic components with de inable value or condition.
  • FIGS. 6a-6o show examples of probes and, in particular, electrode carriers as can be used for carrying out the method according to the invention. Since practically an unrestricted area of application in medicine is possible, the probes also have a variety of shapes and properties. The following list is therefore limited to only a few basic types, which of course can be easily adapted to the corresponding needs in their design.
  • each electrode is. each measuring and or therapy head is individually managed. This embodiment makes it possible to place the individual electrodes locally independently. This results in three individual electrode carriers with the associated electrode materials.
  • the electrodes are combined in one probe. With this embodiment, all electrodes are placed in the same place. The result is only a single probe with the associated electrode materials.
  • This special embodiment even allows the sensitive measuring electrodes to be exposed only for the desired measurement and then to be pulled back into the protective cover.
  • several electrodes are combined in one probe. A three-dimensional measurement is possible with this embodiment. The result is only a single probe with the associated electrode materials.
  • the electrodes can be used all possible forms, such as are already as membrane- covered Electrodes, implantierb 'are electrodes for W, 0 or bioelectric signals, adhesive electrodes-surface-electrodes, Ei ⁇ wegelektrode ⁇ , Stechelelektroden, brush electrodes, disk microelectrodes, thin film electrodes, 3D electrodes are known.
  • ultrasound probes or catheters such as, for example, venous catheters, central venous catheters, arterial catheters, cardiac catheters, balloon catheters, lung catheters, shunt measuring catheters, stenosis measuring catheters, liver catheters, port-a-cath catheters, intracranial pressure catheters, drainage catheters, kidneys / urine catheters , Probe catheter (for temperature, blood pressure, H_, 0_, etc.) or in biopsy and puncture instruments, as also shown in FIGS. 5o-5q and 6a-6e.
  • the carrier materials used are preferably polyamide, p + type silicone, n type silicone, silicone rubbers, Kapton (polyi ide), Pyrex, Teflon, Tri-Mil insulated silver wire, Dacro ⁇ -mesh matrix, carbo ⁇ , polyethylene, polyethylene glycol, polyurethane , borosilicate, epoxy resin, Hysol epoxy, epoxylite, cyanoacrylate, stainless steel, silastic, parylene-N, polystyrene, polyepichlorohydrin, cellulose acetate membrane, PVC membrane.
  • the probes resp. Therapy heads can also carry transistors or other sensors as well as controllable valves.
  • a probe detection is integrated in all probes used in connection with the blood flow meter. This coding has the advantage that the device automatically recognizes the respective probe type, whereby a probe-specific and measurement-specific software can be loaded. Defective or third-party products which lead to error measurements can also be identified
  • the probe can select a defined filter value in the measuring device.
  • Various circuitry implementations are possible in the coding.
  • coding with resistance a defined voltage potential being generated with this resistance, which potential is fed to the microprocessor via A / Q converter.
  • the software processes the corresponding signal and automatically selects the associated parameters.
  • coding with AS1C customer-specific IC
  • AS1C customer-specific IC
  • the microprocessor processes this signal and then also selects the associated parameters.
  • Can the coding of the corresponding reader resp. -Device parts are not decrypted, an alarm signal can be triggered.
  • These codes are also integrated in the catheters etc., which ensures that the probe type is clearly assigned.
  • the device (measuring and / or application and / or control device is capable of clearly recognizing the specifically coded electrode, micropipette, catheter connecting element and / or measuring therapy head and can only be compatible with them and therefore function properly.
  • the coding can give the appropriately programmed basic device, for example, the following information: make of the electrode, type of electrode, function of the electrode, functionality of the electrode, functional state of the electrode, location of the electrode, age of the electrode, section resp. Sector identification on the electrode resp. Catheter, electrode-specific baseline. With an active coding element, there is even the possibility of coding the measurement signal itself.
  • a part of the measuring electronics can also be integrated in miniaturized form into the respective probe and in particular at its measuring tip.
  • the coding element can have a preamplifier, control and control function and is a component of the measuring and / or application probe, micropipette, catheter, connecting element and / or measuring therapy head.
  • the coding element lies in the distance between the measuring tip and the device and can be attached or attached directly to the probe, the micropipette or the catheter etc. is integrated into it. It can also be part of the Forwarding or a corresponding screw, plug or bayonet connection to the device. It is understood that the coding element can also be part of the sheath or sheath of the electrode, the micropipette or the catheter etc. and has a direct connection with the electrode function, the micropipette function or the catheter function, i.e. Control functions for the respective use takes over.
  • the advantages of the coding lie in quality assurance, patient safety and the reproducibility of the measurements, in particular the long-term measurements.
  • material properties can be determined by the coding, the localization of the electrodes, micropipettes or catheters etc. can be made clear can be defined, a basis for coordinate capability with multidimensional measured value resp.
  • the display of the measurement object, the electrode-specific measurement range can be automatically determined, an electrolysis or Stimulation current limitation (organ or function-specific fuse) can be implemented and electrode-specific calibration values can be recorded. Regardless of this, the coding of medical-technical utensils opens up further advantageous uses of the aids according to the invention.
  • the coded connectors can be used to check and monitor the lines of conventional H_ explosimeters for correct closure.
  • the measuring device according to the invention can be combined with other devices, such as devices for infusing liquids and medications.
  • the measuring electrodes can also be used as sensors for measuring the concentration of applied medicaments, for example vitamin C complexes, or for monitoring the pH value, the glucose value, the potassium value, etc. can.
  • the measuring arrangement shown in FIG. 7 shows a patient 500 who is connected to a hydrogen container 502 via an encoded mask 501.
  • An infusion bottle 503 is connected to an infusion needle 504 with corresponding connection elements.
  • Measuring probes 506 and an operating instrument 507 are also connected to the Measuring device 508 connected.
  • Implanted probes 505 are provided with an electromagnetic, readable coding. All the utensils and instruments used are also provided with a code 510.
  • probes with a plurality of electrodes are preferably used, which electrodes are lifted out of a protective sleeve or covering for the measurement.
  • This covering can consist of a resorbable material.
  • the probes are provided with means with which the electrodes can be sanded bright before each measurement. It is understood that this method and its means can also be used in technical and industrial areas.
  • the probes are connected to the measuring device via five-pole electrical lines. In order not for each of the coded used
  • IC bus circuit an RS 485 or a
  • ASB bus system can be used, or the supply voltage for the active coding elements or a signal processor TSS 400, which is commercially available today, can be clocked in order to send the measurement data during sleep mode of the supply voltage via the same conductors.
  • a PAL'S programmable logic array
  • PAL'S programmable logic array
  • the coding elements can integrate a microprocessor. This has recently made it possible to manage data transmission in the form of a logical ring, described below as "Tokenring-H_".
  • the token ring H_ is passed on from active subscribers to active subscribers in a numerically increasing subscriber address sequence with a token telegram.
  • the participant with the highest address is an exception; it returns a tolken to the central unit (which has the lowest address) to close the logical ring.
  • an active participant receives a token telegram addressed to him from his predecessor, then he can use the token and process message cycles.
  • Its predecessor determined on the basis of the entries in the list of active stations (LAS), which was generated according to P0WER-0N in the list Tolken phase and which is continuously updated later when a Tolken telegram is received. If the token sender is not the registered predecessor, the addressee must first assume that an error has occurred and ignores the tolken.
  • a request status is received during LAS generation, then it must acknowledge with the status "not ready for the ring". All other telegrams are not processed in the list token state, ie neither acknowledged nor answered. If the software recognizes its own address when capturing the active participants in two token telegrams in the source address, it must assume that a participant with the same address is already in the ring. It must then go into the off-line state and submit a report to the management (central unit).
  • the software assumes the ClaimToken-State state after the ListenToken-State or Active-State state if its TimeOut has expired, if no bus activity has been detected for a certain time and it must be assumed that the token has been lost. In this state, an attempt is made to reinitialize the logical ring or to start an initialization.
  • the central unit is therefore always able to Check the active number of participants using the list of active stations (LAS) and immediately trigger an alarm if there is a change.
  • the number of participants (hose, connector, probe, etc.) is also not limited to a specific number, and the individual participants can be interconnected in any order. It follows from this that only one processor type with the same software is always used for each conceivable connection, which of course considerably simplifies the manufacturing process.
  • the individual components are then only loaded with some component-specific data. This data is stored in the EEPROM area of the processor and could be changed at any time if necessary.
  • a possible need for change is a change in parameters based on empirical determinations.
  • the central unit of the measuring device is thus able to check the active codes at any time.
  • the number of medical technology components used is not a software-related restriction subject and can be switched in any order, that is not specified and combination, without the software having to be adjusted or changed. In this way, not only can basic data of the individual medical-technical components be recorded, but expiration data, for example of stored blood, can be stored and evaluated.
  • the above measurement and control method can also work in multiplex mode or for control purposes for medical manipulations, e.g. periodic tissue removal, medication applications etc. is suitable.

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Description

Medizintechnisches Verfahren zur Messung der Durchblutung eines Organs und Mittel dazu
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Durchblutung eines Organs, insbesondere eines menschlichen Gewebes, unter Anwendung des Wasserstoff-Aus- wasch-Verfahrens , sowie geeignete Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens.
Solche Verfahren und Messvorrichtungen dazu sind im medizinischen Bereich bekannt und dienen der Diagnostik ebenso wie der Kontrolle über den Verlauf und Erfolg einer Therapie oder eines chirurgischen Eingriffs. Bei diesem Verfahren wird das .Blut des Probanten mit Wasserstoff ange¬ reichert und als Elektrolyt verwendet, der mit zwei in das zu untersuchende Gewebe eingeführten Elektroden ein galva¬ nisches Element bildet. Die elektrische Spannung dieses Elementes wird unter anderem von der Konzentration des Wasserstoffs im Blut bestimmt. Bei der Ausübung dieses Ver¬ fahrens wird der Wasserstoff mit der Atemluft oder durch Injektion in das Blut eingeleitet. Sobald die Spannung zwischen den Elektroden einen bestimmten Grenzwert erreicht hat, wird die Zufuhr von Wasserstoff unterbrochen und die Abnahme der Spannung als Funktion der Zeit beobachtet. Die Steilheit der Messkurve dieser Funktion ist ein Mass für die Durchblutung des Gewebes, bei der das mit Wasserstoff angereicherte Blut abgeführt und durch Wasserstoff-freies Blut ersetzt wird. Die theoretischen Grundlagen dieses Verfahrens, insbesondere das Berechnen der Potentiale der Elektroden in Abhängigkeit von der Wasserstoffionen- konzentration mit Hilfe der ernst' sehen Gleichung und der Bestimmung der Durchblutung eines Gewebevolü ens aus der Abnahme der Konzentration des Wasserstoffs im Blut mit Hilfe der Diffusionsgesetze sind beispielsweise von K.Auckland et al in Circulation Research, Volume X V, 1964, Seiten 164ff ausführlich beschrieben.
Obwohl die Bestimmung der Durchblutung von Gewebe mit Hilfe inerter Gase, beziehungsweise mit Wasserstoff, seit mindestens 40 Jahren bekannt und in vielen Publikation diskutiert ist blieb die praktische Anwendung dieses Verfahrens bisher auf Tierversuche beschränkt, beziehungs¬ weise ist nur eine Messung der Blutflussrate bekannt, die an der Spitze des kleinen Fingers eines Menschen ausgeführt wurde. Die' Gründe dafür sind einfach. Mit den bisher zur Ausübung des beschriebenen Verfahrens verwendeten Vor¬ richtungen konnten auswertbare und reproduzierbare M-essungen nur durchgeführt werden, wenn die Stromstärke zwischen den
Elektroden und damit auch im Blut, beziehungsweise in dem zu untersuch ■_end_en G/-eweb_e mi•nd_est_ens 1-x1,0n- vι_A betrug -,' ein Wert der für einige Gewebe physiologisch bedenklich oder gar unzulässig ist.
Ein solches Messgerät wird beispielsweise im Artikel: "H_ Clearaπce Measurement of Blood Flow: A Review of Techπique and Polarographic Principles"; Wise Young, in STR0KE, Volume 11, No. 5, September - Oktober 1980, Seiten 552 bis 564, beschrieben.
Eine Vorrichtung mit welcher erstmals die Bestimmung der Durchblutung von Gewebe nach dem vorteilhaften Wasserstoff- Auswasch-Verfahren ohne den für den Menschen physiologisch bedenklich Messstrom verwendet werden kann, ist beispielsweise in der EP Patentanmeldung Nr. 0 452 276 beschrieben .
Obwohl das in dieser Druckschrift offenbarte Verfahren eine ' geeignete Methode zur Messung der Durchblutung menschlichen Gewebes darstellt, hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei Langzeitmessungen die für dieses Verfahren benötigten hoch¬ empfindlichen Elektroden relativ rasch mit körpereigenen, insbesondere mit fibrinhaltigen Substanzen überzogen werden, oder selbst oxidieren und damit die über einen längeren Zeitraum erfolgten Blutfluss essuπgen beeinträchtigt werden.
Ein weiteres Problem ergibt sich bei der - insbesondere bei Langzeitmessungen erwünschten - Messung der räumlichen Verteilung der Durchblutung des zu untersuchenden Gewebes. Bei einer solchen Messung werden mehrere Sonden an mehreren räumlich voneinander getrennten Stellen ins Gewebe eingebracht. Zur Auswertung der von den einzelnen Sonden abgetasteten Messwerte werden heute mehrer Messgeräte benötigt und uss ein unerwünscht grosser Aufwand betrieben werden, um brauchbare Resultate zu erzielen. Diese räumliche Messung ist insbesondere bei Langzeitmessungen durch das wiederholte Einsetzen von neuen Sonden und das Abgleichen dieser neu eingesetzten Sonden erschwert. Es versteht sich von selbst, dass das Einsetzen von neuen Sonden an vorgegebenen Stellen eines zu untersuchenden Organs einen unerwünscht hohen apparativen Aufwand benötigt und nur von entsprechend ausgebildeten Aerzten vorgenommen werden kann. Insbesondere hat sich auch gezeigt, dass bei der Vielfalt von zur Verfügung stehenden Messelektroden technisch ungeschultes Personal öfters auch falsche und/oder nicht geräteeigene Elektroden verwenden und damit die Messungen verfälscht werden.
Es besteht deshalb in Fachkreisen das Bedürfnis ein Verfahren und Mittel zur Ausführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches die bekannten Nachteile nicht aufweist und mit welchem Verfahren insbesondere Laπgzeitmessungen mit hoher Messgenauigkeit, in einfacher und sicherer" eise auch bei räumlichen Messungen durchgeführt werden können. Eine Fehlersuche während der Operation und unter sterilen äusseren Bedingungen ist schlichtweg untragbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Messung der Durchblutung nach dem Wasserstoff-Auswasch-Verfahren, welches die bekannten Nachteile überwindet und insbesondere reproduzierbare Langzeitmessungen mit mehreren Sonden und hoher Maπipulationssicherheit ermöglicht.
Insbesondere ist es die Aufgabe des vorliegenden Betriebs¬ verfahrens, die Funktionsfähigkeit der einzelnen Sonden zu kontrollieren, die einwandfreie Verbindung zwischen Messgerät und den Sonden zu überwachen und diese Sonden mit einem Messgerät gleichzeitig betreiben zu können.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, welche ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vor¬ sieht, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
Insbesondere sieht das erfindungsgemässe Verfahren vor, auswechselbare Sonden irgendwelcher Art respektive Ver¬ bindungselemente oder andere medizintechnische Utensilien zu verwenden, welche untrennbar mit Codierungen versehen sind, um damit bspw. deren Herkunft, Alter- und Art kontrol¬ lieren zu können, um im zusammengesetzten, das heisst anwehdungsbereiten Zustand deren einwandfreie Verbindung überwachen zu können resp. um diese von einem einzigen Messgerät und/oder Therapiegerät betreiben zu können, resp. eine zusätzliche anterograde und/oder posterodrade Funktionssteuerung und Kontrolle zu ermöglichen.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile liegen im wesentlichen in der Erhöhung der Funktions- und damit Patientensicherheit, insbesondere durch die Kontrolle aller Kontakte und Funktionen zwischen dem Messgerät und den beliebig angeordneten Sonden, edizin schtechnischen Instrumenten oder Utensilien, in der Möglichkeit von Langzeitmessungen mit erhöhter Messgenauigkeit und der mehrdimensionalen Messwertdarstellung, sowie in der Qualitätssicherung und in der Vielfalt der durch die modulare Bauweise ermöglichten Anwendung.
Zusätzlich können die Sonden und/oder die Verbindungs- elemeπte gespeicherte oder gemessene Informationen zurück- resp. weitermelden. Durch dieses Betriebsverfahren können auch Spezialfunktionen der Sonden gezielt gesteuert werden.
Ein Messgerät, in diesem Falle auch Kontrollgerät, welches sich zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet weist wenigstens die im vorliegenden Anspruch 4 aufgeführten Merkmale auf.
Im wesentlichen bestehen die Messelektrode und die Referenzelektrode aus Metallen, deren chemische Eigeπ- potentiale nahe beieinander liegen. Sowohl die Messelektrode als auch die Refereπ∑elektrode sind zur Bildung der Diffe¬ renz ihrer Potentiale über entsprechende Zuleitungen an den Eingängen eines Operationsverstärkers angeschlossen. Die Messelektrode, die Referenzelektrode und die Neutral¬ elektrode und deren Zuleitungen weisen eine Abschirmung gegen äussere Störfelder auf. Zur Erzeugung eines zu induktiv oder kapazitiv eingekoppelten Poteπtialschwankuπgen gegenläufigen Potentials im Gewebe sind einerseits die Abschirmungen der Mess- und Referenzelektroden und deren Zuleitungen über den positiven Eingang einer Spaπnungsverstärkerschaltung mit der Neutralelektrode verbunden und ist andererseits der negativ Eingang dieser Spaπnungsverstärkerschaltung mit einem, zur Bildung des Mittelwertes der Potentiale von Mess- und Referenzelektrode, zwischen den Zuleitungen dieser Elektroden angeschlossenen Spannungsteiler verbunden.
Für die Verwendung mehrerer 5onden, insbesondere zur Messung der räumlichen Durchblutungsverteilung eines Organs, ist das Messgerät vorzugsweise mit einem elektronischen Multiplexer ausgerüstet, mit welchem die an den einzelnen Sonden anliegende Spannung nacheinander, beispielsweise 5x pro Sekunde abgetastet wird.
Da der Messteil des Gerätes von den übrigen Geräteteilen galvanisch getrennt ist, ermöglicht es diese Vorrichtung, das Wasserstoff-Auswasch-Verfahren zur Bestimmung der Durchblutung mit physiologisch unbedenklichen Stromstärken und reproduzierbar durchzuführen.
Wichtig für die sichere Durchführung des Verfahrens sind Bauteile, welche eine von obigem Messgerät erkennbare Codierung darstellen. Dabei können diese Co¬ dierungen mit Hilfe elektronischer, elektromagnetischer oder optischer Bauelemente 'realisiert sein. Es versteht sich, dass zur Erhöhung der Patientensicherheit diese codierten Bestandteile an allen für die Untersuchung benötigten oder gewünschten medizintechnischen Utensilien fixiert sein können. Jedenfalls aber müssen die für das erfindungsgemässe Verfahren erforderlichen Sonden und deren Verbinduπgs- elemente untrennbar mit solchen Codierungen versehen sein. Weitere bevorzugte Merkmale des erfindungsgemässen Ver¬ fahrens und der Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 : ein Flussdiagramm mit den erfindungsweseπtl ichen
Verfahrenschritten, Figur 2: ein Blockschaltbild eines für die Durchführung des
Verfahrens geeigneten Messgerätes, Figur 3: ein Schaltbild des Analog- oder Messteils eines für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Mess¬ gerätes, Figur 4: ein detailliertes Schaltbild des Analog- oder Mess¬ teils eines für die Durchführung des Verfahrens ge¬ eigneten Messgerätes, Figuren 5a - 5q: Anschlussstücke, Verbindungselemente oder
Abschlusselemente wie sie für die Aus¬ führung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet sind, Figuren 6a - 6o: Sonden wie sie für die Ausführung des er- findungsgemässen Verfahrens geeignet sind, Figur 7: eine mögliche Messaπordnung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
In Figur 1 sind die einzelnen Schritte des vorliegendes Ver¬ fahrens in einem Flussdiagramm zusammengestellt. Zur Messung der räumlichen Durchblutungsverteilung eines menschlichen Organs werden erfinduπgsge äss in einem Schritt a) mehrere lösbare, einzeln codierte Sonden räumlich verteilt in ein zu untersuchendes Gewebe implantiert. Dieser Schritt wird in der Regel von einem erfahrenen Arzt durchgeführt. In einem zweiten Schritt b) werden die einzelnen nun implantierten Sonden über codierte Verbiπduπgselemente mit einem Messgerät zur Bestimmung der Blutflussrate nach dem Wasserstoff-Aus¬ waschverfahren verbunden. Dieser zweite Schritt kann dank dem vorliegenden Verfahren auch von angelerntem Hilfspersonal durchgeführt werden. n einem dritten Schritt c) werden die einzelnen Codierungswerte der Sonden, Verbindungselemente und allenfalls anderer medizinischen Utensilien vom Messgerät gelesen und geprüft. Ist keine korrekte Verbindung hergestellt worden, wird vom Messgerät eine entsprechende Fehlermeldung F angezeigt. Führt die vom Messgerät durchgeführte Kontrolle zu keiner Fehlermeldung wird die Messwerterfassungseinheit für die Signalerfassung an den Messelektroden freigegeben. Gleichzeitig mit der Messung d) werden die gemessenen Werte zusammen mit den dazugehörigen Codieruπgswerten gespeichert, angezeigt oder der Auswertung A zugeführt.
Insbesondere können nach erfolgter erster Messung die Sonden im Gewebe belassen werden und der Verfahrensschritt c) in regelmässigen Zeitabständen wiederholt werden. Nach einer gewünschten Dauer kann eine weitere Messung vorzugsweise nach dem Wasserstoff-Auswasch-Verfahren vorgenommen werden. Die Messwerte der einzelnen Messungen werden dann einer Auswertung A unterworfen. Das in Figur 2 gezeigte Blockschaltbild zeigt einen Netzteil 100 der an eine Speisung 200 angeschlossen ist, welche Speisung eine Potentialsperre von mindestens 4kW aufweist und einen Analogteil 300 mit der nötigen Spannung versorgt. Die Sonden A und B sind am Analogteil 300 angeschlossen. Der ebenfalls galvanisch getrennte Ausgang des Analogteils 300 ist mit einem Digitalteil 400 verbunden.
Für Langzeitmessungen werden katheterartige Sonden im¬ plantiert, durch deren Kanülen die für die gewünschte Messung erforderlichen Elektroden vorzugsweise mit einer Nadel eingeführt werden. Je nach Art der Elektroden, können diese nach einer erfolgten Messreihe wieder entfernt und/ oder ersetzt werden oder können durch sukkzessives Ausfahren der Nadel immer wieder unverschmutze Elektroden für die Messung verwendet werden.
Dieses Flussdiagramm kann auch für andere Mess- und Therapietechniken, z.B. 0^ -, pH-, Glukose-, Kalium-, Temperatur-, Blutdruck-, Hirndruckmessuπgen , sowie Medi- ka enteninfusionsvorrichtungen übernommen werden.
Figur 3 zeigt den Messteil eines für die Durchführung des Verfahrens .geeigneten Messgerätes. Erfindungswesentlich ist dabei die Messwerterfassungseinheit 46, welche mit einem Sondenstecker 52 verbunden ist. Der Fixwiderstand 54 bildet zusammen mit dem geerdeten Codierungswiderstand 49 einen Spannungsteiler dessen Wert von der Messwerterfassungs- Einheit 46 erkannt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die gegen äussere Störpoteπtiale abgeschirmte 25 Messelektrode 11 über eine Zuleitung 12 mit einem ersten Impedanzwandler 14 verbunden, dessen Ausgang mit dem negativen Eingang eines Messverstärkers 13 verbunden ist. Eine abgeschirmte 27 Referenzelektrode 15 ist über eine Zuleitung 17 an einen zweiten Impedanzwandler 16 angeschlossen, dessen Ausgang über einen für den Nullabgleich regelbaren Widerstand mit dem positivem Eingang des Messverstärkers 13 verbunden ist. Das für das erfindungsgemässe Verfahren bevorzugt ver¬ wendete Messgerät weist auch eine treibende Neutralelektrode 29 auf, mit welcher zur Kompensation von äusseren Stör- felderπ Gegenfelder aktiv in die Messregion eingekoppelt werden. Dazu wird der Mittelwert aus dem Spannungsteiler 31 aller Signale durch Veränderung der gemeinsamen Masse auf null Volt gehalten. Die Massenrückführuπg über die beiden invertierenden Verstärker 28, resp. einen PI-Regler erfolgt hochohmig, z.B. über einen 100 kOhm Widerstand. Die Zu¬ leitung 24 für die Störspannungen ist mit den Abschirmungen 25, 27 in Verbindung. Der Ausgang des Differenzverstärkers 13 ist über einen Tiefpassfilter mit einem A/D-Wandler 46 verbunden. Der in Figur 3 dargestellte Baustein 46 erfasst sechs Signale und hat eine 10-Byte-Auflösung (1024-er). Die Aπsteuerung auf der digitalen Seite erfolgt von einem Mikro- • Prozessor 41 über einen Databus 51 mit wenigstens vier Leitungen welche über Optokoppler 47 mit dem A/D-Wandler 46 verbunden sind. Für die Speisung ist ein geeigneter Ueber- trager 48 vorgesehen.
Es versteht sich, dass auch höher auflösende Bausteine wie z.B. ein 4096-er (12 Byte) eingesetzt werden können. Dabei können die freien Aπalogeingänge 33, 50 weitere Signale wie z.B. pH-Wert, Temperatur oder Codierungen erfassen. Ueber die vier Digitalleitungen 51 können vom Prozessor einfach und mit den gleichen Anschlüssen Signale in den Analogteil übermittelt werden. Die Uebertragung erfolgt seriell und kann beliebig ausgebaut werden. Damit hat man z.B. die Möglichkeit den Strom zur H_-Erzeugung zu steuern, eine Messbereichsumschaltung vorzunehmen oder bei der Signal¬ erfassung OFFSET und Verstärkung zu verändern. Der Digitalteil besteht hauptsächlich aus dem Prozessor 41 , dessen Programm in einem EPROM des Speichers 42 gespeichert ist. Zusätzlich ist ein Timer und ein 8 bis 32 kByte RAM-Speicher vorgesehen, deren Betrieb mit einer einge¬ bauten Batterie gesichert ist. Im RAM können mehrere Messungen gespeichert und später wieder abgerufen werden. Die Interface-Bausteine für die Anzeige 43, serielle Schnittstelle 45, Tastatur 44 und Konverter sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Für die Anzeige können selbst¬ verständlich LCD ' s ebenso gut verwendet werden, wie ganze Monitore. Akustische Warnsignale können ohne erfinderisches Dazutun eingebaut werden.
Bei einer erprobten Ausführungsform wird die Spannung der Sonden fünf Mal in der Sekunde gemessen. Daraus wird der aktuelle Wert berechnet und in der Anzeige dargestellt. Zu¬ sätzlich wird das Signal der Sondencodierung gelesen und im nicht flüchtigen Speicher abgelegt und für die Auswertung bereitgestellt. Vorzugsweise wird zur weiteren Eliminierung von Messwertstörungen aus fünf bis zehn Messwerten der Mittelwert der exponentiellen Regression berechnet.
Diese Vorrichtung ist ebenso geeignet für Flussmessung in der Tiermedizin, in der Labortechnik sowie für industrielle Bereiche . Figur 4 zeigt das Schaltbild des Analog- oder Messteils für zwei codierte Sonden im Detail. Die Sonden werden mit einer mehrpoligen Steckverbindung aus Kunststoff und einem hochflexibleπ und abgeschirmten Sondenkabel am Gerät angeschlossen. Jedes dieser Teile weist eine spezielle Codierung auf, die vom Gerät erkannt werden kann.
Die Figuren 5a - 5q zeigen verschiedene Ausführungsformen für Anschlussstücke und Verbindungselemeπte resp. Abschluss- elemeπte, wie sie für die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens benötigt werden. Solche und andere Anschluss¬ stücke und Verbinduπgselemente sind in der Medizintechnik allgemein bekannt und sind erfindungsgemäss mit einer elektronisch erkennbaren Codierung versehen, d.h. umfassen falls notwendig mindestens eine abgeschirmte, elektrische Leitung mit einer entsprechenden Kontaktstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer unabhängigen oder im Messgerät integrierten Codeleseeiπheit und dem Codieruπgselemeπt, welches z.B. aus einem Widerstandselement, einem Mikrochip oder anderen elektronischen Bauteilen mit de inierbarem Wert oder Zustand gebildet sind.
Figuren 6a- 6o zeigen Beispiele von Sonden und insbesondere Elektrodenträger, wie sie für die Ausführung des erfindungs- gemässeπ Verfahrens in Frage kommen. Da praktisch ein unein¬ geschränktes Einsatzgebiet in der Medizin möglich ist, weisen die Sonden ebenfalls eine Vielzahl von Formen und Eigenschaften auf. Die folgende Aufstellung beschränkt sich deshalb nur auf einige Grundtypen, welche in ihrer Aus¬ führung natürlich dem entsprechenden Bedürfnissen ohne weiteres angepasst werden können. Bei der Variante aus den Figuren 6f, 6g, 6k und 61 wird jede Elektrode resp. jeder Mess- und oder Therapiekopf einzeln geführt. Durch diese Ausführungsform besteht die Möglichkeit die einzelnen Elektroden örtich unabhängig zu plazieren. Es ergeben sich also drei einzelne Elektrodenträger mit den dazugehörenden Elektrodeπmaterialien.
Bei der Variante aus der Figur 6m werden die Elektroden in einer Sonde kombiniert. Durch diese Auführungsform werden alle Elektroden am gleichen Ort plaziert. Es ergibt sich also lediglich eine einzelne Sonde mit dem dazugehörenden Elektrodenmaterialien. Diese spezielle Ausführungsform er¬ laubt es sogar die empfindlichen Messelektroden nur für die gewünschte Messung freizulegen um sie anschliessend wieder in die schützende Hülle zurückzuziehen. Bei der Variante aus Figuren 6a und 6n werden mehrere Elektroden in einer Sonde kombiniert. Durch diese Ausführungsform ist eine dreidimensionale Messung möglich. Es ergibt sich also lediglich eine einzelne Sonde mit de dazugehörenden Elektrodenmaterialien.
Bei der Variante aus Figur 6i werden mehrere Elektroden des gleichen Elektrodenmaterials in einer Sonde untergebracht. Durch diese Ausführungsform ist eine dreidimenisonale Flächenmessung möglich. Es ergibt sich also je eine Flächensonde mit ehrerern Messelektroden sowie eine neutrale und eine treibende Elektrode mit dem dazu¬ gehörenden Elektrodenmaterialien.
Es versteht sich, dass als Elektroden alle möglichen Formen verwendet werden können, z.B. wie sie bereits als membrane- covered Electrodes, implantierb'are Elektroden für W , 0 oder Bioelektrische Signale, Klebeelektroden, Oberflächen¬ elektroden, Eiπwegelektrodeπ , Stechelelektroden, Bürsten- elektroden, Disk-Mikroelektroden, Thinfilmeϊektroden , 3D-Elektroden, bekannt sind. Ebenso können diese integriert werden in Ultraschallsonden oder Kathetern, wie z.B. Venen¬ katheter, Zentralvenenkatheter, Arterielle Katheter, Herz¬ katheter, Ballonkatheter, Lungenkatheter, Shuntmesskatheter, Stenosenmesskatheter, Leberkatheter, Port-a-cath-Katheter, Hirndruckkatheter, Draiπagekatheter, Nieren/Uriπkatheter, Sondenkatheter (für Temperatur, Blutdruck, H_, 0_, usw.) oder in Biopsie- und Punktionsinstumenten, wie sie auch in den Figuren 5o - 5q und 6a - 6e dargestellt sind. Als Elektrodeπmaterialien für die Messspitze erweisen sich z.B. Platin, Ag/AgCl, Ag, Platin-Iridium, Iridium, Platiπum- Iridium-based, Filmelektroden, Pt-Blackcovered, Mikro¬ Elektroden, Multi-Barrelled, Mikropipettenelektroden, Tungsten, Tuπgsten-Glasfiberπ, Platin-Rhodium-Quarzfibern, Taπtalum-On-Sapphire Multielektroden, Pt-Ta-Polyimid'e , Metalle-Edelmetalle, als besonders geeignet. Als Träger¬ materialien werden vorzugsweise Polyamid, p+type silicone, n type silicone, silicone rubbers, Kapton (polyi ide), Pyrex, Teflon, Tri-Mil insulated silver wire, Dacroπ-mesh matrix, carboπ, polyethylene, polyethylene glycol, Polyuethan, borosilicate, epoxy resin, Hysol epoxy, Epoxylite, Cyanoacrylat, stainless steel, Silastic, Parylene-N, polystyrene, polyepichlorohydrin, Cellulose acetate membraπe, PVC membrane verwendet.
Die Sonden resp. Therapiekδpfe können auch Transistoren oder sonstige Sensoren sowie auch steuerbare Ventile tragen.
Bei sämtlichen in Verbindung mit dem Blutflussmessgerät verwendeten Sonden wird eine Sondendetektierung integriert. Diese Codierung hat den Vorteil, dass das Gerät den jeweiligen Sondentyp automatisch erkennt, wodurch eine sondenspezifische und messartspezifische Software geladen werden kann. Im weiteren können schadhafte oder Fremd¬ produkte, welche zu Fehlermessungen führen, erkannt werden
Die Sonde kann im Messgerät einen definierten Filterwert anwählen. Bei der Codierung sind verschiedene schaltungs¬ technische Realisierungen möglich. Einerseits eine Codierung mit Widerstand, wobei mit diesem Widerstand ein definiertes Spaπnungspotential erzeugt wird, welches via A/Q-Konverter dem Mikroprozessor zugeführt wird. Die Software verarbeitet das entsprechende Signal und wählt automatisch die dazu¬ gehörigen Parameter. Andererseits eine Codierung mit AS1C (Kundenspezifischer IC), wobei mit diesem ASIC ein digital verschlüsseltes Signal generiert wird, welches ebenfalls dem Mikroprozessor zugeführt wird. Der Mikroprozessor verar¬ beitet dieses Signal und wählt dann ebenfalls die dazu¬ gehörigen Parameter. Kann die Codierung von dem entsprechen¬ den Lesegerät resp. -geräteteil nicht entschlüsselt werden, kann ein Alarmsignal ausgelöst werden. Diese Codierungen sind ebenfalls in den Kathetern etc. integriert, wodurch die eindeutige Zuordung des Sondentypes gewährleistet ist. Das heisst, dass das Gerät (Mess- und/oder Applikations und/ oder Kontrollgerät imstande ist die spezifisch codierte Elektrode, Mikropipette , Katheter Verbindungselement und /oder Mess-Therapiekopf eindeutig zu erkennen und nur mit diesen kompatibel und somit funktionsfähig sein kann. Die Codierung kann dem entsprechend programmierten Basisgerät z.B. folgende Informationen geben: Fabrikat der Elektrode, Art der Elektrode, Funktion der Elektrode, Funktionsfähig¬ keit der Elektrode, Funktionszustand der Elektrode, Lokalisation der Elektrode, Alter der Elektrode, Abschnitt- resp. Sektoren- identifikation auf der Elektrode resp. Katheter, elektroden- spezifische Basisline. Mit einem aktiven Codierungselement besteht sogar die Möglichkeit, das Messsignal selber zu codieren. Einfacherweise kann auch ein Teil der Messelektronik in miniaturisierter Form in die jeweilige Sonde und insbesondere an deren Messspitze integriert sein.
Das Codierungselement kann eine Vorverstärker-, Kontroll- und Steuerfunktion haben und ist ein Bestandteil der Mess- und/oder Applikationssonde, Mikropipette, Katheters, Verbindungselement und/oder Mess-Therapiekopfes . Das Codierungselement liegt in der Strecke zwischen Messspitze und dem Gerät und kann an der Sonde, an der Mikropipette oder am Katheter etc. direkt angebracht sein resp. ist darin integriert. Es kann ebenso Bestandteil der Zu- resp. Fortleitung oder einer entsprecheπdn Schraub-, Steck- oder Bajonett-Verbindung zum Gerät sein. Es versteht sich, dass das Codierungselement auch Bestandteil der Ummantelung oder Hülle der Elektrode, der Mikropipette oder des Katheters etc. sein kann und einen direkten Zusammenhang mit der Elektrodenfunktion, der Mikropipettenfunktion oder der Katheterfunktion hat, d.h. Steuerungsfunktionen für die jeweilige Verwendung übernimmt.
Die Vorteile der Codierung sind unmittelbar ersichtlich und liegen erfindungsgemäss in der Qualitätssicherung, der Patientensicherheit und der Reproduzierbarkeit der Messungen, insbesondere der Langzeitmessungen. Insbesondere lassen sich durch die Codierung Material¬ eigenschaften festlegen, lässt sich die Lokalisation der Elektroden, Mikropipetten oder Katheter etc. klar definieren, lässt sich eine Basis zur Koordinatenfähigkeit bei mehrdimensionalen Messwert- resp. Messobjektdarstellung erreichen, lässt sich der elektrodenspezifische Messwert¬ bereich automatisch festlegen, lässt sich eine Elektrolyse- resp. Reizstrombegrenzung (Organ- resp. funktions¬ spezifische Sicherung) realisieren und lassen sich elektrodenspezifische Eichwertvorgaben festhalten. Unabhängig davon eröffnen sich mit der Codierung medizin¬ technischer Utensilien weitere vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemässen Hilfsmittel. Z.B. können mit den codierten Verbindungsstücken die Leitungen konventioneller H_-Explosimeter auf deren korrekten Verschluss geprüft und überwacht werden. Anwendungen auf technischen Gebieten insbesondere in der Labortechnik, Tiermedizin etc. z.B. in Verbindung mit C0_- oder anderen Sensoren liegen im Bereich der Fachmanns. Insbesondere kann die erfindungsgemässe Messvorrichtung mit anderen Geräten kombiniert werden, wie z.B. Geräten zur Infusion von Flüssigkeiten und Medikamenten. Es versteht sich, das in diesen Fällen die Messelektroden auch als Sensoren für die Messung der Konzentration von applizierten Medikamenten, z.B. Vitamin-C-Komplexen verwendet werden können oder für die Ueberwachung des pH-Wertes, des Glukosewertes, des Kaliumwertes, etc. eingesetzt werden können.
Die in Figur 7 dargestellte Messanordnung zeigt einen Patienten 500 der über eine codierte Maske 501 an einen Wasserstoffbehälter 502 angeschlossen ist. Eine Iπfusions- flasche 503 ist mit entsprechenden Verbindungselemeπten an eine Infusionsnadel 504 angeschlossen. Messsonden 506 sowie ein Operationsinstrument 507 sind ebenfalls über Ver¬ bindungselemente mit entsprechenden Anschlussstücken an das Messgerät 508 angeschlossen. Implantierte Sonden 505 sind mit einer elektromagnetischen, ablesbaren Codierung versehen. Ebenfalls sind alle verwendeten Utensilien und Instrumente mit einer Codierung 510 versehen.
Für Laπgzeitmessungen werden vorzugsweise Sonden mit mehreren Elektroden verwendet, welche Elektroden für die Messung jeweils aus einer schützenden Hülse oder Umhüllung herausgehoben werden. Diese Umhüllung kann aus einem re¬ sorbierbarem Material bestehen.
In der Weiterbildung sind die Sonden mit Mitteln versehen, mit welchen die Elektroden vor jeder Messung blank geschmirgelt werden können. Es versteht sich, dass dieses Verfahren und deren Mittel auch im technischen und in industriellen Gebieten verwendet werden kann.
In einer erprobten Ausführuπgsform sind die Sonden über fünfpolige elektrische Leitungen mit dem Messgerät ver¬ bunden. Um nicht für jedes der verwendeten codierten
Elemente einen eigenen elektrischen Leiter führen zu müssen,
2 können z.B. eine I C-Bus-Schaltung, ein RS 485- oder ein
ASB-Bus-System verwendet werden, oder kann die Speise¬ spannung für die aktiven Codierungselemente bzw. eine heute handelsüblicher Signalprozessor TSS 400 getaktet sein, um die Messdaten während des Sleepmode der Speisespannung über dieselben Leiter zu senden. Insbesondere bietet sich für die Codierung auch ein PAL'S (programmierbares Logicarray) an, da damit ebensfalls lediglich mit einer Zwei-Drahtleitung auszukommen ist. Auf die Verwendung von optischen Leitern und elektrooptischen Bauteilen für den Lese- und Messteil des Gerätes sei hier explizit hingewiesen. Die komfortabelste Ausführungsform sieht vor, als Codierungs- elemente jeweils einen Mikroprozessor zu intergrieren . Dies ermöglicht neuerdings eine Verwaltung der Datenübertragung in Form eines logischen Ringes, im Folgenden als "Tokenring- H_" beschrieben.
Der Tokenring-H_ wird von aktiven Teilnehmern zu aktiven Teilnehmern in numerisch aufsteigender Teilnehmeradressfolge mit einem Token-Telegramm weitergegeben. Eine Ausnahme bildet der Teilnehmer mit der höchsten Adresse; er gibt einen Tolken zurück zur Zentraleinheit (welche die niedrigste Adresse besitzt), um den logischen Ring zu schliessen. Empfängt ein aktiver Teilnehmer ein an ihn adressiertes Token-Telegramm von seinem Vorgänger, dann darf er den Token verwenden und Nachrichtenzyklen abwickeln. Sein Vorgänger aufgrund der Einträge in der Liste der aktiven Stationen (LAS) bestimmt, die nach P0WER-0N in der Listen-Tolken-Phase generiert wurde und später beim Empfang eines Tolken-Telegramms ständig aktualisiert wird. Handelt es sich beim Token Sender nicht um den registrierten Vorgänger, dann muss der Adressat zunächst annehmen, dass ein Fehler aufgetreten ist und ignoriert den Tolken. Erst eine anschliessende Wiederholung vom selben Vorgänger wird akzeptiert und führt zur Tolken-Aπnahme , da der Empfänger annehmen muss, dass sich der logische Ring geändert hat. Er setzt eine Liste der aktiven Stationen (LAS) den ursprüng¬ lich registrierten Vorgänger durch den neuen. Nach Power-On geht die Software des aktiven Teilnehmers in den Listen-Token-State über, wenn sie für den logischen Token Ring bereit ist. In diesem Zustand muss sie auf die Leitung hören, um festzustell.en , welche aktiven Teilnehmer sich bereit im logischen Token-Ring befinden. Dazu werden alle empfangenen Token-Telegram e ausgewertet uns mit den darin enthaltenen Teilnehmeradressen die Liste der aktiven Stationen (LAS) generiert. Nach zwei vollständig mitge¬ hörten identischen Token-Umläufen, bleibt die Software noch in diesem Zustand, bis sie von ihrem Vorgänger mit einem Request-Status angesprochen wird. Sie muss mit dem Status "bereit für den Ring" quittieren und danach den Zustand Active-State einnehmen. Wird während der LAS-Generierung ein Request-Statuts empfangen, dann muss sie mit dem Status "nicht bereit für den Ring" quittieren. Alle anderen Telegrammme werden im Listen-Token-State nicht bearbeitet, d.h. weder quittiert noch beantwortet. Erkennt die Software bei der Erfassung der aktiven Teilnehmer in zwei Token Telegrammen in der Sourceadresse ihre eigene Adresse, dann muss sie annehmen, dass sich bereits ein Teilnehmer mit derselben Adresse im Ring befindet. Sie muss darauf in den OffLinie-State übergehen und eine Meldung an das Management (Zentraleinheit) abgeben.
Nimmt die Software über längere Zeit, und zwar während der TimeOut-Zeit keine Busaktivität wahr, dann muss sie daraus schliessen, dass der Token verloren gegangen ist und ein Neuaufbau oder eine Wiederherstellung des logischen Rings notwendig ist und geht in den ClaimToken-State über.
Die Software nimmt den Zustand ClaimToken-State nach dem Zustand ListenToken-State oder Active-State ein, wenn ihr TimeOut abgelaufen ist, wenn während einer bestimmten Zeit keine Busaktivität festgestellt wurde und angenommen werden muss, dass der Token verloren gegangen ist. In diesem Zustand wird versucht, den logischen Ring zu reinitialisiereπ oder eine Initialisierung zu starten.
Die Zentraleinheit ist also jederzeit in der Lage die aktiven Teilnehmerzahl anhand der Liste der aktiven Stationen (LAS) zu überprüfen und bei einer Aenderung sofort Alarm auszulösen. Mit der oben beschriebenen Datenverwaltung mittels eines Token Ringes ist die Anzahl Teilnehmer • (Schlauch, Verbindungsstück, Sonde etc, ) auch nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, und die einzelnen Teilnehmer können in beliebiger Reihenfolge zusammengeschaltet werden. Daraus folgt, dass für jede denkbare Verbindung nur ein Prozessortyp mit immmer der gleichen Software verwendet wird, was den Herstellungsprozess natürlich wesentlich ver¬ einfacht. Die einzelnen Bestandteile (Schlauch, Verbindungs¬ stück, Sonde etc. ) werden dann lediglich noch mit einigen Bestandteilspezifischen Daten geladen. Diese Daten werden im EEPROM-Bereich des Prozessors abgelegt und könnten so bei Bedarf jederzeit verändert werden. Ein möglicher Aenderungs- bedarf besteht in einer Aenderung von Parametern Aufgrund empirischer Ermittlungen. Diese neuen Parameter können dann als neue Software-Version (UP-DATE) auf die Zentraleinheit geladen werden. Werden nun Bestandteile in den logischen Ring eingebaut, welche nicht mit den neusten Daten geladen sind, erkennt das die Zentraleinheit anhand der Versions- πummer, welche ebenfalls jedesmal im Proszessor der einzelnen Bestandteile abgelegt ist und kann dann gegebenfalls die Einträge im entsprechenden EEPROM via Token Ring ändern. Dadurch ist gewährleistet, dass auch Bestandteile verwendet werden können, welche noch nicht mit den neusten Parametern geladen ist.
Die Zentraleinheit des Messgerätes ist damit jederzeit in der Lage die aktiven Codierungen zu überprüfen. Bei dieser Ausführungsform ist die Anzahl der verwendeten medizin¬ technischen Bauteile keiner softwarebedingten Beschränkung unterworfen und können diese in beliebiger d.h. nicht vorgegebener Reihenfolge und Kombination geschaltet werden, ohne dass die Software angepasst oder geändert werden muss. Damit können nicht nur Basisdaten der einzelnen edizin- techπischen Bestandteile erfasst werden, sondern können Ver¬ falldaten, z.B. von Blutkonserven, gespeichert und ausgewertet werden.
Es versteht sich, dass obiges Mess- und Koπtrollverfahren auch im Multiplexbetrieb arbeiten kann oder zur Steuerung für medizinische Manipulationen, z.B. periodische Gewebe¬ entnahmen, Medikamenteπapplikationen etc. geeignet ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer medizintechnischen Vor¬ richtung insbesondere zur Messung der Durchblutung eines Organs, vorzugsweise eines menschlichen Gewebes, unter Anwendung des Wasserstoff-Auswasch-Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens eine lösbare, codierte Sonde mit mindestens einer Elektrode oder einem Messkopf im Bereich eines zu untersuchenden Gewebes angebracht wird, b) die codierte Sonde mit einem geeigneten Gerät ver¬ bunden wird und insbesondere über mindestens ein codiertes Verbindungselement mit diesem Gerät ver¬ bunden wird, c) der mindestens eine Codierungswert der mindestens einen Codierung vom Messgerät gelesen und geprüft wird, d) erst nach erfolgter Prüfung des mindestens einen Codierungswertes mindestens eine erste Messung vorge- genom en wird, und e) der mindestens eine Messwert zusammen mit dem mindestens einen dazugehörigen Codierungswert ge¬ speichert, angezeigt oder der Auswertung zugeführt wird.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter erster Messung die mindestens eine Sonde im Gewebe belassen wird, der Verfahrensschritt c) in regelmässigen Zeitabständen wiederholt wird, nach einer gewünschten Dauer mindestens eine zweite Messung vorgenommen wird.
3. Verfahren gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Messung unbenutzte Elektroden oder Messköpfe in den Bereich des zu untersuchenden Gewebes gebracht werden.
4. Messgerät geeignet für die Ausführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 mit einer Speisung, mit einem Analog¬ oder Messteil und einem Digitalteil für die Auswertung und Anzeige, welcher Mess- resp. Therapieteil mindestens eine Sonde mit mindestens einer Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät Mittel zur Erzeugung eines zu induktiv oder kapazitiv einge¬ koppelten Potentialschwankungen gegenläufigen Potentials im zu untersuchenden Gewebe umfasst, und dass das Messgerät Mittel zum Lesen, Prüfen und Speichern einer mit mindestens einer der Sonden resp. Verbinduπgs- elemeπte verbundenen Codierung aufweist.
5. Messgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Analog- oder Messteil eine Messwert- und Codierungs¬ wert-Erfassungseinheit umfasst, welche die Signale der mindestens einen Sonde resp. des Verbindungselementes periodisch abtastet.
6. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mess- resp. Therapieteil mindestens eine lösbare Sonde aufweist.
7. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Analog- oder Messteil von den übrigen Geräteteilen galvanisch getrennt ist.
8. Verbindungselement geeignet für die Ausführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement mindestens eine von einer dazugehörigen Codierungswert-Erfassungseinheit erkennbare Codierung aufweist.
9. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Verbindungselemeπt Teil eines medizintechnischen Utensils ist.
10. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die erkennbare Codierung mit einem elektrischen Widerstandselement gebildet ist.
11. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die erkennbare Codierung mit einem Mikro- chip gebildet ist.
12. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die erkennbare Codierung mit einem Trans- ponder gebildet ist.
13. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die erkennbare Codierung mit einem elektrooptischen Bauteil gebildet ist.
14. Sonde geeignet für die Ausführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1 , mit einem Elektroden- oder Messkopfträger und mit mindestens einer Elektrode oder Messkopfträger , dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde mindestens eine von einer dazugehörigen Codierungswert-Erfassungseinheit erkennbare Codierung aufweist.
15. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung mit einem elektrischen Widerstandselement ge¬ bildet ist.
16. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung mit einem Mikrochip gebildet ist.
17. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung mit einem Transponder gebildet ist.
18. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierung mit einem elektrooptischen Bauteil gebildet ist.
19. Sonde nach einem der Ansprüche 13 bis 16 dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Elektronik der Messwert- 'und/oder Codierungswert-Erfassungseinheit mindestens teilweise in einer Sonde plaziert ist.
20. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroden- oder Messkopfträger ein medizintechnisches Instrument ist.
21. Sonde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde mehrere Elektroden oder Messköpfe aufweist.
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