EP3041410A1 - Katheter - Google Patents

Katheter

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Publication number
EP3041410A1
EP3041410A1 EP14755832.4A EP14755832A EP3041410A1 EP 3041410 A1 EP3041410 A1 EP 3041410A1 EP 14755832 A EP14755832 A EP 14755832A EP 3041410 A1 EP3041410 A1 EP 3041410A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catheter
pressure
urethra
sensors
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14755832.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Sawodny
Michael Ederer
Philipp RAPP
Mario Klünder
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.)
Universitaet Stuttgart
Original Assignee
Universitaet Stuttgart
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Stuttgart filed Critical Universitaet Stuttgart
Publication of EP3041410A1 publication Critical patent/EP3041410A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B5/20—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons for measuring urological functions restricted to the evaluation of the urinary system
    • A61B5/202—Assessing bladder functions, e.g. incontinence assessment
    • A61B5/205—Determining bladder or urethral pressure
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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06—Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; Determining position of diagnostic devices within or on the body of the patient
    • A61B5/065—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A61B5/067—Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe using accelerometers or gyroscopes
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    • 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
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    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
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    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M2025/0001—Catheters; Hollow probes for pressure measurement
    • A61M2025/0002—Catheters; Hollow probes for pressure measurement with a pressure sensor at the distal end
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M2025/0008—Catheters; Hollow probes having visible markings on its surface, i.e. visible to the naked eye, for any purpose, e.g. insertion depth markers, rotational markers or identification of type

Definitions

  • the present invention relates to what is claimed in the preamble and accordingly deals with measuring instruments for the treatment of incontinence.
  • Incontinence is the unwanted escape of urine. Incontinence can vary greatly; for instance, in mild cases, urine may escape unintentionally only if the heavily filled bladder of the affected person is exposed to a sudden increase in pressure in the body, for instance as a result of coughing or sneezing; In particularly serious cases of incontinence, on the other hand, unintentional urine loss may already occur while lying down and without additional stress. Incontinence can also have a number of causes. For example, incontinence may be the result of damage to various muscles involved in bladder emptying or their associated nerves; These muscles include, among others, the muscles surrounding the bladder and the muscles of the urethra.
  • incontinence may occur due to nerve diseases such as Alzheimer's, multiple sclerosis, Parkinson's.
  • incontinence can be very uncomfortable for those affected and may significantly reduce the quality of life, it is desirable to be able to treat incontinence efficiently.
  • Pressure measurement can be accomplished by introducing a catheter fitted with a pressure sensing sensor through the urethra into the urinary bladder (or back out of the bladder) and taking pressure measurements along the way. With suitable uroceters pressure profiles of the urethra and urinary bladder can be determined.
  • a pressure-measuring ureteral catheter is e.g. known from US 2009 / 0306539A1.
  • the pressure in the urethra to be determined by inflating a balloon, which is arranged on the catheter circumference and whose interior communicates via a lumen with a pressure sensor.
  • AI is an accelerometer-based monitoring of the frequency dynamics of the isovolumic contraction phase and pathological cardiac vascular known.
  • a one-, two- or three-axis accelerometer which is to be inserted in a guide catheter, thereby information about the heart condition are determined.
  • a plurality of acceleration sensors even multiple multi-axis acceleration sensors, can be used in order to be able to detect vibrations of specific frequency ranges better.
  • acceleration sensors are well suited for measuring vibrations and displacement movement. It is also discussed that more accurate acceleration measurements can be obtained if the influence of gravity on the acceleration sensors is taken into account.
  • An intercranial catheter which also uses an accelerometer as one of several sensors to navigate the catheter through the brain to a desired location, is known from US 2012/0302875. It is desirable to allow a better diagnosis of incontinence causes.
  • the object of the present invention is to provide new products for commercial use.
  • the solution to this problem is claimed in an independent form. Preferred embodiments can be found in the subcransprints.
  • the present invention thus proposes a first basic idea
  • a urethral catheter comprising sensing means for sensing urethral pressure and determining means for determining the location of the catheter in the urethra, wherein the determining means is comprised of a triaxial accelerometer to determine how the catheter is to be subjected to pressure sensing in the urethra the urethra is oriented. According to a basic idea, this does not just allow pressure in a particular one
  • the size of the area for which the pressure is determined locally depends on various factors.
  • the actual pressure sensor will typically be located inside the catheter and communicate with the fluid in the urethra via a breakthrough or a window in the catheter wall.
  • the size of such a window thus has a clear influence on the area at which the pressure is determined locally.
  • such a window is sealed by the urethra attached to the catheter. How close to the window the urethra nestles and how small or large it is the area at which the pressure is recorded locally depends on the interaction between the urethra and the catheter.
  • the bending of the typically flexible catheter in the urethra may result in the urethra abutting the catheter better at certain points and at certain orientations than at other points.
  • Such effects may cause the area for which the pressure is actually measured to be larger than the window leading to the pressure sensor in the catheter interior.
  • oversampling may be performed in one area. It should also be noted that irrespective of the tissue structure of the urethra, which has longitudinal folds in the unfilled state, a seal is achieved through the urethra which is only slightly larger than the respective opening leading to a pressure sensor in the catheter wall.
  • this area will not be substantially greater than three times the length along any distance defined on the catheter jacket surface
  • the urethra is so close to the catheter that the opening size practically corresponds to the measuring surface, but it will be appreciated that in preferred variants of the catheter, in which a plurality of sensors to the Are distributed around the circumference of the catheter, for example, egg-shaped, the sensors at equal angular intervals relative to each other
  • Cross-sectional projection will be arranged. Depending on the sensor window size and
  • Catheter diameters may be reduced upon implementation of preferred non-overlapping sensors e.g. approximately eight sensors are arranged along the circumference of a (projected) cross-section in a non-overlapping manner.
  • the arrangement along the circumference of only one projected cross section is typically necessary because the sensors in the interior of the catheter together with the associated lines and signal conditioning circuits occupy so much space that they can not all be arranged at the same axial position, but axially offset from each other Need to become.
  • the pressure can also be applied at e.g. equiangularly distributed around the circumference sensors are detected by rotation of the sensor. This allows oversampling in the direction of rotation.
  • pitch heights ie Rotations per extension distance of the catheter from the lariat tube can be selected.
  • the preferred pitch heights depend on e.g. of the number of sensors around the circumference, the spacing along the axis, the modeling to be laid out, etc. Therefore, it is desirable for the pitch height to be predeterminable. It should be noted, moreover, that at typical urethral catheter withdrawal rates of a few mm per second, e.g. 1 Omm / s, and conventional sampling rates of e.g. 1kHz, enough measurements can be taken to apply noise reduction techniques without causing excessive loss of information.
  • acceleration sensors are used, from the current components of the gravitational acceleration, ie from the components of gravity, the act on the individual sensors of the multiaxial accelerometer, as well as from the moment of insertion by the integration of asster motion state changes are closed to the urethra location. Even without integration of the total movement of the catheter since insertion (taking into account only the current force components caused by gravitation), the alignment of the catheter in the urethra or the bladder can still be detected, in some cases even very well.
  • anatomical peculiarities such as the end of the urethra on the bladder, etc., may also be deduced.
  • the detection of deflections of the catheter in the urethra is on the one hand advantageous because it allows the urethral profile in the sagittal plane to be determined and ergo anomalies can be detected.
  • the presence of the urethra on the catheter means that pressure can even be measured locally, but that, for example, the bend of the catheter in the urethra can lead to the urethra not resting evenly. Deviations can be taken into account here; this is possible, on the one hand, in modeling in which the surface of the hamming tube is to be detected. On the other hand, it is also possible without such modeling, a doctor information about the
  • the measurement of pressure in a given direction also significantly improves the diagnostic possibilities.
  • the intramedullary tube is partly fused with other organs or attached to them.
  • the recording of the pressure conditions over the total The lateral surface therefore provides valuable information for identifying lesions, etc., which in turn is very helpful in the treatment of incontinence causes.
  • the signals obtained with the accelerometer can also be used to determine an insertion depth.
  • the catheter will typically have a flexible and at least slightly twistable body in its entirety. He is preferred to be so stiff that the introduction is facilitated, but at the same time so slippery that it introduced to the patient is not too uncomfortable and bending-related artifacts are minimal. It is preferred if the pressure sensors of the pressure sensor means are arranged close to the accelerometer, so that only a limited torsion between accelerometer and pressure sensor means is possible. It is understood that a possible twist between
  • Accelerometer and pressure sensor means will affect the accuracy of the measurement. Therefore, it is preferred that the possible typical torsion between pressure sensing means and accelerometer be limited to 5 ° to 10 ° (a 360 ° full circle). It should be explicitly pointed out that the term torsion in this case refers to the rotation of the cathe- Tcrs in itself and not for example as the rotation of the catheter about its axis meant for helical or helical measurement.
  • the urethra is characterized by means of a device according to the invention Urokatheters;
  • the sensor means comprises a plurality of pressure sensors which are distributed over the circumference and / or in the axial direction. Not all pressure sensors must be at the same axial height. Full detection of urethral sheath area pressure ratios is thus possible with less total catheter movement.
  • a rotation of the sensor may be advantageous, which may need to be less rotated in order to achieve the same measuring point density around the circumference. This also applies where a helical movement is desired.
  • the modeling of the lateral surface can take into account, using measurement data of a catheter which moves in a helical manner with a plurality of sensors distributed over the circumference, that the sensors often do not rest on one and the same helix, because the sensors may indeed be arranged helically on the lateral surface of the catheter, but the spiraling of the sensor arrangement on the catheter jacket surface may have a different pitch than the pitch height of the helical movement of the catheter (for example effected by a suitable pulling device and with a predetermined pitch height) Urethra. While in general pulling out completely without turning would be particularly advantageous for the modeling, it will be appreciated that - since a slight rotation already occurs by the typical insert pull-out motion - even without external deliberate specification of a rotating one
  • Such artifacts can also be well corrected, at least as far as the urethra is modeled.
  • the pressure sensors are typically mounted near the proximal end of the catheter, i. close to the tip of the catheter to be inserted into the patient. In this case, a small distance of the pressure sensors to the tip can be provided in order to ensure greater flexibility there, to allow a rounding of the tip and thus to allow a simpler and above all painless insertion of the catheter. However, the sensors are typically placed so close to the proximal end of the catheter that measurement of pressure conditions within the urinary bladder is possible.
  • the arrangement of a plurality of pressure sensors close to one another contributes to approximately similar bending conditions occurring in each sensor, that is scanned in a rotational or helical movement of the catheter through the urethra very shortly in succession to all orientations around a given location, so that the dynamic Behavior of the urethra, at least in part, can be disregarded and that the arrangement is easier to produce st.
  • the urological catheter according to the present invention is assigned an evaluation unit which has an input for accelerometer-based signals, an input for signals based on measurements with at least one pressure sensor and preferably an input for signals related to a depth of insertion.
  • the depth of penetration will typically be digitized by means of the pulling device, which is a clear advantage even where no urethral surface is considered.
  • the evaluation unit can work completely digitally and so if appropriate only a single physical port is provided for serially received, digitized conditioned signals.
  • the evaluation unit will preferably be designed to determine the pressure conditions on a urethral surface in response to pressure sensor and accelerometer signals. In this case, even a determination of the pressure ratio on a urethral sheath outer surface can preferably be made, i. modeling a typical 1-lam tube behavior that is determined inside the urethra by the pressure conditions prevailing in it
  • Fig. 1 shows a urethral catheter according to the present invention
  • Fig. 2 shows a pressure profile taken with the urological catheter of the present invention as it moves in a model of a urethra.
  • a urethral catheter 1 generally designated 1, includes a urethral pressure sensing means 2 and a urethral urinary catheter determining means 3, the sensing means 3 comprising a triaxial accelerometer to determine. how urological catheter 1 is oriented when pressure is detected in the urethra.
  • the urethral catheter 1 is dimensioned such that its front end 1a can be advanced into the interior of the bladder in a male adult patient.
  • the patient side. towards the inside of the body (proximal) tip lal of the urological catheter 1 is rounded in order to avoid injury to the urethra during insertion and to facilitate a less painful and less unpleasant insertion for the patient.
  • a pressure sensor for measuring the IInventn bubble internal pressure is provided, compare la2.
  • the proximal tip will be formed of medical grade stainless steel or the like.
  • the pressure sensor which detects the urinary bladder pressure
  • an opening will be provided therein; the sensor itself is placed inside the tip. This will allow the sensor to communicate with the port itself and not measure the pressure exerted on a balloon or the like.
  • the sensor but could be upstream of a membrane above.
  • the sensor on the catheter tip will also be located very close to the opening.
  • Fig. 1 is further between the pressure sensor la2 for detecting the bubble internal pressure and the sensor means 2 for detecting the pressure in the
  • Urethral flexible catheter area la3 provided whose length is dimensioned here so that the adult male patient, for whom in the described embodiment, the Urokatheter 1 is designed, the ürucksensoren 2 a to 2 c can be pushed into the bladder, without passing through the proximal tip Lal injury to the urinary bladder occur. This is easily feasible. It is understood that in the design of the urological catheter 1 for children, the distance la3 corresponding to the body size and the not yet fully grown organs will be shorter, as well as there the catheter diameter will be smaller.
  • electrodes 3 a, 3 b, 3 c are provided on the urological catheter 1 between the pressure sensor provided at the proximal end 11 a and the pressure sensors 2 for determining the pressure in the lacrimal tube. While the pressure sensor is provided lal on a metal tip and the section la3 will be formed of flexible plastic, the electrodes are typically formed of mutually insulated metal rings, so that the urethra inside or the transition from urinary bladder to iliary tube (ostium-Urethrae- Internum ) can be electrically stimulated. It is understood that in the interior of the catheter leads are led to the electrodes 3a, 3b, 3c, via which suitable voltages can be applied to the electrodes.
  • a muscle stimulation can be effected and in particular also be recorded how the pressure in the urethra or at the output of 1 Harnblase changes to urethra, if there (the smooth, ie the conscious will not subject) Musculature is excited.
  • This can make the diagnosis much easier.
  • the sensor means 2 for detecting the pressure in the urethra is now realized with a here about 1, 2 cm to 3 cm long metal tube on the catheter, which carries a total of eight pressure sensors, of which in the figure only three (2a, 2b, 2c) are shown.
  • a total of eight pressure sensors of which in the figure only three (2a, 2b, 2c) are shown.
  • an opening is provided in the metal tube, so that the pressure sensor located inside the catheter can detect the pressure acting at the respective opening.
  • the openings for the eight pressure sensors are helically wound around the circumference of the catheter.
  • the here eight pressure sensors around the catheter circumference around - or the projections of the eight pressure sensors here on a perpendicular to the catheter axis cross-section - here are preferably distributed as equiangular , Each center of a sensor is thus removed by an arc of 45 ° from the nearest sensor on the cross-sectional project.
  • the eight sensors will not all be arranged at the same axial height, but be axially offset from each other. This may be the case, but a number of sensors may also be provided so that e.g. always pairs of pressure are provided in diametrically opposite directions sensing sensors at a given axial position.
  • the axial offset of the windows for the pressure sensors in the tube is such that the distal end of a window lies slightly farther toward the interior of the body than the proximal end of the pressure sensor window next following in the helical direction.
  • other geometries than the can be used here as preferred helical This may also depend on the overall size allowed for a given patient's dummy. It is also possible, for example, to use fewer or even more than eight sensors in children.
  • a window size of, for example, 1 mm x 2 mm sufficient and useful; while the larger edge of the window is oriented in the axial direction.
  • the acceleration sensor 3 is formed as a tri axial accelerometer, i. With the acceleration sensor arranged in the interior of the tube segment, it is possible to determine three components of an acceleration vector that are mutually orthogonal to one another.
  • the pressure sensors Ia2, 2 and the acceleration sensor 3 signal lines and S ignalkonditionierstoff are assigned to feed outside of the Urokatheters 1 and outside of the patient, where the Urokatheter to be used, the respective signals to a data evaluation unit , Depending on the requirements of the clinic or practice, a signal amplification, an impedance conversion, a digitization, if necessary a consideration of calibration or calibration data, signal filtering and / or other conditioning, a conversion to appropriate data protocols each within the Urokatheters using highly integrated circuits of low power or outside the Urokatheters done. In a preferred variant, however, the signals of the pressure sensors and the acceleration sensor are in any case digitized for further data processing.
  • the Urokatheter 1 is otherwise provided with marks l a5, which allow a determination of the insertion depth without reference to the signals, possibly integrated and processed signals, the acceleration sensor. This contributes to the fact that even in case of failure of the acceleration sensors, the catheter is not inserted too deeply and, moreover, a plausibility check of the integrated signals by the attending physician during the treatment can take place at any time.
  • the evaluation unit can be designed for either a modeling in real time or at least to a display of the current pressure values in certain directions in real time, preferably in graphical form, such as display of excellent directions towards determined pressure and the Hanrröhrenprofils in the sagittal plane.
  • the urethral catheter 1 of the present invention is now used as follows: After preparing the patient and optionally applying lubricants, etc., to the catheter, the urethral catheter 1 is inserted into the patient's urethra until the pressure sensors 2 lie within the bladder. It will generate a certain bubble level. The catheter is then successively withdrawn from the urethra, here in sections in each case by a little less than the length of the section 2 of the catheter. After each extraction movement by a distance which is slightly shorter than the length of the section 2, the catheter is rotated by approximately 360 ° and it is the pressure detected with each of the eight pressure sensors, and, at least initially, and the pressure inside the bladder.
  • the three components of the acceleration sector are permanently recorded, ie they are repeatedly scanned, digitized and written off or stored as required, ie also recorded during the rotation. It is understood that, if necessary, a rotation in a clockwise direction alternately, a withdrawal of the catheter to a stretch that is slightly shorter than the length of section 2, and thereafter counterclockwise rotation can be made 360 °, etc. This prevents the catheter as a whole from being twisted massively with associated conduits, etc. Next is the possibility of a helical
  • a plurality of knife values can be detected during the rotation, and from each j ene can be selected, for which the accelerometer indicates that they were picked up at a certain rotational position.
  • the rotation during extraction i. superimposed to can take place and insofar as a helical movement can be selected.
  • a pulling device is provided, which causes such a helical movement and the catheter is designed for a continuous rotation in one direction, to which it can be provided with suitable rotary joints for the electrical supply and signal lines, which in its interior, ie e.g.
  • the pressure signals obtained during extraction and gating can now be displayed, after signal conditioning and integration of the acceleration sensor signals, as if all openings for the pressure sensors were arranged along a straight line parallel to the catheter axis and with each pressure sensor in each outlet. peg position measurements would be detected with full rotation. It is thus made by reference to the signals of the acceleration sensor, an assignment of the pressure detection to the exact (rotational) position of the sensors in the urethra and measured the pressure at respective points of the urethral surface. At the same time it is also corrected that the catheter was not pulled out by exactly the same distance from measurement to measurement.
  • a model which is particularly robust against the expected variations and inaccuracies.
  • a model may instead be used in which equidistant tangents to the idealized helix are considered, and then again lattice points are defined on these tangents.
  • Such grids have advantages in terms of boundary conditions, because for the interpolation of the real measured values on functions with others
  • Pulling movement caused to detect what can be done on the catheter itself or about the drive of the pulling device.
  • the preferred and in particular under suitable evaluation for the modeling preferred catheter movements can also be implemented mechanically well.
  • oversampling can also be present in the case of a two-dimensional scan, ie that there is an optimal measured value density even in the case of two-dimensional measurements in the surface if the structures to be detected do not fall below a certain spatial size.
  • the eight sensors will be calibrated to give the same signals at the same pressure. If necessary, this can be done by pre-calibration and storage of calibration curves or the like. Such pre-calibration can be done by determining the air pressure before the actual examination.
  • the air pressure does not necessarily have to be determined absolutely exactly, but rather a measurement is to be made with all pressure sensors, in particular all sensors communicating via openings in the wall of the catheter with fluid in the urethra, which will result in identical measured values independently of position, and thus an adjustment of the Sensors with each other easier.
  • the sensors are in front of
  • Measurement of urethral characteristics are typically inserted into the urinary bladder.
  • the bladder is filled with a defined amount of liquid. This makes it possible during the filling, if the catheter according to the invention has a corresponding lumen for the filling or emptying of the bladder, to carry out the calibration during the filling in the case of several filling states. As a result, a calibration that is normally at least usable is usually automatic without special features. achieved. If desired, it is also possible to measure completely without catheter rotation.
  • FIG. 2 shows a pressure profile 1 obtained on the model.
  • This model comprises a silicone tube instead of the urethra.
  • the sphincter muscle was modeled on a cord loop model.
  • the silicone tube is oriented horizontally for the trial to model a recumbent patient. Iiier the pressure curves are plotted, which were detected for the respective sensors 2a, 2b ...
  • a finite element model is used for such elasto static modeling, in which at least four times more points around the circumference are (equidistant) as sensors are distributed around the circumference.
  • at least thirty-two nodes of a finite element model should be determined around the circumference of the urethra being modeled. Measuring points are used, which are recorded after one-eighth of the rotation.
  • the cutoff frequency will typically be about 1.5 times the spatial Nyquist frequency. If such modeling is desired, it is understood that the use of equidistant sensors is particularly preferred because this simplifies the mapping of the data to the nodes. After modeling, the examining doctor receives not only a curve according to FIG. 2, but also a modeling of the outer surface of the hernia which makes it even easier to detect defects.
  • the catheter of the present invention is preferably operated with a pulling device which imparts rotation to the catheter simultaneously to withdraw the catheter from the bladder, preferably with a selectable pitch. It should also be noted that the pulling-out distance can preferably be determined with the pulling device in order to make the digitized values available in the modeling and / or the measuring value preparation.
  • a urocatheter having a sensor means for detecting urethral pressure and determining means for determining the location of the catheter in the urethra, characterized in that the determining means comprises a triaxial accelerometer to determine how of the
  • Catheter is oriented at pressure detection in the urethra.
  • the sensor means has a plurality of pressure sensors distributed in cross-sectional projection over the circumference.
  • the sensor means for simultaneously detecting the pressure in the urethra is formed with a plurality, preferably all, of the sensors.
  • a urocatheter arrangement with such a urethra catheter and an evaluation unit comprising an input for signals obtained with the accelerometer, an input for signals based on signals obtained with at least one pressure sensor, and preferably an input for signals of a processing unit related to a insertion depth, in response to pressure sensor and
  • Accelerometersignale make a determination of the pressure conditions on a H urrthröhrenman- tcl surface, and an output for outputting a relation to these pressure conditions output signal

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Urokatheter mit einem Sensormittel zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre und einem Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Anordnung des Katheters in der Harnröhre. Hierbei ist vorgesehen, dass das Bestimmungsmittel ein triaxiales Accelerometer umfasst, um zu bestimmen, wie der Katheter bei Druckerfassung in der Harnröhre orientiert ist.

Description

KATHETER
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und befasst sich demgemäß mit Messinstrumenten zur Behandlung von Inkontinenz.
Inkontinenz ist der ungewollte Austritt von Harn. Inkontinenz kann unterschiedlich stark ausgeprägt sein; so kann bei leichten Fällen Harn etwa nur dann ungewollt austreten, wenn die stark gefüllte Harnblase der betroffenen Person einer plötzlichen Druckerhöhung im Körper ausgesetzt ist, etwa durch Husten oder Niesen; bei besonders gravierenden Fällen der Inkontinenz kann es hingegen bereits im Liegen und ohne zusätzliche Belastung zu ungewolltem Harn Verlust kommen. Die Inkontinenz kann zudem eine Reihe von Ursachen haben. Zu Inkontinenz kann es beispielsweise bei Schädigungen unterschiedlicher, an der Blasenentleerung beteiligter Muskeln oder der ihnen zugeordneten Nerven kommen; zu diesen Muskeln gehören unter anderem die die Harnblase umgebenden Muskeln und die Muskeln der Harnröhre.
Bei Frauen können etwa Geburten zu einer Senkung von Organen im weiblichen Becken führen, worauf bei erhöhtem Beckeninnendruck der Verschlussdruck der am Verschluss der Harnblase als Muskel beteiligten Harnröhre nicht mehr ausreicht; bei Männern können Schädigungen etwa in Folge von Operationen, z.B. Prostataoperationen, auftreten und bei Patienten beiderlei Geschlechts kann Inkontinenz durch Nervenerkrankungen wie Alzheimer, Multiple Sklerose, Parkinson auftreten.
Da Inkontinenz für die Betroffenen sehr unangenehm sein kann und die Lebensqualität womöglich einschneidend reduziert, ist es wünschenswert, Inkontinenz effizient behandeln zu können.
Dies erfordert aber eine mit ihrer präzisen Charakterisierung einhergehende gründliche Di- agnostik. Neben Harnstrahlmessungen, bei welchen die Menge abfließenden Harns während des Urinierens über der Zeit erfasst wird, ist zur Diagnostik vor allem die Messung des Drucks in der Harnblase bzw. der Harnröhre von Bedeutung, wobei als Druck zum Teil sogar die Druckdifferenz zu anderen Stellen im Körperinneren und/oder das Verhalten während der Füllung oder Entleerung der Blase bestimmt werden soll.
Die Druckmessung kann erfolgen, indem ein Katheter, der mit einem Sensormittel zur Druckerfassung versehen ist, durch die Harnröhre bis in die Harnblase eingeführt wird (bzw. wieder aus der Harnblase herausgezogen wird) und entlang des Weges Druckmes- sungen durchgeführt werden. Mit geeigneten Uroka-thetern können demnach Druckprofile der Harnröhre und der Harnblase bestimmt werden.
Ein druckmessender Urokatheter ist z.B. aus der US 2009/0306539A1 bekannt. Dabei soll der Druck in der Harnröhre durch Aufpumpen eines Ballons ermittelt werden, der auf dem Katheterumfang angeordnet ist und dessen Inneres über ein Lumen mit einem Drucksensor kommuniziert.
Es gibt bereits Urokatheter, bei denen das Signal des Drucksensors digitalisiert und computergestützt verarbeitet wird. Dabei werden derartige Systeme zum Teil mit der Behaup- tung beworben, der Untersucher brauche sich, entsprechend große Messbereiche vorausgesetzt, keine Gedanken über die exakte Position der Druckmesswertgeber machen.
Daneben gibt es andere medizinische Katheter, bei denen der exakten Positionierung und Ausrichtung der Katheter erhebliche Bedeutung zugeschrieben wird.
So ist es aus der US 2012/0035467 AI bekannt, die Verdrillung eines Herz-Katheters bei Einschub in den Patienten zu erfassen, indem der kumulative Drehwinkel bestimmt wird. Dadurch soll einer Verdrillung entgegengewirkt werden. Zur Messung soll unter anderem ein Beschleunigungsmesser im Katheter angeordnet werden.
Aus der US 2009/0306736 AI ist eine beschleunigungsmesserbasierte Überwachung der Frequenzdynamiken der isovolumischen Kontraktionsphase und pathologischer Herzvibra- tionen bekannt. Mit einem ein-, zwei- oder drei-achsigen Beschleunigungssensor, der in einem Führungskatheter eingeschoben werden soll, sollen dabei Informationen über den Herzzustand bestimmt werden. Es wird auch angegeben, dass mehrere Beschleunigungssensoren, auch mehrere Mehrachsen-Beschleunigungssensoren verwendbar sind, um Vib- rationen bestimmter Frequenzbereiche besser erfassen zu können. Aus dem Stand der kardiologischen Kathedermessung ist auch bekannt, dass Beschleunigungssensoren gut geeignet sind, um Vibrationen und Verschiebungsbewegung zu messen. Dabei wird auch diskutiert, dass genauere Beschleunigungsmessungen erhalten werden können, wenn der Ein- fluss der Gravitation auf die Beschleunigungssensoren berücksichtigt wird.
Ein Interkranialkatheter, bei dem als einer von mehreren Sensoren auch ein Accelerometer verwendet wird, um den Katheter durch das Gehirn an eine gewünschte Stelle zu navigieren, ist aus der US 2012/0302875 bekannt. Es ist wünschenswert, eine bessere Diagnose von Inkontinenzursachen zu ermöglichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Untcransprüchcn.
Die vorliegende Erfindung schlägt somit in einem ersten Grundgedanken einen
Urokatheter mit einem Sensormittel zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre und einem Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Anordnung des Katheters in der Harnröhre vor, bei welchem vorgesehen ist, dass das Bestimmungsmittel ein triaxiales Accelerometer um- fasst, um zu bestimmen, wie der Katheter bei Druckerfassung in der Harnröhre orientiert ist. Gemäß einem Grundgedanken erlaubt dies einen Druck nicht einfach in einer bestimmten
Einschubtiefe an irgendeiner unbekannten Stelle zu erfassen, sondern gezielt zu ermitteln, wie hoch der Druck bei einer gegebenen Orientierung des Katheters tatsächlich ist. Dies scheint zunächst widersinnig, da ein in einer Flüssigkeit herrschender Druck zunächst in allen Richtungen gleich sein sollte. In der Praxis ist es jedoch so, dass der Katheter vergleichsweise dicht an der Harnröhre anliegen wird und demgemäß von dieser zumindest partiell soweit abgedichtet wird, dass nur ein lokaler Druck an einer bestimmten Stelle ge- messen wird. Dabei kann einsichtigerweise der Druck lokal auch dann an nur einer bestimmten Stelle gemessen werden, wenn mehrere Sensoren bzw. die zu diesen führenden kleinen Fenster auf der Kathetermantelfläche mit Beabstandung zueinander verteilt sind, weil dann mit den Sensoren jeweils lokal gemessen wird. Die Messwerte mit den verschiedenen Sensoren können dabei simultan erfasst werden oder auch kurz nacheinander, wenn etwa nur ein Analog-Digitalwandler zur Verfügung steht, an den nacheinander Sensorwerte aus unterschiedlichen Drucksensoren zur Digitalisierung gespeist werden.
Wie groß die Fläche ist, für welche der Druck lokal bestimmt wird, hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab. So wird typisch der eigentliche Drucksensor im Inneren des Ka- theters liegen und über einen Durchbruch oder ein Fenster in der Katheterwand mit der Flüssigkeit in der Harnröhre kommunizieren. Die Größe eines solchen Fensters hat damit klaren Einfluß auf die Fläche, an welcher der Druck lokal bestimmt wird. Weiter wird ein solches Fenster durch die am Katheter anliegende Harnröhre abgedichtet. Wie nahe am Fenster sich die Harnröhre anschmiegt und wie klein oder groß damit die Fläche ist, an welcher der Druck lokal erfasst wird, hängt also vom Wechselspiel zwischen Harnröhre und Katheter ab. So kann etwa die -über die Länge der 1 larnröhre variierende - Biegung des typisch ja flexiblen Katheters in der Harnröhre dazu führen, dass an bestimmten Stellen und zu bestimmten Orientierungen die Harnröhre besser am Katheter anliegt als an anderen Stellen. Derartige Effekte können dazu führen, dass die Fläche, für welche der Druck real gemessen wird, größer als das zum Drucksensor im Katheterinneren führende Fenster ist.
Zudem kann dann, wenn während einer Katheterbewegung gemessen wird, beispielsweise während einer Drehung, eine Überabtastung in einem Bereich vorgenommen werden. Erwähnt sei auch, dass ungeachtet der Gewebestruktur der - im ungefüllten Zustand Längsfalten aufweisenden - Harnröhre durch die Harnröhre eine Abdichtung eines Bereiches er- zielt wird, der nur geringfügig größer ist als die jeweilige, zu zu einem Drucksensor führende Öffnung in der Katheterwand. Typisch wird dieser Bereich entlang jeder auf der Kathetermantelfläche definierten Strecke nicht wesentlich größer als das Dreifache der Öffnung sein, oftmals sogar allenfalls das Doppelte betragen und in vielen Fällen liegt die Harnröhre so dicht am Katheter, dass die Öffnungsgröße praktisch der Messfläche entspricht, Es wird aber einsichtig sein, dass in bevorzugten Varianten des Katheters, bei dem eine Vielzahl von Sensoren um den Katheterumfang herum verteilt sind, beispielsweise wend eiförmig, die Sensoren mit gleichen Winkelabständen zueinander bezogen auf eine
Querschnittsprojektion angeordnet sein werden. Je nach Sensorfenstergröße und
Katheterdurchmesser können bei Realisierung bevorzugt nichtüberlappender Sensoren z.B. etwa acht Sensoren entlang des Umfangs eines (projizierten) Querschnittes in nichtüberlappender Weise angeordnet werden. Die Anordnung entlang des Umfangs nur eines projizierten Querschnitts ist dabei typisch deshalb notwendig, weil die Sensoren im Inneren des Katheters mitsamt den zugeordneten Leitungen und Signalkonditionierungsschaltkreisen so viel Platz einnehmen, dass sie nicht alle an der gleichen axialen Position angeordnet werden können, sondern axial gegeneinander versetzt werden müssen. Der Druck kann auch bei z.B. äquiangular um den Umfang verteilten Sensoren unter Drehung des Sensors erfasst werden. Damit wird eine Überabtastung in Drehrichtung ermöglicht.
Es ist also möglich, dass ein lokaler Druck an nur einer bestimmten Stelle gemessen wird. Indem dann bestimmt wird, wie der Katheter bei der Druckerfassung in der Harnröhre tatsächlich orientiert ist, wird es etwa möglich, zu erfassen, wie ein bestimmter Drucksensor momentan orientiert ist, also zum Beispiel ventral oder dorsal orientiert ist, d.h. Richtung Bauch oder Richtung Rücken weist. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil nunmehr die Verteilung der Druckverhältni sse, (nicht nur) entlang der Länge der Harnröhre zwischen Harn- blase und Ende der Harnröhre bestimmt werden kann, sondern auch genau ermittelt werden kann, wie die Druckverhältnisse in einer bestimmten Richtung sind. Damit wird es möglich, die Druckverhältnisse auf der ganzen Mantelfläche des Harnleiters positionsgenau zu bestimmen. Dies war im Stand der Technik, nicht, jedenfalls nicht ohne weiteres möglich, da die Katheter flexibel genug sein müssen, um ohne Verletzungen zu verursa- chen eingeführt zu werden; die Flexibilität bewirkt jedoch, dass nicht, jedenfalls nicht ohne weiteres und nicht genau, festgestellt werden kann, wie der sich gegebenenfalls tordicrende Katheter in einer bestimmten Einschubtiefe gerade orientiert ist. Es muss vielmehr damit gerechnet werden, dass ein Katheter ohne besondere Maßnahmen nicht exakt gerade aus der Harnröhre gezogen wird, sondern er auch dann, wenn per se der Versuch unternommen wird, ihn möglichst gerade aus der Harnröhre herauszuziehen, einer Drehung unterworfen ist. Damit ist es in jedem Fall vorteilhaft, die Drehung zumindest zu bestimmen; es kann überdies vorteilhaft sein, in jedem Fall gezielt zu verdrehen, damit die sich einstellende Verdrehung bei Herausziehen nicht zufälligen Einflüssen unterworfen ist. Bei gezielter Drehung kann dann etwa auch gut eine Überabtastung in Umfangsrichtung erreicht werden usw., was wiederum die Möglichkeiten verbessert, Maßnahmen zur Verringerung des Sensorrauschens zu ergreifen.
Es sei zudem erwähnt, dass gegebenenfalls eine leicht drehende Bewegung für den Patienten vergleichsweise angenehmer sein kann und ein Drehen in einer Richtung Vorteile bei der Modellierung der Harnröhrenmantelfläche bieten kann, weil damit evtl. eine Abtastung erzielt wird, die robust auf Störungen und dergl. ist. Wird nämlich etwa die Modellierung der I Iarnröhrenmantelfläche auf Basis der Messwerte angestrebt, so ist zunächst beachtlich, dass die Messwerte nie in idealer Lage dort erfasst werden, wo für das Modell bevorzugt gerade ein Gitterpunkt sitzen sollte. Die Algorithmen zur Umrechnung von den tatsächlichen Ist-Positionen, an denen Messwerte aufgenommen wurden, zu den Soll- Positionen, an denen Gitterpunkte liegen, wird, sind unterschiedlich empfindlich auf ver- schiedene Einflüssen wie genaue Lage der Meßpunkte, Form der Harnröhre usw. Als vorteilhaft für die Umrechnung hat sich erwiesen, wenn bestimmte Steigungshöhen, d.h. Drehungen pro Auszugstrecke des Katheters aus der I larnröhre, gewählt werden. Es wird einsichtig sein, dass die bevorzugten Steigungshöhen abhängen z.B. von der Anzahl der Sensoren um den Umfang herum, der Beabstandung entlang der Achse, der zu gründe gelegten Modellierung usw. Daher ist es wünschenswert, wenn die Steigungshöhe vorgebbar ist. Es sei im Übrigen erwähnt, dass bei typischen Auszugsgeschwindigkeiten des Katheters aus der Harnröhre von einigen mm pro Sekunde, z.B. 1 Omm/s, und herkömmlichen Abtastraten von z.B. 1kHz ausreichend viele Messwerte erfasst werden, um Rauschreduktionsverfahren anwenden zu können, ohne einen übermäßigen Informationsverlust zu bewirken.
Indem nun Beschleunigungssensoren verwendet werden, kann aus den momentanen Komponenten der gravitativen Beschleunigung, d.h. aus den Komponenten der Schwerkraft, die auf die einzelnen Sensoren des multiaxialen Beschleunigungsmessers einwirken, sowie aus seit dem Einschieben durch die Integration er asster Bewegungszustandsänderungen auf die Urokatheter-Lage geschlossen werden. Selbst ohne Integration der Gesamtbewegung des Katheters seit Einschub kann (unter Berücksichtigung nur der aktuellen, durch Gravita- tion bewirkten Kraftkomponenten) die Ausrichtung des Katheters in der Harnröhre beziehungsweise der Blase noch, zum Teil sogar sehr gut, erfasst werden. Gegebenenfalls kann überdies durch Detektion von Umlenkungen des Katheters an der Stelle des Beschleunigungsmessers auf anatomische Besonderheiten wie das Ende der Harnröhre an der Harnblase usw. geschlossen werden. Die Detektion von Umlenkungen des Katheters in der Harnröhre ist einerseits vorteilhaft, weil damit das Harnröhrenprofil in Sagittalebene bestimmbar ist und ergo Anomalien erkennbar werden. Zudem wurde bereits darauf hingewiesen, dass das Anliegen der Harnröhre am Katheter dazu führt, dass Druck überhaupt lokal gemessen werden kann, dass aber z.B. die Biegung des Katheters in der Harnröhre dazu führen kann, dass die Harnröhre nicht gleichmäßig anliegt. Es können hier Abwei- chungen berücksichtigt werden; dies ist einerseits bei einer Modellierung möglich, bei der die Hamröhrenmantelfläche erfasst werden soll. Andererseits ist es aber auch ohne eine solche Modellierung möglich, einem behandelnden Arzt Information über die
Harnöhrenbiegung an einer bestimmten Stelle zur Verfügung zu stellen, etwa durch Anzeigen eines bloßen Biegeprofils, bei welchem der mit dem Accelerometer bestimmte Biege- radius über der Auszugweite aufgetragen ist, damit der Arzt dann Anomalien im Druckverlauf besser zuordnen, bewerten und beurteilen kann. Damit kann eine Artefaktverringerung bewirkt werden.
Es sei erwähnt, dass der Patient bei der Untersuchung liegen wird und/oder zumindest eine Schräglage einnehmen wird, nicht jedoch stehen wird, wenn eine optimale Ausnutzung der
Gravitationskraft auf die Beschleunigungssensoren gewünscht ist. Dies erlaubt hohe Genauigkeiten, ohne dass abrupte Bewegungen erforderlich werden.
Die Messung des Drucks in einer bestimmten Richtung verbessert die diagnostischen Mög- Henkelten auch erheblich. Die I Iarnröhre ist zum Teil mit anderen Organen verwachsen beziehungsweise an diesen befestigt. Die Erfassung der Druckverhältnisse über die gesam- te Mantelfläche gibt daher wertvolle Hinweise, um Schädigungen usw. zu identifizieren, was wiederum bei der Behandlung von Inkontinenzursachen sehr hilfreich ist.
Dass gegebenenfalls die mit dem Accelerometer gewonnenen Signale auch verwendet werden können, um eine Einschubtiefe zu bestimmen, sei erwähnt. Alternativ und/oder zusätzlich ist es jedoch möglich, die Einschubtiefe auf andere "Weise zu erfassen und die Accelerometer Signale nur zur Bestimmung der Katheterorientierung in der Harnröhre beziehungsweise der Harnblase zu verwenden. Diesbezüglich erwähnt sei explizit die Möglichkeit, eine Zugeinrichtung zum Herausziehen so auszugestalten, dass während der Zug- Bewegung zugleich eine Drehbewegung des Katheters bewirkt wird, Diese Drehbewegung kann oszillierend geschehen, d.h. unter Hin- und Her schwenken des Katheters in Umfangs- richtung, oder unter stetiger Rotation in einer Richtung. Es sei erwähnt, dass in einem solchen Fall die Verwendung von Drehkupplungen am Katheter vorteilhaft sein kann, z.B. für Fluidleitungen und Signalleitungen. Besonders bevorzugt kann es sein, wenn bei stetiger Rotation eine Steigungshöhe, d.h. Drehung je mm Auszug einstellbar oder wählbar ist, um insbesondere dann, wenn Mantelflächen modelliert werden sollen, Meßartefakte oder Meßfehler zu vermeiden. Es sei insoweit darauf hingewiesen, dass bei der Modellierung der Harnröhrenmantelfläche bestimmte Steigungen vorteilhaft gegenüber anderen Steigungen sind, was die Stabilität der Berechnung angeht.
Der Katheter wird typisch einen flexiblen und zumindest geringfügig in seiner Gesamtheit tordierbaren Grundkörper aufweisen. Dabei wird er bevorzugt so steif sein, dass die Einführung erleichtert ist, zugleich aber so biegeschlaff, dass er für den Patienten eingeführt nicht zu unangenehm wird und biegungsbedingte Artefakte minimal werden. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Drucksensoren des Drucksensormittels nahe beim Accelerometer angeordnet sind, so dass nur eine begrenzte Torsion zwischen Accelerometer und Drucksensormittel möglich ist. Es versteht sich, dass eine mögliche Torsion zwischen
Accelerometer und Drucksensormittel die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen wird. Daher ist es bevorzugt, wenn die mögliche typische Torsion zwischen Drucksensormittel und Accelerometer auf 5° bis 10° (eines 360°- Vollkreises) begrenzt ist. Es sei explizit darauf hingewiesen, dass sich der Begriff Torsion vorliegend auf die Verdrehung des Kathe- tcrs in sich bezieht und nicht etwa z.B. die Rotation des Katheters um seine Achse zwecks Wendel- oder schraubenartiger Messung gemeint ist.
Per se kann es ausreichen, wenn ein einzelner Drucksensor vorgesehen wird und damit die Harnröhre mittels eines er findung gemäßen Urokatheters charakterisiert wird; wenn allerdings die Druckvcrhältnissc auf der Harnröhrenmantelfläche bestimmt werden sollen, erfordert dies gegebenenfalls das sehr weite bzw. sehr schnelle Verdrehen des Katheters, um den Druck in einer jeweils gewünschten Richtung bestimmen zu können. Dieses Verdrehen kann für einen Patienten unangenehm sein. Daher ist es oftmals bevorzugt, wenn das Sen- sormittel mehrere Drucksensoren aufweist, die über den Umfang und/oder in axialer Richtung verteilt sind. Dabei müssen nicht alle Drucksensoren auf derselben axialen Höhe liegen. Die vollständige Erfassung der Harnröhrenmantelflächen-Druckverhältnisse ist so mit insgesamt weniger Katheterbewegung möglich. Auch dort, wo entlang des Umfangs (gegebenenfalls in Querschnittsprojektion) mehrere Sensoren verteilt sind, kann ein Drehen des Sensors vorteilhaft sein, wobei evtl. weniger stark gedreht werden muss, um die selbe Messpunktdichte um den Umfang herum zu erzielen. Dies gilt auch dort, wo eine schraubenartige Bewegung angestrebt wird. Zudem sei darauf hingewiesen, dass die Modellierung der Mantelfläche unter Verwendung von Messdaten eines bei Messung wendelartig bewegten Katheters mit einer Vielzahl an Sensoren, die über den Umfang verteilt sind, be- rücksichtigen kann, dass die Sensoren oftmals nicht auf ein und derselben Schraubenlinie liegen, weil die Sensoren zwar auf der Mantelfläche des Katheters wendelartig angeordnet sein können, aber die Wendelung der Sensoranordnung auf der Kathetermantelfläche eine andere Steigungshöhe besitzen kann als die Steigungshöhe der (z.B. durch eine geeignete Zugeinrichtung bewusst und mit vorgegebener Steigungshöhe bewirkte) wendelartigen Bewegung des Katheters durch die Harnröhre. Während im allgemeinen ein Heraussziehen vollständig ohne Drehen als besonders vorteilhaft für die Modellierung wäre, wird abzuschätzen sein, dass - da schon durch die typische I lerausziehbewegung eine leichte Drehung auftritt - sich auch ohne externe bewußte Vorgabe einer drehenden
Herausziehbewegung ein leicht wendelartiges Herausziehen ergibt. Da dabei aber womög- lieh ungünstige Steigungshöhen erhalten werden, ist es vorteilhaft, wenn - ungeachet der eigentlich günstigen Drehfreiheit- von vorneherein eine von Null verschiedene Drehung gewählt wird und dann zumindest eine besonders vorteilhafte Steigungshöhe ausgewählt werden kann, die bei der Signal Verarbeitung nicht zu Informationsverlust durch
Sensortrajektorienüberlappung usw. fuhren wird.
Es ist möglich, die (in Querschnittsperspektive betrachtet) über den Umfang verteilten Drucksensoren axial voneinander zu beabstanden. Dies erlaubt gegebenenfalls die Unterbringung von etwas größeren Drucksensoren beziehungsweise von mehr Sensoren und so auch eine höhere Auflösung in Umfangsrichtung. Auch dann, wenn mehrere Drucksensoren am Katheter vorgesehen sind, wird der Druck lokal gemessen werden, nämlich typisch lokal an jedem Sensor.
Es sei erwähnt, dass es möglich ist, zur Erfassung einer vollständigen Harnleitermantel flä- chencharaktcrisicrung Signale der über den Umfang verteilten Sensoren auch dann zu interpolieren, wenn diese axial voneinander beabstandet sind. Dabei kann unter anderem ausgenutzt werden, dass in vielen Fällen statische Druckverhältnisse in der Harnröhre be- stimmt werden sollen. Die zu unterschiedlichen Zeiten an unterschiedlichen Stellen der Harnröhre erfassten Drücke können also so behandelt werden, als seien sie zeitgleich aufgenommen. Es sei im übrigen darauf hingewiesen, dass die Anordnung mehrerer Drucksensoren an axial beabstandeten Stellen auf einem starren oder nur bedingt biegeschlaffen Katheterabschnitt zu Artefakten führen kann, weil die Harnröhre an unterschiedlichen axialen Positionen unterschiedlich gut anliegen wird. Ungeachtet derartiger eventueller Artefakte werden aber die Messergebnisse sehr aussagekräftig sein und die Diagnose erleichtert. Auf solche Artefakte kann auch gut korrigiert werden, zumindest soweit die Harnröhre modelliert wird. Dass dabei für die Modellierung dann auch die elastostati sehen Eigenschaften des Katheters mit berücksichtigt werden können, d.h. die Auswertestufe dazu aus- gebildet ist, die Modellierung unter Berücksichtigung von Eigenschaften des zur Messung verwendeten Katheters, insbesondere von elastostatischen Eigenschaften des Katheters zu berücksichtigen, sei erwähnt. Dass im Übrigen das Harnröhrenprofil dem Arzt auf verschiedene Weise angezeigt oder zugänglich gemacht werden kann, wurde bereits erwähnt. Es versteht sich bei Betrachtung der unterschiedlichen Anatomie, dass die Bestimmung des Harnröhrenprofils bei Männern gegebenenfalls besonders vorteilhaft ist. Bevorzugt ist es, wenn mit allen Drucksensoren simultan gemessen wird. Dies erhöht die verfügbare Auflösung bei nur kurzer Eingriffsdauer.
Die Drucksensoren werden typisch nahe des proximalen Katheterendes angebracht, d.h. nahe bei der in den Patienten einzuführenden Spitze des Katheters. Dabei kann ein geringer Abstand der Drucksensoren zur Spitze vorgesehen werden, um dort eine höhere Flexibilität zu gewährleisten, eine Abrundung der Spitze zu ermöglichen und so eine einfachere und vor allen Dingen schmerzfreiere Einführung des Katheters zu ermöglichen. Die Sensoren werden jedoch typisch so nahe am proximalen Katheterende angeordnet, dass eine Mes- sung der Druckverhältnisse auch innerhalb der Harnblase möglich ist.
Die Anordnung mehrere Drucksensoren dicht beieinander trägt dazu bei, dass annähernd ähnliche Biegeverhältnisse bei jedem Sensor auftreten, dass bei drehender bzw. wendelartiger Bewegung des Katheters durch die Harnröhre sehr kurz nacheinander zu allen Orientierungen hin um eine gegebene Stelle herum abgetastet wird, so dass das dynamische Verhalten der Harnröhre zumindest zum Teil außer Betracht bleiben kann und dass sich die Anordnung leichter herstellen las st.
Es ist weiter bevorzugt, wenn dem Urokatheter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aus werteeinheit zugeordnet ist, die einen Eingang für accelerometerbasierte Signale, einen Eingang für auf Messungen mit wenigstens einem Drucksensor basierte Signale und bevorzugt einen Eingang für auf eine Einschubtiefe bezogene Signale aufweist. Es wird die Einzugstiefe typisch mittels der Zugeinrichtung digitalisiert werden, was ein klarer Vorteil selbst dort ist, wo keine Harnröhrenmantelfläche betrachtet wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Auswerteeinheit vollständig digital arbeiten kann und so gegebenenfalls nur ein einzelner physikalischer Port für seriell empfangene, digitalisierte konditionierte Signale vorgesehen ist. Die Aus werteeinheit wird bevorzugt dazu ausgebildet sein, im Ansprechen auf Drucksensor- und Accelerometersignale eine Bestimmung der Druckverhältnisse auf einer Harnröhrenmantelfläche vorzunehmen. Dabei kann bevor- zugt sogar eine Bestimmung der Druckverhältnissc auf einer Harnröhrenmantelaußenflä- che vorgenommen werden, d.h. unter Modellierung eines typischen 1 lamröhrenverhaltens, das im Inneren der Harnröhre anhand der darin herrschenden Druckverhältnisse bestimmt
- Π - wird, kann auf die auf der Außenmantel fläche gegebenen Verhältnisse geschlossen werden.
Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist dargestellt durch
Fig, 1 ein Urokatheter gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 ein mit dem Urokatheter der vorliegenden Erfindung bei dessen Bewegung in einem Modell einer Harnröhre aufgenommenes Druckprofil.
Nach Fig. i umfasst ein allgemein mit 1 bezeichneter Urokatheter 1 ein Sensormittel 2 zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre und ein Bestimmungsmittel 3 zur Bestimmung der Anordnung des Katheters 1 in der Harnröhre, wobei das Bestimmungsmittel 3 ein triaxiales Accelerometer umfasst, um zu bestimmen, wie der Urokatheter 1 bei Druckerfassung in der Harnröhre orientiert ist. Der Urokatheter 1 ist im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel so dimensioniert, dass sein vorderes Ende l a bei einem männlichen erwachsenen Patienten bis in das Innere der Harnblase vorgeschoben werden kann. Die patientenseitige. zum Körperinneren weisende (proximale) Spitze lal des Urokatheteres 1 ist dabei abgerundet, um Verletzungen der Harnröhre beim Einschieben zu vermeiden und ein für den Patienten weniger schmerzhaftes und weniger unangenehmes Einschieben zu erleichtern. Nahe der proximalen Spitze lal des Urokatheters 1 ist ein Drucksensor zur Messung des I Iarnblaseninnendrucks vorgesehen, vergleiche la2.
Die Materialien, aus denen der Urokatheter hergestellt ist und die in direkten Kontakt mit dem Patienten oder, über Körperflüssigkeiten, in indirekten Kontakt mit dem Patienten kommen, sind nach den jeweils geltenden Kriterien und Regelungen für die Zulassung medizinischer Produkte ausgewählt. Der Fachmann versteht, dass dies ohne weiteres möglich ist. Insbesondere wird die proximale Spitze aus medizinischem Edelstahl oder dergleichen gebildet sein. Für den den Harnblaseninnendruck erfassenden Drucksensor wird darin eine Öffnung vorgesehen sein; der Sensor selbst wird im Spitzeninneren angeordnet. Damit wird der Sensor mit der Öffnung selbst kommunizieren und nicht den auf einen Ballon oder dergl. ausgeübten Druck messen. Dem Sensor könnte aber eine Membran o.a. vorgeordnet sein. Wie die anderen, weiter unten beschriebenen Drucksensoren wird auch der Sensor an der Katheterspitze sehr nahe an der Öffnung angeordnet sein.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist weiter zwischen dem Drucksensor la2 zur Erfas- sung des Blaseninnendrucks und dem Sensormittel 2 zur Erfassung des Drucks in der
Harnröhre ein flexibler Katheterbereich la3 vorgesehen, dessen Länge hier so bemaßt ist, dass beim erwachsenen männlichen Patienten, für den im beschriebenen Ausführungsbeispiel der Urokatheter 1 ausgelegt ist, die ürucksensoren 2a bis 2c bis in die Harnblase miteingeschoben werden können, ohne dass durch die proximale Spitze lal Verletzungen der Harnblase auftreten. Dies ist ohne weiteres machbar. Es versteht sich, dass bei Auslegung des Urokatheters 1 etwa für Kinder der Abstand la3 entsprechend der Körpergröße und der noch nicht voll ausgewachsenen Organe kürzer ausfallen wird, ebenso wie dort der Katheterdurchmesser kleiner ausfallen wird. Am Urokatheter 1 sind weiter, ohne dass dies für einen ersten Aspekt der Erfindung aber zwingend erforderlich ist, Elektroden 3a, 3b, 3c zwischen dem am proximalen Ende l al vorgesehenen Drucksensor und den Drucksensoren 2 zur Bestimmung des Druckes in der I larnröhre vorgesehen. Während der Drucksensor lal an einer Metall spitze vorgesehen ist und der Abschnitt la3 aus flexiblem Kunststoff gebildet sein wird, werden die Elektroden typisch aus gegeneinander isolierten Metallringen gebildet sein, so dass das Harnröhreninnere beziehungsweise der Übergang von Harnblase zu I larnröhre (Ostium-Urethrae- Internum) elektrisch stimuliert werden kann. Es versteht sich, dass im Inneren des Katheters Leitungen zu den Elektroden 3a, 3b, 3c geführt sind, über welche geeignete Spannungen an die Elektroden angelegt werden können. Auf diese Weise kann, was bevorzugt ist, mit dem Katheter eine Muskelstimulation bewirkt werden und insbesondere auch erfasst werden, wie sich der Druck in der Harnröhre beziehungsweise am Ausgang von 1 Iarnblase zu Harnröhre ändert, wenn dort die (glatte, d.h. dem bewussten Willen nicht unterworfene) Muskulatur erregt wird. Dies kann die Diagnose wesentlich erleichtern. Es ist daher für sich als erfinderisch anzusehen, eine oder mehrere Stimulationselektroden, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Accelerometer an einem Urokatheter vorzusehen. Dies gilt auch vor allem dann, wenn - abweichend vom Vorstehenden- keine Elektrodenringe, sondern lokal in eine bestimmte Richtung hin stimulierende Elektroden(flächen) vorgesehen werden und/oder ein multiaxialer, insbesondere triaxialer Beschleunigungssensor vorgesehen wird. Es versteht sich, dass an die drei Elektroden 3a, 3b, 3c Wechsel spannungsimpulse, unterschiedliche Gleichspannungsimpulse unterschiedlicher Polarität und/oder Kurven- ormen usw. je nach gewünschtem Erregungsmuster angelegt werden können.
Das Sensormittel 2 zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre ist nun mit einem hier etwa 1 ,2 cm bis 3 cm langen Metallröhrchen auf dem Katheter realisiert, welches insgesamt acht Drucksensoren trägt, von welchem in der Abbildung lediglich drei (2a, 2b, 2c) dargestellt sind. Für jeden der acht Drucksensoren ist eine Öffnung in dem Metallröhrchen vorgese- hen, so dass der im Inneren des Katheters liegende Drucksensor den Druck erfassen kann, der an der jeweiligen Öffnung wirkt. Die Öffnungen für die acht Drucksensoren sind wendeliormig um den Umfang des Katheters herumgeführt. Es wird aus der Figur und aus der Gesamtheit der vorliegenden Unterlagen verständlich sein, dass die hier acht Drucksensoren um den Katheter-Umfang herum - bzw. die Projektionen der hier acht Drucksensoren auf einen senkrecht auf die Katheterachse gelegten Querschnittes - hier wie bevorzugt äquiangular verteilt sind. Jeder Mittelpunkt eines Sensors ist somit um einen Bogen von 45° vom nächsten Sensor auf der Querschnittsproj ektion herum entfernt. Die acht Sensoren werden dabei nicht alle auf derselben axialen Höhe angeordnet sein, sondern axial gegeneinander versetzt sein. Dies kann wendeliormig der Fall sein, es kann aber auch eine Reihe von mehreren Sensoren vorgesehen sein, so dass z.B. immer Paare von Druck nach diametral entgegengesetzten Richtungen erfassenden Sensoren auf einer gegebenen axialen Position vorgesehen sind.
Bei wendel formiger Anordnung ist der axiale Versatz der Fenster für die Drucksensoren im Röhrchen so, dass das distale Ende eines Fensters geringfügig weiter zum Körperinneren hin liegt als das proximale Ende des in Wendelrichtung nächst folgenden Drucksensorfensters. Es sei aber darauf hingewiesen, dass gegebenenfalls andere Geometrien als die hier als bevorzugt angegebene wendelförmige verwendet werden können. Dies kann auch von der bei einer gegebenen Patientengrappe zulässigen Gesamtgröße abhängen. Zudem ist es etwa möglich, etwa bei Kindern, weniger oder auch mehr als acht Sensoren zu verwenden. Im übrigen ist für gebräuchliche und verwendbare Drucksensoren eine Fenster- große von zum Beispiel 1 mm x 2 mm ausreichend und sinnvoll; dabei ist die größere Kante des Fensters in Axialrichtung orientiert. Die Anordnung von 8 Sensoren etwa dieser Größe auf dem Umfang eines Katheters mit einer hier gut einsetzbaren Größe von 8 French, d.h. ca 8,3mm Umfang, ist leicht möglich. In Richtung weg vom Körperinneren, d.h. weiter distal nach außen folgt auf dem Katheter nach der Spitze, dem Zwischenstück, den Muskelstimulationselektroden und den Drucksensoren dann nach einem kurzen weiteren Übergangsstück 1 a4 ein Segment mit einem Beschleunigungssensor 3. Dieser Abschnitt la4 erlaubt zwar eine Abbiegung der Drucksensoren relativ zum Beschleunigungssensor und zwar von wenigstens entsprechend der anatomisch in der Harnröhre erforderlichen Krümmungsradien, lässt aber eine allenfalls geringe Torsion, d.h. Drehung um die Katheterachse, zwischen dem Segment 3 und 2 zu. Damit wird bei Drehung des Katheters 1 außerhalb des Patienten eine gleiche Drehung des Abschnittes 3 und des Abschnittes 2 gewährleistet. Die Unterbringung des Accclerometer auf einen Abschnitt entfernt von den Drucksensoren ist aber nicht zwingend.
Der Beschleunigungssensor 3 ist als tri axiales Accelerometer gebildet, d.h. mit dem in Inneren des Röhrchensegmentes angeordneten Beschleunigungssensor können drei paarweise orthogonal zueinander stehende Komponenten eines Beschleunigungsvektors bestimmt werden.
Nicht dargestellt ist in der Figur, dass den Drucksensoren Ia2, 2 sowie dem Beschleunigungssensor 3 Signalleitungen und S ignalkonditioniermittel zugeordnet sind, um außerhalb des Urokatheters 1 und außerhalb des Patienten, an dem der Urokatheter verwendet werden soll, die respektiven Signale an eine Datenauswerteeinheit zu speisen. Dabei kann, abhän- gig von den Erfordernissen im Klinik- beziehungsweise Praxisbetrieb, eine Signalverstärkung, eine Impedanzwandlung, eine Digitalisierung, erforderlichenfalls eine Berücksichtigung von Eich- oder Kalibrationsdaten, Signalfilterung und/oder andere Konditionierung, eine Umsetzung auf geeignete Datenprotokolle jeweils innerhalb des Urokatheters unter Verwendung von hochintegrierten Schaltkreisen geringer Leistung oder außerhalb des Urokatheters erfolgen. In einer bevorzugten Variante werden aber die Signale der Drucksensoren und des Beschleunigungssensors in jedem Fall für die weitere Datenverarbeitung digitalisiert.
Der Urokatheter 1 ist im Übrigen mit Markierungen l a5 versehen, die eine Bestimmung der Einschubtiefe auch ohne Bezugnahme auf die Signale, gegebenenfalls integrierten und aufbereiteten Signale, des Beschleunigungssensors erlauben. Dies trägt dazu bei, dass selbst bei Versagen der Beschleunigungssensoren der Katheter nicht zu tief eingeschoben wird und im Übrigen eine Plausibilitätskontrollc der integrierten Signale durch den behandelnden Arzt während der Behandlung jederzeit erfolgen kann. Dazu kann im übrigen die Auswerteeinheit ausgelegt sein zu entweder einer Modellierung in Echtzeitfortschreiten oder zumindest zu einer Anzeige der aktuellen Druckwerte in bestimmten Richtungen in Echtzeit, bevorzugt in graphischer Form, etwa durch Anzeige des nach ausgezeichneten Richtungen hin bestimmten Druckes und des Hanrröhrenprofils in der Sagittalebene.
Der Urokatheter 1 der vorliegenden Erfindung wird nun verwendet wie folgt: Nach Vorbereitung des Patienten und gegebenenfalls Aufbringen von Gleitmitteln usw. auf den Katheter wird der Urokatheter 1 in die Harnröhre des Patienten eingeschoben, bis die Drucksensoren 2 im Inneren der Harnblase liegen. Es wird ein bestimmter Blasenfüllstand erzeugt. Es wird dann der Katheter sukzessive aus der Harnröhre wieder herausgezogen, und zwar hier abschnittsweise jeweils um etwas weniger als die Länge des Abschnittes 2 des Katheters. Nach jeder Herausziehbewegung um eine Strecke, die etwas kürzer als die Länge des Abschnittes 2 ist, wird der Katheter um ca. 360° gedreht und es wird dabei der Druck mit jedem der acht Drucksensoren erfasst, sowie, zumindest anfänglich, auch der Druck im Inneren der Harnblase. Dauerhaft werden die drei Komponenten des Beschleunigungssektors erfasst, d.h. sie werden immer wieder neu abgetastet, digitalisiert und wie er- forderlich weggeschrieben oder gespeichert, also auch während der Drehung erfasst. Es versteht sich, dass gegebenenfalls alternierend eine Drehung im Uhrzeigersinn, ein Herausziehen des Katheters um einen Streckenabschnitt, der geringfügig kürzer als die Länge des Abschnittes 2 ist, und hernach eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn um 360° veranlasst werden kann, usw., Dies verhindert, dass der Katheter als Ganzes mit zugehörigen Leitungen usw. massiv verdreht wird. Weiter sei die Möglichkeit einer wendeiförmigen
Drehung erwähnt. Im Fall einer Drehung können eine Vielzahl von Messerwerten während des Drehens erfasst werden und daraus jeweils j ene ausgewählt werden, f r welche das Accelerometer anzeigt, dass sie an einer bestimmten Drehposition aufggenommen wurden. Es sei erwähnt, dass gegebenenfalls die Drehung während des Herausziehens, d.h. überlagert dazu, erfolgen kann und insoweit eine wendelartige Bewegung gewählt werden kann. In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung ist eine Zugeinrichtung vorgesehen, die eine solche wendelartige Bewegung bewirkt und es ist der Katheter für eine kontinuierliche Drehung in eine Richtung ausgelegt, wozu er mit geeigneten Drehkupplungen versehen sein kann für die elektrischen Versorgungs- und Signalleitungen, die in seinem Inneren, d.h. z.B. einem freien Lumen, bzw. seiner Katheterwand geführt sind sowie für die Fluidleitungen, mit denen Fluid in die Blase hinein oder aus dieser heraus geführt werden kann. Diese Zugeinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass damit eine gleichbleibende Steigungshöhe erreicht werden kann und insoweit zusätzliche Schwierigkeiten bei der Modellierung vermieden werden können. Die während des Herausziehens und Drchens gewonnenen Drucksignale können nun, nach Signalkonditionierung und Integration der Beschleunigungssensorsignale, so dargestellt werden, als ob alle Öffnungen für die Drucksensoren längs einer geraden Linie, die parallel zur Katheterachse verläuft, angeordnet wären und mit jedem Drucksensor in jeder Aus- gangsp-Position Messungen unter vollständiger Drehung erfasst wären. Es wird also durch Bezugnahme auf die Signale des Beschleunigungssensors eine Zuordnung der Druckerfassung auf die genaue (Dreh-)Position der Sensoren in der Harnröhre vorgenommen und der Druck auf jeweiligen Punkte der Harnröhrenmantelfläche ausgemessen. Zugleich wird auch darauf korrigiert, dass der Katheter nicht um exakt den gleichen Abstand von Messung zu Messung herausgezogen wurde.
Dies ist durch Integration der tri axialen Beschleunigungssensorkomponenten über die Zeit ebenfalls möglich. Mit dem triaxialen Beschleunigungssensor kann also einerseits die Drehrichtung erfasst werden und andererseits erforderlichenfalls auch die Auszugstiefe. Hingewiesen sei jedoch darauf, dass Sensoren, auch die hier verwendeten Beschleunigungssensoren, eine Driftkomponente aufweisen. Bei Integration der Beschleunigungskomponenten, insbesondere doppelter Integration zu Zwecken einer Wegstreckenbestimmung, wirkt sich diese Drift stark störend aus. Daher kann es bevorzugt sein, die Hinschub- beziehungsweise Auszugstiefe auf andere Weise, insbesondere auf per se bekannte Weise, zu erfassen.
Für die Anpassung an Schwankungen der Messwertaufnahme usw. ist es im Übrigen vorteilhaft, wenn ein Modell gewählt wird, das gegen die erwarteten Variationen und Unge- nauigkeiten besonders robust ist. So kann etwa anstelle eines Modells, welches auf Gitterpunkte vertraut, die in festen axialen Abständen entlang des Umfangs angeordnet werden, statt dessen ein Modell verwendet werden, bei welchem äquidistante Tangenten auf die idealisierte Schraubenlinie betrachtet werden und dann wiederum auf diesen Tangenten Gitterpunkte definiert werden. Derartige Gitter haben hinsichtlich der Randbedingungen Vorteile, weil für die Interpolation der realen Messwerte auf Funktionen mit anderen
Randbedingungen Rückgriff genommen werden kann und nicht die andernfalls zwingende zyklische Fortsetzung an den Rändern gewählt werden muss. Diesbezüglich sei beispielhaft verwiesen auf D. Grishin et al.„Fast Scattered data approximation with Neumann and other boundary conditions". Linear Algebra and its applications, Vol. 391 No 0, S, 99-123, 2004. Es sei erwähnt, dass damit die Möglichkeit besteht, geeignete Steigungshöhen für ein gewähltes Modell dann durch Betrachtungen der Robustheit, d.h. der Insensibilität gegen Ausreißer, zu bestimmen.
Es sei weiter erwähnt, dass die Möglichkeit besteht, den Katheter mit einer gegebenenfalls motorisch angetriebenen Zugeinrichtung aus der Harnröhre zu ziehen und die durch die
Zugeinrichtung bewirkte Bewegung zu erfassen, was am Katheter selbst oder etwa am Antrieb der Zugeinrichtung erfolgen kann. Insofern lassen sich die bevorzugten und insbesondere unter geeigneter Auswertung für die Modellierung bevorzugten Katheterbewegungen auch mechanisch gut realisieren.
Möglich ist es dabei auch, die Tiefe nur an bestimmten Stellen auf andere Weise als mit dem Beschleunigungssensor zu erfassen und dazwischen zu interpolieren. Es sei erwähnt, dass das vorgeschlagene Herausziehen um etwas weniger als einen ganzen Abschnitt 2 und Drehen um volle 360° nur beispielhaft ist. Gegebenenfalls kann auch eine etwas kürzere Strecke, beispielsweise um knapp die Länge eines Drucköffnungsfensters, herausgezogen werden und eine um (etwas) mehr als ein Achtel eines Vollkreises verlaufende oszillierende Drehbewegung vorgenommen werden, so dass insgesamt tatsächlich auch so jeder Punkt auf der Harnröhreninnenseite wenigstens einmal von einem Drucksensor überstrichen wurde. Es kann dabei kontinuierlich gemessen werden, aber ein Messwert jeweils nur nach Durchlaufen eines bestimmten Drehwinkels herangezogen werden. So wird eine Diskretisierung erreicht. Erwähnt sei, dass auch bei einer zweidimensionalen Abtastung eine Überabtastung vorliegen kann, d.h. dass es auch bei zweidimensionalen Messungen in der Fläche dann eine optimale Messwertdichte gibt, wenn die zu erfassenden Strukturen eine bestimmte räumliche Größe nicht unterschreiten. Es versteht sieh im Übrigen, dass die acht Sensoren so kalibriert sein werden, dass sie bei gleichem Druck gleiche Signale ergeben werden. Dies kann erforderlichenfalls durch Vor- abkalibration und Hinterlegung von Kalibrationskurven oder dergleichen geschehen. Eine solche Vorabkai ibration kann durch Bestimmung des Luftdrucks vor der eigentlichen Untersuchung geschehen. Dabei muss der Luftdruck nicht zwingend exakt absolut bestimmt werden, sondern vielmehr mit allen Drucksensoren, insbesondere allen über Öffnungen in der Um angswandung des Katheters mit Fluid in der Harnröhre kommunizierenden Sensoren eine Messung vorgenommen werden, was lageunabhängig gleiche Messwerte ergeben wird und so einen Abgleich der Sensoren untereinander erleichtert. Was die Kalibrierung angeht, so sei unter anderem darauf verwiesen, dass die Sensoren vor
Ausmessung der Harnröhreneigenschaften typisch bis in die Harnblase eingeschoben werden. Zudem wird im Regelfall die Harnblase mit einer definierten Flüssigkeitsmenge gefüllt. Dies erlaubt es, während der Befüllung, sofern der erfindungsgemäße Katheter ein entsprechendes Lumen für die Füllung beziehungsweise Entleerung der Harnblase besitzt, die Kalibration während der Befüllung bei mehreren Füllzuständen vorzunehmen. So wird quasi automatisch eine im Regelfall zumindest gut brauchbare Kalibrierung ohne Sonder- maßnahmen erreicht. Falls gewünscht, kann im übrigen auch ganz ohne Katheterrotation gemessen werden.
Wird nun das Um ί angsdruckprofil , das mit den Sensoren beim Herausziehen aufgenom- men wurde, so aufgetragen, dass auf die unterschiedliche Ausrichtung der Druckfenster korrigiert wurde, ergibt sich ein Drackflächenprofil, wie es beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Fig. 2 zeigt ein am Modell gewonnenes Druckprofi 1. Dieses Modell umfasst anstelle der Harnröhre einen Silikonschlauch. Dabei wurde der Schließmuskel mit einem Schnur- schlingenmodell nachempfunden. Der Silikonschlauch ist für den Versuch horizontal aus- gerichtet, um einen liegenden Patienten zu modellieren. Iiier sind die Druckverläufe aufgetragen, die für die jeweiligen Sensoren 2a, 2b ... 2h der acht Drucksensoren zwischen 0° und 360° Umdrehung erfasst wurden, wenn der Nullpunkt der Drehung jeweils für alle Sensoren 2a bis 2h auf dieselbe Linie parallel zur Katheterachse durch Berücksichtigung der Signale des triaxialen Accelerometers festgelegt wird. Es zeigt sich, dass bei einem ty- pischen Patienten in einem bestimmten Bereich, nämlich zum Rektum hin, im Modell eine Druckerhöhung erfassbar ist. Die dargestellten Kurven lassen erkennen, dass der nach oben aufgetragene maximale Druck von kalibriertem Sensor zu kalibriertem Sensor und damit entlang der modellierten Harnröhre variieren kann. Gut zu erkennen ist dabei auch die qua- si-kontinuierlichc Messung in axialer Richtung und die Diskretisierung des hier ohne Rota- tion gezogenen Katheters. Ein Arzt kann bereits aus einer solchen Darstellung sehr gut auf Defekte und Anomalien schließen. Die Rekonstruktion der Geometrie der - hier modellartigen - Harnröhre insbesondere in der Sagittalebene ist aber ohne weiteres möglich.
Es ist aber möglich, Defekte, z.B. im Sphinktermuskel noch genauer zu untersuchen, näm- lieh dadurch, dass nicht lediglich der Druck auf der Innenseite der Harnröhre, wie er mit den Sensoren erfasst wird, bestimmt wird, sondern eine darüber hinausgehende Modellierung der elastischen Harnröhre mit den gemessenen Daten vorgenommen wird. Dies kann automatisch und unter Verwendung von insbesondere partiell vorberechneten Tabellen und Matrizen derart geschehen, dass mit den Druckdaten ein Modell des als elastostatisch be- trachteten Harnröhrenaußenmantels erstellt wird. Erwähnt sei, dass bei einer solchen Modellierung auch unterstellt werden kann, dass sich die Druckverhältnisse in der Harnröhre während der Messung- abgesehen möglicherweise von Einflüssen der katheterbedingten Harnröhrenbiegung- als unveränderlich angesehen werden können.
Bevorzugt ist, wenn für eine derartige elasto statische Modellierung ein Finite-Elemente- Modell verwendet wird, bei welchem wenigstens viermal mehr Punkte um den Umfang herum (äquidistant) liegen als Sensoren um den Umfang herum verteilt sind. Im vorliegenden Beispiel mit acht Sensoren, die um den Umfang herum verteilt sind, sollten also we- nigstens zweiunddreißig Knoten eines Finite-Elemente-Modells um den Umfang der zu modellierenden Harnröhre herum bestimmt werden. Es werden Messpunkte verwendet, die nach jeweils einem Achtel der Drehung erfasst werden.
Auf diese Weise können Abtastprobleme, die sich aus den Nyquist-Theorien und aus der endlichen Sensorbreite ergeben, berücksichtigt werden. Es kann zudem bevorzugt eine Filterung räumlichen Rauschens vorgenommen werden, was am Einfachsten durch räumliche Fouriertransformation und Abschneiden höherfrequenter Komponenten in der
fouriertransformierten sowie nachfolgende Rücktransformation geschehen kann. Auf diese Weise kann ein sehr steiler Bandpass realisiert werden. Die Abschneidefrequenz wird typisch etwa dem 1 ,5-fachen der räumlichen Nyquist-Frequenz entsprechen. Wenn eine solche Modellierung gewünscht wird, versteht sich, dass die Verwendung äquidistanter Sensoren besonders bevorzugt ist, weil dies das Mapping der Daten auf die Knoten vereinfacht. Nach einer Modellierung erhält der untersuchende Arzt nicht nur eine Kurve gemäß Fig. 2, sondern auch eine Modellierung der H arnröhrenaußenseite, die noch besser Defekte erkennen lässt.
Es sei erwähnt, dass, obgleich vorstehend ein Katheter für einen erwachsenen männlichen Patienten beschrieben wurde, dies keinesfalls zwingend ist. Es ist ohne weiteres möglich, den beschriebenen Katheter auch für weibliche erwachsene Patienten einzusetzen oder, gegebenenfalls, eine Umdimensionierung für weibliche Patienten beziehungsweise Jugendliche oder Kinder geschlechtsneutral oder geschlechtsspe/.i fisch vorzunehmen. Es sei im übrigen erwähnt, dass unter Wakrang der vorbeschriebenen Ballonfreiheit des bevorzugten Katheters, aber ungeachtet der bevorzugten Anordnung der Drucksensoren unmittelbar hinter den in der Kathetermantelfläche vorgesehenen Fenstern für die Kommunikation mit dem in der Harnröhe befindlichen Fluid gegebenenfalls gleichwohl eine Fluidverbindung von der Öffnung zu einem weiter entfernt und insbesondere außerhalb des Körpers des Patienten befindlichen Drucksensor geführt sein könnte. Eine solche Ausbildung wäre dann vorteilhaft, wenn etwa der Katheter zur Messung während einer Untersu- chung mit einer bildgebenden Kernresonanzapparaur (MRI) gewünscht ist. Es wird einsichtig sein, dass in einem solchen Fall sichergestellt sein muss, dass der Orientierungssensor, d.h. das triaxiale Accelerometer sowie dorthin führende Leitungen usw. in dem Katheter ungeachtet der im MRI wirkenden Verhältnisse einsetzbar sein müssen. Ansonsten sei festgehalten, dass der Katheter der vorliegenden Erfindung bevorzugt mit einer Zugeinrichtung betrieben wird, die dem Katheter simultan zum Ausziehens des Katheters aus der Blase eine Rotation aufrprägt, bevorzugt mit einer wählbaren Steigung. Weiter sei festgehalten, dass mit der Zugeinrichtung bevorzugt die Ausziehweite bestimmbar ist, um die digitalisierten Werte bei der Modellierung und oder der Messwertaufberei- tung verfügbar zu machen.
Was vorstehend unter anderem beschrieben wurde, ist somit ein Urokatheter mit einem Sensormittel zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre und einem Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Anordnung des Katheters in der Harnröhre, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmungsmittel ein triaxiales Accelerometer umfasst, um zu bestimmen, wie der
Katheter bei Druckerfassung in der Harnröhre orientiert ist.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei der Katheter einen flexiblen und/oder tordierbaren Grundkörper aufweist, an dem Sensormittel und Accelerometer an- geordnet sind. Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokather, wobei die Sensormittel relativ zum Accelerometer nur begrenzt tordierbar und/oder beweglich sind.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei das Sensormittel mehrere, in Querschnittsprojektion über den Umfang verteilte Drucksensoren aufweist.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei die über den Umfang verteilten Sensoren axial voneinander beabstandet sind.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei das Sensormittel zur simultanen Erfassung des Drucks in der Harnröhre mit mehreren, bevorzugt allen der Sensoren ausgebildet ist.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei die Sensoren nahe dem patien- tenseitigen Ende des Katheters vorgesehen sind.
Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei die Sensoren so nahe am patien- tenseitigen Ende des Katheters angeordnet sind, dass eine Messung innerhalb der Harnblase möglich ist. Weiter wurde beschrieben ein solcher Urokatheter, wobei ein Mittel zur Messung der Ein- schubticfe vorgesehen ist.
Beschrieben wurde auch eine Urokatheteranordnung mit einem solchen Urokatheter und einer Auswerteeinheit ausweisend einen Eingang für mit dem Accelerometer gewonnene Signale, einem Eingang für Signale, die auf mit wenigstens einem Drucksensor gewonnenen Signalen basieren, und bevorzugt einem Eingang für auf eine Einschubtiefe bezogene Signale einer Verarbeitungseinheit, um im Ansprechen auf Drucksensor- und
Accelerometersignale eine Bestimmung der Druckverhältnisse auf einer H arnröhrenman- tcl läche vorzunehmen, sowie einem Ausgang zur Ausgabe eines auf diese Druckverhält- nisse bezogenen Ausgabesignals

Claims

1. Urokatheter mit einem Sensormittel zur Erfassung des Drucks in der Harnröhre und einem Bestimmungsmittel zur Bestimmung der Anordnung des Urokatheters in der Harnröhre, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel dazu ausgelegt ist,
den Druck
lokal am Umfang des Katheters
zu messen und das Bestimmungsmittel ein
tri axiales Accelerometer,
das zur Bestimmung einer
durch Gravitation bewirkten
Kraftkomponente geeignet ist,
umfasst, um so die Dreh-Orientierung des Katheters in der Harnröhre bei Drackerfassung zu erfassen,
2. Urokatheter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Katheter einen flexiblen und/oder tordierbaren Grundkörper aufweist, an dem die Sensormittel und das Accelerometer angeordnet sind.
3. Urokather nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel relativ zum Accelerometer nur begrenzt tordierbar sind.
4. Urokathctcr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel mehrere, in Querschmttsprojektion über den Umfang verteilte Drucksensoren aufweist.
5. Urokathctcr nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Umfang verteilten Drucksensoren axial voneinander beabstandet sind,
6. Urokatheter nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel zur simultanen Erfassung des Drucks in der Harnröhre mit mehreren, bevorzugt allen der Drucksensoren ausgebildet ist.
7. Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren nahe dem patientenseitigen Ende des Katheters vorgesehen sind.
8. Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksensoren so nahe am patientenseitigen Ende des Katheters angeordnet sind, dass eine Messung innerhalb der Harnblase möglich ist.
9. Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Messung der Einschubtiefe vorhanden ist.
10. Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Drucksensor eine Öffnung im Katheter vorgesehen ist und die Katheterfläche um die Öffnung herum so ausgebildet ist, dass die Harnröhre zur Definition eines lokalen Bereiches dichtend am Katheter anliegen kann. Urokalheteranordnung mit einem Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einer Auswerteeinheit aufweisend zumindest
einen Eingang für mit dem Accelerometer gewonnene Signale, und
einen Eingang für Signale, die
auf mit
wenigstens einem
Drucksensor gewonnenen Signalen basieren, die dazu ausgebildet ist, um im Ansprechen auf
Accelerometersignale
durch Bestimmung einer
durch Gravitation bewirkten Kraftkomponente
die Dreh-Orientierung
des Katheters in der Harnröhre
bei Druckerfassung
zu erfassen und um damit im Ansprechen auf
Drucksensorsignale
eine Bestimmung
der Druckverhältnisse auf einer H rnröhrenmantel fl äche
vorzunehmen, sowie mit
einem Ausgang zur Ausgabe eines
auf diese Druckverhältnisse bezogenen
Ausgabesignals.
12. Urokatheteranordnung mit einem Urokatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einer Auswerteeinheit aufweisend zumindest
einen Eingang für mit dem Accelerometer gewonnene Signale, und
einen Eingang für Signale, die
auf mit
wenigstens einem
Drucksensor gewonnenen Signalen basieren, die dazu ausgebildet ist, um im Ansprechen auf
Accelerometersignale
durch Bestimmung einer
durch Gravitation bewirkten
Kraftkomponente
die Dreh-Orientierung
des Katheters in der Harnröhre
bei Druckerfassung
zu erfassen und um damit im Ansprechen auf
Dracksensorsignale und
die orientierungsindikativen Accelerometersignale das Harnröhrenpro ί 1 in Sagittalebene zu bestimmen.
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