WO1993005700A1 - Medizintechnisches verfahren zur messung der durchblutung eines organs und mittel dazu - Google Patents

Medizintechnisches verfahren zur messung der durchblutung eines organs und mittel dazu Download PDF

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Abstract

Eine Messanordnung zeigt einen Patienten (500), der über eine codierte Maske (501) an einen Wasserstoffbehälter (502) angeschlossen ist. Eine Infusionsflasche (503) ist mit entsprechenden Verbindungselementen an eine Infusionsnadel (504) angeschlossen. Messonden (506) sowie ein Operationsinstrument (507) sind ebenfalls über Verbindungselemente mit entsprechenden Anschlussstücken an das Messgerät (508) angeschlossen. Implantierte Sonden (505) sind mit einer elektromagnetisch-ablesbaren Codierung versehen. Ebenfalls sind alle verwendeten Utensilien und Instrumente mit einer Codierung (510) versehen.

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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