CATHETER FOR INSERTION INTO A PATIENT'S VESSEL

Abstract: 1. A catheter for inserting into a channel of a patient, possessing at least two pressure converters (A, B, 35, 36, 37, 41 to 48) distributed over its length which serve to measure the liquid pressure in a channel at different points, characterised in that each pressure converter (A, B, 35, 36, 37, 41 to 48) has a test cell (2, 2') which is sealed at one end (5, 5') and whose open end (4, 4') is opposite an aperture (6, 14, 32, 33, 34) in the side of the catheter and into whose interior space project two electrodes which serve to measure the resistance of the liquid column pushed into the test cell (2, 2').

Description: Katheter zum Einführen in ein Gefäss eines Patienten Die Erfindung betrifft einen Katheter zum Einführen in ein Gefäss eines Patienten, der über seine Länge verteilt mindestens zwei Druckwandler zum Messen des Flüssigkeitsdruckes im Gefäss an verschiedenen Stellen aufweist. Bei vielen klinischen Untersuchungen ist es für eine korrekte Diagnostik von Bedeutung, gleichzeitige Druckmessungen an mehreren Messpunkten ausführen zu können. Ein Beispiel ist die Messung von Drücken auf beiden Seiten einer Herzklappe sowohl bei einer Systole als auch bei einer Diastole, wobei Stenosen und in gewissen Fällen Insuffiziensen entdeckt werden können. Auch andere Organe, die peristaltische Bewegungen ausführen, z.B. Ösophagus, Uterus,.werden häufig mittels manometischer Technik untersucht. So kann bei der Untersu- chung der unteren Urinwege eine normale Fllnktion und eine Disfunktion am besten durch gleichzeitige Druckmessung in der Blase und in der Urethra festgestellt werden. Bei solchen Druckmessungen werden häufig flüssigkeitsgefüllte Katheter verwendet, dia an externen Druckmessern angeschlossen. werden Aufgrund. der verhältnis mässig langen Übertragungswege der Flüssigkeitsdrücke können dabei aber die Messwerte verfälscht werden. Ein Katheter der eingangs genannten Art ist durch die Zeitschrift "Acta Obstet Gynecol Scaud" 55, Seiten 167 bis 173,1976 bekannt. Die auf dem Katheter angebrachten Miniaturdruckwandler sind elektrische Dehnungselemente aus Silizium, Da diese Druckwandler aufgrund ihrer Bruchempfindlichkeit verhältnismässig gross gehalten werden müssen, können sie in einem Katheter nicht dichter als in einem Abstand von ca. 20 mm zueinander angeordnet werden. Werden mehr als drei Druckwandler auf einem Katheter normaler Länge angebracht, so wird er sehr steif und ist deshalb nicht mehr geeignet, in ein biologisches Gewebe eingeführt zu werden. Da es z.B. bei der Messung der Drucke in der Urethra erwünscht wird, an mehreren einander naheliegenden Stellen zu messen, damit eine Profilkurve der Flanddrucke enthalten wird, ist der bekannte Katheter an einer Anordnung zum kontinuierlichen Ziehen des Katheters angeschlossen, so dass an mehreren Stellen gemessen werden kann. Beim Ziehen des Katheters entstehen aber leicht Bewegungsartefakte, die zu falschen Messwerten führen. Ferner ist die Anordnung zum Ziehen des Katheters sperrig und teuer. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundet, einen Katheter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mehr Druckwandler als bisher mit kleineren Abständen angebracht werden können. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jeder Druckwandler eine Messzelle aufweist, die an einem Ende geschlossen ist, mit ihrem offenen Ende einer Öffnung in der Wand des Katheters gegenüberliegt und in deren Innenraum zwei Elektroden zur Messung des Widerstandes der in die Messzelle hineingedrückten Fltizsigkeitssäula raten Aufgrund der Tatsache, daa der Druckwandler aufgrund seines stabilen Aufbaus kleiner als die bisherigen Druckwandler gehalten werden kann, können nunmehr mehr Druckwandler als bisher mit kleinen Abständen voneinander an dem Katheter angebracht werden. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Katheter aus mehreren, parallel geführten schlauchartigen Katheterelementen besteht, von denen jedes mindestens einen Druckwandler aufweist. Dadurch ist erreicht, dass der Katheter beliebig viele, beliebig nahe beieinander liegende Druckmess- punkte beinhalten kann, so dass eine Profilkurve registriert werden kann, ohne den Katheter während des Messens bewegen zu müssen. In den meisten rohrförmigen Körperhöhlen, z.B. Osophagus, Uterus und Urethra, ist eine gut entwickelte Schleimhaut vorhanden, die im Ruhezustand das innere Lumen der entsprechenden Körperhöhle begrenzt. Die Schleimhaut deckt deshalb leicht die Messstellen eines eingeführten Katheters. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, Flüssigkeit einzuführen, die aber die Schleimhaut beeinflussen kann, ohne mit Sicherheit die Mess- artefakte zu eliminieren. Davon ausgegangen wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass jede Öffnung eines Katheter elements zur Symmetrieachse des Katheters gerichtet ist und dass die parallel geführten Katheterelemente im Bereich einer Öffnung einen Abstand voneinander aufweisen, der mit Flüssigkeit füllbar ist. Dadurch, ist erreicht, dass die Schleimhaut die Druckmessstellen des Katheters nicht erreicht. In einer weiteren Ausbildung der Erfindu wird vorgeschlagen, dass die Messzelle in einem Formstück eingebettet ist, das eine seitliche Öffnung aufweist, an seinen beiden Enden geschlossen und dort zum: Anschluss an den Katheter ausgebildet ist. Dadurch ist erreicht, dass ein Modulaufbau eines Katheterelements möglich ist Aufgrund des Modulaufbaus. können die wechselnden Forderungen, die im Zusammenhang mit den verschiedenen Applikationen an die Anzahl der Messpunkte der Katheter gestellt werden, leicht erfüllt werden. Es kann also eine Mehrzahl von Typen von Kathetern geschaffen werden, bei denen jeder einzelne an eine aktuelle Messsituation angepasst ist Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigen: Fig. 1 ein Katheterelement nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch das Katheterelement nach Fig. 1 nach der Linie II-II, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Katheters, be stehend aus drei Katheterelementen nach Fig. 1 und 2, Fig. 4 bis 7 Querschnitte durch den Katheter nach Fig. 3, Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Aus führungsform eines Katheters nach den Fig. 1 bis 7, Fig. 9 eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Katheters nach den. Fig. 1 his 7 und Fig. 10 einen Querschnitt durch den Katheter in Fig 9 nach der Linie X-X. Die Fig. 1 zeigt, dass ein Katheterelement ein biegsames Rohr 1 aufweist, in dem ein Miniaturdrtickwandler A angeordnet ist Der Druckwandler A weist eine Messzelle 2 auf, die exzentrisch im Rohr 1 angeordnet und mittels einer Füllmasse 3,z.B. aus Silikonguumi,befestigt ist. Die Messzelle 2 ist an ihrem dem Messende 4 des Druckwandlers A abgewandten Ende 5 geschlossen. Der Druckwandler ist ferner über eine Öffnung 6 im Rohr 1 mit der Umgebung des Katheterelements verbunden. Die Messzelle 2 endet im Abstand zur Öffnung 6 des Rohres 1 und ist dort offen. Das freie Ende des Rohres 1 ist mit einer Füllmasse, z.B. Silikon, gefüllt, die auch als Wand für den Raum 11 vor dem Druckwandler dient. Zwischen dem Rohr 1 und der Messzelle 2 ist ein Spalt für eine Flüssigkeitsleitung 7 freigelassen, die an einer Flüssigkeitspumpe 8 mit Kochsalzlösung angeschlossen ist. Die Flüssigkeitspumpe 8 kann ein Behälter sein, in dem Kochsalzlösung unter einem bestimmten Druck steht. Der Flüssigkeitswiderstand und damit der Durchmesser der Flüssigkeitsleitung 7 ist an den gewünschten Flüssigkeitsfluss angepasst. In der Messzelle 2 sind zwei Elektroden 9, 10 aus Platin im Abstand in Rohrlängsrichtung angeordnet, die an einer später näher beschriebenen Schaltungsanordnung zur Mes sung des jeweiligen Widerstandes zwischen ihnen ange schlossen sind. Das Katheterelement kann beliebig verlängert werdenr indem Formstücke, z.B. aus Silikongummi, mehrere Rohre miteinander verbinden. So verbindet in der Fig. 1 das Formstück 12 die Rohre 1 und 13. In jedem Formstück ist ein Druckwandler eingebettet, der über eine Öffnung mit der Umgebung des Katheterelementes in Verbindung steht. In dem Formstück 12 ist ein Druckwandler B eingebettet, der die gleichen Bezugszahlen hat wie der Druckwandler A. Zur Unterscheidung ist aber ein Strich beigefügt. Der Raum vor dem Druckwandler B ist mit 50 bezeichnat. Fig. 2 zeigt, dass die Flüssigkeitsleitung 7 des Druck wandlers A, die mit der Flüssigkeitspumpe 8 in Verbin dung steht, das Formstück 12 durchsetzt. Die Leitung 15, die die Elektroden 9, 10 mit der später beschrie benen Schaltungsanordnung verbindet, ist auch durch das Formstück 12 geführt. A na eine Druckmessung vorgenommen werden soll, müs sen die Druckwandler mit Kochsalzlösung gefüllt werden, ###or sie direkt am Messbereich appliziert werden. Im rt±31genden wird der Messvorgang für den Druckwandler A #schrieben. Das gleiche gilt auch für den Druckwand TUb B. Es strömt Kochsalzlösung von der Flüssigkeits pumpe 8 über die Flüssigkeitsleitung 7 in den Raum 11 hinein und drückt die im Druckwandler A vorhandene Luft hinaus. Aufgrund der kleinen Dimensionen des Druckwandlers strömt die Kochsalzlösung, abhängig vom Druck der Flüssigkeitspumpe, nicht in die Umgebung hinaus, sondern füllt den Raum 11 im Rohr 1. Aufgrund der Ausbildung und Lage der Messzelle 2 wird die darin befindliche Luft zunächst nicht entfernt. Es bildet sich genau an dem freien Ende der Messzelle 2 ein Meniskus 16, wie es die strichpunktierta Linie zeigt Um eine Druckmessung vornehmen zu können, muss der Meniskus 16, d#h die Kochsalzlösun##, in die Messzelle 2 hineinge#U1ft werden, 50 dass die freien Enden der Elek- troden 9, 10 in die Kochsalzlösung eintauchen. Der Meniskus 16 muss eine definierte Lage in der Messzelle 2 haben. In der Fig. 1 ist der in die Messzelle 2 geschobene Meniskus mit 17 bezeichnet. Damit eine genaue Festlegung der Lage des Meniskus möglich ist, kann, bevor der Druckwandler mit Kochsalzlösung gefüllt wird, die Messzelle 2 mit einer Gasmischung aus C02 und Luft gefüllt. werden. Wenn danach der Druckwandler A mit Kochsalzlösung gefüllt wird, wird sie aufgrund der Auflösung des C02 dieser Gasmischung in der Kochsalzlösung in die Messzelle 2 hineingesaugt, und zwar bis zu einem Niveau, das von der Zusammensetzung der Gasmischung abhängt. Durch diese Zusammensetzung kann also die Lage des Meniskus in der Messzelle 2 festgelegt werden. Das Katheterelement wird für eine Druckmessung z.B. in ein Gefäss eines Patienten eingeführt, wobei sich das in der Messzelle 2 eingeschlossene Gasvolumen 18 in Abhängigkeit vom Druck im Gefäss ändert. Das jeweilige Gasvolumen 18 entspricht dem Druck der Kochsalzlösung und damit dem zu messenden Druck und wird in ein elektrisches Signal über die Elektroden 9, 10 umgewandelt. Der Widerstand zwischen den Elektroden 9, 10 ist von der Lage des Meniskus 17, der das Luftvolumen 18 begrenzt, abhängig. Dieser Widerstand beeinflusst die Frequenz eines Oszillators 19 einer Schaltungsanordnung 27. Beim Verbinden des Druckwandlers A bzw. der Elektroden 9, 10 mit der Sekundärwicklung eines Trans formators 2Q des Oszillators 19 wird eine vollständige galvanische Isolierung zwischen dem Druckwandler A und. dem Oszillator 19 erhalten, was aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist Ein Oszillator dieser Art ist z.B. in der Literaturstelle "Operational Amplifiers't, Seite 370, McGraw-Hill, New York, 1971 beschrieben. Der Oszillator 19 ist über die Verbindung 21 mit einem. Gerät 22 zum Umwandeln der Frequenz in eine entspre- chende Spannung verbunden. Das Gerät 22 ist seinerseits über die Verbindung 23 mit einem Verstärker 24 zum Verstärken der Signale vom Gerät 22 verbunden. Der Verstärker 24 ist wiederum über die Verbindung 25 mit einem Aufzeichnungsgerät 24 zum Aufzeichnen der Messergebnisse verbunden Jeder in dem Katheterelement vorhandene Druckwandler ist mit einer solchen Schaltungsanordnung verbunden. Der Druckwandler B ist demgemäss über die Verbindung 15' an einer weiteren Schaltungsanordnung 27'dieser Art angeschlossen, die über die Verbindungsleitung 28 ebenfalls mit dem Aufzeich nungggetWt 26 verbunden ist. @@@@@ Die Di ##nsionen eines Druc##andlers können sehr klein gehalt#rwerden. Bei einem Ausführungsbeispiel war der#äuBore Durchmesser 0,9 mm einschliesslich des Roh res###inad#die Länge 4 mm. @@@ In Fig. 3 besteht der Katheter aus drei parallel geführten, gebündelten Katheterelementen 22, 30, 31. In den Fig. 4 bis 7 ist zu sehen, dass er im Querschnitt dreiecksförmig aufgebaut ist. In den Fig. 3 und 4 bis 7 ist auch ersichtlich, dass jede Öffnung 32, 33, 34 eines Katheterelements 29, 30, 31 an dem jeweiligen Druckwandler 35, 36, 37 zur Symmetrieachse des Katheters hin gerichtet ist.DieKatheterelemente 29, 30, 31 weisen ferner im Bereich der Öffnungen 32, 33, 34 einen Abstand voneinander auf, so dass ein Hohlraum 38, 39, 40 gebildet ist, der mit Flüssigkeit als Druck Ubertragungsmittel füllbar ist. Bei einer Druckmessung in einer Körperhöhle sind diese Hohlräume 38, 39r 40 mit Kochsalzlösung gefüllt, wobei der zu messende Druck. über diese Kochsalzlösung übertrager wird. Aus den Fig. 3 bis 7 geht hervor, dass der Druckwandler 35. an der Stelle V, der Druckwandler 36to der Stelle VI und der Druckwandler 37 an der Stelle VII angeordnet sind Die Druckwandler 35 bis 37 messen also an über die Länge des Katheters versetzten Stellen den Druck Es ist also möglich, bei dem Beispiel gemäss den Fig. 5 bis 7 an drei verschiedenen Stellen den Druck in einem Gefäss eines Patienten gleichzeitig zu. messen. Die Druckwandler 35 bis 37 können dabei in einem relativ geringen Abstand zueinander angeordnet sein. Aufgrund der Tatsache, dass die evtl. vorhandene Schleimhaut die Öffnungen 32, 33, 34 nicht abdecken kann, weil diese nach innen gerichtet sind, ist eine Verfälschung der Messwerte vermieden. Die Fig. 8 zeigt schematisch den Aufbau eines Katheters mit drei parallel geführten, im Querschnitt dreiecksförmig angeordneten Katheterelementen gemäss den Fig. 3 bis 7. Dieser Katheter ist für die Messung des Druckes in der Urethra geeignet. An dem Katheter sind sechs Messpunkte, d.h. sechs Druckwandler 41 bis 46, angeordnet. Der Aufbau und die Funktion,dieser Druckwandler ist bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 7 beschrieben. Der Abstand zwischen den Druckwandlern 41 und 42 ist ca. 40 mm, zwischen den Druckwandlern 42 und 43, 43 und 44, 44 und 45 beträgt er ca. 6 mm und der Abstand zwischen den Druckwandlern 45 und 46 beträgt ca. 10 mm. Das distale Ende 41a des Katheters wird durch die Urethra geschoben und so appliziert', daS der Druckwandler 41: dez Druck in d# Blase und die Druckwandler 42 bis 46 den Druck in der Urethra messen können, Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Katheteraufbaus, bei dem zwei Druckwandler 47, 48 vorhanden sind. Bei, Druckmessungen, bei denen zwei Messpunkte ausreichen, z.B. wenn auf jeder Seite einer Herzklappe gemessen werden soll, kann ein drittes Katheterelement ohne Druckwandler z.B. zur Abnahme von Blutproben oder für Injektion von. Röntgenkontrastmittel und Farmaka, also als Flüssigkeitsleitung, dienen. Fig. 1Q zeigt, dass der Kanal 49 des einen Katheterelements frei z.B. für die Abnahme von Blutproben ist. Die Verbindung der Katheterelemente kann durch Leimen, Schweissen oder Festklemmen mit Hilfe von speziellen Befestigungselementen, die die Katheterelemente an be stizinirten Punkten festhalten, erfolgen. Bei der zuletzt genannten Ausführung ist es möglich, die Katheter elemente und die Befestigungselemente als Bausatz zu liefern, wobei der Benutzer ein System nach eigenen Wünschen aufbauen kann.

Claims: Patentansprüche 1. Katheter zum Einführen in ein Gefäss eines Patienten, der über seine Länge verteilt mindestens zwei Druckwandler zum Messen des Flüssigkeitsdruckes im Gefäss an verschiedenen Stellen aufweist, d a d u r c h g e k e n n z g i c h n a t , dass jeder Drucssoauz1 ler (A, B, 35, 36, 37, 41 bis 48) eine Nesszelle(2,2') aufweist, die an einem Ende(5,5')geschlossen ist, mit ihrem offenen Ende(4,4')einer Öffnung (6, 14, 32, 33r 34) in der Wand des Katheters gegenüberliegt und in deren Innenraum zwei Elektroden (9, 10, 9', 10') zur Messung des Widerstandes der in die Messzelle(2,21)hin- eingedrückten Flüssigkeitssäule ragen 2 Katheter nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e n n z- e i c h n e t , dass er aus. mehreren, parallel gefu¯hrten schlauchartigen Katheterelementen (29, 30r 31) besteht, in denen die Druckwandler (35, 36, 37, 41 bis 48) angeordnet sind 3. Katheter nach Anspruch 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Katheterelemente (29, 30, 31) vorzugsweise im Querschnitt dreiecksför- mig gebündelt sind, dass jede Öffnung (32, 33, 34) eines Katheterelementes zur Symmetrieachse des Katheters gerichtet ist und dass die parallel geführten Katheterelemente (29, 30, 31) im Bereich einer Öff- nung einen Abstand voneinander aufweisen, der einen Hohlraum (38, 39, 40) bildet, der mit Flüssigkeit als Druckübertragungsmittel füllbar ist. 4. Katheter nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Messzelle (2') in einem Formstück (12) eingebettet ist, das eine seitliche Öffnung (14) aufweist, an seinen beiden Enden geschlossen und dort zum Anschluss an den Katheter ausgebildet ist. 5. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a 1 u r c h g e k e n n z e i c h n. e t ,. dass in mindestens einem. Katheterelement (29r 30, 3#) kein Druckwandler angeordnet ist, so dass es als Flüssig- keitsleitung benutzbar ist,

Inventors: HOK, BERTIL, DR., LINDSTROM, KJELL, DR., NILSSON, KENTH, ULMSTEN, ULF, DR.MED., Hök, Bertil, Dr., Lindström, Kjell, Dr.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1979
Main classification: A61B5
IPC codes: A61B5, A61M25, G01L9