DE10105315A1 - EDV-gesteuertes Hydrocephalusventil - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung sind Hydrocephalusventile EDV-gesteuert, so daß durch die Programmierung eine Therapierung und/oder Anpassung des Liquorflusses an die Bedürfnisse des Patienten stattfinden kann.

Description

Bei an Hydrocephalus erkrankten Menschen besteht das Problem, daß ein durch überschüssiges Hirnwasser entstehender erhöhter Hirninnendruck zu schwerwiegenden Problemen für die Betroffenen führt. So wird das Hirngewebe geschädigt und dauerhaft abgebaut, es kommt zu unterschiedlichen Symptomen wie Schwindel, Gangstörung, Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und Demenz. Unbehandelt kann die Erkrankung letztendlich zum Tod des Patienten führen. Art und Umfang der auftretenden Beschwerden hängen ab von der Erkrankung zugrundeliegenden Ursachen, allgemeiner Konstitution, vor allem aber auch vom Alter des Patienten. Bei Säuglingen bewirkt der Druckanstieg ein unnatürliches Wachstum des Kopfes, bei Erwachsenen geht die Hirnsubstanz zugunsten des Wasseranteils im Schädelinneren schneller verloren.

Erst seit den fünfziger steht für Hydrocephaluskranke eine erfolgreiche Behandlungsmöglichkeit zur Verfügung. Dabei wird eine künstliche Drainage implantiert, die den Abfluß des Hirnwassers in andere Körperregionen ermöglicht, in denen die abgeleitete Flüssigkeit dann abgebaut werden kann. Die Steuerung des Abflusses wird dabei von Ventilen übernommen, die den erforderlichen Druck im Inneren des Kopfes sicherstellen sollen. Seitdem sind eine Vielzahl von verschiedenen technischen Lösungen vorgeschlagen worden, die die Behandlungsmöglichkeiten erweitern oder aber häufig auftretende Komplikationen verhindern oder einschränken sollen.

Bis heute haben sich drei verschiedene Ventilarten am Markt behaupten können: 1. Ventilsysteme mit einem einfachen, starren Differenzdruckventil, 2. Ventilsysteme mit einem postoperativ, perkutan verstellbaren Ventilsystem und 3. Hydrostatische Ventilsyteme. Das starre Differenzdruckventil der Gruppe 1 kann wird als Kugel-Konus Konstruktion (US 5069663, DE 30 20 991), als Silikonschlitzventil oder als Membranventil angeboten. Die Ventile zeichnen sich dadurch aus, das ihr Öffnungsverhalten auf die liegende Position des Patienten ausgerichtet sind. In der Stehendposition führen solche Ventile zu systematisch zu unphysiologisch niedrigen negativem Druck im Kopf des Patienten, was zu schwerwiegenden Komplikationen führen kann.

Vertreter der zweiten Gruppe von Ventilen führen insofern eine Verbesserung ein, daß diese Ventile zwar wie die der Gruppe 1 arbeiten, jedoch eine percutane Verstellung der Öffnungscharakteristik erlauben (US 4772257, EP 0421557A2, US 5928182, EP 135991A1, G8 2143008A, US 4551128, EP 0060369). Hierdurch wird eine individuelle Anpassung der Ventilfunktion an den einzelnen Patienten möglich. Allerdings beheben auch diese Ventile nicht die Schwierigkeit, daß die physikalischen Verhältnisse im Drainagesystem des Patienten sich in Abhängigkeit von der Haltung ändern. Sind die Ventile auf einen niedrigen Öffnungsdruck eingestellt, wird dies zwar einerseits das klinische Ergebnis begünstigen, andererseits wird gleichzeitig die Gefahr der Überdrainage in der Stehendposition dramatisch erhöht. Umgekehrt kann zwar die Einstellung auf einen sehr hohen Wert die Gefahr der Überdrainage reduzieren, gleichzeitig wird dadurch das zu erzielende klinische Ergebnis nachhaltig negativ beeinflußt, da der jetzt anliegende Öffnungsdruck für die Liegendposition deutlich zu hoch ist.

Abhilfe schaffen hier Ventile der Gruppe drei. Hydrostatische Ventile zeichnen sich dadurch aus, daß sie die sich ändernden physikalischen Bedingungen im Drainagesystem des Patienten berücksichtigen mit dem Ziel, die oben beschriebenen Probleme infolge einer Überdrainage zu vermeiden. Drei unterschiedliche Prinzipien werden hierbei genutzt.

Die älteste Konstruktion wurde im sogenannten Antisiphon-Device realisiert. Nach dem gleichen Prinzip sind bis heute mehrere unterschiedliche Konstruktionen am Markt angeboten worden (EP 0670740B1, US 5800376, DE 27 52 087)Hierbei wird die Wirkung des negativen Druckes am Auslaß des Ventils systematisch auf ein Minimum reduziert. Diesem Vorteil steht allerdings der gravierende Nachteil gegenüber, daß der Subcutandruck um das Ventilgehäuse einen erheblichen Einfluß auf die Arbeitsweise des Ventils nimmt. Durch Gewebswachstum oder ungünstige Patientenlage kann dieser Druck um erhebliche Werte variieren und dadurch sogar zum absoluten Ventilverschluß führen. Auch diese Ventile haben sich im Vergleich mit konventionellen Ventilen als nicht überlegen erwiesen (Drake, Toronto).

Das gleiche gilt für das zweite Prinzip der dritten Gruppe, dem Prinzip der sogenannten Flußkontrolle. Bei den flußregulierenden Ventilen soll sichergestellt werden, daß die abfließende Menge unabhängig vom am Ventil anliegenden Differenzdruck konstant gehalten wird. Während bei konventionellen Ventilen die Abflußmenge proportional zum anliegenden Differenzdruck steigt, wird dies bei flußregulierenden Ventilen verhindert (Siphonguard [Codman], Orbis Sigma Valve [Cordis], Diamond Valve (Phoenix); EP 798012A1, US 4627832, US 4776838). Im Mittel beträgt die natürliche Liquorproduktion 23 ml/h. Flußregulierende Systeme haben konkret folgende Probleme. 1. Es ist technisch unmöglich, den Wert für die erlaubte Abflußrate sicherzustellen. Varianzen im Rahmen des Produktionsprozesses bleiben zu groß (Aschoff, Schoener). 2. Die natürliche Varianz der Produktion bleibt systematisch unberücksichtigt. Liegen die individuellen Werte zu hoch oder zu niedrig, kann dies sowohl zur Überdrainage als auch zur Unterdrainage führen. 3. Die Flußregulierung wird gesteuert über extrem kleine Querschnitte am Öffnungsmechanismus. Partikel im Liquor wie etwa zelluläre Bestandteile nehmen dramatisch Einfluß auf die Funktion und können das Ventil sehr leicht verstopfen. Internationale Vergleichsstudien haben gezeigt, daß dieses Prinzip die Behandlungsergebnisse des Hydrocephalus nicht verbessern konnte (Drake et al).

Im Gegensatz dazu wurden nach Einführung von gravitationsunterstützten Ventilen signifikante Verbesserungen festgestellt (Meier, Sprung, Kiefer). Zwei verschiedene technische Lösungen werden am Markt angeboten. Der erste Ansatz realisiert die Flußsteuerung durch die Schwerkraft gesteuerte Umschaltung von zwei parallel angeordneten Ventilen (DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). Die Konstruktion stellt also zwei unterschiedliche Drucksituationen im Ventrikelsystem des Patienten in Abhängigkeit von seiner Haltung ein. Beim zweiten Ansatz wird die Gewichtskraft von Kugeln ausgenutzt, um einen lageabhängig veränderlichen Öffnungsdruck einzustellen (EP 0617975, EP 0115973, DE 195 35 637). Obwohl durch solche Ventilsysteme viele Probleme gelöst werden konnten, bleiben auch hier folgende Aspekte ungelöst:

• 1. Eine Anpassung den Ventilcharakteristik an wachstums- oder altersbedingte Veränderungen oder anderweitiger Änderungen von physiologischen Randbedingungen ist nicht möglich.
• 2. Eine gezielte nicht-invasive Versteilung der Ventileigenschaften mit unterschiedlichen Einstellungen für unterschiedliche Körperlagen des Patienten ist nicht möglich.
• 3. Eine konsequente Therapierung von Patienten bis hin zur Abstellung der vielleicht überflüssig gewordenen Drainage ist nicht möglich.
• 4. Die angemessene Anpassung der Liquordrainage an individuelle Besonderheiten ist nicht möglich.
• 5. Ventile bleiben eine Engstelle in der Ableitung. Die Erhöhung der Abflußsicherheit durch Bereitstellung von breiteren Öffnungskanälen auch im Ventilsitz wäre wünschenwert.
• 6. Alle bisher angebotenen Lösungen basieren ausschließlich auf dem Differenzdruckprinzip. Andere Parameter, die ebenfalls Einfluß auf die sinnvolle Steuerung bei der Liquordrainage haben könnten, werden nicht erfaßt. Denkbar wäre beispielsweise die Einbeziehung von Muskelpotentialen oder anderen elektronischen Signalen. Solche Signale können bei bisher angebotenen Lösungen nicht berücksichtigt werden.
• 7. Die intelligente, situationsabhängig wertende Steuerung von Ventileigenschaften ist bei bisherigen Lösungen unmöglich.
• 8. Die nachträgliche Analyse von Vorfällen ist nicht möglich. Oft bleibt die Erklärung der Ursachen für Zwischenfälle bei Vermutungen.

Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Probleme beseitigt werden und die angesprochenen Therapieansätze erstmalig ermöglichen.

Die Erfindung besteht aus einer Energieeinheit (Batterie), einem Prozessor, einem Datenspeicher, einem elektromagnetischen Schalter, einer Sende- und Empfangseinheit sowie optional einer Einheit zur induktiven Energieeinspeisung. Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm für die Wirkungsweise der Erfindung.

In Fig. 1 ist die einfachste Bauweise der Erfindung dargestellt. Über den Sender wird ein zeitabhängiges Steuersignal s(t) in den Datenspeicher eingespielt. Das Steuersignal s(t) enthält eine für jeden Patienten individuell erstellbare Steuerinformation über den Öffnungszustand des elektromagnetischen Schalters zu jedem Zeitpunkt t. So kann beispielsweise der Öffnungszustand nachts länger andauern als tagsüber. Es besteht die Möglichkeit, ein individuelles Profil entsprechend den Lebensgewohnheiten oder Bedürfnissen des Patienten zu erstellen. Dieses Öffnungsprofil läßt sich etwaigen Änderungen jederzeit anpassen.

Der Datenspeicher gibt die Information an die Steuereinheit weiter, die wiederum die elektromechanische Komponente steuert. Der Schalter gibt die Information über seinen Zustand (offen oder geschlossen) an den Prozessor und den Datenspeicher weiter. Die Sende- und Empfangseinheit kann vorzugsweise über eine induktive Energieversorgung aktiviert und mit Energie versorgt. Die Energieversorgung kann aber auch über die Batterie erfolgen.

Durch die Erfindung stellen sich somit erstmalig völlig neue Behandlungsperspektiven. Die Aufgabe der Ventrikeldrainage beim Hydrocephalus besteht primär in der Ableitung von Hirnwasser zur Verhinderung des pathologischen Druckanstieges, sekundär sollen jedoch gleichermaßen eine ungewollt hohe Drainage und der daraus resultierende extrem negative Druck verhindert werden. Bei ausschließlich allen bisher verfügbaren Ventilen wird dies versucht auf Basis eines Differenzdruckventils. Je nach Bauart sind weitere Einflußfaktoren die Haltung des Patienten, der Subcutandruck oder die Viskosität des Hirnwassers. Der Differenzdruck zwischen Hirnventrikel und Ableitungsmedium (Herzvorhof, freie Bauchhöhle) entscheidet über den Abfluß. Nun können aber sehr unterschiedliche Zustände zu einer erhöhten Druckdifferenz zwischen Hirnventrikel und Ableitungsmedium führen. Es kann sowohl sehr viel Hirnwasser produziert worden sein; es kann aber auch einfach aufgrund des Lagewechsels von der Liegend- in die Stehendposition zu einem erhöhten Druckanstieg gekommen sein. Im ersten Fall muß ein Ventil öffnen, im zweiten Fall sollte dies gerade nicht geschehen. Für ein Differenzdruckventil ist die Situation in beiden Fällen jedoch identisch. Durch die Einführung von flußlimitierenden Ventilen ist versucht worden, den zweiten Fall zu verhindern. Dies führt allerdings dazu, daß in der Liegendposition mitunter systematisch unbefriedigend niedrige Mengen drainiert werden können. Gravitationsventile bieten hier die besten Optionen (EP 0617975, EP 01 15973, DE 195 35 637, DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). Aber auch hier kann nicht auf temporär veränderte Situationen beispielsweise beim Bauchraumdruck reagiert werden. Klinisch unbefriedigende Befunde können sowohl als Über- als auch als Unterdrainage erklärt werden. Häufig bleibt offen, ob ein optimalerer Behandlungserfolg möglich gewesen wäre.

Die Erfindung eröffnet hier neue Wege. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Drainage sicher für immer oder eine bestimmte Zeit nichtinvasiv zu unterbinden. Es besteht die Möglichkeit, die Öffnungsintervalle tagsüber, wenn sich der Patient aufrecht hält und dadurch der hydrostatische Druck zu sehr hohen Differenzdrücken am Ventil der konventionellen Drainage und zu einer ungewollt hohen Abfuhr von Hirnwasser führen würde, sehr kurz zu halten. Bei Kenntnis des anliegenden Differenzdruckes und der Öffnungszeit des erfindungsgemäßen Schalters, läßt sich die Durchflußmenge bestimmen. Steht der Patient, ist die Öffnungszeit kurz zu halten, liegt der Patient, ist der Patient auch bei längerer Öffnungsdauer nicht überdrainage-gefährdet. Es ist also denkbar, den Schalter nachts während sicherer Ruhephasen für längere Zeit offen zu halten, tagsüber aber, während der aktiven Zeit, könnte der Schalter gar nicht oder nur sehr kurzzeitig geöffnet werden.

Kommt es bei einer solchen Ableitung zu Komplikationen, besteht sehr leicht die Möglichkeit zur Intervention: unter Beobachtung kann die Drainage ganz geöffnet oder aber ganz geschlossen werden. Das Verschließen der Drainage im Falle einer Überdrainage ist durchaus gängige Praxis. Allerdings war dies bisher immer mit einem erhöhten Infektionsrisiko verbunden und fast ausschließlich invasiv möglich. Es gab auch schon Systeme am Markt, die das mechanische Verschließen des Shunts von außen nicht-invasiv ermöglichten, allerdings haben diese System sich nicht durchgesetzt, da das unkontrollierte Verschließen durch nicht autorisierte und nicht kompetente Personen zu schwerwiegenden Risiken geführt hat. Alleine durch die Einführung einer programmierbaren Zeitsteuerung werden also alle therapeutischen Maßnahmen möglich, vom absoluten Verschluß bis zum völligen Öffnen. In der Kommunikation zwischen Arzt und Patient können in Abhängigkeit von Beobachtungen, Gewohnheiten und medizinischen Notwendigkeiten optimale Ableitungsprofile erarbeitet, am Implantat eingestellt, systematisch auf ihre Wirksamkeit hin geprüft und gegebenenfalls angepaßt werden. Unnötige Revisionen werden vermieden.

Durch die Auslegung des Schalters kann desweiteren die Gefahr der Verstopfung systematisch gesenkt werden. Flußregulierende Ventile reduzieren den Abfluß von Hirnwasser beispielsweise durch die Verkleinerung der Querschnittsfläche des geöffneten Ventilsitzes, was zu einem enormen Anstieg der Verstopfungsgefährdung führt. Alle anderen konventionellen Ventile zeigen ein druckabhängiges Öffnungsverhalten, daß heißt, daß der Öffnungsquerschnitt im Ventilsitz umso größer wird, je größer der anliegende Differenzdruck ist. Dennoch bieten auch diese Ventile kaum solche Reserven, daß im Falle des Festsetzens von Gewebstrümmern am Ventilsitz der ansteigende Druck das Ventil soweit öffnet bis ein dem Schlauchquerschnitt der gesamten Drainage entsprechender freier Querschnitt das Durchgleiten der Gewebsreste ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist dies jedoch ermöglicht. Ein Schalter wie im Ausführungsbeispiel nach gemäß Fig. 4 dargestellt gibt im geöffneten Zustand den gesamten Bohrungsquerschnitt 5 frei und stellt dadurch gegenüber dem Gesamtsystem in Bezug auf die Verstopfungsgefährdung keine Schwachstelle dar.

Eine aufwendigere Variante der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier wird die in Fig. 1 dargestellte Einheit durch einen Lagesensor ergänzt. Dieser Sensor gibt die Haltung des Patienten an die Steuereinheit weiter, die gemäß der gesendeten Programmierung einen lageabhängigen Sollwert als Schalterposition einstellt. Im Zusammenhang mit der Kenntnis über die Haltung des Patienten kann der Steueralgorithmus nun angepaßt werden. In der stehenden oder sitzenden Position erhöht sich der hydrostatische Druck zwischen dem Ventrikel im Kopf und dem Ableitungsmedium, die Öffnungszeit des Schalters muß sich also verkürzen. Eine sinnhafte Einstellung der Öffnungszeit läßt sich leicht aus der hydrostatischen Höhe, der Drucksituation an Ein- und Auslaß der Drainage sowie der Viskosität der Flüssigkeit errechnen. Es ist denkbar, das Ventil einmal pro Stunde zu öffnen, wobei die in diesem Zeitinterval abzuleitende Menge der mittleren Liquorproduktionsrate von 22 ml/h entsprechen könnte. Es ist aber auch denkbär, das Ventil mehrfach pro Stunde dann aber für ein entsprechend kürzeres Zeitinterval zu öffnen. Bei Realisierung der Variante 2 hängt dann die Länge des Öffnungszeitintervalls von der Information des Lagesensors, der geforderten Häufigkeit des Öffnens pro Zeit und der geforderten Abflußmenge ab. Die Programmierung von über den Tag variierenden Abflußmengen ist möglich. Soll beispielsweise in der Zeit zwischen Mitternacht und 3 Uhr morgens ein höherer Abfluß von Liquor erlaubt sein, beispielsweise 50 ml pro Stunde, kann der Schalter unter Berücksichtigung der theoretisch berechneten Druckdifferenz am Schalter induziert durch den lageabhängigen hydrostatischen Druck einmal in der Stunde oder mehrmals pro Stunde genau so lange öffnen, bis die geforderte Menge theoretisch abgelaufen sein muß. Für die übrige Zeit hingegen könnten dagegen auch ganz andere Werte gefordert werden.

Die Vorteile einer solchen Lösung gegenüber bisher verfügbaren Lösungen liegen auf der Hand. Wie auch in Variante 1 besteht hier nun die Möglichkeit der Intervention bei Zwischenfällen in alle denkbare Richtungen: immer auf bis immer verschlossen. Es besteht die Möglichkeit der Anpassung an wachstumsbedingte Änderungen, es besteht die Möglichkeit Behandlungsprofile für bestimmte spezielle Formen des Hydrocephalus anzubieten.

Die Erfassung und Speicherung der Schalterposition oder auch anderer wie in Fig. 3 schematisch dargestellten Meßgrößen eröffnet erstmalig auch therapeutisch einzigartige Wege. Das Auslesen und grafische Darstellen solcher Daten ermöglicht die rückwirkende Interpretation etwaiger Ereignisse. Es können sowohl allgemeingültig wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden als auch wichtige Ansätze zur Therapieoptimierung des einzelnen betroffenen Patienten.

In Fig. 3 sind weitergehende Möglichkeiten dargestellt. Die Einbeziehung von Muskelpotentialen oder Hirnströmen kann in den Steuer- oder Regelalgorithmus einbezogen werden. Typische Veränderungen von Hirnströmen beispielsweise während der Tiefschlaf-Phase, während der bekannt ist, daß es zu einer erhöhten Liquorproduktion kommen kann, können Hinweise auf ein verlängertes Öffnen des Schalters geben.

Die Messung des Differenzdruckes am Schalter ist eine weitere sinnvolle Ergänzung der vorgestellten Lösung. Die Erfassung der Druckwerte erfolgt allerdings nicht, um wie bei konventionellen Drainagen eine vom Differenzdruck am Ventil gesteuerte Drainage zu etablieren. Der Druck kann aber dazu genutzt werden, kurzfristige Änderungen zu erfassen und entsprechend zu berücksichtigen. Sehr schnell ansteigende hohe Druckänderungen können interpretiert entstehen ausschließlich durch den Lagewechsel, langsam ansteigende Druckdifferenzen bei gleichbleibender Position des Patienten geben einen Hinweis auf den Hirndruckanstieg. Werden in einem bestimmten Zeitinterval kritische Werte von beispielsweise 5 oder 10 cm Wassersäule erreicht, ohne daß der Patient seine Lage verändert, kann das als Anstieg des Hirndruckes gewertet werden und die Öffnung des Schalters zur Folge haben. Es können typische, individuell am betroffenen Patienten gewonnene Kurven in den Algorithmus einbezogen werden. Der Vergleich des aktuell gemessenen Geschehens mit gespeicherten typischen Werten kann pathologische Abweichungen aufzeigen, die eine systematische Intervention des Regelalgorithmus nach sich ziehen.

Das Problem der Drift von Druckaufnehmern wird unbedeutend. So könnte beispielsweise die Erfassung des Absolutdruckes vor und hinter dem Schalter sichere Anhaltspunkte für die aktuelle Drainagesituation liefern. Steht beispielsweise bei geschlossenem Schalter ein Patient auf, führt dies sowohl oberhalb als auch unterhalb des Schalters zu charakteristischen Zuständen, die entsprechend kontrolliert werden können. Die Auswertung solcher Zustände kann extrakorporal erfolgen nach Aussenden der aufgenommenen Daten und zur Erstellung von verbesserten Regelalgorithmen genutzt werden. Auch die ausschließliche Erfassung des Differenzdruckes am Schalter bietet Erkenntnisse zur Optimierung des Regelalgorithmus. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für eine solche aufwendige Ausführung der Erfindung.

Eine nächste Erweiterung der Erfindung ist die Realisierung von zwei Schaltern hintereinander. Zwischen den Schaltern befindet sich eine Referenzkammer. Sind beide Schalter geschlossen, kann der an den beiden Schaltern anliegende Differenzdruck gemessen werden. Der Anstieg des am distal anliegenden Schalter Druckes bzw. der Abfall gibt einen Hinweis auf den veränderten Bauchraumdruck oder die Lageänderung des Patienten, der Anstieg der Druckdifferenz am proximalen Schalter gibt einen Hinweis auf den Anstieg des Hirndruckes.

Die Erfassung von typischen Abläufen in Datenspeichern ermöglicht den Vergleich der aktuell erfaßten Daten mit solchen Vergleichsdaten. Kommt es zu kritischen Abweichungen kann dies in die Regelung einbezogen werden.

Bei Erfassung der an einem oder mehreren Schaltern anliegenden Druckdifferenz kann eine Information über die tatsächlich abgeflossene Flüssigkeitsmenge gewonnen werden. Bei Realisierung der Drainage mit einem Schaltern und einem Druckaufnehmer wird die Menge bestimmt durch die geänderte Druckdifferenz nach Öffnen der Drainage, der Öffnungszeit, der Viskosität der Flüssigkeit sowie der Geometrie der Drainage. Es sind also alle Werte bekannt und eine näherungsweise Aussage zum Liquourabfluß ist möglich. Die Abspeicherung solcher Daten und das spätere Auslesen zur extrakorporalen Aufbereitung bietet die Möglichkeit, solche Erkenntnisse in die Diagnose und Therapie allgemein wie bei Zwischenfällen einzubeziehen. Der längerfristige Vergleich ermöglicht Aussagen zum Krankheitsverlauf.

Wesentliches Bestandteil der Erfindung ist der elektromechanische Schalter zum Öffnen und Schließen der Drainage. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Schalter. Die Elektronik 1 wird durch die Batterie 8 mit Strom versorgt. Je nach Schaltrichtung wird an der Spule 2 eine Spannung angelegt wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das den Schieber 3 bewegt. Der Schieber 3 kann zwei verschiedene Ruhezustände einnehmen, die durch die Feder 7 gesichert werden. Die Auswahl der Feder erfolgt in der Art, daß einerseits die Feder den Sitz der Kugel auch bei Erschütterungen sichert, andererseits aber die Kraft zur Verschiebung der Kugel gering bleibt. Entweder ruht er in der Öffnung am Ventilauslaß 5 (Position 1) oder aber in einer Sackbohrung 6 (Position 2). Die Auslaßbohrung weißt typischerweise einen Durchmesser von etwa 1 mm auf, was dem Innendurchmesser der typischen Drainageleitung entspricht. Wird die Kugel 4, die vorzugsweise aus einem harten und leichten Material hergestellt ist, beispielsweise Aluminiumoxidkeramik, und die vorzugsweise einen etwa 3fach größeren Durchmesser hat als die Bohrung 5, in die Position 1 geschoben, ist die Drainage verschlossen. Wird die Kugel in Position 2 geschoben ist der gesamte Querschnitt der Bohrung 5 freigegeben. Diese Maximalöffnung minimiert die Verstopfungsgefahr am Schalter. Über einen Detektor 9 kann die Lage des Schiebers fortlaufend erfaßt werden. Die Ansteuerung des Schiebers kann sowohl als reine Zeitsteuerung erfolgen gemäß einem vorgegebenen individuell patientenabhängigen Zeitprofil oder aber auch durch einen aufwendigeren Algorithmus (gemäß Blockschaltbild 2 und 3) berechnet werden.

Insbesondere die Einbeziehung der Patientenlage kann den Regelalgorithmus optimieren helfen.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine denkbare Steuervorgabe. Die Vorgaben für die Schalterstellung können je nach Patient und Tageszeit variieren. Beispielsweise kann nachts während sicherer Liegephasen das Ventil langzeitig geöffnet bleiben, während tagsüber der Schalter möglicherweise nur einmal pro Stunde für 30 Sekunden oder einige Minuten geöffnet wird. Das Signal des Lagesensors kann die Öffnungszeit verkürzen oder verlängern. Das Steuersignal wird durch die Haut an das Implantat gesendet. Die Erfassung von Zustandsdaten im Implantat können bei Bedarf abgerufen werden.

Andere Ausführungsbeispiele für einen solchen Schalter können als bewegte Membran realisiert werden. Die Erzeugung der Bewegung kann über bewegte Leiter im Magnetfeld ebenso erfolgen wie über die Kraft, die auf Magnete im Magnetfeld ausgeübt wird, das zur Verstellung angelegt wird. Weitere Möglichkeiten der Verstellung bestehen in der piezoelektrischen Bewegungserzeugung oder durch die Ansteuerung von Bimetallen.

Claims (34)

1. Hydrocephalusventil mit elektrischer Betätigung, gekennzeichnet durch die Verwendung einer programmierbaren EDV-Steuerung.

2. Hydrocephalusventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Intervallschaltung.

3. Hydrocephalusventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ventil mit den Ventilstellungen "auf" und "zu" ohne Zwischenstellungen.

4. Hydrocephalusventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Ventilöffnung durch eine erhöhte Schaltfrequenz und/oder verlängerte Öffnungsintervalle bei erhöhtem Liquoranfall erzeugt werden bzw. durch eine verringerte Schaltfrequenz und/oder verkürzte Öffnungsintervalle bei reduziertem Liquoranfall erzeugt werden.

5. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsintervalle von außen änderbar sind und/oder die Steuerung sich unterschiedlichen Körperfunktionen anpaßt und/oder die Programmierung änderbar ist und/oder eine dauerhafte Offenstellung und/oder eine dauerhafte Geschlossenstellung erzeugt werden können.

6. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) eine oder mehrere Ventilcharakteristika einprogrammierbar sind oder
• b) eine gleitende Änderung des Ventilcharakters einprogrammierbar ist und/oder
• c) eine schrittweise oder gleitende Ventilbewegung einprogrammierbar ist und/oder
• d) der hydrostatische Druck zwischen dem Ventrikel im Kopf und dem Ableitungsmedium einprogrammierbar ist.
• e) die Viskosität der Flüssigkeit einprogrammierbar ist
• f) als Parameter für die Ventilsteuerung einprogrammierbar ist
  • a) mindestens unterschiedliche Ventilöffnungen für die stehende und die liegende Körperlage mit längerer Ventilöffnung in der liegenden Körperlage als in der stehenden Körperlage;
  • b) vorzugsweise zusätzlich auch unterschiedliche Ventilöffnungen für die sitzende Körperlage mit längerer Ventilöffnung in der sitzenden Körperlage als in der stehenden Körperlage
  • c) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen für mehrere Körperfunktionen gegliedert nach "ruhend" und "bewegend", wobei die Bewegungen vorzugsweise mindestens in "schnell" und "langsam"
  • d) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen für mehrere Körperfunktionen gegliedert nach "geringer Kraftentfaltung" und "großer Kraftentfaltung"
  • e) vorzugsweises auch unterschiedliche Ventilöffnungen, angepaßt dem Spiel der Bewegungsmuskel
  • f) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen nach unterschiedlichen Organfunktionen wie Blutdruck, Herzfrequenz, Atmung, Muskelanspannung
  • g) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen nach Gemütsverfassung, gemessen am Spiel der Gesichtsmuskel oder gemessen an einer anderen von der Gemütsverfassung beeinflußten Körperfunktion
  • h) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen nach entsprechend den Hirnströmen
  • i) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen nach der Tageszeit und/oder Nachtzeit
  • j) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen in Anpassung an das Wachstum
  • k) vorzugsweise auch unterschiedliche Ventilöffnungen in Anpassung an die Nahrungsaufnahme.

7. Hydrocephalusventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Differenzdruckes am Ventil erfolgt, wobei insbesondere schnell ansteigende Druckänderungen als Änderungen der Körperlage interpretiert werden und/oder insbesondere langsam ansteigende Druckdifferenzen bei gleichbleibender Position des Patienten als Hirndruckanstieg interpretiert werden.

8. Hydrocephalusventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellenwert für die Betätigung des Ventils ein Druckanstieg um 5 bis 10 cm Wassersäule je Zeitintervall bestimmt wird.

9. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Druck vor und hinter dem geschlossenen Ventil gemessen wird, insbesondere in stehender Körperlage.

10. Hydrocephalusventil nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Verwendung von zwei hintereinander angeordnete Schalter und eine dazwischen angeordnete Referenzkammer, wobei der an beiden Schaltern anliegende Differenzdruck gemessen wird und wobei die Druckänderung des distalen Schalters aus einem veränderten Bauchraumdruck und die Druckänderung des proximalen Schalter aus einem veränderten Hirndruck resultiert.

11. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch Einprogrammierung eines Referenzprofils für die Ventilbetätigung und ein Abgleich mit der aktuellen Ventilbetätigung zur Diagnose bzw. Therapierung des Patienten.

12. Hydrocephalusventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß hinsichtlich des Profils der Ventilbetätigung Anfangszustände und/oder Zwischenzustände als Referenzprofile für den Abgleich verwendet werden.

13. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine gleichzeitige kontinuierliche oder in Intervallen erfolgende Datenaufzeichung, die abrufbar ist.

14. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch einen Prozessor mit separatem Datenspeicher oder durch einen Prozessor mit integriertem Datenspeicher bzw. Datenspeicher mit integriertem Prozessor.

15. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen elektromagnetischen Ventilantrieb.

16. Hydrocephalusventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Ventilantrieb einen eigenen Schaltkreis besitzt, in den der Prozessor geschaltet ist.

17. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Lagedetektor für den Ventilkugel- oder Membransitz oder Schiebersitz.

18. Hydrocephalusventil nach Anspruch 17, gekennzeichnet, durch eine dauernde oder intervallmäßige Lagebestimmung der Ventilkugel, der Membran oder des Schiebers.

19. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch

• a) eine Leitungsverbindung zwischen dem Prozessor und dem Ventilantrieb und/oder
• b) eine Leitungsverbindung zwischen dem Prozessor und dem Datenspeicher oder
• c) eine Funkverbindung zwischen dem Prozessor und dem Ventilantrieb und/oder
• d) eine Funkverbindung zwischen dem Prozessor und dem Datenspeicher
• e) eine Leitungsverbindung mit einer Datenabfrage oder
• f) eine Funkverbindung mit einer Datenabfrage.

20. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch Batteriestrom oder eine induktive Energieversorgung von elektrischen Teilen.

21. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und/oder die Energieversorgung und/oder die Datenabfrage vom Hydrocephaluspatienten außen getragen werden.

22. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die Verwendung eines elektronisch bzw. elektrisch bewegbaren Ventilschiebers oder Ventilkugel oder Membran.

23. Hydrocephalusventil nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen elektromagnetischen Bewegungsantrieb des Ventils oder durch eine piezoelektrische Bewegungserzeugung an dem Ventil oder durch eine Verwendung mindestens eines stromdurchflossenen Bimetalles als Ventilantrieb.

24. Hydrocephalus nach Anspruch oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen rund sind.

25. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöffnungen sich in dem Ventilgehäuse und/oder in dem Schieber befinden und daß bei Verwendung von einer Ventilkugel oder einer Membran die Ventilkugel oder Membran federbelastet ist.

26. Hydrocephalusventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zur Öffnung des Ventils die Ventilkugel oder der Schieber quer zur Durchtrittsrichtung in der Ventilöffnung bewegbar ist.

27. Hydrocephalusventil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel in einem Schieber gehalten und mit dem Schieber verschiebbar ist.

28. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 25 bis 27, gekennzeichnet durch eine Membran, die selbst eine Feder bildet und/oder federbelastet ist.

29. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft so bemessen ist, daß einerseits der Kugelsitz bzw. Membransitz auch bei Erschütterungen gesichert ist und andererseits die Antriebskraft für die Ventilverstellung nicht durch den Widerstand der Feder überschritten wird.

30. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt des Ventils höchstens um 20% vom Öffnungsquerschnitt der zugehörigen Drainleitung abweicht.

31. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel einen 2- bis 4fach größeren Durchmesser als die Ventilöffnung hat.

32. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 22 bis 31, gekennzeichnet durch einen Leitungsquerschnitt mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm.

33. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 22 bis 32, gekennzeichnet durch eine Ventilkugel aus Aluminiumoxidkeramik.

34. Hydrocephalusventil nach einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel in einer Durchgangsbohrung im Ventilgehäuse oder in einer Sackbohrung sitzt.