DE2302326A1 - Schwingungsfaehiges fluidisches system, insbesondere kathetermesstrecke zur intravasalen blutdruckmessung - Google Patents

Description

• Schwingung8fähiges fluidisches System. insbesondere Kathetermeßstrecke zur intravasalen Blutdruckmessung Die mit den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung betrifft ein schwingungsfähiges fluidisches System, insbesondere eine Kathetermeßstrecke zur intravasalen Blutdruckmessung, das die Forderung erfüllt, daß der zur Ermittlung und Feststellung der 3lutdruckschwankungen benutzte druckelektrische Wandler (Transducer) an die fluidische Impedanz der Katheterstrecke angepasst ist.
• Für die intravasale, insbesondere intrakardiale Blutdruckmessung werden Systeme verwendet, die aus einem in die Arterie einführbaren Mikrokatheter und einem an seinem distalen Ende angeschlossenen, zur Umsetzung der Blutdruckschwankungen in elektrische Signale dienenden Druckwandler (Transducer) bestehen.
• Zur Übertragung der Blutdruckschwankungen wird dieses System mit einer physiologisch verträglichen Flüssigkeit gefüllt, so daß es den fluidischen Kontakt zwischen der Meßstelle, dem Mikrokatheterausgang und dem Transducer herstellt. Ein derartiges System stellt einen fluidischen Schwingkreis dar. Dabei ist normalerweise die fluidische Impedanz des ausgangsseitigenlvor allem aus dem Transducer bestehenden TeiL der Meßstrecke nicht an die Impedanz des Katheters angepasst. Die Erfindung löst die somit gegebene Aufgabe, eine solche Anpassung zu erreichen, durch die mit den Ansprüchen vorgeschlagenen Maßnahmen. Insbesondere ist erfindungsgemäß eine Parallelschaltung eines fluidischen Impedanzgliedes zum Druckwandler, eine Vorrichtung zum Verstellen der fluidischen Impedanz dieses genannten Impedanzgliedes und eine Kontrollvorrichtung vorgesehen.
• Das Prinzip und eine Ausführungsform für den Erfindungsgedanken werden an Hand von Figuren naher heschrieben.
• Figur 1 stellt ein Ersatzschaltbild für das beschriebene fluidische meßsystem dar. Figur 2 veranschaulicht die Verarbetung des zum Abgleiclien herangezogenen Druckimpulses im System. Figu 3 zeigt den Aufbau des Systems, wobei der hydrauliche Teil, einschließich dem Katheterteil, im Querschnitt körperlich gezeichnet ist, während der elektrische Teil als Funktionsschema dargestellt ist.
• Bei einem fluidischen System der genannten Art herrscht am Ort des Meßgliedes oder Druckwandlers W (Transducer) normalerweise keine Anpassung an die Impedanz der Katheterleitung, vielmehr bldet die Leitungsinduktivtät und der Leitungswiderstand zusammen mit der Transducer- und der Leitungskapazität ein schwingungsfähiges System, das gemäß Figur 1 durch ein elektrisches Ersatzschaltbild dargestellt werden kann. In einem solchen System wirken die Strömungswiderstände und -induktivitäten wie Serengleder, die apazitäten wie Querglieder. Für die Ubertragungsfunktion K (w) lçird das Leitungsstück durch den vom Druckwandler W gebildeten Komplexwiderstand Z1 (w) abgeschlossen, der jedoch nicht an die Leitungsimpedanz angepasst ist. Gemäß der Lehre der Erfindung wird daher ein Dämpfungsglied D mit einem fluidischen Impedanzwert Z2 (w) zugeschaltet, der den Widerstand Zi (w) zum Wellenwiderstand der Leitung ergänzt. Das Dämpfungsglied D (siehe Figur 3) liefert im allgemeinen einen hydraulichen Widerstand, eine hydraliche Induktivität (z.B. in Form einer Kanüle variabler Länge) und eine hydrauliche Kapazität (in Form eines Gefäßes mit definierter Massenverschiebung). Wie Figur 3 zeigt, kann es in Form eines hydraulichen Drehpotentiometers ausgebildet sein. Es ist aber einen Kanal 1 an den Druckdom des Wandlers W angeschlossen. In deri Kanal 1 kenn auch über einen Hahn eine Zweigleitung münden, durch die erforderlichenfalls Spülflüssigkeit in das System eingeleitet wird.
• Als fluidisches Impedanzstellglied D eignen sich insbesondere fluidische Potentiometer gemäß der deutschen Patentanmeldung P 20 50 442.1 und der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G 7 220 699.6.
• Als Kriterium für die Erreichung einer ausreichenden Tmpedanzanpassung wird die Schwingungsdämpfung des Systems bei einer Sprungerregung betrachtet. Dazu ist zweckmäßig ein elektrischer Rechteckgenerator R vorgesehen, um in einer der eigentlichen Meßphase vorausgehenden Abgleichphase mittels eines Duckgenerators G einen rechteckförmigen Druckimpuls auf das proximale Ende des katheters K zu geben. Der Druckandler W erzeugt dann ein Misgangssignal, das auf dem Registriergerät oder Anzeigegerät RG dargestellt wird. Bei einem Abgleich durch Handantrieb wird dann das Stellglied D mittels des Handrades HR so lange verstellt, bis die Differenz zwischen der Spitzenamplitude des dargestellten Kontrollimpulses imd seinem Endwert auf ein Minimum reduziert ist, was ein Indiz dafür ist, daß die Schwingungsneigung unterdrückt und damt maximale Anpassung erreicht ist.
• Bei dem vorzuziebenden automatischen Abgleich wird ein automatischer Vergleich des votn Generator R gelieferten Generatorimpulses UR (siehe Figur 2a) mit dem vom Wandler D erzeugten elektrischen Antwortimpuls UW (Fig. 2b) vorgenommen. Der Rechteckgenerator R steuert dabei nicht nur den Druckgenerator G, dessen Drucksprünge auf den Kathetereingang übertragen und vom Drckwandler W gemessen werden, sondern auch ein Zeitglied T und einen an diesen angeschlossenen Tast und Haltekreis H, der den Endwert UH der vom Wandlen W gelieferten Sprungantwort UW speichert. Außerdem ist an den Ausgang des Wandlers W noch ein Spi tzerertspeicher S angeschlossen, der den Spitzenwet US der Sprungantwot UW (s. Fig. 2b) speichert, und zwar wenigstens so lange, bs der Endwert UH errecht ist. In figur 2e ist der vom Zeitglied T gelieferte Tastkreisimpuls UT dargestellt.
• An die Ausgänge des Spitzenwertspeichers S und des Haltekreises H ist eine Vergleichsstufe V angeschlossen, die die Differenz der beiden Signale bildet und ein Steuersignal für den Servomotor S des Impedanzwertes D so lange erzeugt, bis durch die Veränderung des Stellgliedes D der Abgleich und die Anpassung erreicht ist, index die Differenz Uk (siehe Figur 2b) zwischen dem Spitzenwert und dem Endwert der Sprungantwort verschwunden bzw. auf ein zulässiges Maß herabgesetzt ist. Im allgemeinen ist noch ein Verstärker A für die vom Druckwandler W gelieferten Wandlerimpulse vorgesehen und in die Verbindungsleitung zwischen dem Wandler W und dem Haltekreis H sowie dem Spitzenwertspeicher S eingeschaltet.
• In der der Anwendung der Kathetermeßstecke zur Messung intrakorporaler Blutdruckschwankungen zeitlich vorausgehenden Abgleichphase wird der Eingang, des Katheters K zur Verbindung rIit dem Druckgenerator G in das im Meßgerät vorgesehene Leitungsans ß stück L eingesteckt, womit der hydraliche Druckkreislauf für die Abgleichphase geschlossen ist. Der Abgleichvorgang kann zweckmäßig gleichzeitig an dem angeschlossenen Pegistrier- oder Anzeigegerät RG beobachtet weden. Bei Abgleich durch Handbedienung dient dieses Registrier- oder Anzelgegerät zur IXontrol:1.e des Abgleichs. Nach der Durchführung des Abgleichs wird der Katheter K aus dem Verbindungsstück L genommen und kann zur Messung dienen: oder dieser Prjh-atheter wird durch einen Meßkatheter gleicher Dimensonieung ersetzt. Am Ausgang 2 des Stellgliedes D ist ein Balg P angeschlossen, der die Suszeptanz des fluidischen Schwingkreises darstellt und damit den Kreis definiert gegen den atmosphärischen Druck abschließt.
• Die erfindungsgemäße Kathetermeßstrecke hat eine erhebliche praktsche Bedeutung @ in der medizinischen Diagnostil, da sie eiigc unverfälschte Übertragung der Blutdruckschwankungen aus dem Inneren des menschlichen Köers, insbesondore des menschlichen Herzens zum Druckwandler und zur Meßanodnung ermöglicht und somit den diagnostischen Wert der Blutdruckmessungen maßgeblich erhebt.

Claims (6)

A n 5 p r Ü c h e

1. Schwingungsfähiges fluidisches System, insbesondere Kathetermeßstrecke zur intravasalen Blutdruckrnessung, mit einem in Venen oder Arterien einführbaren, flüssigkeitgefiillten Katheter (K), einem an seinem distalen Ende angeschlossenen druckelektrischen Wandler (W) und einem an diesen ausgangsseitig angeschlossenen Anzeige- und/oder Registriergerät (RG) für die über den Katheter übertragenen Druckschwankungen, gekennzeichnet durch ein am distalen Ende der Kathetermeßstrecke parallel zum Druckwandler (W) angeschlossenes variables fluidisches Impedanzglied (D), durch eine Vorrichtung (M oder HR) zum Verstellen der fluidischen Impedanz dieses Gliedes und durch Maßnahmen zur Kontrolle der durch Verstellen des Impedanzgliedes (D) erzielbaren Anpassung des Druckwandlers an die fluidischen Impedanz-Eigenschaften des Katheters (

2. System nach Anspruch 1r gekennzeichnet durch eine Generator-Vorrichtung (R und G) zur Aufprägung eines Druckimpulses definierter fern, insbesondere eines Rechteckimpulses, auf den Eingang des Katheters (K) in einer der Meßphase zeitlich vorausgehenden Abgleichphase, durch eine Vorrichtung r s oder RG) zum automatischen oder visuellen Versleich des Spitzenwertes (U5) und des Endwertes (UH) des durch die Meßstrecke übertragenen und in ein elektrisches Sigiial umgewandelten Druckimpulses und mit einer Vorrichtung (M oder HR) zum Verstellen des Impedanzgliedes (D) so lange, bis die Differenz (UE)-der beiden Amplitudenwerte (us. und UH) des übertragenen Signals ein Minimum wird.

3. System nach Anspruch 1 und 2 mit automatischer Abgleichvorrichüing ( für seine fluidische Impedanz, die einen den Druckgenerator (G) steuenden elektrischen Rechteckgenerator (R), einen Tast- und Haltekreis (H), der den Endwert (FXr) des vom Wandler erzeugten Ausgangssignals des rechteckigen Druckim pulses speichert einen Spitzenwertspeicher (S) für dieses Ausgangssignal, der die maximale Überschwingamplitude enigstens bis zum Erreichen des Endwertes des Rechteckimpulses festhält, und einen Vergleicher (V) umfaßt, der die Differenz der beiden Signalwerte bildet und so lange ein Ausstouer signal an den Servo-Motor (M) für das Impedanzglied (D) liefert, bis die genannte Differenz verschwindet.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Druckwandlers (w) und dem Tast- tind Haltekreis (H) sowie dem parallel zu letzterem liegenden Spitzenwertspeicher (s) ein elektrischer Verstärker (ß) geschaltet ist.

5. System nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abgleichphase ein Verbindungsstück (L) zwischen dein proximalen Katheterende und dem Druckgenerator (G) im Gerät vorgesehen ist.

6. System nach Anspruch t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an das Impedanzglied (D) am Ausgang (2) ein Balg (P) angeschlossen ist, der die Suszeptanz des Schwingkreises darstellt. Leerseite