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Verfahren und Vorrichtung zur Katheterisierung von geraden oder gewundenen
Röhren-und Gefäßsystemen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Katheterisierung
von geraden oder gewundenen Röhren- und Gefaß#-systemen. Dazu werden selbstbewegliche
Umkrempelkatheter oder selbstbewegliche Umkrempelsonden verwendet, die durch ihre
besondere Bauweise zur Katheterisierung gerader oder gewundener Röhrensysteme verschiedenster
Länge geeignet sind.
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Die Katheter nach der Erfindung ermöglichen eine vorteilhafte Untersuchung
und Behandlung biologischer Gefäß- und Röhrensysteme sowie Körnerhöhlen. Solche
Organe sind z. B. bei Menschen und Tieren die Blut- und Lymphgefäßsysteme, die Luftwege,
die Bauchhöhle, das Urogenitalsystem oder der Intestinaltrakt.
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Auf technischem Gebiet können die erfindungsgemäßen umkrempelbaren
Katheter zur Untersuchung und Beobachtung verschiedenster technischer Leitungs-
und Gefäßsysteme, zur irgendwelchen Bearbeitungen
sowie zur Materialentnahme
und Materialeinspeisung verwendet werden. Der erfindungsgemäße Umkrempelkatheter
ist bei technischen Systemen nicht nur für Röhrensysteme von Maschinen verschiedenster
Bauart verwendbar, sondern auch für alle Arten von Leitungen, Gefäßen und Hohlkörpern
wie sie beispielsweise bei physikalischen und chemischen Verfahrensanlagen vorhanden
sind. Es können also röhrenförmige Gebilde wie Rohrleitungen aller Art, Leitungsarmaturen
aber auch Druckgefäl3e, Kesseltrommel, Sammler, Warmeaustauscher, Behälter Apparate,
verfahrenstechnische Vorrichtungen sowie Turbinenpumpen, Ventilatoren, Kompressoren
u. dgl.
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untersucht werden. Die erfindungsgemäßen Umk r empelkatheter eignen
sich insbesondere zum Eindringen in technische Anlagen verschiedenster Art, die
wegen ihrer Strahlungsaktivität für den Menschen nicht oder nur unter großer Gefahr
begehbar sind. Solche sind beispielsweise Reaktorkerne, Druckgefäße, Filteranlagen,
Verzögerungsstrecken, Leitungen, Armaturen und dergleichen.
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Die bekannten Katheter oder Sonden werden von außerhalb des Röhrenmundes
eingeschoben. Bei nicht geradlinigen Röhrensystemen müssen diese Katheter notwendigerweise
eine Biegungselastizität besitzen. Da der vorgeschobene Katheter im Röhrensystem
entlangleitet und eine Verminderung der Reibungskräfte durch Einbringen von Spülflüssigkeit
oder dergleichen nicht zu verwirklichen ist, addieren sich bei weiterem Vorschieben
die Reibungskräfte zu einer erheblichen Stauchungsbelastung des biegeelastischen
Katheter. Falls der Katheterdurchmesser etwa aufgrund unterschiedlicher Weiten des
untersuchten Röhrensystems oder aufgrund der Notwendigkeit eines aufrechterhaltenen
Inhaltstransportes
neben dem Katheter im Durchmesser kleiner ist
als das Röhrensystem an irgendeiner Stelle, dann kommt es durch die Stauchungsbelastung
des biegeelast#schen Katheters zum Abknicken und zur Schlingenbildung, wodurch ein
weiteres Vorschieben sehr erschwert oder nicht möglich ist. Wenn das Pöhrensystem
aufgrund eines gleichen Durchmessers mit dem Katheter bzw. der Sonde eine schienende
Wirkung ausübt, so werden die Knick- und Biegebelastungen auf dieses Pöhrensystem
unter Verstärkung der Reibung übertragen und führen hier zu Überlastungen oder bzw.
insbesondere in biologischen Systemen zu AbweL#nreakti.onen . Durch diese Eigenschaften
sind die Vordringstrecke abhängig von den jeweiligen Systemeigenschaften begrenzt,
bei der Sondierung des menschlichen Darmes durch die Nase z. B. auf die Strecke
bis zum Zwölf-Finger-Darm.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, besonders geeignete
Katheter oder Sonden zu entwickeln, mit denen man ohne groben Widerstand in die
oben erwähnten Röhrensysteme über längere Strecken ein- und vordringen kann. Mit
Hilfe dieser Katheter und Sonden sollen in technischen oder biologischen Röhrensystemen
Proben entnommen werden können, Materialien eingebracht werden können, Zweiwegspülungen
vorgenommen werden, Messungen durchgeführt werden oder dergleichen.
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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Katheterspitze
ein Umkrempelungsvorgang durchgeführt wird, wodurch ein Stauungs belastungen vermeidender
mechanischer Zug ausgeübt
wird und zugleich die äußere Schlauchwand
gegenübet dem Röhr-nsystem stillgelegt wird Dadurch ist es möglich, unter Vermeidung
von Schlingenbildungen und Würgreizen bei biologischem System bei spielsweise möglichst
schnell und zuverlässig den Dünndarm des Menschen durch die Nase zu sondieren. Ebenso
können in andt-ren biologischen oder technischen Röhrensystemen größere Vo rd ringtiefen
bzw. weiter als bisher unter geringerer Beanspruchung des untersuchten Systems erzielt
werden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Katheterisierung von geraden oder
gewundenen Röhren- und Gefäßsystemen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein aus
einem Außenschlauch und einem Innenschlauch doppelt vorliegender Schlauch mittels
einer Einführungsvorrichtung in ein gerades oder gewundenes Röhren- oder Gefäßsystem
eingeführt wird, indem der Innenschlauch durch die Kraftwirkung des flüssigen oder
gasförmigen Aufdrückmediums kontinuierlich und reibungslos in den Außenschlauch
umgekrempelt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herausführung eines
Katheters, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Außenschlauch durch Zugkraft
in den Innenschlauch zurückgekrempelt wird und der Katheter dadurch aus dem Röhren-
bzw Gefäßsystem entfernt wird Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zur Durchführung der Katheterisierung, die gekennzeichnet ist durch einen doppelt
gelegten Schlauch, der an seinem einen Ende als Außenschlauch an
einer
Einführungsvorrichtung befesti( ist, und an seinem and--ren Ende als Innenschlauch
an einem anderer; Innenschlauch befestigt ist Die Erfindung betrifft weiterhin eine
Vorrichtung zur Durchführung der Katheterisierung, die gekennzeichnet ist durch
einen dreifach gelegten Schlauch, der- an seinem einen End£' an einer Einführungsvorrichtung
befestigt ist, als Außenschlauch iiber einem Tores bzw Führungsring in einen Außenschlauch-
übergeht und in einen Innenschlauch ausläuft, der an einem Innenschlauch befestigt
ist, wobei am Innenschiauch ein äußeres Formstück angebracht ist Die Erfindung betrifft
weiterhin eine Vorrichtung zur Einführung der Kathetervorrichtung nach Ansprüchen
3 und 4 und/oder zur Erzeugung von Druck, die gekennzeichnet ist durch lösbare Verbindungsteile,
in denen die Einführungsvorrichtung für das Umkrempelkatheter angeordnet ist, Antriebsrollen
und/oder Führungsrollen und/oder ein Linearmotor zum Vortreiben des Innenschlauches
und zur Überwindung der Stopfbuchs reibung der Stopfbuchsdichtung oder des Labyrinths,
Pumpe und/oder eine Druckgasvorrichtung zur Druckherstellung mittels eines gasförmigen
oder flüssigen Aufdrückmittels, eine Steuerelektronik und ein Ventilorgan sowie
gegebenenfalls einen motorischen Antrieb und eine Vorschubmeßvorrichtung.
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Der Katheter nach der Erfindung kann in zwei modifizierten tusführungsformen
als Zwei-Weg- Spü [kath# ter angewendet werden, d h Weglassung oder Umgestaltung
einzelner Bestandteile sind jedoch auch einfachere oder modifizierte Ausführungen
möglich.
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Bei der Ausführungsform des "ungeführten" Katheters wird ein Schlauch
in sich umgekrempelt, so daß über die Gesamtlänge ein Doppelstand entsteht. An der
inneren Öffnung wird ein Innenschlauch oder Innenrohr unter Erhaltung der Schlauchlichtung
befestigt Dieser Innenschlauch ist materialmässig so bemessen, da er den Unterdrücken
des vorgesehenen Saugens widersteht, der elastische Außenschlauch ist material mässig
so bemessen, daß ein Umkrempelungsvorgang erzielt werden kann. Die Außenwand kann
zur Erhöhung der Reibung des (hier feststehenden) Schlauches gegenüber der Wand
der zu untersuchenden Röhre aufgerauht sein. Über dem Innenschlauch wird eine diesen
mittels einer abdichtenden Stopfbuchse umfassende Einführungsvorrichtung aufgesteckt,
an die das äußere Ende des Außenschlauches ebenfalls flüssigkeitsdicht befestigt
wird Über diese Einführungsvorrichtung wird nun von Hand oder motorisch ein gegebenenfalls
schmierendes hydraulisches Aufd rück mittel eingebracht Bei der Verwendung bei biologischen
Systemen wird dieses Aufdrückmittel verträglich gestaltet (z B verdünntes Katheterpurin).
Bei Erhöhung des Innendruckes zwischen den umgekremrelten Schläuchen krempeln sich
diese an der Katheterspitze um bzw. aus und der Innenschlauch wird nachgezogen.
Zusätzliche Vorrichtungen sind an der Stopfbuchse am Innenschlauch oder Innenrohr
eine Schiebevorrichtung, die den Umkrempelungsvorgang von der Reibung der Stopfbüchse
bzw. des außenhängenden Innenschlauches entlastet
Weiterhin können
an der Verbirilfung des Außenschlauches mit dem Innenschlauch an ersterenm Pe rfo
rati onsöffnungen angebracht werden, die zuerst vom anliegenden Innenschlauch gegenüber
den Überdruck zwischen den Schläuchen abgedichtet werden, die sich dem jedoch bei
Beendigung des Umkrempelvorganges freilegen.
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Es ist auch möglich, die Öffnungen des Außenschlauches in weiterer
Entfernung von der Katheterspitze anzuordnen, und diese wie auch die Mündung des
Innenschlauches mit Abschlußorganen zu versehen, die mechanisch (durch Seil zug
bsp.) elektrisch (Relaisklappen) oder hydraulisch (durch Druckstoß) betätigt werden
können. Der Außenschlauch kann dann zur Zuführung von Spülflüssigkeit benutzt werden.
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Der "gef~ihrtett Katheter unterscheidet sich von dem beschriebenen
dadurch, daß ein Umkrempelungsring fest auf die Spitze der Einführungsvorrichtung
fixiert ist Dies geschieht dadurch, daß am Innenschlauchende ein äußeres Formstück
mit einer Ringnut befestigt ist Mit Spiel in der Ringnut ist ein drehrunder Ring
oder Kugelkäfig angebracht Der Außenschlauch, der hier dünnwandige.r ausgeführt
wird, gleitet von seiner Befestigung hinter der Führungsnut zuerst nach rückwärts,
krempelt sich hier nach einer bestimmten Strecke um und krempelt sich ein zweites
Mal um den Führungsring herum zurück Die oben beschriebene Vorrichtung zum Vorschieben
kann gleichermassen verwendet werden, im Außenschlauch können gleichermaßen Perforationsöffnungen
zur Spülung angebracht werden
Bei beiden Kathetermodifikationen
nach der Erfindung ist die Au;Senwand gegenüber dem zu untersuchenden Röhrensystem
festgelegt ßt:idr Kathetermodifikationen werden während des Einschiebens nicht auf
Stauchung beansprucht Beide Kathetermodifikationen sind zweiwegig wobei ein Weg
(Innenschlauch) einem Saugdruck widerstehen kann.
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Beide Katheter sind als Träger von Meßelementen (am Innenschlauchkopf)
ausbildbar. Der "ungeführte" Katheter dringt in das zu untersuchende Röhrensystem
mit dem Krempelungsring des Außenschlauches vor Seine mechanischen Eigenschaften
(Biegeelastizität) sind damit vom krempelbaren Außenschlauch bestimmt Der "geführte"
Katheter ist komplizierter, erlaubt jedoch da der Führungskopf des Innenschlauches
die Vordringspitze des Katheters bildet, eine Kontrolle der mechanischen Eigenschaften
(Biegeelastizität) durch den Innenschlauch oder auch eine fortlaufende Vornahme
von Messungen oder Beobachtungen während des Eindringens. Statt eines Innenschlauches
können bei beiden Kathetern zur Erzielung der genannten fortlaufenden Messungen
während des Einbringens besser beim "geführten" Katheter neben beliebigen Meßsonden
auch Fiberglasoptiken zur inneren Betrachtung technischer oder biologischer Röhrensysteme
verwendet werden.
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Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines
Katheters nach der Erfindung Es handelt sich hierbei um den sogenannten "ungeführten"
Katheter Fig 2 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Umkrempelkatheters
nach der Erfindung. Es handelt sich hierbei um einen sogenannten "geführten" Umkrempelkatheter
Die
Figuren 3 - 6 sind Schnitte -1urch technische Geräte zur Bedienung der geführre'.n
oder Llnyeführten Umkrempelkatheter nach der Erfindung.
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Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der #"ungeführte" Katheter über eine
bestimmte und erforderliche Länge umgekrempelt ist, wobei der Innenschlauch 2b um
die gleiche Länge nach hinten aus der Einführungsvorrichtung 3 übersteht Die Einführungsvorrichtung
3 wird auf den über stehenden Innenschlauch 2b aufgesteckt Das äußere Schlauchende
ist mittels eines flüssigkeitsdichten Bajonett- oder Schraubverschlusses 4 auf die
Einführungsvorrichtung 3 aufgesetzt. Die Katheterspitze 5 (hier die Umkrempelungsstelle)
wird in den Röhrenmund eingeführt Manuelles oder motorisches Einpumpen des Aufdrückmittels
oder Druckgases 6 und zugleich ein darauf abgestimmtes mechanisches Vorschieben
des Innenschlauches 2b durch das Labyrinth oder die Stopfbuchse 7 führt den Katheter
aus. Der Katheter dringt über eine be--stimmte Strecke vor, bis her Außenschlauch
la umgekrempelt dem Innenschlauch 2b aufliegt. Ab Beginn des Einführungsvorganges
bleibt ebenfalls die festgelegte Strecke von Einführungsvorrichtung und Röhrenmund
unverändert. Nach Beendigung des Einführungsvorganges wird der zum Aufdrücken der
Sonde benötigte Pumpteil oder Pumpenanschluß an der Einführungsvorrichtung 3 abgenommen.
Es können nun um den vorhandenen Anschlüssen beispielsweise Spütk reise oder mechanische
Bearbeitungsgeräte angeschlossen werden.
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Der in der Fig. 2 dargestellte "geführte" Katheter wird genauso auf
die
Einführungsvorrichtung 3 aufgesteckt Durch die doppelte Umk
rempe #unq des Außenschlauches steht der Katheter in der Einführungsvor-richtur-sg
53 zur Katheterspitze nur eine halbe Länge über Die gleichbleibende Enternung der
Einführungsvorrichtung 3 vom Röhrenmund beträgt deshaih hier nur die Hälfte der
Vordringstrecke des Katheters Die sonstigen Vorgänge sind wie bei dem "ungeführten"
Katheter Auf der Spitze lGe, Innenschlauches wird ein Formstück 9 und ein in dessen
Nut verschlieI#-barer, z. B. drehrunder Ring 8 angebracht Diese Teile können in
verschiedenster Weise ausgeführt sein. Die Einführungsvorrichtung 3 kann so gebaut
sein, daß ein mechanischer Vorschub und Pumpvolumen auf die jeweiligen Kathetermaterialeigenschaften
abgestimmt werden können Der Katheter kann für den Gebrauch als medizinisches Hilfsmittel
als Einwegartikel ausgeführt werden Bei Vornahme von Spülungen wird die restliche,
verträgliche Aufdrückmittel in das Röhrensystem bei Spülbeginn eingespült.
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Der Sondenvorschub im Röhrensystem (siehe Figuren 3 bis 5) kann grundsätzlich
mittels eines gasförmigen oder flüssigen Mediums 21 erfolgen. Bei biologischen Röhrensystemen
ist aus Sicherheitsgründen ein inkompressibles Medium zu wählen. Dabei sind solche
Flüssigkeiten vorteilhaft, die sich günstig auf die Gleiteigenschaften der Sondenwände
( die sich gegenseitig berühren) auswirken. Bei gasgetriebenen Sonden ist aus diesem
Grunde (zu diesem Zweck) eventuell die Eintragung von flüssigen oder festen Gleitmitteln
wie beispielsweise Glycerin oder Talkum nötig.
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Je nach Verwendungszweck, Betriebdrúcken, Sondenlänge und geforderter
Vorschubpräzision
kann der rInnenschlauch 3 direkt in der Stopfbuchse 7 eingeführt werden oder an
einem der Einschublänge entsprechendem Rohr, das durch die Stopfbuchse läuft und
der Verlängerung des Innenschlauches entspricht, filiert sein Dabei kann dieses
Rohr to flexibel sein, daß es von einer Trommel abgewickelt wird Es karrl aucrh
in Form einer Spirale durch eine Stopfbuchse geführt werden Pes#-ondere Ansprüche
hinsichtlich der Vorschubpräzision lassen sich bei der Rohrkonzeption befriedigen.
Bei kürzeren Sonden dürfte die direkte Innenschlauchführung ausreichen.
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Das Aufdrücken der Sonde mittels Gas geschieht beispielsweise durch
eine in der Betätigungsvorrichtung integrierte Pumpe 22 oder durch eine kleine Druckgasflasche
23 über die Druckmessung 24b durch ein Regelventil 24a, das durch eine entsprechende
Elektronik 25 gesteuert wird Auch elektropneumatisches Aufdrücken, beispielsweise
durch eine Membranpumpe ist denkbar Bei hydraulischem Aufdrücken kann die Hydraulikflüssigkeit
durch eine handbetätigte Pumpe, durch ein Gasdruckpolster (z B Druckluft, N2, He,
CO2 etc.) auf der Hydraulikflüssigkeit - über ein Ventil geregelt, oder durch eine
d ektrisch getriebene Hydraulikpumpe (Kolbenpumpe, Zahnradpumpe etc ) - entweder
direkt regelbar oder mit Regel- bzw Impulsventilorganen - in den Außenschlauch gedrückt
werden Die Stopfbuchsendichtung 26 bedingt einen Reibungswiderstand, der bei größeren
Sondenlängen je nach Dichtigkeitsansprüchen für die Aufdrückkraft zu groß sein kann.
Grundsätzlich ermöglicht eine lockere Packung bzw ein Labyrinth mit der dann nötigen
Leckrückführung in die Pumpe ein leichteres Aufdrücken. Neben den berührungsfreien
Abdichtungen, also Labyrinthen vor allem bei gasförmigen Aufdrückmittel und mit
der eventuellen Leckrückführung bei flüssigen Aufdrückmitteln, kommen als Berührungsdichtungen
in
Frage: Stopfbuchsen mit geeigneten Pacic tngswf:-rkstoffen, selbstdichtende Packungsringe
als Lippen- und Zungendichtungen aus Gummi, Kunststoff, Leder et c sowie Schlaufedern
Es kann aber zur Überwindung der Stopfbuchsen-eibtßng nötig sein den Innenschlauch
oder die Rohrdurchführung (je nach Ausführung) durch zusätzliche Schubkraft durch
die Packung zu schieben. Ein Ziehen wäre mit ausreichendem Abstand zum Röhrenmund
inner!#aIb oder außerhalb des Außenschlauches denkbar, z. B durch magnetischen oder
linearmotorischen Antrieb 34 Der Innenschlauch müsste dann mit entsprechenden Werkstoffen
durchwoben oder belegt sein Im einfachsten Falle geschieht der Vorschub zur Überwindung
der Stop; buchsreibung von Hand oder mittels Antriebsrollen 28 Eine Rohrdurchführung
kann auch über einen Seilzug erfolgen Das flexible Rohr oder der relativ stabile
Innenschlauch können auch durch die aktive Abrollbewegung der Schlauch- oder Rohrolle
vor dem Einführungsgerät durch die Packung geführt werden, wofür ein Führungsrollensystem
31 Punkt-und Richtungsstabilität gewährleistet und eine Vorschuhmeßvorrichtung 276
die Kathetervortriebsstrecke erfasst Der Vortrieb durch die Stopfbuchse kann aber
durch ein treibendes Rollensystem direkt auf Rohr- bzw Innenschlauch erfolgen. Der
Antrieb dieser Rollen kann im einfachsten Falle durch eine Drehscheibe oder ein
Handrad erfolgen. Auch ein Ratschenantrieb 33 ist möglich Aber auch elektrische
Antriebe sind denkbar, entweder mit kontinuierlichem Moment oder mit impuissteuerung
z B direkt mit Motor oder über Schleifkupplung, Hydraulikkupplung oder Magnetkupplung
Die
Vortriebstrecke in der Packung und das Aufdrúckx olumen cies Mediums können durch
geeignete Instrumentierung überwacht werden (Anzeigen von Drücken, Volumina und
Strecken) Für den präzisen Vorschub (z B. auch aus Sicherheitsgründen in biologischen
Röhrr:## systemen) in AbbZgigkeit vom eingedrückten Gas- oder Hydraulikvolumen kann
die automatische Koordination beider Aktivitäten vorteilhaft sein Eine Lösung wäre
im einfachsten Falle die Kombination Bon Pumpenhub und Vortriebsratsche.
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Bei allen irgendwie gearteten, motorisch bewirkten pneumatischen oder
hydraulischen Vortrieben der Sonde können die durch den Aufdrückdruck oder das Aufdrückvolumen
bewirkten Sondenvortriebe beispielsweise vor Packungseintritt, also am Innenschlauch
oder Rohrdurchführung, durch geeignete Marken am Schlauch oder Rohr automatisch
überwacht und durch z. Bv metallische Marken indukti\e, kapazitiv oder wirbelstromgesteuert
werden, ebenso in der Kausalitätsumkehrung Derartige Steuerungen sind als Elektroniken
relativ einfach und auf kleinem Raum innerhalb des Einführungsgerätes unterzubringen,
gegebenenfalls auch extern Um beim geführten Katheter die Reibungswiderstände am
Krempelungsring zu minimieren, kann dieser Ring 8 die Gestalt eines ringförmigen,
bajonettartigen versch#ießbaren Kugelkäfigs erhalten. Auch das Formstück 9. kann
vorne mit einem Kugelkäfig versehen sein, so daß das Schlauchmaterial beiderseitig
von drehbaren Kugeln geführt wird Bei einem ungeführten Katheter kann ein Schlauchmaterial
verwendet
werden, das mit einer Wicklung oder einem @rahtge@lecht
durchwoben ist, so daß ein aktiv oder passiv betriebcner linearrrrotorischer M@@@h
innerhalb des Schlauches bewegt werden kann und seinerseits Vorrichtungen nachziehen
kann.
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In Figur 6 ist eine Kathetervorrichtung dargestellt, bei der der Wortrieb
der Einführungsvorrichtung 3 mit einem Linearmotor 34 durchgeführt wird Das Aufdrückmedium
wird über die Zuleitung 6 gerührt