DE4417013A1 - Medizinisches Gerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät, mit einem geschlossenen, Kühlflüssigkeit gefüllten, wärmeisolierten, konstant in eine Richtung bewegten Kreislauf, über einen Bereich mit wärmeleitender Kontaktfläche zu einer austauschbaren Sonde geformt, und über einen, im Kreislauf von der Sonde entfernten, weiteren Bereich zu einer wärmeleitenden verschieden gestaltbaren Kontaktfläche gestaltet, sowie mit ein er aktiv kühlenden Einrichtung, die in Abhängigkeit von einem Isttemperaturgeber den aktiven Wärmeaustausch regelt zur Gewährleistung einer vorgegebenen Minimaltemperatur und Verhinderung einer Gefährdung durch einen Geräteteil bedingten Ausfall. Gleichzeitig können galvanisch und elektrolytisch unbeeinflußt elektrophysiologische Messungen an der Einwirkstelle vorgenommen werden.

Medizinische Geräte dieser Art finden zur Durchführung chirurgischer Eingriffe vorzugsweise in der Neurochirurgie und Epilepsiechirurgie zur nicht schädigenden Kühleinwirkung bei Messung von Hirnpotentialen Anwendung.

Es ist ein kryochirurgisches Verfahren bekannt (vgl. G.P. Lee, J.R. Smith, H.F. Flaigin, H.E. Fouty, D.W. Loring: Intraoperative Hippocamal Cooling as an Attempt to Prevent Amnesia After Temporal Lobectomy; Epilepsia, Vol. 34, Suppl. 6, 1993), das zur Abkühlung von in Frage kommender Gewebsabschnitte auf der Spülung von Hirngewebe mit gekühlter Kochsalzlösung basiert. Das beschriebene Verfahren kann nicht eine vorgegebene Minimaltemperatur regeln noch das Unterschreiten dieser gewährleisten, da nicht angegeben ist, wie die Kühlung erfolgt (physiologische Kochsalzlösung bewirkt eine Gefrierpunktserniedrigung, so daß leicht eine Schädigung einiger Nervenzellen erfolgen kann), noch ist das verfahren selektiv lokal, da aufgrund der Spülung andere Regionen mitgekühlt werden und gleichzeitig keine elektrophysiologischen Messungen vorgenommen werden können. Das Verfahren läßt nicht erkennen, daß ein gleichmäßiger Kontakt bzw. gleichmäßige Umspülung der Zielregion aufrecht erhalten werden dann.

Desweiteren sind Kryoinstrumente, kryochirurgische Instrumente, kryomedizinische Einrichtungen und Verfahren zur Inbetriebnahme von kryomedizinischen Instrumenten, bekannt (vgl. DE-AS 12 78 068, DE 15 41 099 DE 20 60 422, DE 21 66 895, DE 22 57 856, DE 22 60 128, DE 23 43 910, DE 23 45 771, DE 24 22 103, DE 26 13 000, DE 26 17 247, DE 26 21 553, DE 26 41 813, US-PS 39 71 229) welche keinen ausreichenden Schutz gegen Unterschreiten einer Solltemperatur, selbst im Falle eines gerätebedingten Ausfalls gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Gerät der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß unter Berücksichtigung der gegebenen Sicherheitsbedingungen für ein Einwirkmedium, insbesondere lebendes Hirngewebe, eine selektive und lokal begrenzte Kühlung reversibel ohne Schädigung durch die Kühlung bei gleichzeitig elektrophysiologischen Messung durchzuführen ist, wobei sichergestellt sein soll, daß im Falle eines geräteteilbedingten Ausfalls keine gerätebedingte Schädigung des Einwirkmediums möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - während des eigentliche Kühlbetriebs eine Regeleinheit mit Sollwertgeber die aktive Kühleinrichtung abschaltet, wenn der vom Isttemperaturgeber registrierte Wert mit dem Sollwert übereinstimmt und gleichzeitig der Isttemperaturgeber von der Einwirkstelle, die Kontaktfläche der Sonde 1, so weit entfernt ist, daß die Wärmeaufnahme der Kühlflüssigkeit zwischen Isttemperaturgeber und Einwirkstelle größer gleich dem Wärmeverlust der gerade vor Abschaltung in Kühlung befindlichen Kühlflüssigkeit ist,
• - das Einwirkkontaktmaterial nicht schädigend für das Einwirkmedium ist, kein Ionenaustausch mit dem Einwirkmedium oder der Kühlflüssigkeit stattfindet, und desweiteren die Kühlflüssigkeit nicht schädigend für das Einwirkmedium ist und der Gefrierpunkt der Kühlflüssigkeit gleich der nicht zu unterschreitenden Minimaltemperatur ist, und damit bei Ausfall der Regelung, des Isttemperatur­ gebers, des Sollwertgebers oder des Flüssigkeitstransports an der Stelle der aktiven Kühleinrichtung die Kühlflüssigkeit gefriert und den Weitertransport verhindert (der Ausfall der aktiv Kühleinrichtung hat selbst keinen Einfluß),
• - das, das Gerät und das Einwirkmedium umgebende, Medium ein nicht schädigendes Gas mit kleinerer Wärmeleitfähigkeit als die Kühlflüssigkeit ist (was an und für sich vorausgesetzt werden kann), welches bei Eintritt in den Kreislauf und gleichzeitigem Austritt von Kühlflüssigkeit keinen Einfluß auf das Kühlverhalten hat (der Kreislauf ist dann nicht mehr geschlossen).

Durch die erfindungsmäßigen Merkmale wird die minimal sicherzustellende Temperatur durch die verwendete Kühlflüssigkeit, welche vorher auszuwählen ist, bestimmt, wobei die Zieltemperatur für den Einwirkbereich über den Sollwertgeber während des Betriebs eingestellt werden kann. Die zu verwendende Sonde ist ebenfalls vorher auszuwählen und deren gewählte Form und Fläche bestimmen die Größe des Einwirkareals. Die Einwirktiefe und damit das Einwirkvolumen ist in Abhängigkeit von dem gewählten Einwirkareal, der Einwirkdauer und die während des Betriebs eingestellte Solltemperatur zu beeinflussen, wobei experimentell gewonnene Meßdaten für das entsprechende Einwirkmedium Werte zu Einwirkdauer und Einwirktiefe liefern. Die konstante Kühlflüssigkeitsgeschwindigkeit ist derart zu wählen, daß ein für Messungen störungsfreien Betrieb gewährleistet ist.

Bei einer Reihe von elektrophysiologischen Messungen werden zwischen Gewebe und die Sonde einseitig isolierte plattenformige Meßelektroden vorher gelegt, so daß Potentialmessungen oder Elektrostimulationen während der Kühlperiode durchgeführt werden können. Die veränderte Einwirkdauer/-tiefe ist entsprechenden Meßdaten für diese Bedingungen zu entnehmen. Die Sonde selbst sollte nicht Meßelektrode sein, da sowohl die wärmeleitenden Materialien als auch die Kühlflüssigkeit wegen ihrer in der Regel guten elektrischen Leitfähigkeit eine Art Antenne darstellen. Der wechselstrom- und potentialfreie Betrieb erlaubt die Messung von Potentialen im µVolt-Bereich. Ein zusätzlicher Temperaturgeber kann zu Dokumentationszwecken definierte Punkte der Umgebung erfassen. Eine externe bewegbare Halterung, in welche die Sonde 2 eingespannt werden kann, erleichtert die Arbeit des Chirurgen und sorgt für gleichmäßigen Andruck.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht des medizinischen Geräts gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.

Das im folgenden beschriebene Gerät ist eine Eigenentwicklung und ist aus handelsüblichen Bauteilen gefertigt.

Das dargestellte medizinische Gerät besteht aus einer individuell gestaltbaren, ummantelten 3 Kühlsonde 2, zwei flexiblen Schlauchverbindung 4 und 5 mit je einem nicht selbstschließenden Kupplungsstück 6 und 7, welches jeweils ein nicht selbstschließendes Gegenstück 8 und 9 besitzt, die über Schlauchverbindungen 10 und 11 in den über die Steckverbindung 12 erdbaren Gerätekasten 13 aus Metall geführt sind. Im Gerätekasten 13 werden die beiden Schlauch­ verbindungen 10 und 11 weitergeführt und sind über ein Absperrhahn 14, eine über die Fläche des Peltierelements 24 mehrfachgeschlungene, aus gut wärmeleitendenem Material gefertigte Schlauchschleife 15 (Wärmetauscher) und einer Umwalzpumpe 16 zu dem Kreislauf, dem Primär- oder Sondenkreislauf, verbunden. In den Kreislauf direkt vor und hinter dem Absperrhahn 14 ist je eine Abzweigung 17 und 18 angebracht, welche jeweils über eine Schlauch­ verbindung 21 und 22 mit eigenem Absperrhahn 19 und 20 in einen Kühlflüssigkeitstank 23 geführt ist. Im Kühlflüssigkeitstank 23 sind die beiden Schlauchenden 21 und 22 räumlich möglichst weit voneinander getrennt. An dem Wärmetauscher 15 ist ein Peltierelement 24 befestigt, an dessen anderer Seite ebenfalls ein Wärmetauscher 25 befestigt ist. Dieser ist in einen zweiten Kreislauf integriert und dient zum Abtransport der entstehenden Wärme des Peltierelements 24, verhindert im Normalbetrieb die Überhitzung und damit Zerstörung des Peltierelements 24. In den zweiten Kreislauf, welcher über Schlauchverbindungen 26 und 27 verbunden, beidseitig in den Kühlflüssigkeitstank 23 mündet, ist eine weitere Umwälzpumpe 28 integriert. Zwischen Umwälzpumpe 28 und dem Kühlflüssigkeitstank 23 sind in die Schlaufverbindung 27 zwei Absperrhähne 29 und 30 und zwischen beiden eine Abzweigung 31 eingebunden. Die Abzweigung ist desweiteren mit einem Absperrhahn 32 verbunden, an den sich ein aus dem Gerätekasten 13 geführter Schlauch 33 anschließt. Der Kühlflüssigkeitstank 23 ist mit Kühlflüssigkeit gefüllt, besitzt eine Öffnung 34 an der oberen Gehäusewand, ein Ablaßventil 35 am Tankboden und sollte derart dimensioniert sein, daß ein zeitlich längerer Einsatz des Geräts möglich ist. Der Wärmeentzug des Peltierelement 24 ist derart eingestellt, daß die kühlere Seite des in Betrieb befindliche Peltierelements 24 mit dem Wärmetauscher 15 verbunden, die wärmere Seite des Peltierelements 24 mit dem Wärmetauscher 25 verbunden ist. Die Stromversorgung ist durch einen Akku 36 gegeben, welcher die Umwälzpumpen 16 und 28 und die Regeleinheit 37 speist, und der Stromkreis wird über einen Notausschalter 38 geschlossen. Die Regeleinheit 37 regelt die Stromzufuhr des Peltierelements 24 in Abhängigkeit von dem Wert eines Isttemperaturgebers 39, welcher in den Sondenkreislauf direkt hinter dem Wärmetauscher 15 in Bewegungsrichtung der Kühlflüssigkeit integriert ist, im Vergleich zu dem einstellbaren Wert des Sollwertgebers 40 (Drehregler). Ein weiterer Schalter 41 verbindet den Akku 36 mit der Pumpe 28. Als Kühlflüssigkeit wird Wasser bei neurochirurgischem Einsatz am Gehirn verwendet, da Hirngewebe einen niedrigeren Gefrierpunkt als Wasser hat.

Vor Beginn einer Operation wird die erforderliche Sonde 2 über beiden Kupplungsstücke 6 und 7 an die Gegenstücke 8 und 9 angeschlossen. Dann werden die Hähne 19, 20, 29 und 30 geöffnet und die Absperrhähne 14, 32 und 35 geschlossen. Nachdem der Notausschalter 38 den Stromkreis schließt, wird der Primärkreislauf durch den Kühlflüssigkeitstank 23 gespült, so daß eventuelle Gasblasen über den Kühlflüssigkeitstank 23 entweichen können (sog. Entlüftungsphase). Dieser Vorgang sollte nicht mehr als einige Sekunden Zeit in Anspruch nehmen. Über den Regler 40 wird die Solltemperatur eingestellt, so daß nach einigen Minuten die gewählte Temperatur erreicht ist. In diesem Zustand ist das Gerät optimal einsatzfähig, der Betrieb kann aber jederzeit nach der Entlüftungsphase aufgenommen werden. Der Chirurg nimmt die Sonde 2 und plaziert die Sondenspitze 1 an die erforderliche Position des Einwirkmediums. Im Ende der Handlung ist die Sonde 2 von der Einwirkstelle zu entfernen und das Gerät über den Notausschalter 38 auszuschalten.

Besondere Maßnahmen zur Reinigung der Sonde 2 während eines operativen Eingriffs sind nicht zu treffen, da sichergestellt keine Gewebsteile an der Sonde anfrieren noch hängenbleiben können. Die zwischenzeitliche Reinigung, Entfernen von z. B. Blutresten, kann wie bei anderen chirurgischen Instrumenten erfolgen.

Wird für eine weitere Messung eine andere Sonde benötigt, so ist der Zyklus "Sonde von der Einwirkstelle entfernen - Sonde abkuppeln - neue Sonde anschließen - Entlüften - Sonde plazieren" durchzuführen.

Der Austausch der Kühlflüssigkeit erfolgt in drei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten. Als erstes wird der Kühlflüssigkeitstank 23 über das offene Schlauchende 33 ausgepumpt, wobei der Absperrhahn 30 geschlossen ist und die Absperrhähne 14,19, 20, 29 und 32 geöffnet sind, die Kühlsonde 2 ist nicht angekuppelt und über den Schalter 41 wird die Pumpe 28 eingeschalten. Am Ende dieses Vorgangs wird die Pumpe 28 über den Schalter 41 ausgeschalten, der Ansperrhahn 30 geöffnet und anschließend der Ablaßhahn 35 geöffnet, worüber das restliche Flüssigkeitsvolumen entnommen wird. Im zweiten Arbeitsschritt, der Absperrhahn 35 ist geschlossen, wird der Kühlflüssigkeitstank 23 über den Schlauch 33 mit neuer Kühlflüssigkeit von außen aufgefüllt. Im letzten Arbeitsschritt wird das zurückgebliebene Kühlflüssigkeitsvolumen im Sondenkreislauf ausgespült. Dazu werden die Absperrhähne 19, 20 und 32 geschlossen, das Kupplungsstück 8 mit einem externen Spender gefüllt mit neuer Kühlflüssigkeit verbunden und das Kupplungsstück 9 in einen externen Auffangbehälter gelegt. Dann werden die Pumpen 16 und 28 über den Notausschalter 38 solange eingeschalten, bis das alte Kühlflüssigkeitsvolumen ausgetauscht ist und das Gas im Sekundärkreislauf über die Öffnung 34 im Kühlflüssigkeitstank 23 entwichen ist.

Das beschriebene medizinische Gerät ist gefahrlos zu benutzen, ermöglicht elektrophysiologische Messungen am Einwirkmedium und wird den Sicherheits­ vorschriften bei humanen Hirnuntersuchungen gerecht.

Claims (2)

1. Medizinisches Gerät, mit

• - einem geschlossenen, mit austauschbarer Kühlflüssigkeit gefüllten, wärmeisolierten, konstant in eine Richtung bewegten Kreislauf, über einen Bereich mit einer wärmeleitenden Kontaktfläche zu einer austauschbaren Sonde geformt, und über einen, im Kreislauf von der Sonde räumlich entfernten, weiteren Bereich zu einer wärmeleitenden verschieden gestaltbaren Kontaktfläche gestaltet, welche mit einer aktiv kühlenden Einrichtung verbunden ist, und
• - einer Regeleinheit, welche in Abhängigkeit von dem Wert eines Isttemperaturgebers, der direkt hinter dem Bereich der aktiven Kühleinrichtung in Bewegungsrichtung der Kühlflüssigkeit in den Kreislauf integriert ist, im Vergleich zu einem einstellbaren Sollwert die aktive Kühleinrichtung regelt

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine vorgegebene Minimaltemperatur, selbst im Falle eines geräteteilbedingten Ausfalls, nicht unterschritten wird
• - es zu keiner gerätebedingten Schädigung des Einwirkmediums kommt,
• - gleichzeitig galvanisch und elektrolytisch unbeeinflußt elektrophysiologische Messungen an der Einwirkstelle vorgenommen werden können, und
• - der Einwirkeinsatz selektiv und lokal begrenzt erfolgen kann.