DE4417013A1 - Medizinisches Gerät - Google Patents
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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,
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944417013 DE4417013A1 (de) | 1994-05-14 | 1994-05-14 | Medizinisches Gerät |
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DE19944417013 DE4417013A1 (de) | 1994-05-14 | 1994-05-14 | Medizinisches Gerät |
Publications (1)
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ID=6518133
Family Applications (1)
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