WO2000009012A1 - Method for measuring the movements of the heart - Google Patents

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WO2000009012A1
WO2000009012A1 PCT/EP1999/005870 EP9905870W WO0009012A1 WO 2000009012 A1 WO2000009012 A1 WO 2000009012A1 EP 9905870 W EP9905870 W EP 9905870W WO 0009012 A1 WO0009012 A1 WO 0009012A1
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light
light guide
heart
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Karsten Hoeland
Jürgen Werner
Gerd Nowak
Mathias Meine
Martin Hexamer
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Karsten Hoeland
Werner Juergen
Gerd Nowak
Mathias Meine
Martin Hexamer
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Definitions

  • the invention relates to a method for measuring movements which are caused by the action of the heart, in particular myocardial contractions and / or myocardial relaxations, the movements generating signals which are modulated in the frequency of the heartbeat.
  • physiological parameters of the heart such as the beat frequency, the stroke volume, the contraction speed, the rate of excitation propagation, the oxygen saturation and the like are recorded for diagnostic and therapeutic purposes.
  • Various methods are known for measuring the parameters.
  • imaging methods such as ultrasound or X-ray examinations and, on the other hand, intracardiac measurements of the pressure, the myocardial acceleration or the impedance for volume determination are carried out.
  • electrical fields generated by the heart e.g. recorded as an electrocardiogram (EKG).
  • the central idea of the method according to the invention is to measure the movements of the heart by means of the varying bends of a fiber optic sensor caused by the heartbeat.
  • the known effect of an optical fiber line is used that when the fiber is bent, the optical attenuation changes due to the variable amount of light emitted or the phase of the light in the fiber shifts due to the change in length.
  • These significant changes in the light can be measured and further processed as measurement signals.
  • a particular advantage of the method is that no electrical components are required within the heart, so that a high degree of system reliability and high precision of the measurement results are guaranteed.
  • a flexible light guide in particular an optical fiber or a fiber bundle, is at least partially fixed in or on the heart with an end region of, for example, a few centimeters in length, so that a contraction of the heart causes the light guide to bend.
  • an end region of, for example, a few centimeters in length
  • the light guide is at least partially fixed in or on the heart with an end region of, for example, a few centimeters in length, so that a contraction of the heart causes the light guide to bend.
  • the outcoupled light is modulated in intensity due to the pulsating movement of the light guide and has a varying phase shift compared to the incoupled light.
  • a particularly precise measurement is possible if the coherent light of a laser or a laser diode is used as the light source.
  • the method according to the invention for the measurement in the heart there is only a thin and thus less disturbing fiber-optic waveguide as a sensor. This is insensitive to electrical interference, so that the movement of the heart can be measured without interference from external or internal electrical signals at any time during a cardiac cycle.
  • the measurement results can be used for any diagnostic or therapeutic purposes.
  • the measurements of the heart parameters can thus be used directly for diagnostic purposes.
  • the light guide is guided to the heart with a cardiac catheter, for example.
  • the signals can be used particularly advantageously for the control or regulation of cardiac pacemakers or defibrillators, for example for determining the manipulated variable. Since the components for recording the measurement signals and converting the measurement signals into an electrical signal are very small, they can easily be installed in the housing of an implanted pacemaker or defibrillator, so that these devices can work in a simple manner with the method according to the invention.
  • the light guides can thus remain inside the body. It is particularly advantageous here To integrate the light guide in the pacemaker and ICD therapy (implantable cardioverter defibrillator) anyway fixed at one end in the heart wall and led out of the heart through a vein or artery, which bends periodically in the chambers due to the movement of the heart .
  • the mechanical deformation of the heart can be measured by measuring the optical change in attenuation caused by the curvature of the line.
  • FIG. 1 the structure of one of the fiber optic measuring devices
  • FIG. 2 a structure with two measuring fibers
  • Figure 3 Measuring fibers in a universal measuring cable
  • Figure 4 an arrangement for coupling higher modes into a fiber optic waveguide
  • FIG. 1 shows a flexible optical fiber 1, one end 2 of which is processed in such a way that total reflection of the light coupled into the fiber 1 occurs.
  • the end face of the fiber 1 can be mirrored or pointed at an angle of 45 °, so that a cone with a cone angle of 90 ° is formed.
  • the fiber 1 forms a first end section of a flexible light guide which is to provide the desired bending information.
  • the length of the fiber 1 can be chosen to suit the requirements.
  • a second piece of fiber 3 with different damping properties is attached to the fiber 1 by welding or gluing in such a way that an optical transition 1A is produced.
  • the length of the fiber 3 can in turn be chosen as required.
  • the fiber 3 is connected to the input or output of an optical coupler 5 or beam splitter via an optical connector system 4.
  • an additional piece of fiber 6 can be inserted between the connector 4 and the coupler 5.
  • a transmitter 7 and a receiver 8 are connected to the other input or output of the coupler 5, an additional piece of fiber 6 being inserted between the coupler 5 and the transmitter 7 or between the coupler 5 and the receiver 8 for extension is.
  • the transmitter 7 is a light source, the light of which is coupled into the fiber 6, which represents the second end region of the light guide.
  • the receiver 8 has a light-sensitive sensor which measures the intensity of the light coupled out of the fiber.
  • Transmitter 7 and receiver 8 form a transceiver unit which has means for coupling and decoupling the light from the light source and means for analyzing the intensity fluctuations and / or the phase shift.
  • An additional receiver 9 corresponding to the receiver 8 or an optical sump is connected to the free input or output of the coupler 5.
  • components 1 to 4 form measuring section 10, which is located in or at the heart, while components 4 to 9 represent the second end section and thus the detection unit.
  • the plug 4 forms the transition between the two components or between the first and the second end region.
  • a second detection unit 11 and a fiber 12 are added to the embodiment shown in FIG.
  • This fiber 12 is mirrored in accordance with the end 2 of the fiber 1 at the end 13 and connected to the detection unit 11 via a plug system 14.
  • the fiber 12 has no fiber forming the first end region, so that the components 12 to 14 form a reference path 15.
  • the fibers 3 and 12 are mounted closely in parallel, so that the signals from the receivers 8 of the two detection units 11 deliver two signals, the difference of which only contains the signal portion of the measuring section 1 which runs at least partially in or on the heart. In the manner described, even shorter measuring fibers can be added so that differential signals can also be formed for other sections.
  • the detection unit 11 can be part of a control unit and / or control unit of a cardiac pacemaker or an ICD. The control unit and / or control unit calculates parameters for the operation of the pacemaker or the ICD from the signals supplied by the detection unit 11.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the measuring section 10 and the reference section 15 are integrated in a common measuring cable 16.
  • a device 17 for fixing the cable 16 to the heart wall.
  • the measuring section 10 and the reference section 15 can be freely displaceable in the longitudinal direction 18 within the measuring cable 16, so that the fiber 1 can be positioned for better detection of the heart movement.
  • the optical connectors 4 and 14, and optionally connector 19 for electrical contacts. These plugs 4, 14 and 19 can also be combined into one or two plugs.
  • the measurement cable 16 can be integrated in the signal line of a pacemaker or an ICD.
  • FIG. 4 shows an arrangement of optical components in which, in order to increase the sensitivity of the attenuation measurement in the case of bends, essentially higher-quality modes are injected into the fiber-optic light guide.
  • This arrangement can be integrated in the transmission unit 7. It consists of a light source 20, a lens arrangement 21, and an annular diaphragm 22 which only couples a light ring into the fiber. Alternatively, a parallel light beam can be coupled in at a freely selectable angle to the fiber center line.
  • the fiber ends 2 or 1 A can be cut at an angle, polished and mirrored by evaporating metal. Such processing shifts the modes in the reflection.

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Abstract

The present invention relates to a method that involves, as the heart beats and essentially during the myocardium contraction and/or relaxation, generating modulated signals at the same pace as the heart beat. A flexible optical fibre (1, 3, 6) is attached in or on the heart through its distal end (1) so that a contraction causes a flexion of said fibre (1). This method further involves injecting light from a light source (7) into the proximal end (6) of the optical fibre, and measuring the modulation in the intensity and/or the phase shift of the light caused by the flexion of the optical fibre at the optical fibre output (6).

Description

Verfahren zur Messung von Bewegungen des Herzens Procedure for measuring movements of the heart
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Bewegungen, die durch die Aktion des Herzens bedingt sind, insbesondere von Myokardkontraktionen und/oder von Myokardrelaxationen, wobei die Bewegungen in der Frequenz des Herzschlages modulierte Signale generieren.The invention relates to a method for measuring movements which are caused by the action of the heart, in particular myocardial contractions and / or myocardial relaxations, the movements generating signals which are modulated in the frequency of the heartbeat.
In der Medizin werden physiologische Parameter des Herzens, wie die Schlagfrequenz, das Schlagvolumen, die Kontraktionsgeschwindigkeit, die Erregungsausbreitungsgeschwindigkeit, die SauerstoffSättigung und dergleichen für diagnostische und therapeutische Zwecke erfaßt. Für die Messung der Parameter sind verschiedene Verfahren bekannt. So werden einerseits bildgebende Verfahren wie Ultraschall- oder Röntgen- Untersuchungen und andererseits intrakardiale Messungen des Druckes, der Myokard-Beschleunigung oder der Impedanz zur Volumenbestimmung durchgeführt. Weiterhin ist es üblich, die vom Herzen erzeugten elektrischen Felder z.B. als Elektrokardiogramme (EKG) aufzuzeichnen.In medicine, physiological parameters of the heart, such as the beat frequency, the stroke volume, the contraction speed, the rate of excitation propagation, the oxygen saturation and the like are recorded for diagnostic and therapeutic purposes. Various methods are known for measuring the parameters. On the one hand, imaging methods such as ultrasound or X-ray examinations and, on the other hand, intracardiac measurements of the pressure, the myocardial acceleration or the impedance for volume determination are carried out. It is also common to use electrical fields generated by the heart e.g. recorded as an electrocardiogram (EKG).
Alle Verfahren sind mit spezifischen Nachteilen behaftet. So ist bei Ultraschall und Röntgenuntersuchungen der apparative Aufwand sehr hoch, so daß sich diese Messungen für die Dauerbeobachtungen von Parametern, wie sie beispielsweise für die Steuerung oder Regelung von Herzschrittmachern benötigt werden, nicht eignet. Außerdem sind diese Untersuchungen in vielen Fällen auf die Gabe von Kontrastmitteln angewiesen. Die genannten intrakardialen Verfahren haben den NachteilAll methods have specific disadvantages. For ultrasound and X-ray examinations, the expenditure on equipment is very high, so that these measurements are not suitable for the continuous observation of parameters, such as are required, for example, for the control or regulation of cardiac pacemakers. In addition, in many cases these examinations depend on the administration of contrast media. The intracardiac procedures mentioned have the disadvantage
BESTATIGUNGSKOPIE geringer Langzeitstabilität, da sich an den verwendeten Sensoren Ablagerungen bilden können, die im Falle intrakardialer Drucksensoren zu stark verfälschten Messung führen können. Bei den Messungen der elektrischen Felder des Herzens und bei den Impedanzmessungen ist es nachteilig, daß diese durch Signale des umliegenden Gewebes oder durch Felder externer technischer Geräte gestört werden.CONFIRMATION COPY low long-term stability, since deposits can form on the sensors used, which can lead to strongly falsified measurements in the case of intracardial pressure sensors. In the measurement of the electrical fields of the heart and in the impedance measurements, it is disadvantageous that these are disturbed by signals from the surrounding tissue or by fields from external technical devices.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Messung von Herzbewegungen zur Verfügung zu stellen, das bei geringem technischen Aufwand zuverlässig arbeitet und dabei Ergebnisse hoher Genauigkeit liefert.It is therefore an object of the present invention to provide a method for measuring heart movements which works reliably with little technical effort and at the same time delivers results with high accuracy.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the method according to claim 1.
Zentraler Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die Bewegungen des Herzen mittels der durch den Herzschlag verursachten variierenden Biegungen eines faseroptischen Sensors zu messen. Dabei wird der an sich bekannte Effekt einer optischen Faserleitung genutzt, daß sich bei einer Biegung der Faser die optische Dämpfung wegen der veränderlichen Menge austretenden Lichtes ändert oder sich die Phase des in der Faser befindlichen Lichtes wegen der Verändeung der Längen verschiebt. Diese signifikanten Veränderungen des Lichtes können gemessen und als Meßsignale weiterverarbeitet werden. Besonderer Vorteil des Verfahrens ist dabei, daß es keiner elektrischen Komponenten innerhalb des Herzens bedarf, so daß ein großes Maß an Zuverlässigkeit des Systems und eine hohe Präzision der Meßergebnisse gewährleistet ist.The central idea of the method according to the invention is to measure the movements of the heart by means of the varying bends of a fiber optic sensor caused by the heartbeat. Here, the known effect of an optical fiber line is used that when the fiber is bent, the optical attenuation changes due to the variable amount of light emitted or the phase of the light in the fiber shifts due to the change in length. These significant changes in the light can be measured and further processed as measurement signals. A particular advantage of the method is that no electrical components are required within the heart, so that a high degree of system reliability and high precision of the measurement results are guaranteed.
Um den besagten Effekt nutzen zu können, wird ein biegsamer Lichtleiter, insbesondere eine optische Faser oder ein Faserbündel, zumindest teilweise mit einem Endbereich von beispielsweise einigen Zentimetern Länge im oder am Herzen fixiert, so daß eine Kontraktion des Herzens eine Biegung des Lichtleiters hervorruft. Dabei kommen als Orte für die Anbringung des Lichtleiters, die Innenräume oder die Oberfläche des Herzens sowie der das Herz umgebenden sich synchron zum Puls bewegenden Gefäße in Betracht. An einem dem Herzen abgewandten Abschnitt wird auf bekannte Weise das Licht einer Lichtquelle in den Lichtleiter eingekoppelt und breitet sich in diesem aus, bevor es aus dem Lichtleiter ausgekoppelt wird. Das ausgekoppelte Licht ist wegen der pulsierenden Bewegung des Lichtleiters in seiner Intensität moduliert und weist gegenüber dem eingekoppelten Licht eine variierende Phasenverschiebung auf. Dabei ist eine besonders genaue Messung möglich, wenn als Lichtquelle das kohärente Licht eines Lasers oder einer Laserdiode verwendet wird.In order to be able to use the said effect, a flexible light guide, in particular an optical fiber or a fiber bundle, is at least partially fixed in or on the heart with an end region of, for example, a few centimeters in length, so that a contraction of the heart causes the light guide to bend. Here come as places for Attachment of the light guide, the interiors or the surface of the heart as well as the vessels surrounding the heart moving synchronously with the pulse into consideration. At a section facing away from the heart, the light from a light source is coupled into the light guide in a known manner and propagates in it before it is coupled out of the light guide. The outcoupled light is modulated in intensity due to the pulsating movement of the light guide and has a varying phase shift compared to the incoupled light. A particularly precise measurement is possible if the coherent light of a laser or a laser diode is used as the light source.
Besonders vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß sich für die Messung im Herzen lediglich ein dünner und damit wenig störender faseroptischer Wellenleiter als Sensor befindet. Dieser ist unempfindlich gegenüber elektrischen Störungen, so daß die Bewegung des Herzens zu jedem Zeitpunkt eines Herzzyklus ungestört von externen oder internen elektrischen Signalen fehlerfrei gemessen werden kann. Die Meßergebnisse können für beliebige diagnostische oder therapeutische Zwecke verwendet werden. So können die Messungen der Herzparameter direkt für diagnostische Zwecke genutzt werden. Dazu wird der Lichtleiter beispielsweise mit einem Herzkatheter zum Herzen hingeführt.It is particularly advantageous in the method according to the invention that for the measurement in the heart there is only a thin and thus less disturbing fiber-optic waveguide as a sensor. This is insensitive to electrical interference, so that the movement of the heart can be measured without interference from external or internal electrical signals at any time during a cardiac cycle. The measurement results can be used for any diagnostic or therapeutic purposes. The measurements of the heart parameters can thus be used directly for diagnostic purposes. For this purpose, the light guide is guided to the heart with a cardiac catheter, for example.
Besonders vorteilhaft lassen sich die Signale jedoch für die Steuerung bzw. die Regelung von Herzschrittmachern oder Defibrillatoren, beispielsweise zur Ermittlung der Stellgröße, einsetzen. Da die Komponenten zur Erfassung der Meßsignale und zur Umsetzung der Meßsignale in ein elektrisches Signal sehr klein sind, können diese einfach in das Gehäuse eines implantierten Herzschrittmachers oder Defibrillators eingebaut werden, so daß diese Geräte auf einfache Weise mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeiten können. Die Lichtleiter können somit innerhalb des Körpers verbleiben. Dabei ist es besonders vorteilhaft, den Lichtleiter in die bei der Herzschrittmacher- und ICD- Therapie (implantable cardioverter defibrillator) an einem Ende in der Herzwand ohnehin fixierte und durch eine Vene oder Aterie aus dem Herzen hinausgeführte Meßleitung zu integrieren, die sich in den Kammern durch die Bewegung des Herzens periodisch krümmt. Über die Messung der optischen Dämpfungsänderung verursacht durch die Krümmung der Leitung kann die mechanische Verformung des Herzens gemessen werden.However, the signals can be used particularly advantageously for the control or regulation of cardiac pacemakers or defibrillators, for example for determining the manipulated variable. Since the components for recording the measurement signals and converting the measurement signals into an electrical signal are very small, they can easily be installed in the housing of an implanted pacemaker or defibrillator, so that these devices can work in a simple manner with the method according to the invention. The light guides can thus remain inside the body. It is particularly advantageous here To integrate the light guide in the pacemaker and ICD therapy (implantable cardioverter defibrillator) anyway fixed at one end in the heart wall and led out of the heart through a vein or artery, which bends periodically in the chambers due to the movement of the heart . The mechanical deformation of the heart can be measured by measuring the optical change in attenuation caused by the curvature of the line.
Besonders vorteilhaft ist es, in den zweiten Endabschnitt des Lichtleiters Lichtpulse einzukoppeln, deren Pulslänge kleiner als die Länge des Lichtleiters ist. Durch Messungen mit diesen ultrakurzen Lichtpulsen ist eine ortsaufgelöste Messung der Biegung möglich. Generell ist es zur Optimierung der Reflexion besonders vorteilhaft, das Ende des ersten Endabschnittes des Lichtleiters zum Lichtleiter hin zu verspiegeln oder in einen Kegel mit einem Kegelwinkel von 90° anzuphasen.It is particularly advantageous to couple light pulses into the second end section of the light guide, the pulse length of which is smaller than the length of the light guide. A measurement of these ultra-short light pulses enables a spatially resolved measurement of the bend. In general, to optimize the reflection, it is particularly advantageous to mirror the end of the first end section of the light guide towards the light guide or to phase it into a cone with a cone angle of 90 °.
Besondere Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Particular embodiments of the device for carrying out the method according to the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Figur 1: den Aufbaus einer der faseroptischen Meßeinrichtung,FIG. 1: the structure of one of the fiber optic measuring devices,
Figur 2: einen Aufbau mit zwei Meßfasern,FIG. 2: a structure with two measuring fibers,
Figur 3: Meßfasern in einem universellen Meßkabel undFigure 3: Measuring fibers in a universal measuring cable and
Figur 4 : eine Anordnung zur Einkopplung höherer Moden in einen faseroptischen WellenleiterFigure 4: an arrangement for coupling higher modes into a fiber optic waveguide
In Figur 1 ist eine biegsame optische Faser 1 gezeigt, deren eines Ende 2 so bearbeitet ist, daß eine Totalreflexion des in die Faser 1 eingekoppelten Lichtes auftritt. Zur Unterstützung der Totalreflexion kann die Stirnfläche der Faser 1 verspiegelt oder im Winkel von 45° angespitzt sein, so daß ein Kegel mit einem Kegelwinkel von 90° entsteht. Die Faser 1 bildet einen ersten Endabschnitt eines biegsamen Lichtleiters, der die gewünschte Biegungsinformation liefern soll. Die Länge der Faser 1 kann den Erfordernissen angepaßt beliebig gewählt werden.FIG. 1 shows a flexible optical fiber 1, one end 2 of which is processed in such a way that total reflection of the light coupled into the fiber 1 occurs. to Supporting the total reflection, the end face of the fiber 1 can be mirrored or pointed at an angle of 45 °, so that a cone with a cone angle of 90 ° is formed. The fiber 1 forms a first end section of a flexible light guide which is to provide the desired bending information. The length of the fiber 1 can be chosen to suit the requirements.
An die Faser 1 ist ein zweites Stück einer Faser 3 mit anderen Dämpfungseigenschaften durch Schweißen oder Kleben so angesetzt, daß ein optischer Übergang 1A entsteht. Die Länge der Faser 3 kann wiederum beliebig den Anforderungen entsprechend gewählt werden. Durch die Verbindung beider Fasern wird eine Steigerung der Empfindlichkeit der Meßapparatur erreicht. Über ein optisches Steckersystem 4 wird die Faser 3 an den Ein- bzw. Ausgang eines optischen Kopplers 5 bzw. Strahlteiler angeschlossen. Zur Verlängerung kann zwischen dem Stecker 4 und dem Koppler 5 ein zusätzliches Stück Faser 6 eingefügt werden.A second piece of fiber 3 with different damping properties is attached to the fiber 1 by welding or gluing in such a way that an optical transition 1A is produced. The length of the fiber 3 can in turn be chosen as required. By connecting the two fibers, the sensitivity of the measuring apparatus is increased. The fiber 3 is connected to the input or output of an optical coupler 5 or beam splitter via an optical connector system 4. For extension, an additional piece of fiber 6 can be inserted between the connector 4 and the coupler 5.
An den anderen Ein- bzw. Ausgang des Kopplers 5 werden ein Sender 7 und ein Empfänger 8 angeschlossen, wobei zwischen dem Koppler 5 und dem Sender 7 bzw. zwischen dem Koppier 5 und dem Empfänger 8 zur Verlängerung wiederum je ein zusätzliches Stück Faser 6 eingefügt ist. Der Sender 7 ist eine Lichtquelle, deren Licht in die Faser 6, die den zweiten Endbereich des Lichtleiters darstellt, eingekoppelt wird. Der Empfänger 8 weist einen lichtempfindlichen Sensor auf, der die Intensität des aus der Faser ausgekoppelten Lichtes mißt. Sender 7 und Empfänger 8 bilden eine Sende/Empfänger-Einheit, die Mittel zum Einkoppeln und Auskoppeln des Lichtes der Lichtquelle sowie Mittel zur Analyse der Intensitätsschwankungen und/oder der Phasenverschiebung aufweist. An den freien Ein- bzw. Ausgang des Kopplers 5 wird ein zusätzlicher dem Empfänger 8 entsprechender Empfänger 9 oder ein optischer Sumpf angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel bilden die Komponenten 1 bis 4 die Meßstrecke 10, die sich im oder am Herzen befindet, während die Komponenten 4 bis 9 den zweiten Endabschnitt und damit die Detektionseinheit darstellen. Der Stecker 4 bildet den Übergang zwischen beiden Bauteilen bzw. zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich.A transmitter 7 and a receiver 8 are connected to the other input or output of the coupler 5, an additional piece of fiber 6 being inserted between the coupler 5 and the transmitter 7 or between the coupler 5 and the receiver 8 for extension is. The transmitter 7 is a light source, the light of which is coupled into the fiber 6, which represents the second end region of the light guide. The receiver 8 has a light-sensitive sensor which measures the intensity of the light coupled out of the fiber. Transmitter 7 and receiver 8 form a transceiver unit which has means for coupling and decoupling the light from the light source and means for analyzing the intensity fluctuations and / or the phase shift. An additional receiver 9 corresponding to the receiver 8 or an optical sump is connected to the free input or output of the coupler 5. In this exemplary embodiment, components 1 to 4 form measuring section 10, which is located in or at the heart, while components 4 to 9 represent the second end section and thus the detection unit. The plug 4 forms the transition between the two components or between the first and the second end region.
Um ein Differenzsignal zwischen zwei Meßfasern bilden zu können ist der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform eine zweite Detektionseinheit 11 und eine Faser 12 hinzugefügt. Diese Faser 12 ist entsprechend dem Ende 2 der Faser 1 am Ende 13 verspiegelt und über ein Steckersystem 14 an die Detektionseinheit 11 angeschlossen. Die Faser 12 besitzt jedoch keine den ersten Endbereich bildende Faser, so daß die Komponenten 12 bis 14 eine Referenzstrecke 15 bilden. Die Fasern 3 und 12 werden eng parallel montiert, so daß die Signale der Empfänger 8 der zwei Detektionseinheiten 11 zwei Signale liefern, deren Differenz nur noch den Signalanteil der zumindest teilweise im oder am Herzen verlaufenden Meßstrecke 1 enthält. Auf die beschriebene Weise können noch weitere kürzere Meßfasern hinzugefügt werden, um auch für andere Abschnitte Differenzsignale bilden zu können. Die Detektionseinheit 11 kann Teil einer Regeleinheit und/oder Steuereinheit eines Herzschrittmachers bzw. eines ICD sein. Die Regeleinheit und/oder Steuereinheit berechnet aus den von der Detektionseinheit 11 gelieferten Signalen Parameter für den Betrieb des Herzschrittmachers oder des ICD's.In order to be able to form a difference signal between two measuring fibers, a second detection unit 11 and a fiber 12 are added to the embodiment shown in FIG. This fiber 12 is mirrored in accordance with the end 2 of the fiber 1 at the end 13 and connected to the detection unit 11 via a plug system 14. However, the fiber 12 has no fiber forming the first end region, so that the components 12 to 14 form a reference path 15. The fibers 3 and 12 are mounted closely in parallel, so that the signals from the receivers 8 of the two detection units 11 deliver two signals, the difference of which only contains the signal portion of the measuring section 1 which runs at least partially in or on the heart. In the manner described, even shorter measuring fibers can be added so that differential signals can also be formed for other sections. The detection unit 11 can be part of a control unit and / or control unit of a cardiac pacemaker or an ICD. The control unit and / or control unit calculates parameters for the operation of the pacemaker or the ICD from the signals supplied by the detection unit 11.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Meßstrecke 10 und die Referenzstrecke 15 in einem gemeinsamen Meßkabel 16 integriert sind. Am Ende des ersten Endbereiches des Meßkabels 16 befindet sich eine Vorrichtung 17 zur Fixierung des Kabels 16 an der Herzwand. Die Meßstrecke 10 und die Referenzstrecke 15 können innerhalb Meßkabel 16 in Längsrichtung 18 frei verschiebbar sein, so daß eine Positionierung der Faser 1 zum besseren Nachweis der Herzbewegung möglich ist. Am anderen Ende der Meßstrecke 16 befinden sich die optischen Stecker 4 und 14, sowie gegebenenfalls Stecker 19 für elektrische Kontakte. Diese Stecker 4,14 und 19 können auch zu einem oder zwei Steckern zusammengefaßt sein. Außerdem kann das Meßkabel 16 in die Signalleitung eines Herzschrittmachers oder eines ICD integriert sein.FIG. 3 shows an embodiment in which the measuring section 10 and the reference section 15 are integrated in a common measuring cable 16. At the end of the first end region of the measuring cable 16 there is a device 17 for fixing the cable 16 to the heart wall. The measuring section 10 and the reference section 15 can be freely displaceable in the longitudinal direction 18 within the measuring cable 16, so that the fiber 1 can be positioned for better detection of the heart movement. At the other end of the measuring section 16 are the optical connectors 4 and 14, and optionally connector 19 for electrical contacts. These plugs 4, 14 and 19 can also be combined into one or two plugs. In addition, the measurement cable 16 can be integrated in the signal line of a pacemaker or an ICD.
In Figur 4 ist eine Anordnung optischer Komponenten gezeigt, bei der zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Dämpfungsmessung im Falle der Biegungen im Wesentlichen höherwertige Moden in den faseroptischen Lichtleiter eingekoppelt werden. Diese Anordnung kann in die Sendeeinheit 7 integriert sein. Sie besteht aus einer Lichtquelle 20, einer Linsenanordnung 21, und einer Ringblende 22, die lediglich einen Lichtring in die Faser einkoppelt. Alternativ dazu kann ein paralleles Lichtbündel in einem frei wählbaren Winkel zur Fasermittellinie eingekoppelt werden.FIG. 4 shows an arrangement of optical components in which, in order to increase the sensitivity of the attenuation measurement in the case of bends, essentially higher-quality modes are injected into the fiber-optic light guide. This arrangement can be integrated in the transmission unit 7. It consists of a light source 20, a lens arrangement 21, and an annular diaphragm 22 which only couples a light ring into the fiber. Alternatively, a parallel light beam can be coupled in at a freely selectable angle to the fiber center line.
Zur weiteren Erhöhung der Empfindlichkeit können die Faserenden 2 oder 1 A schräg geschnitten, poliert und durch Aufdampfen von Metall verspiegelt werden. Durch eine solche Bearbeitung werden die Moden bei der Reflexion verschoben. To further increase the sensitivity, the fiber ends 2 or 1 A can be cut at an angle, polished and mirrored by evaporating metal. Such processing shifts the modes in the reflection.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Messung von Bewegungen, die durch die Aktion des Herzens bedingt sind, insbesondere Myokardkontraktionen und/oder Myokardrelaxationen, wobei die Bewegungen in der Frequenz des Herzschlages modulierte Signale generieren, dadurch geke zeich e , daß ein biegsamer Lichtleiter (1,3,6) mit einem ersten Abschnitt (1), insbesondere einem Endabschnitt (2), derart im oder am Herzen fixiert wird, daß eine Kontraktion eine Biegung des Lichtleiters ( 1 ) verursacht, daß in einen anderen Abschnitt (6) des Lichtleiters, insbesondere den anderen zweiten Endabschnitt, Licht einer Lichtquelle (7) eingekoppelt wird, daß das Licht aus dem Lichtleiter (6) ausgekoppelt wird und daß als Signal die von der variierenden Biegung des Lichtleiters hervorgerufene Modulation der Intensität und/oder der Phasenverschiebung des ausgekoppelten Lichtes gemessen wird.1. Method for measuring movements that are caused by the action of the heart, in particular myocardial contractions and / or myocardial relaxations, the movements generating signals modulated in the frequency of the heartbeat, characterized in that a flexible light guide (1,3, 6) with a first section (1), in particular an end section (2), is fixed in or on the heart in such a way that a contraction causes a bend in the light guide (1) that in another section (6) of the light guide, in particular other second end section, light from a light source (7) is coupled in, that the light is coupled out of the light guide (6) and that the modulation of the intensity and / or the phase shift of the coupled out light caused by the varying bend of the light guide is measured as a signal.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht aus dem zweiten Endabschnitt (6) ausgekoppelt wird, nachdem es an der den ersten Endabschnitt (2) abschließenden Stirnfläche reflektiert wurde.2. The method according to claim 1, characterized in that the light is coupled out of the second end section (6) after it has been reflected on the end face closing the first end section (2).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des ersten Endabschnittes (2) über ein Gefäß in ein Atrium oder einen Ventrikel des Herzens hineingeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the end of the first end section (2) is introduced via a vessel into an atrium or a ventricle of the heart.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (2) des ersten Endabschnittes (1) über ein Gefäß an das Herz herangeführt wird und an einer pulsierenden Stelle des Gefäßes verbleibt.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the end (2) of the first end section (1) is brought to the heart via a vessel and remains at a pulsating point of the vessel.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der erste Endabschnitt ( 1 ) des Lichtleiters an dem Herzen befestigt, insbesondere aufgenäht, ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the first end section (1) of the light guide is attached to the heart, in particular sewn on.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Regeleinheit und/oder Steuereinheit eines Herzschrittmachers zugeführt wird.6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signals are supplied to the control unit and/or control unit of a pacemaker.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit und/oder Steuereinheit aus den Signalen Parameter für den Betrieb des Herzschrittmachers berechnet.7. The method according to claim 6, characterized in that the control unit and / or control unit calculates parameters for the operation of the pacemaker from the signals.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Regeleinheit und/oder Steuereinheit eines Defibrillators, insbesondere einem „implantable cardioverter defibrillator" (ICD), zugeführt werden.8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the signals are supplied to the control unit and/or control unit of a defibrillator, in particular an “implantable cardioverter defibrillator” (ICD).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit und/oder Steuereinheit aus den Signalen Parameter für den Betrieb des Defibrillators berechnet.9. The method according to claim 8, characterized in that the control unit and / or control unit calculates parameters for the operation of the defibrillator from the signals.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten Endabschnitt Lichtpulse eingekoppelt werden, deren Pulslänge kleiner als die Länge des Lichtleiters ist. 10. The method according to one of the preceding claims, characterized in that light pulses are coupled into the second end section, the pulse length of which is smaller than the length of the light guide.
1. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine optische Faser (1,3), die mit einem ersten Endabschnitt ( 1 ) im oder am Herzen fixiert ist und die mit einem zweiten Endabschnitt (6) an eine Sende/Empfänger-Einheit (11) angeschlossen ist, wobei die Sende/Empfänger-Einheit 1. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by an optical fiber (1,3) which is fixed in or on the heart with a first end section (1) and which is connected to a transmitter with a second end section (6). / receiver unit (11) is connected, the transmitter / receiver unit
(11) Mittel zum Einkoppeln (5) und Auskoppeln (5) des Lichtes einer Lichtquelle sowie Mittel zur Analyse der Intensitätsschwankungen und/oder der Phasenverschiebung aufweist.(11) has means for coupling (5) and decoupling (5) the light from a light source as well as means for analyzing the intensity fluctuations and/or the phase shift.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die12. Device according to claim 11, characterized in that the
Sende/Empfänger-Einheit (11) Strahlteiler (5) zum Einkoppeln und Auskoppeln des Lichtes aufweist.Transmitter/receiver unit (11) has a beam splitter (5) for coupling and decoupling the light.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Faser Abschnitte (1,3) mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften aufweist.13. Device according to claim 11 or 12, characterized in that the optical fiber has sections (1,3) with different attenuation properties.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (2 ) des ersten Endabschnittes ( 1 ) des Lichtleiters zum Lichtleiter hin verspiegelt ist, um eine vollständige Reflexion des eingekoppelten Lichtes zu erhalten.14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the end (2) of the first end section (1) of the light guide is mirrored towards the light guide in order to obtain a complete reflection of the coupled light.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (2) des ersten Endabschnittes (1) des Lichtleiters in einen Kegel mit einem Kegelwinkel von 90° angephast ist, um eine vollständige Reflexion des eingekoppelten Lichtes zu erhalten. 15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the end (2) of the first end section (1) of the light guide is phased into a cone with a cone angle of 90 ° in order to obtain a complete reflection of the coupled light.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht über eine optische Linse (21) und/oder eine Ringblende (22) in den Lichtleiter (6) eingekoppelt wird.16. Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that the light is coupled into the light guide (6) via an optical lens (21) and / or an annular diaphragm (22).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht über schräges Anleuchten der Stirnfläche des Lichtleiters (6) eingekoppelbar ist.17. Device according to one of claims 11 to 16, characterized in that the light can be coupled in via oblique illumination of the end face of the light guide (6).
18. Vorrichtung nach einem der der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.18. Device according to one of claims 11 to 17, characterized in that the light source is a laser.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Faser in die Signalleitung eines Herzschrittmachers und/oder eines Defibrillators eingebracht ist. 19. Device according to one of claims 11 to 18, characterized in that the optical fiber is inserted into the signal line of a cardiac pacemaker and / or a defibrillator.
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