DE4036355C2 - Druckmeßkatheter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Messung von einem oder gleichzei­ tig mehreren Differenzdruckwerten in flüssigen Medien als auch von Verschlußkräften in kollabierenden Organen, vorzugsweise die intrakorpo­ rale Druckmessung in physiologischen Flüssigkeiten des Menschen.

Aus dem DD-WP 234.559 ist ein in Kathetern einsetzbarer Meßfühler zur Ermittlung von Differenzdruckwerten bekannt.

Die Druckmessung erfolgt auf der Basis einer in Silizium integrierten piezoresistiven Widerstandsstruktur, die zum Schutz gegen mechanische und chemische Einflüsse in einem Körper aus hochelastischen Material eingebettet ist, dessen Schichtdicke die Stärke der Siliziummembran um ein Vielfaches überschreitet.

Um bei Druckmessungen in physiologischen Flüssigkeiten einen kleinen Kriechfehler zu erreichen, weist dieser Wandler zwei gegenüberliegende Öffnungen auf. Damit wirkt auf das Sensorelement von der Ober- und Unterseite der gleiche Druck, eine ungünstige Verschiebung aus der Ruhelage ist damit ausgeschlossen. Bei richtungsabhängigen Messungen in kollabierenden Organen wird jedoch durch die der Halbleitermembran abge­ wandte Öffnung ein Störkraftanteil auf den Sensor übertragen, der die Meßergebnisse verfälscht.

Im EP 115.548 wird ein Meßfühler beschrieben, der mittels Silikongummi unterhalb einer seitlichen Öffnung im Katheter eingeklebt ist. Nachtei­ lig ist ein fehlender mechanischer und chemischer Schutz des Halbleiter­ fühlerelementes, das in der Katheteröffnung frei liegt. Diese Öffnung wird bei Messungen im Blut durch Ablagerungen verlegt und es kommt zu einer Verfälschung des Drucksignales. Weiterhin sind Messungen in kolla­ bierenden Organen nur mit Perfusionsflüsigkeit möglich, da die druckem­ pfindliche Membran unterhalb des Katheteraußendurchmessers liegt und somit keinen Druckkontakt zum Organ aufweist.

Aus der DE 38 33 723 ist ein Druckmeßkatheter bekannt, der in seiner Meßspitze einen Druckmeßfühler trägt. Dieser wird zur Durchführung eines Nullabgleiches dann, während er sich bei einer Messung in situ befindet, durch einen Referenzdruck beaufschlagt, der die Abgleichung einer nachgeordneten Auswerteeinheit ermöglicht.

Die Meßspitze ist von einem Ballon dichtend umgeben, der über jene Leitung im Katheter­ schlauch, die den Meßfühleratmosphärendruck als Bezugsdruck für die Messung zuführt, aufgeblasen werden kann. So liegt dann sowohl am Meßanschluß wie auch am Bezugs­ anschluß des Meßfühlers jeweils der gleiche Druck vor und die vom Meßfühler gemessene Druckdifferenz ist somit genau Null.

Aus der DE-OS 38 42 544 ist ein Druckmeßfühler bekannt, dessen Sensor­ element einseitig in einem Epoxydharzpfropfen eingespannt und vollstän­ dig in einem Umhüllungskörper aus hochelastischen Material eingebettet ist. Dieser Umhüllungskörper wird in radialer Richtung durch ein Kanü­ lengehäuse mit einer seitlichen Öffnung und in axialer Richtung durch zwei Epoxydharzpfropfen inkompressibel umgrenzt. Bei Anlegen eines Meß­ druckes an die seitliche Öffnung des Kanülengehäuses breitet sich der Druck im inkompressiblen und hochelastischen Umhüllungskörper allseitig aus, so daß er sowohl auf der drucksensitiven Membranseite als auch auf der Gegenkörperseite des Sensorelementes wirkt. Dadurch gibt es keine Verschiebung des Sensorelementes aus der Ruhelage, wodurch Kriechfehler minimiert werden. Auf Grund der einseitigen Aufhängung und starren Einbettung des Sensorelementes können sich jedoch auf das Sensorgehäuse wirkende Störeinflüsse auf die Halbleitermembran fortsetzen und zu Ver­ fälschungen des Meßsignals führen.

Insbesondere handelt es sich hierbei um über den Katheter übertragene Kräfte bei der Rückzugsmanometrie in der Urologie und um thermische Spannungen auf Grund der unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffi­ zienten von Gehäusematerial und Sensorelement.

Insgesamt gesehen ergeben sich damit für alle drei Lösungen Einschrän­ kungen hinsichtlich des medizinischen Gebrauchswertes.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, einen univer­ sell anwendbaren Druckmeßkatheter zu schaffen, dar richtungsabhängige Druckmessungen ermöglicht, kleine Kriechfehler aufweist, Messungen in kollabierenden Organen ohne Perfusion realisiert sowie einen hohen Schutz gegen mechanische und chemische Einflüsse besitzt, wobei über das Sensorgehäuse wirkende Störeinflüsse das Meßsignal nicht verfälschen sollen.

Das Problem wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Überraschenderweise führt die schwimmende Aufhängung des Druckmeßfühlers mittels des den drucksensitiven Bereich der Halbleitermembran abdecken­ den Ankoppelkörpers nicht zu einer Verschlechterung des Liniaritäts­ fehlers und zu keiner Erhöhung des Kriechfehleranteils. Der außerhalb des Meßfensters anliegende Druck wird linear auf den drucksensitiven Bereich der Halbleitermembran übertragen, obwohl der Ankoppelkörper keine vollständige inkompressible Umgrenzung durch feste Gehäuseteile oder andere Konstruktionselemente aufweist. Damit kann der Vorteil eines hohen Schutzes der Halbleitermembran gegen mechanische und che­ mische Einflüsse durch den Ankoppelkörper voll genutzt werden, ohne die beim Stand der Technik bisher vorhandenen Meßwertverfälschungen durch Störeinflüsse in Kauf nehmen zu müssen. Kräfte, die von thermischen Fehlanpassungen oder von Störeinflüssen auf das Gehäuse herrühren, wir­ ken vorzugsweise parallel zur Sensoroberfläche und werden durch die elastische Aufhängung absorbiert, indem eine das Meßsignal nicht ver­ fälschende Relativbewegung des Meßfühlers zum Gehäuse in dieser Richtung ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip ermöglicht eine einfache An­ ordnung von mehreren Druckmeßfühlern an einer Stelle des Katheters radial um den Umfang verteilt gemäß Anspruch 2. Damit eröffnet sich die Möglichkeit einer zeitparallelen Druckaufnahme in verschiedenen radialen Richtungen, bevorzugt an einer Stelle.

Durch einen konvex überstehenden Ankoppelkörper können Verschlußkräfte von kollabierenden Organen richtungsselektiv und ohne zusätzliche Flüs­ sigkeitsankopplung erfaßt werden. Insbesondere in Verbindung mit der Mehrfachanordnung von Sensoren nach Anspruch 2 können damit z. B. urolo­ gische Meßwertgrößen (Urethradruckprofil) höherer Aussagekraft und ge­ ringerer Patientenbelastung gewonnen werden.

Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung den Aufbau von Sensoren mit stirnseitiger Druckeinleitung (open-end) bei Beibehaltung der bis­ herigen Einbaulage des Sensors, indem sich der Ankoppelkörper bis in das stirnseitige Ende des distal angeordneten Kanülgehäuses erstreckt und das dort angeordnete Meßfenster festhaftend umschließt und ausfüllt.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der in den Zeichnungen wiedergege­ benen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 - einen Längsschnitt durch einen Druckmeßkatheter mit einem Meßfühler,

Fig. 2 - einen Querschnitt durch einen Druckmeßkatheter mit vier radial angeordneten Meßfühlern zur zeitparallelen Mehr­ fachdruckmessung,

Fig. 3 - einen Längsschnitt durch das distale Ende des Druckmeß­ katheters mit stirnseitiger Druckankopplung.

Der Kopf des Druckmeßkatheters gemäß Fig. 1 besteht aus einem rohr­ förmigen Kanülengehäuse 1, das ein als seitliche Öffnung ausgebildetes Meßfenster 2 aufweist. Ein Druckmeßfühler 3 verfügt über eine Halb­ leitermembran 4 mit drucksensitiven Elementen und einen ebenfalls aus Halbleitermaterial gebildeten Gegenkörper 5. Der Ankoppelkörper 6 aus hochelastischen Silikonkautschuk dient sowohl zur elastischen Aufhängung des Druckmeßfühlers 3 an der inneren Längsseite des Kanülgehäuses 1 sowie zur Abdichtung des Meßfensters 2 gegen den inneren Hohlraum des Druckmeßkatheters als auch der Druckankopplung des Meßobjektes an die druckempfindliche Halbleitermembran 4. Zu diesen Zwecken ist der Ankop­ pelkörper 6 mit der Oberseite des Druckmeßfühlers 3 einschließlich des drucksensitiven Bereiches der Halbleitermembran 4 sowie mit den das Meßfenster 2 umgebenden inneren Gehäuseteilen des Kanülgehäuses 1 fest­ haftend verbunden. Gleichzeitig füllt er auch das Meßfenster 2 im we­ sentlichen aus.

Das Kanülgehäuse 1 ist über Stutzen 7 mit dem Katheterschlauch 8 verbun­ den, der der Zuführung des Referenzdruckes sowie der Anschlußdrähte 9 dient.

Die Referenzdruckkammer wird durch die Halbleitermembran 4 und den Gegenkörper 5 gebildet.

Den kopfseitigen Abschluß des Druckmeßkatheters bildet eine Epoxydharz­ kuppe 10.

In Fig. 2 ist die hintere Meßstelle eines urologischen Mehrfachdruck­ meßkatheters im Querschnitt dargestellt.

Während der ca. 5 cm von dieser Meßstelle entfernte Kopfwandler den Druck in der Versika mißt, ermittelt die vorteilhafte Anordnung von vier Druckmeßfühlern 3a, 3b, 3c und 3d in den Raumrichtungen "12, 3, 6 und 9 Uhr" die räumliche Druckverteilung in der Urethra.

Dabei ist jeder Druckmeßfühler unter den jeweils zugeordneten Druckmeß­ fenstern 2a, 2b, 2c und 2d schwimmend aufgehängt, wobei die jewei­ ligen Ankoppelkörper 6a, 6b, 6c und Gd durch Luftspalte 11 voneinan­ der getrennt sind. Der verbleibende Hohlraum 12 dient wiederum zur Zuführung des Referenzdruckes und dem Verlegen von Anschlußdrähten. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform des Druckmeßkatheters können die Druckprofile der Urethra während eines Rückzugvorganges ermittelt werden. Bisher waren hierfür vier einzelne Rückzüge erforderlich, wobei der Katheter jeweils um 90 Grad um seine Längsachse gedreht werden mußte.

Dadurch wird die Belastung des Patienten verringert, der Zeitaufwand bei der Messung reduziert und die Genauigkeit der Meßergebnisse gesteigert. Zur Reduzierung der Zahl der Anschlußdrähte ist eine Abfrage dar vier Meßfühler im Multiplexbetrieb über 2 Leitungen realisierbar.

Fig. 3 zeigt die Möglichkeit einer stirnseitigen Druckankopplung bei Beibehaltung der Meßfühleranlage im Kanülengehäuse. Dazu ist das Meß­ fenster 2 als stirnseitige Öffnung im Kanülengehäuse 1 ausgebildet. Der Ankoppelkörper 6 haftet nicht nur fest an den inneren Gehäuseteilen des Kanülengehäuses 1 und der Oberseite des Druckmeßfühlers 3, sondern erstreckt sich bis in das stirnseitige Ende des Kanülengehäuses 1, umschließt das dort angeordnete Meßfenster 2 und füllt es im wesent­ lichen aus. Die Druckankoppelfläche 13 ist dabei konkav geformt, um Störeinflüsse durch Berührungskräfte an Gefäßwandungen zu vermeiden.

Bei Messungen von Verschlußkräften in kollabierenden Organen ist es demgegenüber sinnvoll, den Ankoppelkörper konvex über das seitlich an­ geordnete Meßfenster hinausragen zu lassen.

Claims (4)

1. Druckmeßkatheter mit mindestens einem in den Katheterschlauch einge­ setzten Kanülengehäuse mit mindestens einem Druckmeßfenster und einem diesen zugeordneten Druckmeßfühler, der eine Halbleitermembran mit drucksensitiven Elementen aufweist, wobei im Kanülengehäuse und im Katheterschlauch miteinander verbundenen Hohlräume zur Zuführung eines Referenzdruckes und von Anschlußdrähten vorhanden sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Befestigung des Druckmeßfühlers an der inneren Längsseite des Kanülengehäuses durch schwimmende Aufhängung mittels eines abdichtenden, hochelastischen und inkompressiblen Ankoppelkörpers erfolgt, der mit der Oberseite des Druckmeßfühlers einschließlich des drucksensitiven Bereiches der Halbleitermembran sowie mit den das Meß­ fenster umgebenden inneren Gehäuseteilen festhaftend verbunden ist und dabei auch das Meßfenster vollständig ausfüllt, wobei der Ankoppelkörper freie seitliche Oberflächenbereiche aufweist, die nicht durch Gehäuse­ teile oder den Druckmeßfühler begrenzt werden.

2. Druckmeßkatheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle des Katheters radial um den Umfang verteilt mehrere Druckmeßfühler unter jeweils zugeordneten Druckmeßfenstern schwimmend aufgehängt sind, wobei die jeweiligen Ankoppelkörper durch Luftspalte voneinander getrennt sind.

3. Druckmeßkatheter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankoppelkörper das Kanülengehäuse im Bereich des Meßfensters konvex überragt.

4. Druckmeßkatheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ankoppelkörper bis in das stirnseitige Ende des distal angeordneten Kanülengehäuses erstreckt und das dort angeordnete Meßfenster festhaf­ tend umschließt und ausfüllt.