DE2365342A1

DE2365342A1 - Katheter

Info

Publication number: DE2365342A1
Application number: DE2365342*A
Authority: DE
Inventors: Donn D Lobdell; Robert F Shaw; David P Sidlauskas
Original assignee: Oximetrix Inc
Current assignee: Oximetrix Inc
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1973-01-27
Publication date: 1975-02-27
Also published as: FR2173981B1; AU463065B2; CH593067A5; CA971768A; GB1419702A; NL7301460A; CH563019A5; US3847483A; FR2173981A1; DE2304046A1; DE2304046B2; GB1419701A; AU5142773A

Description

Die Erfindung betrifft einen Katheter,welcher zur Blutuntersuchung, zur direkten Blutdruckmessung und/oder zur Injektion von Flüssigkeiten und Drogen verwendet werden kann»

Aufgabe der Erfindung ist es,einen Katheter zu schaffen,dessen Aufbau es gestattet,daß er schnell und ohne großen Aufwand in ein Blutgefäß bzw.eine Blutbahn eingesetzt werden kann.

Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,daß ein Rohr vorgesehen ist,welches eine Scheirtö«and aufweist,durch welche das Rohr längsseitig in erste und zweite getrennte Kammern bzw.Leitungen unterteilt ist,ein Paar flexibler,zusammenhängender, optischer Lichtleiter in und längs der ersten Leitung angeordnet ist,wobei die erste Leitung an dem distalen Ende der Lichtleiter abgeschlossen ist,und eine zweite Leitung an beiden Enden offen ist und Flüssigkeiten außer Kontakt mit den Lichtleitern in der ersten Leitung führen kann.

Der Katheter nach der Erfindung hat zwei Kammern.Eine dieser Kammern ist zum Blutstrom hin am distalen Ende geöffnet und hat einen geeigneten Anschluß am körpernahen Ende,so daß er zui¹ Blutuntersuchung,zur direkten Blutdruckmessung und/oder zur Injektion von Flüssigkeiten und Drogen verwendet werdenkannkDie andere Kammer enthält die optischen Faserlichtleiter

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und: ist am distal en Ende um die Pasern herum abgeschlossen. Daher befinden sich die optischen Fasern nicht im Kontakt mit dem Blut oder einer anderen Flüssigkeit,mit Ausnahme der distalen Oberfläche,wodurch die ¥asserabsorption des

\her-

Kunststoffmateriales^abgesetzt wird,aus welchem die Lichtleiter' vorzugsweise hergestellt sind.

Die Lichtleiter können zweckmäßigerweise in einem für Licht undurchlässigen Material enthalten sein,so daß der Durchgang von Licht in die Lichtleiter und aus diesen heraus verhindert wirdjwas zu unerwünschten optischen Kopplungen zwischen den in entgegengesetzten Richtungen Licht übertragenden Fasern führen würde.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Licht- un-■ durchlässige Material,in welchem die Fasern enthalten sind, ein relativ inertes Metall,beispielsweise Titan oder Rhodium sein, das kein Wasser aufnimmt .Dieses schüt.zt die optischen Fasern gegenüber der Absorption von Wasser,wodurch Änderungen des optischen Transmissionsvermögens hervorgerufen würden, die allmählich zu "Drift"- Erscheinungen bei der Messung führen würden.Zweckmäßigerweise kann vorgesehen werden,daß Änderungen der optischen Übertragungscharakteristik der Fasern in Folge von mechanischen Spannungen verhindert werden,indem wenigstens eine zusammenhängende Faser,vorzugsweise ein Draht entlang des Rohres angeordnet ist und einen höheren Elastizitätsmodul als die Elastizitätsmodule des kombinierten Paares von Lichtleitern und des Rohres hat.

Die rohrförmige Kammer,welche die optischen Lichtleiter auf- _; nimmt,kann nahe ihrer distalen Spitze ein seitliches Loch aufweisen, dafe in Verbindung mit dem Innenraum eines aufblasbaren Ballons steht,der die distale Katheterwand umgibt.Ein körper-,naher Anschluß an diese Kammer des Katheters und ein Durchgangsraum in der Kammer gestatten,daß der Ballon aufgeblasen wird,wenn die Katheterspitze in eine Position in einer großen Vene vorwärts bewegt wird.Dadurch kann die Katheterspitze drusch

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den normalcn venösen Blutstrom durch ausgewählte Venen und durch die Kammern des Herzens zu einer "zentralvenösen" Position in der Lungenarterie mitgenommen werden,ohne daß eine Durch! exichtung erforderlich wäre,und bei nur minimaler Belästigung des Patienten.

Der Katheter gemäß der Erfindung kann vorzugsweise mit einem solch kleinen Durchmesser und lediglich zwei optischen Faserlichtleitern ausgebildet werden,daß er in ein peripheres Blutgefäß durch einen Nadelstich eingesetzt werden kann, welcher in Sekunden ausgeführt wird,so daß man die chirurgische Behandlung vermeidet,die typischerweise mehrere Minuten erfordert.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert;es stellen dar: Fig.1 eine Querschnittsansicht des Katheters nach der Erfindung;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht einer Halterungseinrichtung für den Katheter gemäß Fig.1.

Der Katheter 8 gemäß Fig.1 weist ein Rohr 51 mit Kammern und ^h auf,die durch eine Scheidewand 53 getrennt sind.Die Kammer ^k,welche optische Faserlichtleiter 9 und 10 enthält, die entweder jeweils aus einer einzelnen Faser oder einem Faserbündel bestehen können,enthält auch Drähte und kleine mehrfeerige Stränge 5*5 und 58 und ist an der distal en Spitze um die Lichtleiter 9 und 10 geschlossen.

Da das Rohr 51 typischerweise aus flexiblem.thermoplastischen Material besteht,führt jedes Strecken des Rohres 51 zu großen Spannungskräften in den optischen Faserlichtleitern 9 und 10, welche die Tendenz haben,die optischen Übertragungseigenschaft en der Lichtleiter zu ändern.Die Drähte 55 und 58 haben einen Elastizitätsmodul, der größer- als derjenige der Fasern ist,so daß sichergestellt wird,daß Spannungskräfte von den Drähten und nicht von den Fasern 9 und 10 aufgenommen werden. Dar Durchmesser dor Drähte 55 und .58 ist hinreichend klein,so daß die 13 i c^cs leifigfrcit dos Katheters nicht wesentlich bccin-

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trächtigt wird.

Die Kammer 52 ist zum Blut hin an der distalen Spitze ge-.öffnet und hat einen geeigneten Anschluß am körpernahen Ende,so daß sie zur Blutprobenentnahme,zur direkten Blutdruckmessung und zur "injizierung von Flüssigkeiten, Medikamenten,Farbstoffen und dergleichen geeignet ist. Die Scheidewand 53 hat bei der Trennung der Kammern 52 und $K bedeutende Funktionen.Da Änderungen der von dem plastischen Material der Lichtleiter 9 und 10 absorbierten Flüssigkeit zu Schwankungen der optischen Übertragungseigenschaften der Lichtleiter 9 udn 10 führen würden, dient die Scheidewand 53 dazu,die Wasserabsorption der Lichtleiter minimal zu machen,indem feine Trennwand zwischen der mit Flüssigkeit gefüllten Kammer 52 und der den Lichtleiter enthaltenden Kammer ^k gebildet wird.Die Lichtleiter 9 und 10 sind in einem optischen lichtundurchlässigen Material 57 enthalt en, um das Eindringen von Umgebungs licht und das Austreten von Licht aus den Lichtleitern 9 und 10 und dadurch eine unerwünschte optische Kopplung der Lichtleiter 9 und 10 zu vermeiden/Um die Lichtleiter 9 und TO gegen Änderungen des optischen Übertragungsverhaltens zu schützen, die durch die veränderliche Absorption von Flüssigkeiten durch das plastische Material hervorgerufen werden,aus denen die Lichtleiter bestehen,kann das lichtundurchlässige Material 57 ^aus einem inerten Metall,beispielswiese Titan oder Rhodium oder anderem wasserundurchlässigem Material bestehen.Andererseits können Schwankungen des optischen Übertragungsvermögens der Lichtleiter 9 und 10 infolge veränderlicher Flüssigkeits— absorption in dem Kunststoffmaterial der Licht lie ter dadurch herabgesetzt werden,daß die Lichtleiter mit einem lichtdurchlässigen Material ausgekleidet werden,das nicht undurchlässig für Flüssigkeiten ist und indem eine geeignete Flüssigkeit in die Kammer $h injiziert wird,um das Kunststoffmaterial der Lichtleiter 9 und 10 zu sättigen.Bei dieser Ausfülirungsform erfüllt die Trennwand 53 die wichtige Funktion,daß sie die Verunreinigung dos Blutstrotnos durch das Material verhindert, das sich in dor Kammer 5'' befindet unj in den Blutstro'ni durch

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die Kammer'52 gelangt,die an der distalen Spitze offen ist.

Fenn der Katheter für die Sauerstoffmeßvorrichtung zur "zentralvenösen¹¹ Überwachung des Sauerstoffgehaltes benutzt werden soll,kann die Kammer $k ein Seitenloch an der distalen Spitze aufweisen,die mit dem Innenraum eines aufblasbaren Ballons in.Verbindung steht,der das Katheterrohr 51 an seinem distalen Ende umgibt.Durch einen körpernahen Anschluß,der mit der Kammer $h in Verbindung steht, kann entweder Gas in einer Ausführungsform oder Flüssigkeit in einer anderen Ausführungsform in die Kammer 5k injiziert und dazu benutzt werden,den distalen Ballon aufzublasen.Wenn die ■ Katheterspitze in eine Vene eingesetzt und bis zu einer Vene hinreichender Größe vorwärts bewegt worden ist,wird durch das Aufblasen des Ballons in der vorbeschriebenen Weise erreicht, daß derjnormale venöse Blutstrom den Ballon, durch die großen Venen und durch die Herzkammern in eine zentralvenöse Position in der Pulmonar-Arterie zieht,so daß eine Einrichtung geschaffen wird,um die Katheterspitze optimal auszurichten, ohne daß eine' Durchleuchtung erforderlich wäre,und bei nur minimaler Beeinträchtigung des Patlenten.In dieser Position können der Katheter und die angeschlossene Einrichtung kontinuierlich die gemischte venöse SauerstoffSättigung überwachen,was ein guter Indikator für den Gesamtbetriebdzustand des Atmungssystemes und des Herz-Kreislaufsystemes ist.Der Aufbau des vorgeschriebenen Mehrkammerkatheters erlaubt,daß der Katheter im Durchmesser hinreichend klein gemacht wird, so daß er durch einen Nadelstich eingesetzt werden kann und nicht länger ein chirurgie chei^ Eingriff erforderlich ist, bei dem das Blutgefäß aufgeschnitten und das distale Blutgefäß zerstört werden muß.Das transkutane Einführen des Katheters erfordert nur einige Sekunden,während chirurgische Eingriffe mehrere Minuten erfordern.Folglich, wird der Bereich medizinischer Fälle wesentlich erhöht,inldem die Erfindung eingesetzt werden kann. ·

In·Fig.2 ist eine perspektivische Ansicht der Klemmvorrichtung dargestellt,die an der Katheteranschlußflache angeordnet ist.

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Diese Klemmvorrichtung gestattet eine einfache und schnelle Verbindung und Ausrichtung zwischen dem körpernahen Ende des Lichtleiters 9 und einer optischen Integratorausgangs-Öffnung und zwischen dem körpernahen Endes des Lichtleiters 10 und einer Detektordiode einer Meßeinrichtung.Ein Block 62 hat wenigstens eine V-Nut 64 und lagert einen Zylinder 61 gönau in der Nut 64,so daß das Zentrum 63 des Zylinders 61 (d.h.ein Lichtleiter) in einem definierten räumlichen Verhältnis zur Nut 64 gehalten wird.Ein anderer Zylinder 65 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Zylinder 61 und kann derart in die Nut 64 eingesetzt werden,daß die zentrale Achse 66 des Zylinders 65,der einen Lichtleiter aufweist, genau mit der zentralen Achse 63 des Zylinders 61 ausgerichtet ist.Die sich länga eines der an den zentralen Achsen 63 und 66 angeordneten Lichtleiter ausbreitende Strahlung wird daher wirksam übertragen und durch den anderen Lichtleiter eingefangen,der in axialer Ausrichtung gehalten wird. Die Klemmeinrichtung kann geeignete Mechanismen aufweisen,um radiale und axiale Klemmkräfte auf die Zylinder mit den zentral angeordneten Lichtleitern auszuüben,so daß die Zylinder in engem Kontakt und axial ausgerichtet in einer V-Nut gehalten werden.Mehrere parallele V-Nuten können verwendet werden,um die Halterung und Ausrichtung für mehr als einen optischen Über-

Iflurch tragungsweg herzustellen.Auch kann ein Zylinder^ die V-Nut dauernd in dem Block (als Teil der Dauermeßeinrichtung) festgehalten werden,während der andere Zylinder (als Teil eines frei verfügbaren Katheters) zeitweilig in dem ersten Katheter festgeklemmt und ausgerichtet werden kann,während eine Messung des Sauerstoffgehaltes durchgeführt wird.

Der Lich.tla.ter 9 und der aufnehmende Lichtleiter 10 bestehen in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils nur aus einer einzigen optischen Faser.Dies vereinfacht den Aufbau des Katheters wesentlich,so daß dieser preisgünstig und allgemein verwendbar wird.Die Verwendung von nur zwei optischen Fasern mit einem Durchmesser,der nicht größer als etwa 0,375 mm,-typischerweise 0,25 mm ist,um die optische Übertragung und die ' Aufnahme ,durch den flexiblen Katheter zu ermöglichen, setzt don

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Gesamtdurchmesser -wesentlich herab, so daß der Katheter in eine periphere Arterie oder Vene mittels einer hohlen transkütanen Nadel mit bequemen Abmessungen eingesetzt •werden kann.Das Einsetzen erfodert daher nur Sekunden, während bisher viele Minuten erforderlich waren,um das Blutgefäß mit chirurgischer Genauigkeit zu trennen und zu isolieren.Noch wichtiger ist,daß wegen der Verwendung von nur zwei optischen Fasern ein wiederholbares und inhärent stabiles geometrisches Verhältnis zwischen den Öffnungen der Fasern an der distalen Spitze des Katheters 8 existiert. Die Übertragungs-und Empfangsfasern 9 und 10 werden einfach, axial parallel und in engem Kontakt miteinander an der distalen Spitze gehalten,um eine optische Meßgeometrie zu erhalten,die in hohem Maße von Katheter zu Katheter reproduzierbar ist,so daß keine Eichung erforderlich ist,um Änderungen der optischen Geometrie bei jedem individuell verwendeten Katheter vorzusehen.Demgegenüber ergab sich bei den herkömmlichen Kathetern mit einer Vielzahl von Fasern keine beständige optische Geometrie an der distalen Spitze,und es war· daher erforderlich,daß für jeden individuell verwendeten Katheter eine Eichung vorgenommen wird.

Die distale Spitze des Katheters 8 wird im Blut eingesetzt, und zwar entweder in ein Blutgefäß oder ein anderes blutaufnehmendes Behältnis.Die Strahlung von dem übertragenden Lichtleiter 9 wird bei jeder der beiden Wellenlängen· selektiv von den roten Blutkörperchen absorbiert und zurückgeworfen, und ein Teil der zurückgeworfenen Strahlung tritt in die Öffnung an der distalen Spitze des Aufnahmelichtleiters ein.Am körpernahen Ende des Katheters 8 ist die Öffnung des Lichtleiters 10 nahe dem aktiven Bereich eines Strahlungsdetektors angeordnet,so daß im wesentlichen die gesamte aus dem Lichtleiter 10 austretende Strahlung auf den aktiven Bereich des Detektors auftrifft und in einer Meßanordnung ausgewertet werden kann. - -

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Claims

OXIMETRIX INC. ' ; ';

San Francisco/California

Patentansprüche

(Katheter dadurch gekennzeichne t,daß ein Rohr (51) vorgesehen ist,welches eine Scheidewand (53) aufweist,durch welche das Rohr längsseitig in erste und zweite getrennte Kammern bzw.Leitungen (54;52) unterteilt ist,ein Paar flexibler,zusammenhängender,optischer Lichtleiter (s>> 10) in und längs der ersten Leitung (54) angeordnet ist,wobei die erste Leitung an dem distalen Ende der Lichtleiter abgeschlossen ist,und eine zweite Leitung (52) an beiden Enden offen ist und Flüssigkeiten außer Kontakt mit den Lichtlietern in der ersten Leitung führen kann.
2. Katheter nach Anspruch 1,dadurch gekennzei cn net, daß wenigstens eine zusammenhängende Faser (55?58) entlang des Rohres angeordnet ist und einen höheren Elastizitätsmodul als die Elastizitätsmodule des kombinierten Paares von Lichtleitern und des Rohres hat.
3. Katheter nach Anspruch 1 oder 2,dadurch g e k e η η zeichne t,daß der Lichtleiter wenigstens eine optische Faser.aufweist,die einen Durchmesser hat,der nicht größer als 0,375 mm ist.
4. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch g e kennzeichne t,daß die gesamten kombinierten Bereiche der Lichtleiter nahe deren distalen Enden nicht

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größer als 0,233 mm sind.
5» Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzei chne t,daß die erste der Leitungen Flüssigkeit • enthält,
6. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 5>dadurch g e kennzeichne t,daß die Lichtleiter längsseitig mit einem nicht-lichtdurchlässigen Material (57) ausgekleidet* sind.
7. Katheter nach AnspruclV ο, dTiHurcli g e k e η η ζ e i c h η ο 1;,

daß das licht-undurchlässige Material für Flüssigkeiten undurchlässig ist. .
8. Katheter nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichn e t,daß das licht-undurchlässige Material aus Metall besteht..
9. Katheter nach Anspruch 8,dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t,daß das licht-undurchlässige Material aus Titan oder Rhodium besteht.
10. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,dadurch g e kennz e i chne t,daß ein aufblasbares Glied die Wand des Rohres an der distalen Spitze umgibt,nahe dem distalen Ende eine Strömungsöffnung durch die Wand des Rohres vorgesehen ist,die mit einer der Leitungen und mit dem inneren des aufblasbaren Gliedes in Verbindung steht und eine Druckmittelströmungsquelle mit der einen Leitung nahe derem körpernahen Ende zum Aufblasen des aufblasbaren Gliedes verbunden ist.
11. Katheter nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichn e t,daß die eine Leitung die flexiblen Lichtleiter und einen spannungsbeständigen Faden enthält und ein unter Druck stehendes Strömungsmittel zum Aufblasen des distalen aufblasbaren Gliedes enthält.

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