DE3704500C2 - Mehrlumiger Ballonkatheter zum Messen des Herzausstoßes - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem mehrlumigen Ballonkatheter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Ballonkatheter ist aus der US 39 95 623 bekannt, der mehrere an der äußeren Oberfläche mit Abstand zueinander angeordnete Elektroden aufweist, deren Zuleitungen in einem ersten Lumen verlaufen, während in einem zweiten Lumen ein langgestrecktes, proximales Versteifungselement angeordnet ist, das sich bis über den Bereich, in dem die Elektroden angeordnet sind, zum distalen Ende hin erstreckt. Beim Einführen dieses Katheters in die Herzkammer wird dieser in Richtung der zur Lunge führenden Arterie umgelenkt und dabei um einen spitzen Winkel gebogen, wobei auch das Versteifungselement der Biegung unterliegt. Eine definierte Biegestelle ist nicht vorhanden, was für die weitere Führung des Katheters nachteilig ist, da die Gefahr besteht, daß sich der Katheter an die Herzkammerwand legt und diese reizt.

Aus der US 4 00 3 369 ist ein Versteifungselement für einen Katheter bekannt, das eine schraubenförmige Drahtwicklung umfaßt, in der sich ein mit der Drahtwicklung endseitig verbundenes, langgestrecktes Drahtelement befindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Ballonkatheter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß er beim Einführen in die Herzkammer nicht dazu neigt, sich entlang des reizbaren Herzgewebes zu legen.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Ballonkatheter.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des distalen Endteils des Ballonkatheters von Fig. 1;

Fig. 5 ist ein weiterer Längsschnitt, der die Ausbildung einer typischen Oberflächenelektrode darstellt;

Fig. 6 ist ein Querschnitt, der darstellt, wie der Temperatursensor vom Thermistortyp in dem Lumen der Fig. 1 angeordnet ist;

Fig. 7 zeigt die Ausbildung der in der Ausführungsform der Fig. 1 verwendeten Versteifungsglieder;

Fig. 8 zeigt ein alternatives Versteifungsglied, das in der Ausführungsform der Fig. 1 benutzt wird;

Fig. 9 zeigt, wie die Versteifungsglieder der Fig. 7 im proximalen Lumen des Ballonkatheters der Fig. 1 installiert sind;

Fig. 10 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung eines Herzens, bei dem der Ballonkatheter dieser Erfindung in der rechten Herzkammer eingesetzt ist.

Der Ballonkatheter für Diagnosezwecke wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt einen länglichen, röhrenförmigen Katheterkörper 10, der so gespritzt ist, daß er einen vorausbestimmten äußeren Durchmesser besitzt, der beispielsweise bei 2,28 mm liegen kann, und vorzugsweise aus Silicongummi, Polyurethan oder einigen anderen geeigneten Kunststoffen, die dazu neigen, nicht thrombogen zu sein, besteht. Wie Fig. 2 zeigt, sind eine Vielzahl getrennter Lumen 14, 16, 18, 20 und 22 vorgesehen, die sich entlang der Länge des Glieds erstrecken. Aus Gründen, die bei weiterem Lesen der Beschreibung deutlich werden, werden die Lumen 14, 16, 18, 20, 22 als Aufblählumen 14, distales Lumen 16, Fühlelektrodenlumen 18, Thermistorlumen 20 und proximales Lumen 22 bezeichnet. Für einen Katheterkörper 10 der typischen Größe, wie vorstehend angegeben, könnte der Durchmesser des Aufblählumens 14 um 0,37 mm liegen. Der Durchmesser der Lumen 16 und 22 könnte jeweils etwa 0,81 mm betragen. Der Durchmesser des Thermistorlumens 20 könnte ferner bei 0,51 mm liegen, während der des Lumens 18 um 0,71 mm liegen könnte.

Verbunden mit dem proximalen Ende 24 des gespritzten Ballonkatheters 10 ist ein Gabelkopf 26, der ein Mittel darstellt, daß verschiedene Vorrichtungen mit den einzelnen durch den Katheterkörper 10 laufenden Lumen verbinden kann. Der Gabelkopf 26 ist vorzugsweise aus einer warmhärtbaren, medizinischen Kunststoffsorte geformt. Fig. 3 und 1 zeigen eine Länge einer PVC-Röhre 28, die adhäsiv im Innern des Gabelkopfes 26 haftet und an deren anderen Ende ein Luerverschluß 30 befestigt ist. So ist eine Fluidverbindung zwischen dem Luerverschluß 30 und dem proximalen Lumen 22 (Fig. 2) des Katheterkörpers 10 hergestellt. Wie in Fig. 1 dargestellt und besser in der vergrößerten Darstellung der Fig. 9 erkennbar, ist eine Öffnung 32 vorgesehen, die sich durch die Seitenwand des Katheterkörpers 10 erstreckt und mit dem proximalen Lumen kommuniziert. Auf diese Weise wird eine Fluidverbindung hergestellt von dem Luerverschluß 30 durch die Röhre 28 und den Gabelkopf 26 und durch das proximale Lumen 22 heraus aus der Öffnung 32.

In ähnlicher Weise endet eine vorzugsweise aus PVC gebildete Röhre 34 an ihrem proximalen Ende in einem Luerverschluß 36. Das andere Ende ist adhäsiv befestigt in einer Bohrung des Gabelkopfs 26, die zu dem distalen Lumen 16 (Fig. 2) führt, das sich über die gesamte Länge des Katheterkörpers 10 erstreckt und in einer distalen Öffnung 38 endet. So kann ein Fluid, wie strahlenundurchlässige Farbstoffe, Medikamente, Kontrastmittel usw. durch das Lueranschlußteil 36 eingeführt werden und fließt durch die Röhre 34, den Gabelkopf 26 und das distale Lumen, um aus der distalen Öffnung 38 herauszutreten.

Wie in der vergrößerten Darstellung der Fig. 4 besser zu erkennen ist, weist der distale Endabschnitt des Katheterkörpers 10 einen reduzierten Durchmesser auf. Über diesem Endabschnitt ist ein Stück eines aufblähbaren Ballons 40 angebracht. Mit dem Katheterkörper 10 ist sie an den Stellen 42 und 44 durch ein geeignetes Haftmittel verbunden. Die Seitenwand des Katheterkörpers 10 enthält in dem Bereich, der von dem Ballon 40 überspannt wird, eine Öffnung 46, die mit dem Aufblählumen 14 kommuniziert. Das Aufblählumen 14 läuft entlang der gesamten Länge des Katheterkörpers 10 und erstreckt sich durch den Gabelkopf 26, wo es über eine PVC-Röhre 48 mit einem Luerventil 50 verbunden ist. Wird folglich ein Fluid unter Druck durch das geöffnete Luerventil 50 eingeführt, fließt es durch die Röhre 48, den Gabelkopf 26, das Aufblählumen 14 und heraus aus der Öffnung 46, um den Ballon 40 aufzublähen. Wird das Ventil 50 dann geschlossen, kann der Ballon 40 in seinem aufgeblähten Zustand verbleiben.

Aus den Fig. 1 und 5 ist erkennbar, daß auf der äußeren Oberfläche des Katheterkörpers 10 eine Vielzahl ringartiger Oberflächenelektroden befestigt sind, wobei der proximalste Ring mit 52P und der distalste Ring mit 52D bezeichnet ist. Bei einem Ballonkatheter, der für das Herz eines Erwachsenen verwendet wird, könnte die Ringelektrode 52D beispielsweise etwa 80 mm von dem ditalsten Ende des Katheterkörpers 10 angeordnet sein. Der Abstand zwischen benachbarten Oberflächenelektroden könnte typischerweise 10 mm betragen, wobei es sich von selbst versteht, daß verschiedene Abstände benutzt werden können, insbesondere bei kinderärztlicher Verwendung.

Gemäß Fig. 5 sind isolierte Leiter, wie 54, mit jeder Oberflächenelektrode 52, 52D und 52P unabhängig verbunden, die sich proximal durch das Fühlelektrodenlumen 18 und durch eine Länge einer PVC-Röhre 56 zu einem nicht dargestellten Anschlußstift erstrecken, der in einem Anschlußgehäuse 58 enthalten ist. Dieses Anschlußteil eignet sich dazu, mit einer elektronischen Schaltung verbunden zu werden, die bei der Messung des Schlagvolumens nach der Impedanz-Plethysmographie benutzt wird.

Gemäß den Fig. 1 und 6 weist die Seitenwand des Katheterkörpers 10 ein Loch 60 auf, wobei sich unmittelbar unterhalb des Lochs 60 ein Thermistor-Element 62 befindet, das in dem Thermistorlumen 20 angeordnet ist. Seine elektrischen Leitungen 64 erstrecken sich durch dieses Lumen und durch den Gabelkopf 26 und eine PVC-Röhre 66 zu einem weiteren elektrischen Anschlußteil 68. Weiterhin ist ein Stopfen 70 aus Silicongummihaftmittel vorgesehen. Ein Kunststoff, wie Polyurethan, der gute Wärmeleiteigenschaften besitzt, ist dann zum Abdecken der Öffnung 60 vorgesehen, um den Eintritt von Blut oder anderen Körperfluiden zu verhindern.

Gemäß Fig. 9 ist ein haftender Stopfen 72 aus Polyurethan an einer Stelle unmittelbar distal zur proximalen Öffnung 32 in das proximale Lumen 22 so eingesetzt, daß er dieses gegen jegliches Fluid, das darin fließt, abdichtet. Das proximale Lumen 22 erstreckt sich weiter distal vom Stopfen 72, wobei erste und zweite Versteifungselemente 74, der in Fig. 7 dargestellten Art, in diesem Lumen angeordnet sind. Diese Versteifungselemente 74 umfassen eine Wicklung 76 aus rostfreiem Stahl, die einen Drahtkern 78 aus rostfreiem Stahl umgibt. Der Drahtkern 78 ist an jedem Ende 80 und 82 an die umgebende Drahtwicklung 76 geschweißt. Die Wicklung kann wie eine eindrähtige Wicklung 76 aus einem 0,150 mm Wickeldraht hergestellt sein und vorzugsweise aus rostfreiem Stahl des Typs 304 bestehen. Der Drahtkern hat typischerweise einen Durchmesser von 0,355 mm und kann ebenfalls aus rostfreiem Stahl des Typs 304 hergestellt sein. Durch das Verschweißen des Drahtkerns 78 mit jedem Ende der Wicklung 76 wird ein Zerfasern der Wicklung 76 verhindert, wenn die Versteifung Zugkräften ausgesetzt ist. Der geschweißte Drahtkern 78 verhindert auch ein Durchdringen der Lumenwände.

Gemäß Fig. 8 ist auch vorgesehen, daß ein Ende des Drahtkerns 78 kegelförmig ausgebildet sein könnte, wie an dem Ende 80 dargestellt, um dadurch die relative Flexibilität des Versteifungselements 74 an diesem Ende zu erhöhen. Der Zweck dieser Ausgestaltung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung noch weiter ausgeführt. Unabhängig von der Art des verwendeten Versteifungselements 74, können sie einen Durchmesser von etwa 0,815 mm aufweisen und eine Gesamtlänge von ungefähr 10 cm besitzen.

Gemäß den Fig. 1 und 9 kann ein erstes Versteifungsglied 74 in das proximale Lumen 22 hineingeschoben werden, bis es in der Zone, die mit den mit Abstand zueinander angeordneten Oberflächenelektroden 52 besetzt ist, positioniert ist, wobei die Zone mit der Klammer 84 ausgewiesen ist. Proximal entfernt von dem vorstehend genannten distalen Versteifungselement 74 ist ein zweites Versteifungselement 74 vorgesehen, das sich distal von dem Ende des anhaftenden Stopfens 72 nahe der proximalen Öffnung 32 (Fig. 9) in die durch die Klammer 86 ausgewiesene Zone erstreckt. Diese zwei Versteifungselemente 74 sind in dem proximalen Lumen 22 des Katheterkörpers 10 angebracht und mit einem kurzen Abstand gegeneinander angeordnet, daß der Ballonkatheter die Eigenschaft erhält, sich in der Zone zwischen diesen beiden zu biegen, aber in solch einer Weise, daß der Ballonkatheter nicht geknickt wird, wodurch das Lumen verschlossen würde.

Der Abstand zwischen den Versteifungselementen 74 ermöglicht eine Biegung des Ballonkatheters 10 mit einem spitzen Winkel, bei dem die proximalste Oberflächenelektrode 52P in der Spitze der rechten Kammer gelegen ist und der Abschnitt des Ballonkatheters 10, der die mehr distalen Oberflächenelektroden 52P trägt, aufwärts durch die rechte Herzkammer ragt, wenn der flußrichtende Ballon 40 des Ballonkatheters 10 in dem Lungenausflußbereich des Herzens angeordnet ist. Das Führen des Ballonkatheters in und aus der rechten Kammer erfolgt so, daß der Kontakt zwischen dem Katheterkörper 10 und dem reizbaren Gewebe minimal ist.

Die Oberflächenelektroden 52 werden erst nach dem Einpassen des Versteifungselements 74 in die Zone 84 in Plazierung gebogen, wobei der Umbiegungsvorgang nicht nur die Ringelektroden auf der äußeren Oberfläche des Ballonkatheters sichert, sondern ebenso dazu neigt, dieses Versteifungselement 74 an Ort und Stelle zu halten.

Fig. 10 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung eines Herzens mit eingeführtem Ballonkatheter um die Überwachung des Schlagvolumens eines Patienten unter Verwendung der Impedanz-Plethysmographie der rechten Herzkammer zu erleichtern. Der Ballonkatheter wird eingeführt durch Eindringen in die subclavikulare Vene oder eine brachiale Vene des Patienten und Steuern desselben durch die obere Herzvene in den rechten Vorhof und von dort durch das Trikuspidalventil in die rechte Herzkammer. In diesem Augenblick wird das Aufblählumen 14 unter Druck mit einer Aufblähflüssigkeit über das Ventil 50 beaufschlagt, woraufhin das Fluid aus der Öffnung 46 (Fig. 4) heraustritt, um den Ballon 40 aufzublähen. Wird Blut von der rechten Herzkammer gepumpt, neigt der Ballon 40 dazu, durch den Fluß in den Lungenausflußbereich getragen zu werden. Wegen des ersten und des zweiten Versteifungselements 74, die distal zur proximalen Öffnung 32 in dem proximalen Lumen 22 stromabwärts angeordnet sind, und der relativen Abmessungen dieser Versteifungselemente 74 und des Abstandes zwischen ihnen, ist der Ballonkatheter, an einer Stelle nahe der Spitze der rechten Herzkammer, wie in Fig. 10 dargestellt, nach dem Einführen derart gebogen, daß er sich mit dem Abschnitt 84, auf dem die Oberflächenelektroden angeordnet sind, aufwärts durch die rechte Herzkammer erstreckt. Die proximale Ringelektrode 52P ist in der Spitze des Herzens angeordnet, während die distale Oberflächenelektrode 52D am Eingang des Lungenausflußbereichs angeordnet ist.

Ist der Ballonkatheter so eingesetzt, können Messungen des Schlagvolumens nach der Technik durchgeführt werden, wie sie in der US-PS 46 74 518 beschrieben sind.

Um die Messungen des Schlagvolumens kalibrieren zu können, ermöglicht der Ballonkatheter auch eine Messung des Herzausstoßes nach der Wärmeverdünnungstechnik. Hierzu kann eine kalte Salzlösung durch das proximale Lumen 22 über das Lueranschlußteil 30 injiziert werden, woraufhin sie aus der proximalen Öffnung 32 tritt, die, wie aus Fig. 10 erkennbar, im rechten Vorhof angeordnet ist. Die Temperaturänderung, verursacht durch den Fluß von durch kalte Salzlösung verdünntem Blut, wird von dem Thermistorelement 62 gemessen, das durch die Öffnung 60 in dem Lungenausflußbereich exponiert ist, wobei ein geeignetes Instrument, das mit der elektrischen Anschlußeinheit 68 gekoppelt ist, dazu benutzt wird, die Temperaturänderungsinformation in einen Schlagvolumenwert zum Vergleich mit dem Schlagvolumen, wie man es nach der Impedanz-Plethysmographietechnik erhält, zu transformieren.

Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Ballonkatheters zur Messung des relativen Schlagvolumens wäre eine geringere Anzahl an Fühlelektroden, z. B. vier, angebracht entlang des Katheterkörpers 10 von der Spitze der rechten Kammer zur Lungenklappe, ausreichend. Soll das absolute Schlagvolumen festgestellt werden, ist allerdings eine größere Anzahl an Fühlelektroden, z. B. zehn, zweckdienlicher. Mit dem Ballonkatheter, gestaltet für die Messung des absoluten Schlagvolumens, ist es weiterhin nicht erforderlich, Vorkehr für die Durchführung von Wärmeverdünnungsmessungen zu treffen, so daß der Thermistor-Sensor 62 wegfallen kann. Es ist aber immer dann wichtig, daß er enthalten ist, wenn relative Schlagvolumenmessungen ermittelt werden sollen, um periodische Korrelationen herbeiführen zu können.

Durch den Einbau der Versteifungselemente 74 neigt der Ballonkatheter nicht dazu, sich entlang des reizbaren Herzgewebes zu legen, wobei auch das durch den Katheter eingeführte PVC minimiert wird.

Durch die Verwendung eines Versteifungselemente 74 derart, wie in Fig. 8 darstellt, mit einem konisch endenden Drahtkern 78 und durch Orientierung dieses Versteifungselements 74 in dem proximalen Lumen 22, so daß das konische Ende des Versteifungselements 74 in Richtung des Ballons 40 in der Zone 84 des Ballonkatheters zeigt, wird die Fähigkeit des Ballonkatheters, sich um Biegungen zu schlängeln, verbessert. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung des Ballonkatheters in der Kinderheilkunde.

Beschrieben wurde die Gestaltung eines Ballonkatheters für Herzdiagnosen, der über eine Zeitdauer von Stunden oder sogar Tagen eingeführt bleiben kann, so daß eine Vielzahl medizinischer Verfahren oder Messungen ausgeführt werden kann. Ein oder mehrere Medikamente können über die distale Endöffnung 38 in den Herzhohlraum injiziert werden und der Einfluß dieser Medikamente auf die Herzfunktion, überwacht werden.

Claims (5)

1. Mehrlumiger Ballonkatheter zum Messen des Herzausstoßes in der rechten Herzkammer mit mehreren, an der äußeren Oberfläche des Katheterkörpers (10) mit Abstand zueinander angeordneten Elektroden (52), deren Zuleitungen (54) in einem ersten Lumen (18) verlaufen, und mit einem in einem zweiten Lumen (22) angeordneten langgestreckten, proximalen Versteifungselement (74), dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Lumen (22) ein weiteres langgestrecktes, distales Versteifungselement (74) aufgenommen ist, dessen proximales Ende mit Abstand zum distalen Ende des proximalen Versteifungselements (74) angeordnet ist, derart , daß der Katheterkörper (10) im Bereich zwischen den beiden einander zugekehrten Enden der Versteifungselemente (74) um einen spitzen Winkel biegbar ist, während der benachbarte, die Elektroden (52) tragende Abschnitt (84) des Katheterkörpers (10) versteift ist, um dessen Kontakt mit dem Herzgewebe längs des Abschnitts (84) zu minimieren.

2. Ballonkatheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungselemente (74) aus rostfreiem Stahldraht bestehen und eine schraubenförmige Wicklung (76) aufweisen, in der sich ein endseitig mit der Wicklung (76) verschweißter Strang (78) befindet.

3. Ballonkatheter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine seitliche Öffnung (32) zum die Versteifungselemente (74) aufnehmenden Lumen (22) benachbart zum proximalen Ende des proximalen Versteifungselements (74) vorgesehen ist.

4. Ballonkatheter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß distal zur Öffnung (32) das Lumen (22) durch einen Stopfen (72) verschlossen ist.

5. Ballonkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (52) Ringelektroden sind, die sich im Bereich des distalen Versteifungselementes (74) befinden.