NL1021183C2 - Katheter met geïntegreerd signaal verwerkingsapparaat. - Google Patents

Description

Katheter met geïntegreerd signaal verwerkingsapparaat katheter omvattende een slangvormig lichaam met een distaai (2) en een proximaal einde, waarbij aan het distaai 5 einde tenminste een meetelement geplaatst is, dat via een verbindingsleiding verbonden is met een signaalverwerkingsapparaat. Dit apparaat is bij voorkeur uitgevoerd als een geïntegreerde schakeling of chip. De primaire functie van dit apparaat is het detecteren van het 10 intracavitaire elektrocardiogram (ECG) en het verzenden hiervan naar een zich op afstand bevindend waarnemingsapparaat, dat een toegewijd apparaat kan zijn of een commercieel verkrijgbare notebook, palmtop, mobiele telefoon of iets dergelijks. De verbinding tussen de chip en 15 het waarnemingsapparaat bestaat uit een draadverbinding of een soort van radiofrequentie kanaal bijvoorbeeld, gebaseerd op WAP of 'blue tooth' technologie. De chip is tevens in staat tot het meten van de impedantie van bloed door middel van een herhalend mechanisme van stimulatie-en-meetsignalen 20 aan de electroden van de katheter. Het meetinterval varieert bijvoorbeeld van 8 tot 20 mS gesynchroniseerd met het intracavitaire elektrocardiogram (ECG).

In het licht van deze octrooi aanvrage wordt onder "signaal verwerkingsapparaat" begrepen, ieder apparaat dat 25 als input een signaal ontvangt en dat als output een signaal genereert afgeleid van het input signaal. Het signaal verwerkingsapparaat kan bijvoorbeeld een bemonsteringsapparaat of een zendend apparaat zijn.

Normaal gesproken wordt een centraal veneuze katheter 30 aangebracht bij verschillende indicaties bij een breed spectrum van medische disciplines; in het bijzonder bij de hoge en gemiddelde zorg afdelingen in cardiologie, interne medicijnen, gynaecologie en chirurgie. De katheter wordt vaak .· : Q 0 ^ 2 ingebracht door middel van aanprikken met de Seldinger techniek in de vena jugularis of in de vena subclava, maar ook de vena antecubita in de linker of rechter arm kan gebruikt worden (figuur 2). Normaal gesproken wordt het 5 aanbrengen van een centraal veneuse lijn niet gedaan onder fluoroscopische controle, maar na het aanbrengen moet een radiologische controle uitgevoerd worden om te weten te komen of de katheter zich in de ideale positie, in of nabij het rechter atrium, bevindt. Radiologie na het inbrengen zal 10 onthullen of de katheter foutieverwijs in de verkeerde richting is gegaan, bijvoorbeeld naar het hoofd van de patiënt toe. Het is ook mogelijk dat de katheter te ver is ingebracht en zich komt te bevinden in het rechter ventrikel, wat ritme storingen kan veroorzaken. Na radiologische 15 controle kan herpositionering noodzakelijk zijn.

Met de katheter volgens de uitvinding zal de elektrode aan het distale uiteinde het intracavitaire ECG signaal in het rechter atrium waarnemen, zodra het daar aangekomen is. Komend van de vena antecubita in de linker of 20 rechter arm, of komend van de linker of rechter vena subclava of vena jugularis is het duidelijk dat, de afstand tot het rechter atrium geschat kan worden afhankelijk van de lichaamslengte van de patiënt en de exacte positie van inbrengen van de katheter; de katheter zelf heeft merktekens 25 na iedere 10 mm (figuur 1).

Indien geen intracavitair ECG signaal verschijnt als de katheter ingebracht is over de geschatte afstand tot het rechter atrium, betekent dit dat de katheter in de verkeerde richting is gegaan. Het intracavitaire ECG zal uitgezonden 30 worden, zoals boven beschreven, door de telemetrie-functie geïmplementeerd in de chip aan het proximale uiteinde en zal ontvangen worden door een zich op afstand bevindend waarnemingsapparaat, wat een commercieel verkrijgbare 3 draagbare computer (zoals een notebook of een palmtop) of een draagbare telefoon met WAP-technologie kan zijn. De amplitude van het normale intracavitaire ECG signaal in het rechter atrium varieert tussen 0,1 en 1 mV en zal gemeten worden 5 tussen twee elektroden aan het distale uiteinde. In het geval dat 4 elektroden aan het distale uiteinde zijn aangebracht voor impedantie metingen, zullen de 2 binnenste meetelektroden gebruikt worden voor detectie.

Zodra de katheter verder ingebracht wordt zal de P-10 curve morfologie van het atrium veranderen en een groter QRS-complex zal verschijnen, wat betekent dat de katheter het rechter ventrikel in gaat, wat voorkomen moet worden. Aldus, is het verschijnen van het intracavitaire ECG van het atrium bruikbaar om te weten, of de katheter de ideale positie in of 15 nabij het rechter atrium heeft bereikt tevens kan het te ver inbrengen naar het rechter ventrikel toe voorkomen worden.

De voordelen van de katheter volgens de uitvinding zijn, dat radiologische controle niet meer noodzakelijk is nadat de juiste configuratie van het intracavitaire arteriële 20 ECG op het scherm van het waarnemingsapparaat is waargenomen. Radiologische controle kost tijd en röntgenstraling heeft negatieve effecten; een assistent moet met een mobiel radiologie instrument komen of de patiënt moet met zijn bed naar de radiologie afdeling vervoerd worden.

25 Bovendien, kan na het adequaat plaatsen van het distale deel van de katheter in het rechter atrium een permanente telemetrische bewaking van het hartritme verkregen worden via de chip en zijn externe elektroden op de huid of de borst niet meer noodzakelijk. De draden naar deze externe 30 elektroden verhinderen vaak de patiënt in zijn beweging.

Bovendien, maken de distale elektroden op de katheter samen met de chip impedantie metingen mogelijk, welke de hematocriet waarde en de bloed viscositeit voldoende 4 aanduiden (zie octrooiaanvrage: PCT/NL00/00378 en PCT/NLOl/00281). Als enkel lage frequentie wordt gebruikt, in dit geval 20 kHz, is een ingewikkelde interne afscherming tussen de geleidende draden niet noodzakelijk om de invloed 5 van zwerfstraling te voorkomen. Indien hogere frequenties worden gebruikt voor impedantie metingen, wat een noodzakelijk vereiste is voor het meten van de capaciteit in het bloed, zal speciale afscherming noodzakelijk zijn, zoals beschreven in de octrooiaanvrage PCT/NLOl/00281.

10 In het meest simpele model van de katheter volgens de uitvinding vindt verwerking van het intracavitaire ECG niet plaats door de chip. Iedere signaalverwerking kan in dit geval uitgevoerd worden door de computer die gebruikt wordt als waarnemingsapparaat.

15 In het meer geraffineerde model van de katheter, kan signaal verwerking op de chip gebruikt worden voor de tijdsaansturing van de repetitieve impedantie metingen gedurende korte tijdsintervallen (8-20 msec), geïnitieerd op het intracavitaire ECG.

20 In een verdere uitvoeringsvorm van de katheter volgens de uitvinding kunnen extra functies geïmplementeerd in de chip de permanente bewaking van de bloedtemperatuur en andere functies mogelijk maken.

Het signaal verwerkingsapparaat kan wegwerpbaar zijn 25 en al tijdens fabricage aangebracht zijn op het proximale uiteinde van de katheter, of kan een aantal keren gebruikt worden en als een knoop aangebracht worden aan het proximale uiteinde van de katheter. Het proximale uiteinde van de katheter zal altijd buiten de patiënt zijn, zodat een 30 dergelijk apparaat niet behoeft te worden gesteriliseerd.

In een andere uitvoeringsvorm van de katheter volgens de uitvinding wordt een micro-chip van kleine afmeting met een radiofrequentie bron tijdens de fabricage op de punt van 5 de katheter aangebracht. Na het uitpakken van de katheter en voor het gebruik, wordt de zender geactiveerd. Een bord (figuur 3) dat een rij van ontvangstorganen ('snuffelaars'), zoals ontvangstspoelen bevat, dat boven de borst van de 5 patiënt wordt geplaatst, kan gebruikt worden om de positie van de zender chip vast te stellen (punt van de katheter) door vast te stellen welk ontvangstorgaan in de matrix het uitgezonden signaal met maximale amplitude ontvangt. De coördinaten van de overeenkomende ontvangstorgaan zullen 10 vervolgens uitgezonden worden naar het op afstand gelegen waarnemingsapparaat en omgezet worden in visuele informatie over de locatie waar de katheter is. Zodoende kan iedere beweging van de punt van de katheter gemakkelijk gevolgd worden tijdens het inbrengen van de katheter. Met een 15 dergelijke functie zal het veel gemakkelijker zijn om de ideale positie in de bovenste regio van het rechter atrium te bereiken, waar een intracavitair ECG signaal zal verschijnen.

Het "katheter-locatie bord" bestaat bij voorkeur uit een matrix van ontvangstorganen, welke geplaatst zijn in een 20 regelmatig rooster van lOmm X lOmm. Eén uiteinde van ieder ontvangstorgaan is verbonden met dezelfde draad, de gemeenschappelijke draad. Het andere uiteinde van ieder ontvangstorgaan is verbonden met een multiplex schakeling, wat het mogelijk maakt om het signaal, dat in iedere spoel 25 geïnduceerd wordt, individueel waar te nemen door een volledige waarnemingscyclus. Gelet op het feit, dat de amplitude van het signaal geïnduceerd in een spoel omgekeerd evenredig varieert met de afstand tot de radiofrequentie bron, zal de positie van de katheter waargenomen worden door 30 te identificeren welke spoel het signaal met maximale amplitude ontvangt.

De coördinaten van de maximum-signaal spoel worden verzonden naar het op afstand gelegen waarnemingsapparaat, 6 dat deze informatie zal vertalen in een visuele indicatie van de katheter positie.

De radiofrequentie bron wordt tijdelijk geactiveerd door de chip die verbonden is met de katheter aan het 5 proximale uiteinde. De energie bron voor het gehele systeem is gelokaliseerd aan het proximale uiteinde.

De uitvinding wordt verder beschreven aan de hand van de volgende figuren.

Figuur 1 toont een schematisch overzicht van de 10 katheter volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een detail van het distaal uiteinde van de katheter van figuur 1.

Figuur 3 toont een overzicht van de posities waar de katheter volgens de uitvinding ingebracht kan worden in het 15 menselijk lichaam.

Figuur 4 toont een overzicht van een katheter detectie bord volgens de uitvinding.

Figuur 5 toont een overzicht van het gebruik van een samenstel volgens de uitvinding.

20 Figuur 6 toont een verder overzicht van het gebruik van een samenstel volgens de uitvinding.

De katheter, die in figuur 1 getoond is, omvat een slangvormiglichaam (1) met een distaai (2) en een proximaal (3) uiteinde. Het slangvormiglichaam (1) omvat twee lumina, 25 die verbonden zijn met leidingen (12, 13). Aan het distale uiteinde, waarvan een gedetailleerd overzicht getoond is in figuur 2, bevinden zich twee meetelektroden (5, 6) waarmee het signaal van de intracavitaire ECG waargenomen kan worden. Daarnaast kan met deze meetelektroden (5, 6) de impedantie 30 van het bloed gemeten worden aan de hand van de stroom, die door de veldelektroden (7, 8) stroomt. De onderlinge afstand tussen de elektroden is 1 mm. De elektroden aan het distaai uiteinde zijn door middel van verbindingsleidingen 7 (20,21,22,23) verbonden met het signaalverwerkingsapparaat (9) aan het proximale (3) uiteinde. Dit signaalverwerkingsapparaat is uitgevoerd als een geïntegreerde schakeling op een chip, die geïntegreerd is aan 5 het proximaal uiteinde van het slangvormiglichaam van de katheter.

Aan het distaai uiteinde omvat de katheter verder een radiofrequentiebron, die geïntegreerd is op een chip. Deze radiofrequentiebron kan gebruikt worden voor een directe 10 lokalisering van het distaai uiteinde van de katheter, zoals nader beschreven zal worden in figuur 4-6.

De lengte van het slangvormiglichaam (1) is ongeveer 700 mm en de diameter is ongeveer 6 French. Op het slangvormiglichaam (1) zijn markeringen aangebracht met een 15 onderlinge afstand van 10 mm. Door middel van deze markeringen kan geschat worden hoe ver de punt van de katheter aan het distaai uiteinde in het lichaam van een patiënt is ingebracht.

Het slangvormiglichaam (1) omvat in de richting van 20 het distaai uiteinde twee krommingen, waardoor het distale einde met de elektroden vrij van de wanden van het atrium blijft. Aan het proximaal uiteinde van het slangvormig lichaam zijn leidingen aanwezig, die in verbinding staan met de lumina van het slangvormig lichaam (1). In deze leidingen 25 kunnen medicamenten of een infusievloeistof geleid worden. De lumina staan in verbinding met het zij-gat (18) of het eindgat (17). Door middel van kranen (13, 14), kan het stromen van de medicamentvloeistof of de infusievloeistof beïnvloed worden.

30 In figuur 3 is een schematisch overzicht gegeven van de positie van verschillende aderen waarin de katheter volgens de uitvinding ingebracht kan worden. De katheter volgens de uitvinding kan aangebracht worden door met de

i Q ·;; i 1 B S

8

Seldinger techniek de vena jugularis (25) of de vena subclave (26) aan te prikken, of door dit in de vena antecubita (27) in de linker of rechter arm (niet getoond) te doen. Van hieruit wordt de katheter naar het rechter atrium (28) toe 5 bewogen. Éénmaal aangekomen in het rechter atrium zullen elektrische signalen van het hart ontvangen worden door de meetelektroden (5, 6), die door het signaalverwerkingsapparaat (9) omgezet worden in een ECG-signaal. Aan de hand van de markeringen op het buisvormig 10 lichaam (1) kan bepaald worden of het distaai uiteinde van het buisvormig lichaam in het rechter atrium aangekomen moet zijn, door een schatting te maken van de afstand die de punt afgelegd moet hebben vanaf de positie van het intreden van het lichaam naar het rechter atrium.

15 Figuur 4 toont een katheter detectie bord (29) waarmee de positie van de punt van de katheter aan het distaai uiteinde bepaald kan worden. Hiervoor omvat het slangvormiglichaam (1) aan het distaai uiteinde (2) een radiofrequentiebron (16). De radiofrequentiebron zendt een 20 signaal uit dat opgevangen kan worden door ontvangspoelen (30), die in een matrix geplaatst zijn binnen een katheter detectiebord (31). De ontvangstorganen zijn binnen een matrix geplaatst in een regelmatig rooster van 10 mm x 10 mm. Eén uiteinde van iedere ontvangspoel (30) is verbonden met een 25 centrale draad (33), het andere uiteinde (32) van ieder ontvangstorgaan (30) is verbonden met een multiplex schakeling (40). Dit maakt het mogelijk om het signaal, dat in iedere spoel geïndiceerd wordt individueel waar de nemen in een waarnemingscyclus. De positie van de 30 radiofrequentiebron (16) ten opzichte van het katheter detectiebord kan bepaald worden door te identificeren welke spoel (30) het signaal van de radiofrequentiebron met een maximale amplitude ontvangt.

i 9

Met een dergelijke katheter detectiebord kan de positie van het distaai uiteinde (2) van de katheter bepaald worden.

Figuur 5 geeft een overzicht van het gebruik van het 5 katheter detectiebord. het katheter detectiebord (29) is gekoppeld aan een waarnemingsapparaat. Het waarnemingsapparaat kan een computer (35) of een mobiele telefoon (36) zijn en de verbinding tussen het katheter detectiebord (31) en het waarnemingsapparaat kan een 10 draadverbinding (37) of een radiofrequentie (38) zijn. Door de positie van de radiofrequentiebron (16) ten opzichte van het katheter detectiebord (29) af te lezen op het waarnemingsapparaat kan de medicus (39), die de katheter inbrengt in het lichaam van de patiënt (34) de positie van 15 het distaai uiteinde van de katheter in het lichaam van de patiënt bepalen.

Het katheter detectiebord (31) dat in figuur 6 getoond is heeft een afleesscherm (41), dat bestaat uit een LCD scherm of een LED matrix in de gewenste resolutie, 20 waarmee de positie van de radiofrequentiebron (16) aan het distale einde (2) van de katheter direct gevolgd kan worden. Het signaalverwerkingsapparaat aan het proximaal (3) uiteinde van de katheter is via een verbindingsleiding (42) met een computer (35) verbonden waarop het ECG signaal direct 25 afgelezen kan worden. Het waarnemingsapparaat (35) kan een computer zoals een laptop of iedere andere digitale agenda of palmcomputer zijn.

Claims (12)

1. Katheter omvattende een slangvormig lichaam (1) met een distaai (2) en een proximaal (3) einde, waarbij aan 5 het distaai (3) einde tenminste een meetelement geplaatst is, dat via een verbindingsleiding verbonden is met een signaalverwerkingsapparaat, met het kenmerk dat het signaalverwerkingsapparaat tot een geheel verbonden is met het slangvormig lichaam en een aansluiting voor een 10 waarnemingsapparaat omvat.

2. Katheter volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het signaalverwerkingsapparaat een geïntegreerde schakeling omvat.

3. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, 15 met het kenmerk dat aan het distale uiteinde twee meetelektroden zijn aangebracht en het signaalverwerkingsapparaat zodanig is uitgevoerd, dat op het waarnemingsapparaat een elektrocardiogram (ECG) getoond kan worden, indien de meetelektroden elektrische signalen van een 20 pompend hart ontvangen.

4. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze maatregelen omvat voor het doen van impedantie metingen en het signaalverwerkingsapparaat zodanig is uitgevoerd, dat hiermee impedantie metingen uitgevoerd 25 kunnen worden.

5. Katheter volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de maatregelen voor het doen van een impedantie meting, twee aan het distale uiteinde aangebrachte meetelektroden en twee veld elektroden omvatten, welke veld elektroden zodanig aan 30 het distale einde geplaatst zijn, dat de twee meetelektroden binnen deze veldelektroden vallen.

6. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de katheter meetelementen omvat voor het ' X " O' » meten van fysiologische parameters, zoals temperatuur, druk en pH.

7. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het signaal verwerkingsapparaat tot een 5 geheel verbonden is met het proximaal einde van het slangvormig lichaam.

8. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de aansluiting voor het waarnemeningsapparaat een radiofrequentiekanaal omvat.

9. Katheter volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de katheter aan de buitenzijde merktekens omvat, 15 die geschikt zijn om te bepalen hoe ver de katheter in het een lichaam is binnengedrongen.

9. Katheter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het slangvormiglichaam tenminste één holte omvat.

10. Samenstel van een katheter volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een radiofrequentie bron aan het distale uiteinde van de katheter en een 20 lokaliseringsapparaat, dat meerdere ontvangstorganen en een aansluiting voor een waarnemingsapparaat omvat, welke ontvangstorganen, met een bekende onderlinge relatieve positie in een vlak geplaatst zijn en geschikt zijn om het signaal van de radiofrequentie bron te ontvangen.

11. Samenstel volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de aansluiting voor het waarnemeningsapparaat een radiofrequentiekanaal omvat.

12. Samenstel volgens conclusie 10, met het kenmerk dat het waarnemeningsapparaat geïntegreerd is met het 30 lokaliseringsapparaat.