DE10105315A1

DE10105315A1 - Computer controlled hydrocephalus valve

Info

Publication number: DE10105315A1
Application number: DE10105315A
Authority: DE
Original assignee: Christoph Miethke GmbH and Co KG
Current assignee: Christoph Miethke GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-02-03
Publication date: 2002-06-20
Also published as: DE50103809D1

Abstract

The invention relates to an electrically actuated hydrocephalus valve, comprising a controller that opens and closes said hydrocephalus valve. According to the invention, to improve the adaptation of the valve to the current situation of a patient, the controller is configured as a timer control.

Description

Bei an Hydrocephalus erkrankten Menschen besteht das Problem, daß ein durch überschüssiges Hirnwasser entstehender erhöhter Hirninnendruck zu schwerwiegenden Problemen für die Betroffenen führt. So wird das Hirngewebe geschädigt und dauerhaft abgebaut, es kommt zu unterschiedlichen Symptomen wie Schwindel, Gangstörung, Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen und Demenz. Unbehandelt kann die Erkrankung letztendlich zum Tod des Patienten führen. Art und Umfang der auftretenden Beschwerden hängen ab von der Erkrankung zugrundeliegenden Ursachen, allgemeiner Konstitution, vor allem aber auch vom Alter des Patienten. Bei Säuglingen bewirkt der Druckanstieg ein unnatürliches Wachstum des Kopfes, bei Erwachsenen geht die Hirnsubstanz zugunsten des Wasseranteils im Schädelinneren schneller verloren.In people with hydrocephalus, the problem is that a increased brain pressure caused by excess brain water serious problems for those affected. That's how it is Brain tissue damaged and permanently broken down, it happens different symptoms such as dizziness, gait disorder, headache, Nausea, vomiting and dementia. The disease can be left untreated ultimately lead to the death of the patient. Type and scope of the occurring Complaints depend on the underlying causes of the disease, general constitution, but above all also on the age of the patient. at The increase in pressure in infants causes the head to grow unnaturally, in adults, the brain substance goes in favor of the water content in the Inner skulls lost faster.

Erst seit den fünfziger steht für Hydrocephaluskranke eine erfolgreiche Behandlungsmöglichkeit zur Verfügung. Dabei wird eine künstliche Drainage implantiert, die den Abfluß des Hirnwassers in andere Körperregionen ermöglicht, in denen die abgeleitete Flüssigkeit dann abgebaut werden kann. Die Steuerung des Abflusses wird dabei von Ventilen übernommen, die den erforderlichen Druck im Inneren des Kopfes sicherstellen sollen. Seitdem sind eine Vielzahl von verschiedenen technischen Lösungen vorgeschlagen worden, die die Behandlungsmöglichkeiten erweitern oder aber häufig auftretende Komplikationen verhindern oder einschränken sollen.Hydrocephalus sufferers have only been successful since the 1950s Treatment option available. This creates an artificial drainage implanted, which drains the brain water into other parts of the body allows in which the drained liquid can then be broken down. The control of the discharge is taken over by valves that should ensure necessary pressure inside the head. Since A variety of different technical solutions are proposed that expand the treatment options or often prevent or limit complications that arise.

Bis heute haben sich drei verschiedene Ventilarten am Markt behaupten können: 1. Ventilsysteme mit einem einfachen, starren Differenzdruckventil, 2. Ventilsysteme mit einem postoperativ, perkutan verstellbaren Ventilsystem und 3. Hydrostatische Ventilsyteme. Das starre Differenzdruckventil der Gruppe 1 kann wird als Kugel-Konus Konstruktion (US 5069663, DE 30 20 991), als Silikonschlitzventil oder als Membranventil angeboten. Die Ventile zeichnen sich dadurch aus, das ihr Öffnungsverhalten auf die liegende Position des Patienten ausgerichtet sind. In der Stehendposition führen solche Ventile zu systematisch zu unphysiologisch niedrigen negativem Druck im Kopf des Patienten, was zu schwerwiegenden Komplikationen führen kann.To date, three different types of valves have asserted themselves on the market can: 1. valve systems with a simple, rigid differential pressure valve, 2. Valve systems with a postoperative, percutaneously adjustable valve system and 3. Hydrostatic valve systems. The rigid differential pressure valve of the Group 1 can be used as a ball-cone construction (US 5069663, DE 30 20 991), as a silicone slit valve or as a diaphragm valve. The Valves are characterized by the fact that their opening behavior is based on the lying position of the patient are aligned. In the standing position such valves lead systematically to unphysiologically low negative pressure in the patient's head, leading to serious Complications.

Vertreter der zweiten Gruppe von Ventilen führen insofern eine Verbesserung ein, daß diese Ventile zwar wie die der Gruppe 1 arbeiten, jedoch eine percutane Verstellung der Öffnungscharakteristik erlauben (US 4772257, EP 0421557A2, US 5928182, EP 135991A1, G8 2143008A, US 4551128, EP 0060369). Hierdurch wird eine individuelle Anpassung der Ventilfunktion an den einzelnen Patienten möglich. Allerdings beheben auch diese Ventile nicht die Schwierigkeit, daß die physikalischen Verhältnisse im Drainagesystem des Patienten sich in Abhängigkeit von der Haltung ändern. Sind die Ventile auf einen niedrigen Öffnungsdruck eingestellt, wird dies zwar einerseits das klinische Ergebnis begünstigen, andererseits wird gleichzeitig die Gefahr der Überdrainage in der Stehendposition dramatisch erhöht. Umgekehrt kann zwar die Einstellung auf einen sehr hohen Wert die Gefahr der Überdrainage reduzieren, gleichzeitig wird dadurch das zu erzielende klinische Ergebnis nachhaltig negativ beeinflußt, da der jetzt anliegende Öffnungsdruck für die Liegendposition deutlich zu hoch ist.Representatives of the second group of valves therefore introduce one Improvement that these valves work like group 1 valves however, allow percutaneous adjustment of the opening characteristics (US 4772257, EP 0421557A2, US 5928182, EP 135991A1, G8 2143008A, US 4551128, EP 0060369). This enables an individual adjustment of the Valve function possible on the individual patient. However, fix it too these valves do not have the difficulty that the physical conditions in the The patient's drainage system changes depending on the posture. If the valves are set to a low opening pressure, this will on the one hand favor the clinical result, on the other hand at the same time, the risk of overdrainage in the standing position is dramatic elevated. Conversely, the setting to a very high value can Reduce the risk of overdrainage, at the same time it will Clinical result achieved is negatively impacted since the now applied opening pressure for the lying position is clearly too high.

Abhilfe schaffen hier Ventile der Gruppe drei. Hydrostatische Ventile zeichnen sich dadurch aus, daß sie die sich ändernden physikalischen Bedingungen im Drainagesystem des Patienten berücksichtigen mit dem Ziel, die oben beschriebenen Probleme infolge einer Überdrainage zu vermeiden. Drei unterschiedliche Prinzipien werden hierbei genutzt.Valves in group three can help here. Hydrostatic valves are characterized by the fact that they change the physical Consider conditions in the patient's drainage system with the Aim to solve the problems described above due to overdrainage avoid. Three different principles are used here.

Die älteste Konstruktion wurde im sogenannten Antisiphon-Device realisiert. Nach dem gleichen Prinzip sind bis heute mehrere unterschiedliche Konstruktionen am Markt angeboten worden (EP 0670740B1, US 5800376, DE 27 52 087)Hierbei wird die Wirkung des negativen Druckes am Auslaß des Ventils systematisch auf ein Minimum reduziert. Diesem Vorteil steht allerdings der gravierende Nachteil gegenüber, daß der Subcutandruck um das Ventilgehäuse einen erheblichen Einfluß auf die Arbeitsweise des Ventils nimmt. Durch Gewebswachstum oder ungünstige Patientenlage kann dieser Druck um erhebliche Werte variieren und dadurch sogar zum absoluten Ventilverschluß führen. Auch diese Ventile haben sich im Vergleich mit konventionellen Ventilen als nicht überlegen erwiesen (Drake, Toronto).The oldest construction was realized in the so-called antisiphon device. Following the same principle, several are still different today Constructions have been offered on the market (EP 0670740B1, US 5800376, DE 27 52 087) Here the effect of the negative pressure at the outlet systematically reduced the valve to a minimum. This advantage stands however, the serious disadvantage compared to that the subcutaneous pressure around the valve housing has a significant impact on the operation of the Valve takes. Due to tissue growth or unfavorable patient position this pressure can vary by considerable values and therefore even at lead absolute valve closure. These valves are also in the Not proven to be superior to conventional valves (Drake, Toronto).

Das gleiche gilt für das zweite Prinzip der dritten Gruppe, dem Prinzip der sogenannten Flußkontrolle. Bei den flußregulierenden Ventilen soll sichergestellt werden, daß die abfließende Menge unabhängig vom am Ventil anliegenden Differenzdruck konstant gehalten wird. Während bei konventionellen Ventilen die Abflußmenge proportional zum anliegenden Differenzdruck steigt, wird dies bei flußregulierenden Ventilen verhindert (Siphonguard [Codman], Orbis Sigma Valve [Cordis], Diamond Valve (Phoenix); EP 798012A1, US 4627832, US 4776838). Im Mittel beträgt die natürliche Liquorproduktion 23 ml/h. Flußregulierende Systeme haben konkret folgende Probleme. 1. Es ist technisch unmöglich, den Wert für die erlaubte Abflußrate sicherzustellen. Varianzen im Rahmen des Produktionsprozesses bleiben zu groß (Aschoff, Schoener). 2. Die natürliche Varianz der Produktion bleibt systematisch unberücksichtigt. Liegen die individuellen Werte zu hoch oder zu niedrig, kann dies sowohl zur Überdrainage als auch zur Unterdrainage führen. 3. Die Flußregulierung wird gesteuert über extrem kleine Querschnitte am Öffnungsmechanismus. Partikel im Liquor wie etwa zelluläre Bestandteile nehmen dramatisch Einfluß auf die Funktion und können das Ventil sehr leicht verstopfen. Internationale Vergleichsstudien haben gezeigt, daß dieses Prinzip die Behandlungsergebnisse des Hydrocephalus nicht verbessern konnte (Drake et al).The same applies to the second principle of the third group, the principle of so-called flow control. With the flow regulating valves should be ensured that the outflowing quantity regardless of on Valve applied differential pressure is kept constant. While at conventional valves the flow rate proportional to the applied Differential pressure increases, this is prevented with flow regulating valves (Siphonguard [Codman], Orbis Sigma Valve [Cordis], Diamond Valve (Phoenix); EP 798012A1, US 4627832, US 4776838). The mean is natural liquor production 23 ml / h. Have flow regulating systems specifically the following problems. 1. It is technically impossible to get the value for the to ensure the permitted flow rate. Variances within the Production process remain too large (Aschoff, Schoener). 2. The natural Production variance is systematically disregarded. Are they lying individual values too high or too low, this can be both for Lead overdrainage as well as underdrainage. 3. The river regulation will controlled by extremely small cross sections on the opening mechanism. Particles in the cerebrospinal fluid such as cellular components take dramatically Influence the function and can easily clog the valve. International comparative studies have shown that this principle Treatment results of hydrocephalus could not improve (Drake et al).

Im Gegensatz dazu wurden nach Einführung von gravitationsunterstützten Ventilen signifikante Verbesserungen festgestellt (Meier, Sprung, Kiefer). Zwei verschiedene technische Lösungen werden am Markt angeboten. Der erste Ansatz realisiert die Flußsteuerung durch die Schwerkraft gesteuerte Umschaltung von zwei parallel angeordneten Ventilen (DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). Die Konstruktion stellt also zwei unterschiedliche Drucksituationen im Ventrikelsystem des Patienten in Abhängigkeit von seiner Haltung ein. Beim zweiten Ansatz wird die Gewichtskraft von Kugeln ausgenutzt, um einen lageabhängig veränderlichen Öffnungsdruck einzustellen (EP 0617975, EP 0115973, DE 195 35 637). Obwohl durch solche Ventilsysteme viele Probleme gelöst werden konnten, bleiben auch hier folgende Aspekte ungelöst:
In contrast, significant improvements were found after the introduction of gravity-assisted valves (Meier, Sprung, Kiefer). Two different technical solutions are offered on the market. The first approach realizes the flow control by gravity controlled switching of two valves arranged in parallel (DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). The design thus sets two different pressure situations in the patient's ventricular system depending on his posture. In the second approach, the weight of balls is used to set an opening pressure that is variable depending on the position (EP 0617975, EP 0115973, DE 195 35 637). Although many problems have been solved by such valve systems, the following aspects remain unsolved:

1. An adaptation of the valve characteristics to growth or age - related changes or other changes of physiological boundary conditions are not possible.
2. A targeted non-invasive adjustment of the valve properties with different settings for different positions of the body Patients are not possible.
3. A consistent therapy of patients up to the termination of the drainage that may have become superfluous is not possible.
4. The appropriate adjustment of the CSF drainage to individual Special features are not possible.
5. Valves remain a bottleneck in the drain. The increase in Drainage security by providing wider opening channels too in the valve seat would be desirable.
6. All solutions offered so far are based exclusively on the Differential pressure principle. Other parameters that also affect the could not have sensible control in CSF drainage detected. For example, the inclusion of Muscle potential or other electronic signals. Such signals cannot be taken into account in the solutions previously offered.
7. The intelligent control of Valve properties are impossible with previous solutions.
8. The subsequent analysis of incidents is not possible. It often stays Explanation of the causes of suspected incident.

Durch die Erfindung sollen die oben erwähnten Probleme beseitigt werden und die angesprochenen Therapieansätze erstmalig ermöglichen.The invention is intended to eliminate the problems mentioned above and enable the mentioned therapeutic approaches for the first time.

Die Erfindung besteht aus einer Energieeinheit (Batterie), einem Prozessor, einem Datenspeicher, einem elektromagnetischen Schalter, einer Sende- und Empfangseinheit sowie optional einer Einheit zur induktiven Energieeinspeisung. Fig. 1 zeigt das Blockdiagramm für die Wirkungsweise der Erfindung. The invention consists of an energy unit (battery), a processor, a data memory, an electromagnetic switch, a transmitting and receiving unit and optionally a unit for inductive energy supply. Fig. 1 shows the block diagram for the operation of the invention.

In Fig. 1 ist die einfachste Bauweise der Erfindung dargestellt. Über den Sender wird ein zeitabhängiges Steuersignal s(t) in den Datenspeicher eingespielt. Das Steuersignal s(t) enthält eine für jeden Patienten individuell erstellbare Steuerinformation über den Öffnungszustand des elektromagnetischen Schalters zu jedem Zeitpunkt t. So kann beispielsweise der Öffnungszustand nachts länger andauern als tagsüber. Es besteht die Möglichkeit, ein individuelles Profil entsprechend den Lebensgewohnheiten oder Bedürfnissen des Patienten zu erstellen. Dieses Öffnungsprofil läßt sich etwaigen Änderungen jederzeit anpassen.In Fig. 1 the simplest construction of the invention is shown. A time-dependent control signal s (t) is fed into the data memory via the transmitter. The control signal s (t) contains control information that can be created individually for each patient about the opening state of the electromagnetic switch at any time t. For example, the opening status may last longer at night than during the day. It is possible to create an individual profile according to the patient's lifestyle or needs. This opening profile can be adapted to any changes at any time.

Der Datenspeicher gibt die Information an die Steuereinheit weiter, die wiederum die elektromechanische Komponente steuert. Der Schalter gibt die Information über seinen Zustand (offen oder geschlossen) an den Prozessor und den Datenspeicher weiter. Die Sende- und Empfangseinheit kann vorzugsweise über eine induktive Energieversorgung aktiviert und mit Energie versorgt. Die Energieversorgung kann aber auch über die Batterie erfolgen.The data storage device forwards the information to the control unit in turn controls the electromechanical component. The switch is there the information about its state (open or closed) to the Processor and data storage. The sending and receiving unit can preferably be activated via an inductive power supply and with Energy supplied. The energy supply can also be from the battery respectively.

Durch die Erfindung stellen sich somit erstmalig völlig neue Behandlungsperspektiven. Die Aufgabe der Ventrikeldrainage beim Hydrocephalus besteht primär in der Ableitung von Hirnwasser zur Verhinderung des pathologischen Druckanstieges, sekundär sollen jedoch gleichermaßen eine ungewollt hohe Drainage und der daraus resultierende extrem negative Druck verhindert werden. Bei ausschließlich allen bisher verfügbaren Ventilen wird dies versucht auf Basis eines Differenzdruckventils. Je nach Bauart sind weitere Einflußfaktoren die Haltung des Patienten, der Subcutandruck oder die Viskosität des Hirnwassers. Der Differenzdruck zwischen Hirnventrikel und Ableitungsmedium (Herzvorhof, freie Bauchhöhle) entscheidet über den Abfluß. Nun können aber sehr unterschiedliche Zustände zu einer erhöhten Druckdifferenz zwischen Hirnventrikel und Ableitungsmedium führen. Es kann sowohl sehr viel Hirnwasser produziert worden sein; es kann aber auch einfach aufgrund des Lagewechsels von der Liegend- in die Stehendposition zu einem erhöhten Druckanstieg gekommen sein. Im ersten Fall muß ein Ventil öffnen, im zweiten Fall sollte dies gerade nicht geschehen. Für ein Differenzdruckventil ist die Situation in beiden Fällen jedoch identisch. Durch die Einführung von flußlimitierenden Ventilen ist versucht worden, den zweiten Fall zu verhindern. Dies führt allerdings dazu, daß in der Liegendposition mitunter systematisch unbefriedigend niedrige Mengen drainiert werden können. Gravitationsventile bieten hier die besten Optionen (EP 0617975, EP 01 15973, DE 195 35 637, DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). Aber auch hier kann nicht auf temporär veränderte Situationen beispielsweise beim Bauchraumdruck reagiert werden. Klinisch unbefriedigende Befunde können sowohl als Über- als auch als Unterdrainage erklärt werden. Häufig bleibt offen, ob ein optimalerer Behandlungserfolg möglich gewesen wäre.The invention thus presents completely new ones for the first time Treatment perspectives. The task of ventricular drainage at Hydrocephalus consists primarily in the drainage of brain water Prevention of pathological pressure increase, but secondary should equally an unwanted high drainage and the resulting extremely negative pressure can be prevented. With all so far available valves, this is attempted based on a differential pressure valve. Depending on the design, other influencing factors are the attitude of the patient Subcutaneous pressure or the viscosity of the brain water. The differential pressure between the brain ventricle and the drainage medium (atrium, free Abdominal cavity) decides on the outflow. Now can be very different states to an increased pressure difference between Guide brain ventricle and lead medium. It can do a lot Brain water have been produced; but it can also be simply because of the Change of position from the lying to the standing position to an elevated position Pressure has increased. In the first case, a valve must open in the second case, this shouldn't happen right now. For a differential pressure valve however, the situation is identical in both cases. By introducing Flow-limiting valves have been tried in the second case prevent. However, this sometimes leads to the lying position systematically unsatisfactorily low amounts can be drained. Gravity valves offer the best options here (EP 0617975, EP 01 15973, DE 195 35 637, DE 44 01 422, DE 43 07 387, EP 94103011). But Again, temporarily changing situations cannot be an example responding to abdominal pressure. Clinically unsatisfactory findings can be explained as both over and under drainage. Frequently It remains open whether a more optimal treatment success would have been possible.

Die Erfindung eröffnet hier neue Wege. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Drainage sicher für immer oder eine bestimmte Zeit nichtinvasiv zu unterbinden. Es besteht die Möglichkeit, die Öffnungsintervalle tagsüber, wenn sich der Patient aufrecht hält und dadurch der hydrostatische Druck zu sehr hohen Differenzdrücken am Ventil der konventionellen Drainage und zu einer ungewollt hohen Abfuhr von Hirnwasser führen würde, sehr kurz zu halten. Bei Kenntnis des anliegenden Differenzdruckes und der Öffnungszeit des erfindungsgemäßen Schalters, läßt sich die Durchflußmenge bestimmen. Steht der Patient, ist die Öffnungszeit kurz zu halten, liegt der Patient, ist der Patient auch bei längerer Öffnungsdauer nicht überdrainage-gefährdet. Es ist also denkbar, den Schalter nachts während sicherer Ruhephasen für längere Zeit offen zu halten, tagsüber aber, während der aktiven Zeit, könnte der Schalter gar nicht oder nur sehr kurzzeitig geöffnet werden.The invention opens up new paths here. There is, for example Possibility of drainage safely forever or for a period of time prevent non-invasive. There is a possibility of opening intervals during the day when the patient is standing upright and thereby the hydrostatic Pressure at very high differential pressures at the valve of the conventional Drainage and lead to an unwanted high drainage of brain water would keep very short. With knowledge of the applied differential pressure and the opening time of the switch according to the invention, the Determine flow rate. If the patient is standing, the opening time is short hold, the patient lies, the patient is not even with a longer opening period on drainage-risk. So it is conceivable to turn the switch on during the night keep safe rest periods open for longer periods of time, but during the day, during the active time, the switch may not work at all or only very much be opened briefly.

Kommt es bei einer solchen Ableitung zu Komplikationen, besteht sehr leicht die Möglichkeit zur Intervention: unter Beobachtung kann die Drainage ganz geöffnet oder aber ganz geschlossen werden. Das Verschließen der Drainage im Falle einer Überdrainage ist durchaus gängige Praxis. Allerdings war dies bisher immer mit einem erhöhten Infektionsrisiko verbunden und fast ausschließlich invasiv möglich. Es gab auch schon Systeme am Markt, die das mechanische Verschließen des Shunts von außen nicht-invasiv ermöglichten, allerdings haben diese System sich nicht durchgesetzt, da das unkontrollierte Verschließen durch nicht autorisierte und nicht kompetente Personen zu schwerwiegenden Risiken geführt hat. Alleine durch die Einführung einer programmierbaren Zeitsteuerung werden also alle therapeutischen Maßnahmen möglich, vom absoluten Verschluß bis zum völligen Öffnen. In der Kommunikation zwischen Arzt und Patient können in Abhängigkeit von Beobachtungen, Gewohnheiten und medizinischen Notwendigkeiten optimale Ableitungsprofile erarbeitet, am Implantat eingestellt, systematisch auf ihre Wirksamkeit hin geprüft und gegebenenfalls angepaßt werden. Unnötige Revisionen werden vermieden.If such a derivation leads to complications, there is a lot easily the possibility of intervention: under observation can drainage fully open or completely closed. Closing the Drainage in the event of overdrainage is quite common practice. Indeed has always been associated with an increased risk of infection and almost invasively possible. There were already systems on the market that the mechanical closing of the shunt from the outside is non-invasive enabled, but these systems have not prevailed because the uncontrolled closing by unauthorized and not competent Has led people to serious risks. Alone through the So everyone is introducing a programmable time control therapeutic measures possible, from absolute closure to full opening. In the communication between doctor and patient can in Dependence on observations, habits and medical Optimal derivation profiles developed on the implant adjusted, systematically checked for effectiveness and if necessary be adjusted. Unnecessary revisions are avoided.

Durch die Auslegung des Schalters kann desweiteren die Gefahr der Verstopfung systematisch gesenkt werden. Flußregulierende Ventile reduzieren den Abfluß von Hirnwasser beispielsweise durch die Verkleinerung der Querschnittsfläche des geöffneten Ventilsitzes, was zu einem enormen Anstieg der Verstopfungsgefährdung führt. Alle anderen konventionellen Ventile zeigen ein druckabhängiges Öffnungsverhalten, daß heißt, daß der Öffnungsquerschnitt im Ventilsitz umso größer wird, je größer der anliegende Differenzdruck ist. Dennoch bieten auch diese Ventile kaum solche Reserven, daß im Falle des Festsetzens von Gewebstrümmern am Ventilsitz der ansteigende Druck das Ventil soweit öffnet bis ein dem Schlauchquerschnitt der gesamten Drainage entsprechender freier Querschnitt das Durchgleiten der Gewebsreste ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist dies jedoch ermöglicht. Ein Schalter wie im Ausführungsbeispiel nach gemäß Fig. 4 dargestellt gibt im geöffneten Zustand den gesamten Bohrungsquerschnitt 5 frei und stellt dadurch gegenüber dem Gesamtsystem in Bezug auf die Verstopfungsgefährdung keine Schwachstelle dar.By designing the switch, the risk of clogging can also be systematically reduced. Flow-regulating valves reduce the outflow of brain water, for example, by reducing the cross-sectional area of the open valve seat, which leads to an enormous increase in the risk of constipation. All other conventional valves show a pressure-dependent opening behavior, which means that the larger the differential pressure, the larger the opening cross section in the valve seat. Nevertheless, these valves also offer hardly any reserves such that if tissue debris is attached to the valve seat, the increasing pressure opens the valve until a free cross-section corresponding to the hose cross-section of the entire drainage allows the tissue remnants to slide through. However, this is possible with the switch according to the invention. A switch as shown in the exemplary embodiment according to FIG. 4 opens the entire bore cross section 5 in the open state and thus does not represent a weak point in relation to the overall system in terms of the risk of clogging.

Eine aufwendigere Variante der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier wird die in Fig. 1 dargestellte Einheit durch einen Lagesensor ergänzt. Dieser Sensor gibt die Haltung des Patienten an die Steuereinheit weiter, die gemäß der gesendeten Programmierung einen lageabhängigen Sollwert als Schalterposition einstellt. Im Zusammenhang mit der Kenntnis über die Haltung des Patienten kann der Steueralgorithmus nun angepaßt werden. In der stehenden oder sitzenden Position erhöht sich der hydrostatische Druck zwischen dem Ventrikel im Kopf und dem Ableitungsmedium, die Öffnungszeit des Schalters muß sich also verkürzen. Eine sinnhafte Einstellung der Öffnungszeit läßt sich leicht aus der hydrostatischen Höhe, der Drucksituation an Ein- und Auslaß der Drainage sowie der Viskosität der Flüssigkeit errechnen. Es ist denkbar, das Ventil einmal pro Stunde zu öffnen, wobei die in diesem Zeitinterval abzuleitende Menge der mittleren Liquorproduktionsrate von 22 ml/h entsprechen könnte. Es ist aber auch denkbär, das Ventil mehrfach pro Stunde dann aber für ein entsprechend kürzeres Zeitinterval zu öffnen. Bei Realisierung der Variante 2 hängt dann die Länge des Öffnungszeitintervalls von der Information des Lagesensors, der geforderten Häufigkeit des Öffnens pro Zeit und der geforderten Abflußmenge ab. Die Programmierung von über den Tag variierenden Abflußmengen ist möglich. Soll beispielsweise in der Zeit zwischen Mitternacht und 3 Uhr morgens ein höherer Abfluß von Liquor erlaubt sein, beispielsweise 50 ml pro Stunde, kann der Schalter unter Berücksichtigung der theoretisch berechneten Druckdifferenz am Schalter induziert durch den lageabhängigen hydrostatischen Druck einmal in der Stunde oder mehrmals pro Stunde genau so lange öffnen, bis die geforderte Menge theoretisch abgelaufen sein muß. Für die übrige Zeit hingegen könnten dagegen auch ganz andere Werte gefordert werden.A more complex variant of the invention is shown in FIG. 2. Here the unit shown in FIG. 1 is supplemented by a position sensor. This sensor transmits the patient's posture to the control unit, which sets a position-dependent setpoint as the switch position in accordance with the programming sent. The control algorithm can now be adapted in connection with the knowledge of the patient's posture. In the standing or sitting position, the hydrostatic pressure between the ventricle in the head and the discharge medium increases, so the opening time of the switch must be reduced. A sensible setting of the opening time can easily be calculated from the hydrostatic height, the pressure situation at the inlet and outlet of the drainage and the viscosity of the liquid. It is conceivable to open the valve once an hour, the amount to be derived in this time interval corresponding to the average CSF production rate of 22 ml / h. However, it is also conceivable to open the valve several times per hour for a correspondingly shorter time interval. When implementing variant 2, the length of the opening time interval then depends on the information from the position sensor, the required frequency of opening per time and the required flow rate. It is possible to program runoff quantities that vary over the day. For example, if a higher outflow of liquor is allowed between midnight and 3 a.m., e.g. 50 ml per hour, the switch can be induced by the position-dependent hydrostatic pressure once an hour or several times an hour, taking into account the theoretically calculated pressure difference at the switch Open until the theoretically required quantity has expired. By contrast, completely different values could be required for the rest of the time.

Die Vorteile einer solchen Lösung gegenüber bisher verfügbaren Lösungen liegen auf der Hand. Wie auch in Variante 1 besteht hier nun die Möglichkeit der Intervention bei Zwischenfällen in alle denkbare Richtungen: immer auf bis immer verschlossen. Es besteht die Möglichkeit der Anpassung an wachstumsbedingte Änderungen, es besteht die Möglichkeit Behandlungsprofile für bestimmte spezielle Formen des Hydrocephalus anzubieten.The advantages of such a solution compared to previously available solutions are obvious. As in variant 1, there is now the possibility Intervention in the event of incidents in all possible directions: always open until always closed. There is the possibility to adapt to growth-related changes, there is a possibility Treatment profiles for certain special forms of hydrocephalus offer.

Die Erfassung und Speicherung der Schalterposition oder auch anderer wie in Fig. 3 schematisch dargestellten Meßgrößen eröffnet erstmalig auch therapeutisch einzigartige Wege. Das Auslesen und grafische Darstellen solcher Daten ermöglicht die rückwirkende Interpretation etwaiger Ereignisse. Es können sowohl allgemeingültig wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden als auch wichtige Ansätze zur Therapieoptimierung des einzelnen betroffenen Patienten.For the first time, the detection and storage of the switch position or also of other measured variables, as shown schematically in FIG . Reading and graphically displaying such data enables retrospective interpretation of any events. General scientific knowledge can be gained as well as important approaches for optimizing the therapy of the individual patient concerned.

In Fig. 3 sind weitergehende Möglichkeiten dargestellt. Die Einbeziehung von Muskelpotentialen oder Hirnströmen kann in den Steuer- oder Regelalgorithmus einbezogen werden. Typische Veränderungen von Hirnströmen beispielsweise während der Tiefschlaf-Phase, während der bekannt ist, daß es zu einer erhöhten Liquorproduktion kommen kann, können Hinweise auf ein verlängertes Öffnen des Schalters geben.In Fig. 3 further options are shown. The inclusion of muscle potential or brain waves can be included in the control or regulation algorithm. Typical changes in brain waves, for example, during the deep sleep phase, during which it is known that increased CSF production can occur, can indicate extended opening of the switch.

Die Messung des Differenzdruckes am Schalter ist eine weitere sinnvolle Ergänzung der vorgestellten Lösung. Die Erfassung der Druckwerte erfolgt allerdings nicht, um wie bei konventionellen Drainagen eine vom Differenzdruck am Ventil gesteuerte Drainage zu etablieren. Der Druck kann aber dazu genutzt werden, kurzfristige Änderungen zu erfassen und entsprechend zu berücksichtigen. Sehr schnell ansteigende hohe Druckänderungen können interpretiert entstehen ausschließlich durch den Lagewechsel, langsam ansteigende Druckdifferenzen bei gleichbleibender Position des Patienten geben einen Hinweis auf den Hirndruckanstieg. Werden in einem bestimmten Zeitinterval kritische Werte von beispielsweise 5 oder 10 cm Wassersäule erreicht, ohne daß der Patient seine Lage verändert, kann das als Anstieg des Hirndruckes gewertet werden und die Öffnung des Schalters zur Folge haben. Es können typische, individuell am betroffenen Patienten gewonnene Kurven in den Algorithmus einbezogen werden. Der Vergleich des aktuell gemessenen Geschehens mit gespeicherten typischen Werten kann pathologische Abweichungen aufzeigen, die eine systematische Intervention des Regelalgorithmus nach sich ziehen.The measurement of the Differential pressure at the switch is another useful addition to the presented solution. However, the pressure values are not recorded, as with conventional drainage, one of the differential pressure at the valve to establish controlled drainage. However, the pressure can be used for this be able to record short-term changes and accordingly consider. Very quickly increasing high pressure changes can interpreted arise only by changing position, slowly increasing pressure differences while maintaining the patient's position give an indication of the increase in brain pressure. Be in one certain time interval critical values of, for example, 5 or 10 cm Reached water column without the patient changing its position, can as an increase in brain pressure and the opening of the switch have as a consequence. It can be typical, individual on the affected patient obtained curves are included in the algorithm. The comparison the currently measured event with stored typical values can show pathological deviations that a systematic Intervention of the control algorithm.

Das Problem der Drift von Druckaufnehmern wird unbedeutend. So könnte beispielsweise die Erfassung des Absolutdruckes vor und hinter dem Schalter sichere Anhaltspunkte für die aktuelle Drainagesituation liefern. Steht beispielsweise bei geschlossenem Schalter ein Patient auf, führt dies sowohl oberhalb als auch unterhalb des Schalters zu charakteristischen Zuständen, die entsprechend kontrolliert werden können. Die Auswertung solcher Zustände kann extrakorporal erfolgen nach Aussenden der aufgenommenen Daten und zur Erstellung von verbesserten Regelalgorithmen genutzt werden. Auch die ausschließliche Erfassung des Differenzdruckes am Schalter bietet Erkenntnisse zur Optimierung des Regelalgorithmus. Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für eine solche aufwendige Ausführung der Erfindung. The problem of pressure transducer drift becomes insignificant. For example, recording the absolute pressure in front of and behind the switch could provide reliable clues for the current drainage situation. If, for example, a patient stands up when the switch is closed, this leads to characteristic states both above and below the switch, which can be controlled accordingly. Such states can be evaluated extracorporeally after sending out the recorded data and used to create improved control algorithms. The exclusive detection of the differential pressure at the switch also provides insights for optimizing the control algorithm. Fig. 3 shows a block diagram for such a complex embodiment of the invention.

Eine nächste Erweiterung der Erfindung ist die Realisierung von zwei Schaltern hintereinander. Zwischen den Schaltern befindet sich eine Referenzkammer. Sind beide Schalter geschlossen, kann der an den beiden Schaltern anliegende Differenzdruck gemessen werden. Der Anstieg des am distal anliegenden Schalter Druckes bzw. der Abfall gibt einen Hinweis auf den veränderten Bauchraumdruck oder die Lageänderung des Patienten, der Anstieg der Druckdifferenz am proximalen Schalter gibt einen Hinweis auf den Anstieg des Hirndruckes.Another extension of the invention is the implementation of two Switches in a row. There is one between the switches Reference chamber. If both switches are closed, the two Differential pressure applied to switches are measured. The increase in the distal switch pressure or the drop gives an indication the changed abdominal pressure or the change in position of the patient who An increase in the pressure difference at the proximal switch gives an indication the increase in intracranial pressure.

Die Erfassung von typischen Abläufen in Datenspeichern ermöglicht den Vergleich der aktuell erfaßten Daten mit solchen Vergleichsdaten. Kommt es zu kritischen Abweichungen kann dies in die Regelung einbezogen werden.The recording of typical processes in data storage enables Comparison of the currently recorded data with such comparison data. It comes for critical deviations, this can be included in the regulation.

Bei Erfassung der an einem oder mehreren Schaltern anliegenden Druckdifferenz kann eine Information über die tatsächlich abgeflossene Flüssigkeitsmenge gewonnen werden. Bei Realisierung der Drainage mit einem Schaltern und einem Druckaufnehmer wird die Menge bestimmt durch die geänderte Druckdifferenz nach Öffnen der Drainage, der Öffnungszeit, der Viskosität der Flüssigkeit sowie der Geometrie der Drainage. Es sind also alle Werte bekannt und eine näherungsweise Aussage zum Liquourabfluß ist möglich. Die Abspeicherung solcher Daten und das spätere Auslesen zur extrakorporalen Aufbereitung bietet die Möglichkeit, solche Erkenntnisse in die Diagnose und Therapie allgemein wie bei Zwischenfällen einzubeziehen. Der längerfristige Vergleich ermöglicht Aussagen zum Krankheitsverlauf.When detecting the contacts at one or more switches Pressure difference can provide information about the actually flowed Amount of liquid can be obtained. When realizing the drainage with a switch and a pressure sensor determine the amount due to the changed pressure difference after opening the drainage, the Opening time, the viscosity of the liquid and the geometry of the Drainage. So all values are known and an approximate statement to the liquor drain is possible. The storage of such data and that later reading for extracorporeal preparation offers the possibility such findings in diagnosis and therapy in general as in Include incidents. The longer-term comparison enables Statements on the course of the disease.

Wesentliches Bestandteil der Erfindung ist der elektromechanische Schalter zum Öffnen und Schließen der Drainage. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen solchen Schalter. Die Elektronik 1 wird durch die Batterie 8 mit Strom versorgt. Je nach Schaltrichtung wird an der Spule 2 eine Spannung angelegt wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das den Schieber 3 bewegt. Der Schieber 3 kann zwei verschiedene Ruhezustände einnehmen, die durch die Feder 7 gesichert werden. Die Auswahl der Feder erfolgt in der Art, daß einerseits die Feder den Sitz der Kugel auch bei Erschütterungen sichert, andererseits aber die Kraft zur Verschiebung der Kugel gering bleibt. Entweder ruht er in der Öffnung am Ventilauslaß 5 (Position 1) oder aber in einer Sackbohrung 6 (Position 2). Die Auslaßbohrung weißt typischerweise einen Durchmesser von etwa 1 mm auf, was dem Innendurchmesser der typischen Drainageleitung entspricht. Wird die Kugel 4, die vorzugsweise aus einem harten und leichten Material hergestellt ist, beispielsweise Aluminiumoxidkeramik, und die vorzugsweise einen etwa 3fach größeren Durchmesser hat als die Bohrung 5, in die Position 1 geschoben, ist die Drainage verschlossen. Wird die Kugel in Position 2 geschoben ist der gesamte Querschnitt der Bohrung 5 freigegeben. Diese Maximalöffnung minimiert die Verstopfungsgefahr am Schalter. Über einen Detektor 9 kann die Lage des Schiebers fortlaufend erfaßt werden. Die Ansteuerung des Schiebers kann sowohl als reine Zeitsteuerung erfolgen gemäß einem vorgegebenen individuell patientenabhängigen Zeitprofil oder aber auch durch einen aufwendigeren Algorithmus (gemäß Blockschaltbild 2 und 3) berechnet werden.An essential part of the invention is the electromechanical switch for opening and closing the drainage. Fig. 4 shows an embodiment of such a switch. The electronics 1 is powered by the battery 8 . Depending on the switching direction, a voltage is applied to the coil 2 , whereby a magnetic field is generated which moves the slide 3 . The slide 3 can assume two different rest states, which are secured by the spring 7 . The spring is selected in such a way that on the one hand the spring secures the seat of the ball even when shaken, but on the other hand the force for moving the ball remains low. Either it rests in the opening at valve outlet 5 (position 1 ) or in a blind hole 6 (position 2). The outlet bore typically has a diameter of approximately 1 mm, which corresponds to the inner diameter of the typical drainage line. If the ball 4 , which is preferably made of a hard and light material, for example aluminum oxide ceramic, and which is preferably about 3 times larger than the bore 5 , is pushed into position 1, the drainage is closed. If the ball is pushed into position 2, the entire cross section of bore 5 is released. This maximum opening minimizes the risk of clogging at the switch. The position of the slide can be continuously detected via a detector 9 . The control of the slide can be carried out either as a pure time control according to a predefined individual patient-dependent time profile or else by a more complex algorithm (according to block diagrams 2 and 3).

Insbesondere die Einbeziehung der Patientenlage kann den Regelalgorithmus optimieren helfen.In particular, the inclusion of the patient situation can Help optimize control algorithm.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine denkbare Steuervorgabe. Die Vorgaben für die Schalterstellung können je nach Patient und Tageszeit variieren. Beispielsweise kann nachts während sicherer Liegephasen das Ventil langzeitig geöffnet bleiben, während tagsüber der Schalter möglicherweise nur einmal pro Stunde für 30 Sekunden oder einige Minuten geöffnet wird. Das Signal des Lagesensors kann die Öffnungszeit verkürzen oder verlängern. Das Steuersignal wird durch die Haut an das Implantat gesendet. Die Erfassung von Zustandsdaten im Implantat können bei Bedarf abgerufen werden. Fig. 5 shows an example of a conceivable control-specification. The specifications for the switch setting can vary depending on the patient and the time of day. For example, the valve can remain open for a long time at night during safe lying phases, while during the day the switch may only be opened once an hour for 30 seconds or a few minutes. The signal from the position sensor can shorten or extend the opening time. The control signal is sent through the skin to the implant. The acquisition of condition data in the implant can be called up if required.

Andere Ausführungsbeispiele für einen solchen Schalter können als bewegte Membran realisiert werden. Die Erzeugung der Bewegung kann über bewegte Leiter im Magnetfeld ebenso erfolgen wie über die Kraft, die auf Magnete im Magnetfeld ausgeübt wird, das zur Verstellung angelegt wird. Weitere Möglichkeiten der Verstellung bestehen in der piezoelektrischen Bewegungserzeugung oder durch die Ansteuerung von Bimetallen.Other embodiments for such a switch can be used as moving Membrane can be realized. The movement can be generated via moving conductors occur in the magnetic field as well as via the force acting on them Magnets in the magnetic field is applied, which is applied for adjustment. There are other possibilities of adjustment in the piezoelectric Motion generation or by controlling bimetals.

Claims

1. Hydrocephalus valve with electrical actuation, characterized by the use of a programmable computer control.

2. Hydrocephalus valve according to claim 1, characterized by an interval switching.

3. Hydrocephalus valve according to claim 1 or 2, characterized by a valve with the Valve positions "open" and "closed" without intermediate positions.

4. Hydrocephalus valve according to claim 3, characterized in that different Valve opening due to an increased switching frequency and / or extended opening intervals generated with increased CSF or by a reduced switching frequency and / or shortened opening intervals with a reduced amount of cerebrospinal fluid.

5. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Opening intervals can be changed from the outside and / or the control itself adapts to different body functions and / or the programming can be changed and / or a permanent open position and / or a permanent closed position can be generated.

6. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that

a) one or more valve characteristics can be programmed or
b) a sliding change in the valve character can be programmed and / or
c) a step-by-step or sliding valve movement can be programmed and / or
d) the hydrostatic pressure between the ventricle in the head and the discharge medium can be programmed.
e) the viscosity of the liquid can be programmed
f) can be programmed as a parameter for the valve control
- a) at least different valve openings for the standing and the lying body position with a longer valve opening in the lying body position than in the standing body position;
- b) preferably also additionally different valve openings for the seated body position with a longer valve opening in the seated body position than in the standing body position
- c) preferably also different valve openings for several body functions divided into "at rest" and "moving", the movements preferably at least in "fast" and "slow"
- d) preferably also different valve openings for several body functions divided according to "low force development" and "large force development"
- e) preferably also different valve openings, adapted to the game of the movement muscles
- f) preferably also different valve openings according to different organ functions such as blood pressure, heart rate, breathing, muscle tension
- g) preferably also different valve openings according to the state of mind, measured by the play of the facial muscles or measured by another body function influenced by the state of mind
- h) preferably also different valve openings according to the brain waves
- i) preferably also different valve openings according to the time of day and / or night
- j) preferably also different valve openings to adapt to the growth
- k) preferably also different valve openings to adapt to the food intake.

7. Hydrocephalus valve according to claim 6, characterized in that the measurement of Differential pressure at the valve takes place, in particular rapidly increasing Changes in pressure are interpreted as changes in body position and / or in particular slowly increasing pressure differences with the position of the Patients are interpreted as an increase in brain pressure.

8. Hydrocephalus valve according to claim 7, characterized in that as a threshold for the actuation of the valve an increase in pressure of 5 to 10 cm water column each Time interval is determined.

9. Hydrocephalus valve according to one of claims 6 to 8, characterized in that the hydrostatic pressure is measured in front of and behind the closed valve, especially when standing.

10. Hydrocephalus valve according to claim 9, characterized by the use of two switches arranged one behind the other and a reference chamber arranged between them, the differential pressure applied to both switches being measured and the Pressure change of the distal switch from a changed abdominal pressure and the Pressure change in the proximal switch results from a change in intracranial pressure.

11. Hydrocephalus valve according to one of claims 6 to 10, characterized by Programming a reference profile for valve actuation and a comparison with the current valve actuation for diagnosis or therapy of the patient.

12. Hydrocephalus valve according to claim 11, characterized in that with respect to the Profile of the valve actuation initial states and / or intermediate states as Reference profiles can be used for the comparison.

13. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 12, characterized by a simultaneous continuous or intermittent data recording that is available.

14. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 13, characterized by one Processor with separate data storage or by a processor with integrated Data storage or data storage with integrated processor.

15. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 14, characterized by one electromagnetic valve actuator.

16. Hydrocephalus valve according to claim 14 or 15, characterized in that the electromagnetic valve drive has its own circuit in which the processor is switched.

17. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 16, characterized by one Position detector for the valve ball or membrane seat or slide seat.

18. Hydrocephalus valve according to claim 17, characterized by a permanent or interval determination of the position of the valve ball, the diaphragm or the slide.

19. Hydrocephalus valve according to one of claims 16 to 18, characterized by

a) a line connection between the processor and the valve drive and / or
b) a line connection between the processor and the data storage or
c) a radio connection between the processor and the valve drive and / or
d) a radio link between the processor and the data memory
e) a line connection with a data query or
f) a radio link with a data query.

20. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 19, characterized by Battery power or an inductive power supply for electrical parts.

21. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 20, characterized in that the Control and / or the energy supply and / or the data query from Hydrocephalus patients are worn outside.

22. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 21, characterized by the Use of an electronically or electrically movable valve slide or Valve ball or membrane.

23. Hydrocephalus valve according to claim 22, characterized by an electromagnetic Movement drive of the valve or by a piezoelectric movement generation the valve or by using at least one current-carrying Bimetal as valve drive.

24. Hydrocephalus according to claim or 23, characterized in that the Valve openings are round.

25. Hydrocephalus valve according to one of claims 1 to 24, characterized in that the Valve openings are in the valve housing and / or in the slide and that when using a valve ball or a membrane, the valve ball or Membrane is spring loaded.

26. Hydrocephalus valve according to claim 25, characterized in that for opening the Valve the valve ball or the slide across the direction of passage in the Valve opening is movable.

27. Hydrocephalus valve according to claim 25, characterized in that the valve ball in held a slide and is slidable with the slide.

28. Hydrocephalus valve according to one of claims 25 to 27, characterized by a Membrane that itself forms a spring and / or is spring-loaded.

29. Hydrocephalus valve according to one of claims 25 to 28, characterized in that the spring force is such that on the one hand the ball seat or membrane seat also Vibration is secured and on the other hand the driving force for the valve adjustment is not exceeded by the resistance of the spring.

30. Hydrocephalus valve according to one of claims 22 to 29, characterized in that the opening cross section of the valve is at most 20% of the opening cross section of the associated drain line deviates.

31. Hydrocephalus valve according to one of claims 22 to 31, characterized in that the valve ball has a 2 to 4 times larger diameter than the valve opening.

32. Hydrocephalus valve according to one of claims 22 to 31, characterized by one Cable cross-section with a diameter of 0.5 to 1.5 mm.

33. Hydrocephalus valve according to one of claims 22 to 32, characterized by a Valve ball made of aluminum oxide ceramic.

34. Hydrocephalus valve according to one of claims 22 to 33, characterized in that the valve ball in a through hole in the valve housing or in a blind hole sitting.