WO1993021822A1 - Device for determining the volume and/or throughflow of a section of a human or animal circulatory system - Google Patents

Device for determining the volume and/or throughflow of a section of a human or animal circulatory system Download PDF

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WO1993021822A1
WO1993021822A1 PCT/EP1993/001034 EP9301034W WO9321822A1 WO 1993021822 A1 WO1993021822 A1 WO 1993021822A1 EP 9301034 W EP9301034 W EP 9301034W WO 9321822 A1 WO9321822 A1 WO 9321822A1
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WO
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liquid
patient
temperature
injection
volume
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Application number
PCT/EP1993/001034
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Pfeiffer
Reinhold Knoll
Original Assignee
Ulrich Pfeiffer
Reinhold Knoll
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulrich Pfeiffer, Reinhold Knoll filed Critical Ulrich Pfeiffer
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/026Measuring blood flow
    • A61B5/0275Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution
    • A61B5/028Measuring blood flow using tracers, e.g. dye dilution by thermo-dilution

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the volume and / or the throughput of a circulatory section of humans or animals with a liquid supply which contains a liquid with a temperature deviating from the blood temperature of the patient, an injection device connected to the liquid supply via a pump device Injecting liquid from the liquid supply into the patient's circuit, a temperature sensor for measuring the temperature in the patient's circuit at a point in the flow direction behind the injection point and an evaluation device at which the measured values of the temperature sensor and further measurement parameters lie.
  • Such a device can be used, for example, to measure the volume of any section of a patient's blood circulation and / or to measure the blood to determine throughput in this section.
  • a device can be used in particular to monitor the cardiac output and the circulatory filling status of a patient.
  • the liquid is intravenously infused with simultaneous thermodilution measurement by evaluating the resulting temperature profile of the blood mixed with the liquid.
  • the intensive medical control of a seriously ill patient requires knowing the cardiac output and the circulatory filling condition.
  • the cardiac output i.e. the blood volume that the heart pumps per unit of time is usually determined by means of dilution.
  • the circulatory filling state is then estimated from the blood volume in the anterior chambers of the heart or in the heart chambers themselves. Since no practical methods for direct measurement of these volumes have been available to date, in clinical practice the blood volume in the atria of the heart is estimated indirectly from the hydrostatic pressure caused by the corresponding volume.
  • a catheter for example a so-called pulmonalis thermodilution catheter, is inserted into the patient to measure the cardiac output and to assess the circulatory filling condition by means of the device mentioned at the beginning.
  • This catheter has a first channel that ends in front of the right ventricle (so-called proximal lumen) and is freely in contact with the blood stream, and a second channel that ends behind the right ventricle in the artery pulmonalis (so-called distal lumen) and is in free contact with the blood stream, via a further third closed channel, which enables the inflation of a balloon at the tip of the catheter in the pulmonary artery, and via a fourth channel, likewise closed off from the blood flow, in which the electrical connections of the placed at the tip of the catheter in the pulmonary artery Temperature sensor are guided.
  • the cardiac output is then determined using the thermodilution method.
  • a certain amount of cooled, especially ice-cold glucose or saline solution is injected via the proximal lumen in front of the right ventricle.
  • the indicator solution mixes with the blood and is pumped from the right ventricle into the pulmonary artery.
  • the temperature drop behind the right ventricle resulting from thermodilution is registered in the pulmonary artery by means of the temperature sensor.
  • Cardiac output (cardiac output) can be calculated in the following way: m (l)
  • thermodilution measurement is carried out when the doctor considers it necessary.
  • a syringe is filled with the cooled injectate and after initialization of the evaluation device, for example a cardiac output computer, injected into the right ventricle via the injection channel of the pulmonary irrigation catheter.
  • the cardiac output computer uses the measured values of the temperature sensor, which is attached distally to the catheter, to follow the temperature profile over time in the pulmonary artery and calculates the cardiac output from the above-mentioned integral and the variable V j , T ß , T j and the constant K volume.
  • the patient's circulatory filling condition is assessed by measuring the hydrostatic pressures in the antechambers.
  • the pressure in the right ventricle of the heart central venous pressure CVP
  • pulmonary capillary closure pressure PCWP
  • CVP central venous pressure
  • PCWP pulmonary capillary closure pressure
  • these pressures are, under certain circumstances (for example in the case of positive pressure ventilation) not representative of the volume in the respective heart anterior chamber.
  • a measurement process must always be carried out to determine these pressures, which necessitates the presence of a doctor or a person commissioned by him.
  • the cardiac output and the circulatory filling status are parameters relevant to survival. They can change to life-threatening proportions within a few minutes. For example, the circulatory filling state and, as a result, the cardiac output can decrease as a result of acute internal bleeding. In order to be able to recognize such situations at an early stage, a continuous or as frequent as possible measurement of the cardiac output would be desirable.
  • the cardiac output and the circulatory filling condition of a patient can only be determined be averaged if the doctor or one of his representatives takes a corresponding measurement.
  • no more than 12 to 18 cardiac output and circulatory fill condition measurements are usually performed on a patient per day. The measurements are usually carried out in series of six measurements three times a day. The result of this is that at intervals of approximately 8 hours on average between the individual measurement series, rapid deteriorations in the health status of a patient are often detected far too late.
  • the object on which the invention is based is to design the device of the type mentioned at the outset in such a way that permanent determination of the volume and throughput in the respective circulatory section and, in particular, permanent monitoring of the cardiac output and the circulatory filling condition of a patient are possible.
  • the injected liquid is uncooled, ie has room temperature
  • the pump device is designed such that the liquid is injected continuously in a pulsating manner.
  • the device according to the invention has the particular advantage that, through the continuous supply of an uncooled measuring liquid, which is carried out in small doses per measuring process, solutions can be used as the measuring liquid which should or should be supplied to the patient anyway during treatment or hospitalization sen. In this way, simultaneous monitoring ensures that the solutions to be applied are supplied. This is not possible with the discontinuous measurement with high volumes of cooled injection liquid that has been customary until now.
  • room-temperature-controlled ijectate means that there is no loss of cold to the surrounding air.
  • the dead space volume to be taken into account is therefore reduced to the part of the control system located in the patient's body (0.1 ml to 0.2 ml).
  • the cold is transported through the catheter wall to the surrounding blood so quickly that the injectate in the remaining dead space warms up to the blood temperature within a few seconds (time constant 2.5s). Since this, like the injection itself, leads to a cooling of the blood, there is no loss of cold associated therewith.
  • the remaining cold loss for example in the longitudinal direction of the catheter, is taken into account as usual via an empirical correction value.
  • the error can be further reduced by weighting the correction value, which is dependent on the type of liquid and type of catheter, with the temperature difference between the injectate and blood.
  • the lower amount of cold caused by the lower temperature difference between blood and injectate is compensated for by the negligible loss of cold. siert.
  • FIG. 1 is a schematic view of the assignment and connection of the liquid-carrying part of a first exemplary embodiment of the device according to the invention for the drive and evaluation device,
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the pump device with associated drive device in the embodiment shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the pump device with associated drive device according to FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of the assignment and connection of the liquid-carrying part of a second exemplary embodiment of the device according to the invention for the drive and evaluation device
  • FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of the pump device with associated drive device in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 and
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the pump device with associated drive device according to FIG. 5.
  • FIG. 1 there is a supply of infusion liquid at room temperature in an infusion bag 1.
  • the infusion bag 1 can be compressed by a suitable device, not shown, so that the overpressure generated thereby prevents air from penetrating .
  • a drip chamber 2, a pump device 3, an air sensor 4, a check valve 5 and an infusion liquid Speed temperature sensors 6 are releasably connected to one another and to the infusion bag 1 and a connection 9 of an injection device 12 (proximal lumen) via a hose system.
  • the pump device 3 can be constructed from elastically deformable parts and in particular comprises an elastically deformable tube or a hose 16.
  • the tube 16 between a holder 54 and a cover 56 is one Drive device 21 arranged.
  • the drive device 21 works in such a way that in the injection phase, the tube 16 is pressed and the liquid out of the tube 16 by a time-coordinated movement of a plurality of sliders 51, which are arranged to be movable in the axial direction of the tube 16 and against the tube 16 is pressed to the injection device 12 via the check valve 5, the air sensor 4 and the infusion temperature sensor 6.
  • the tube 16 is relieved of the slide 51, i.e.
  • the slides 51 are withdrawn from the tube 16 so that it returns to its original shape.
  • liquid flows from the infusion bag 1 into the tube 16 via the drip chamber 2.
  • the slides 51 are moved by a drive motor 63 by means of springs 50, which prestress the sliders 51 in the direction of the tube 16, and cams 52 via a shaft 53 and a gear 57, 58, 59, 60.
  • the infusion flow can be monitored both visually and via an evaluation and control device 20 which is connected to it. If there is air in the line system, this is recognized by the air sensor 4.
  • the check valve 5 opens and closes depending on the direction of flow and allows the infusion liquid to flow from the infusion bag 1 only to the injection device 12. A backflow of blood from the circulation is thus prevented.
  • the function of the check valve 5 can also be controlled by controlled valves, e.g. by suitably controlled slide 51 can be met.
  • the drive device 21 is controlled by the control and evaluation device 20, with which the drip on the he 2, the air sensor 4, the infusion temperature sensor 6 and the connection 10 of a blood temperature sensor 13 are connected, which is provided at the distal end of the injection device 12.
  • the injection device 12 with its connection 9 and the blood temperature sensor 13 are preferably installed in a catheter 11.
  • a balloon 15 with a connector 8 facilitates the insertion of the catheter 11.
  • the distal lumen 15 with the connector 7 is used for other tasks, e.g. available for pressure measurements.
  • the entire arrangement is designed without cooling devices and / or heat insulation devices, so that the injection liquid remains at room temperature and is injected at room temperature.
  • the catheter 11 is placed, for example, in the patient's venous blood circulation in such a way that the injection device 12 is located in the right atrium of the heart and the blood temperature sensor 13 at the distal end in the pulmonary artery.
  • the catheter 11 is placed, for example, in the patient's venous blood circulation in such a way that the injection device 12 is located in the right atrium of the heart and the blood temperature sensor 13 at the distal end in the pulmonary artery.
  • other arrangements and placements are also possible.
  • a cycle duration, an average infusion rate and an amount of injectate per cycle of, for example, 2 minutes, 90 ml per hour and 2 to 3 ml per cycle can be specified in the control and evaluation device 20.
  • the user can specify a maximum permissible amount of infusion. This enables more precise monitoring of the patient if necessary.
  • An infusion consists of the phases of the slow filling of the pump device 16 and the rapid injection by the pump device 16.
  • the injection leads to a change in the temperature lag at the blood temperature sensor 13. In connection with the injection time, this information is evaluated and Control unit 20 evaluated.
  • the injection tongues are thus carried out automatically periodically or continuously pulsating, the cardiac output and the circulatory filling condition being determined and recorded for each injection.
  • the evaluation and control device 20 monitors the entire arrangement. If there is air in the system, one of the sensors fails or there is no more infusion liquid, a technical alarm is given and the next infusion is prevented. A medical alarm is triggered if the determined cardiac output or the circulatory filling status exceed or fall below the specified limit values given.
  • the second exemplary embodiment of the device according to the invention shown in FIGS. 4 to 6 differs from the first exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in the design of the pump device.
  • the pump device 31 in the second exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6 comprises a piston 32 movable in a cylinder and is arranged in the manner shown in FIGS. 5 and 6 between a holder 77 and a cover 76 of the drive device 21.
  • the piston 32 By pushing a slide 74, the piston 32 is pressed into the pump device 31 and the liquid is pumped out of the pump device 31 via a two-way valve 30, the air sensor 4 and the infusion temperature sensor 6 to the injection device 12.
  • the slide 74 is withdrawn, the piston 32 is pulled out of the pump device 31.
  • the slide 74 is moved by means of a spindle 73 via a gear 71, 79, 80 by a motor 81.
  • the two-way valve 30 opens and closes depending on the flow direction. It only allows a flow from the infusion bag 1 to the pump device 31 and from the pump device 31 to the injection device 12.
  • the function of the two-way valve 30 can also be fulfilled by controlled valves.
  • the volume and throughput of a circulatory section in particular the cardiac output, the right ventricular end-diastolic volume and the pre-pulmonary blood volume, can be measured and monitored almost continuously in short time intervals, for example at intervals of minutes, ie.
  • the cardiac output be calculated analogously to equation 2, but also the right-handed tricular end-diastolic ventricular volume RVEDV and the so-called prepulmonary blood volume PPBV are calculated, which represents the sum of the end-diastolic volumes on the right atrium (atrium) and ventricle (ventricle).
  • the RVEDV ventricular volume is calculated as the product of the cardiac output HZV and the time constant (tau) of the exponential drop in the mixing temperature curve:
  • RVEDV HZV * dew
  • the blood volume PPBV is calculated as the product of the cardiac output HZV and the mean transit time MTT of the mixed temperature curve:
  • the RVEDV and PPBV values are sensitive, reliable indicators of the circulating blood volume.
  • a standard intensive care patient receives at least about 20 ml / kg / 24h of crystalline solutions (sugar solutions, salt solutions) and solutions for parenteral nutrition as a basic infusion.
  • the basic infusion solution can be used as an indicator solution.
  • a body weight of 75 kg and an infusion volume of 3 ml per cycle enables at least 500 measuring cycles per day without additional need for injectate. This corresponds to a measuring cycle of 3 minutes. So far, a maximum of 20 injections per day were possible with a tolerable additional load on the patient of 200 ml of injectate per day (24 hours) and 10 ml of injectate volume per measurement.
  • thermodilution injector There is no special preparation and injection of the injectate for thermodilution measurement.
  • the otherwise constant addition of basic infusion solution is only modulated accordingly, the modulation preferably being needle-shaped, but also being sinusoidal.
  • the device according to the invention fulfills the tasks of an infusion device and a thermodilution injector. You administered the so far continuously administered solutions periodically as a bolus and evaluates changes in blood temperature that occur. All solutions to be administered intravenously are suitable for infusion, and there are no medical objections to their application as a bolus of small volume (a few ml). Such solutions are, for example, isotonic electrolyte solutions (saline, Ringer's solution), isotonic glucose solutions, isotonic nutrient solutions without added fat.
  • the device according to the invention therefore has the advantage in its use that no additional injectate is required for the measurement, the automatic operation makes work easier for the operators and the monitoring can take place almost continuously.
  • the device can at the same time be used as an infusion device, wherein conventional pulmonary irrigation catheters can be used.

Abstract

A device for determining the volume and/or throughflow of a section of a human or animal circulatory system has a liquid reservoir (1) containing a liquid kept at a temperature different from that of the blood of the patient, an injection device (12) linked by a pumping device (3) to the liquid reservoir (1) in order to inject liquid from the liquid reservoir (1) into the circulatory system of a patient, a temperature sensor (13) for measuring the temperature in the circulatory system of the patient downstream of the injection spot and an evaluating device (20) which receives the measurement values from the temperature sensor (13) and other measurement parameters. The injected liquid is kept at the ambient temperature and the pumping device (3) injects the liquid in pulses, so that measurement can be continuously carried out while injecting each time a small amount of liquid.

Description

Vorrichtung zum Bestimmen des Volumens und/oder des Durchsatzes eines Kreislaufabschnittes von Mensch oder TierDevice for determining the volume and / or the throughput of a circulatory section of humans or animals
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Volumens und/oder des Durchsatzes eines Kreislaufab¬ schnittes von Mensch oder Tier mit einem Flüssigkeitsvorrat, der eine Flüssigkeit mit einer von der Bluttemperatur des Patienten abweichenden Temperatur enthält, einer mit dem Flüssigkeitsvorrat über eine Pumpeinrichtung verbundenen Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Flüssigkeit vom Flüssigkeitsvorrat in den Kreislauf des Patienten, einem Temperaturfühler zum Messen der Temperatur im Kreislauf des Patienten an einer Stelle in Strömungsrichtung hinter der Einspritzstelle und einer Auswerteeinrichtung, an der die Meßwerte des Temperaturfühlers sowie weitere Meßparameter liege .The invention relates to a device for determining the volume and / or the throughput of a circulatory section of humans or animals with a liquid supply which contains a liquid with a temperature deviating from the blood temperature of the patient, an injection device connected to the liquid supply via a pump device Injecting liquid from the liquid supply into the patient's circuit, a temperature sensor for measuring the temperature in the patient's circuit at a point in the flow direction behind the injection point and an evaluation device at which the measured values of the temperature sensor and further measurement parameters lie.
Eine derartige Vorrichtung kann z.B. dazu verwandt werden, das Volumen eines beliebigen Abschnittes des Blut¬ kreislaufes eines Patienten zu messen und/oder den Blut- durchsatz in diesem Abschnitt zu bestimmen. Eine derartige Vorrichtung kann jedoch insbesondere dazu benutzt werden, das Herzzeitvolumen und den Kreislauffüllzustand eines Pa¬ tienten zu überwachen. Dazu erfolgt eine intravenöse Infu¬ sion der Flüssigkeit bei gleichzeitiger Thermodilutionsmes- sung, indem der resultierende Temperaturverlauf des mit der Flüssigkeit vermischten Blutes ausgewertet wird.Such a device can be used, for example, to measure the volume of any section of a patient's blood circulation and / or to measure the blood to determine throughput in this section. However, such a device can be used in particular to monitor the cardiac output and the circulatory filling status of a patient. For this purpose, the liquid is intravenously infused with simultaneous thermodilution measurement by evaluating the resulting temperature profile of the blood mixed with the liquid.
Insbesondere erfordert die intensivmedizinische Steue¬ rung eines schwerstkranken Patienten, das Herzzeitvolumen und den Kreislauffüllzustand zu kennen. Das Herzzeitvolumen, d.h. das Blutvolumen, das das Herz pro Zeiteinheit pumpt, wird üblicherweise mittels Theπrtσdilution bestimmt. Der Kreislauffüllzustand wird dann über das Blutvolumen in den Vorkammern des Herzens oder in den Herzkammern selbst abge¬ schätzt. Da bisher keine praktikablen Verfahren zur direkten Messung dieser Volumina verfügbar sind, wird in der klini¬ schen Praxis das Blutvolumen in den Herzvorkammern indirekt aus dem hydrostatischen Druck abgeschätzt, der durch das entsprechende Volumen verursacht wird.In particular, the intensive medical control of a seriously ill patient requires knowing the cardiac output and the circulatory filling condition. The cardiac output, i.e. the blood volume that the heart pumps per unit of time is usually determined by means of dilution. The circulatory filling state is then estimated from the blood volume in the anterior chambers of the heart or in the heart chambers themselves. Since no practical methods for direct measurement of these volumes have been available to date, in clinical practice the blood volume in the atria of the heart is estimated indirectly from the hydrostatic pressure caused by the corresponding volume.
Zur Messung des Herzzeitvolumens und zur Beurteilung des Kreislauffüllzustandes mittels der eingangs genannten Vorrichtung wird ein Katheter, beispielsweise ein sog. Pul- monalis-Thermodilutions-Einschwemmkatheder in den Patienten eingeführt. Dieser Katheter verfügt über einen ersten Kanal, der vor der rechten Herzkammer endet (sog. proximales Lumen) und frei mit dem Blutstrom in Kontakt steht, über einen zweiten Kanal, der hinter der rechten Herzkammer in der Arteria pulmonalis endet (sog. distales Lumen) und frei mit dem Blutstrom in Kontakt steht, über einen weiteren dritten abgeschlossenen Kanal, der das Aufblasen eines Ballons an der Spitze des Katheters in der Arteria pulmonalis ermög¬ licht, sowie über einen ebenso vom Blutstrom abgeschlossenen vierten Kanal, in dem die elektrischen Anschlüsse des an der Spitze des Katheters in der Arteria pulmonalis plazierten Temperaturfühlers geführt sind.A catheter, for example a so-called pulmonalis thermodilution catheter, is inserted into the patient to measure the cardiac output and to assess the circulatory filling condition by means of the device mentioned at the beginning. This catheter has a first channel that ends in front of the right ventricle (so-called proximal lumen) and is freely in contact with the blood stream, and a second channel that ends behind the right ventricle in the artery pulmonalis (so-called distal lumen) and is in free contact with the blood stream, via a further third closed channel, which enables the inflation of a balloon at the tip of the catheter in the pulmonary artery, and via a fourth channel, likewise closed off from the blood flow, in which the electrical connections of the placed at the tip of the catheter in the pulmonary artery Temperature sensor are guided.
Das Herzzeitvolumen wird dann mittels des Thermodilu- tionsverfahrens bestimmt. Dazu wird eine bestimmte Menge gekühlter, insbesonders eiskalter Glukose- oder Salzlösung über das proximale Lumen vor der rechten Herzkammer inji¬ ziert. Die Indikatorlösung vermischt sich mit dem Blut und wird von der rechten Herzkammer in die Arteria pulmonalis gepumpt. Der sich aus der Thermodilution ergebende Tempera¬ turabfall hinter der rechten Herzkammer wird in der Arteria pulmonalis mittels des Temperaturfühlers registriert.The cardiac output is then determined using the thermodilution method. For this purpose, a certain amount of cooled, especially ice-cold glucose or saline solution is injected via the proximal lumen in front of the right ventricle. The indicator solution mixes with the blood and is pumped from the right ventricle into the pulmonary artery. The temperature drop behind the right ventricle resulting from thermodilution is registered in the pulmonary artery by means of the temperature sensor.
Das Herzzeitvolumen (HZV) kann in der folgenden Weise berechnet werden: m(l)Cardiac output (cardiac output) can be calculated in the following way: m (l)
(GI.1)HZV=(GI.1) HZV =
J c(l) dtJ c (l) German
Auf die Thermodilution angewendet lautet diese Gleichung:Applied to thermodilution, this equation is:
| * σB) * K| * σ B) * K
(GI.2)HZV =(GI.2) HZV =
AT dtAT German
/ wobei Vj = Injektatvolumen Tß = Bluttemperatur Tj = Injektattemperatur K = Korrekturfaktor für spezifisches Gewicht und spezifische Wärme des Injektates und des Blutes T = Bluttemperatur t = Zeit/ where V j = injectate volume T ß = blood temperature T j = injectate temperature K = correction factor for specific weight and specific heat of the injectate and blood T = blood temperature t = time
In der Praxis wird die Ther odilutionsmessung dann durchgeführt, wenn es der Arzt für erforderlich hält. Dazu wird eine Spritze mit dem gekühlten Injektat gefüllt und nach Initialisierung der Auswerteeinrichtung, beispielsweise eines Herzzeitvolumencomputers, über den Injektionskanal des Pulmonalis-Einschwemmkatheters vor die rechte Herzkammer injiziert. Der Herzzeitvolumencomputer verfolgt mittels der Meßwerte des Temperaturfühlers, der distal am Katheter ange¬ bracht ist, den zeitlichen Temperaturverlauf in der Arteria pulmonalis und errechnet aus dem oben genannten Integral und den variabelen Vj, Tß, Tj und der Konstanten K das Herzzeit¬ volumen.In practice, the thermodilution measurement is carried out when the doctor considers it necessary. For this purpose, a syringe is filled with the cooled injectate and after initialization of the evaluation device, for example a cardiac output computer, injected into the right ventricle via the injection channel of the pulmonary irrigation catheter. The cardiac output computer uses the measured values of the temperature sensor, which is attached distally to the catheter, to follow the temperature profile over time in the pulmonary artery and calculates the cardiac output from the above-mentioned integral and the variable V j , T ß , T j and the constant K volume.
Der Kreislauffüllzustand des Patienten wird über die Messung der hydrostatischen Drucke in den Vorkammern beur¬ teilt. Mittels des Pulmonalis-Thermodilutions-Einschwemm- katheters lassen sich somit der Druck in der rechten Herz¬ vorkammer (zentralvenöser Druck CVP) und indirekt in der linken Herzvorkammer (pulmonalkapillärer Verschlußdruck = PCWP) bestimmen. Da es sich hierbei um relativ niedrige Drucke von wenigen cm H20 handelt, kommen meßtechnisch be¬ dingte Fehler relativ häufig vor. Zudem sind diese Drücke unter gewissen Umständen (z.B. bei Überdruckbeatmung) nicht representativ für das Volumen in der jeweiligen Herzvorkam¬ mer. Was die Meßtechnik betrifft, so muß zur Bestimmung dieser Drucke immer ein Meßvorgang erfolgen, der die Anwe¬ senheit eines Arztes oder einer von ihm beauftragten Person notwendig macht.The patient's circulatory filling condition is assessed by measuring the hydrostatic pressures in the antechambers. The pressure in the right ventricle of the heart (central venous pressure CVP) and indirectly in the left ventricle of the heart (pulmonary capillary closure pressure = PCWP) can thus be determined by means of the pulmonary thermodilution flushing catheter. Since these are relatively low pressures of a few cm H 2 O, errors due to measurement technology occur relatively frequently. In addition, these pressures are, under certain circumstances (for example in the case of positive pressure ventilation) not representative of the volume in the respective heart anterior chamber. As far as measurement technology is concerned, a measurement process must always be carried out to determine these pressures, which necessitates the presence of a doctor or a person commissioned by him.
Das Herzzeitvolumen und der Kreislauffüllzustand sind überlebensrelevante Parameter. Sie können sich innerhalb von wenigen Minuten in lebensbedrohlichem Maße verändern. Bei¬ spielsweise können der Kreislauffüllzustand und als Folge davon das Herzzeitvolumen infolge einer akuten inneren Blu¬ tung abnehmen. Um solche Situationen frühzeitig erkennen zu können, wäre eine kontinuierliche bzw. eine möglichst häufi¬ ge Messung des Herzzeitvolumens wünschenswert. Bei dem oben beschriebenen Verfahren, bei dem die eingangs genannte Vor¬ richtung eingesetzt wird, können jedoch das Herzzeitvolumen und der Kreislauffüllzustand eines Patienten nur dann er- mittelt werden, wenn der Arzt oder ein von ihm Beauftragter eine entsprechende Messung vornimmt. Demzufolge werden in der Regel nicht mehr als 12 bis 18 Herzzeitvolumen- und Kreislauffüllzustandsmessungen pro Tag bei einem Patienten durchgeführt. Meistens werden dabei die Messungen in Meßrei¬ hen von jeweils sechs Messungen dreimal am Tag vorgenommen. Daraus ergibt sich, daß bei Abständen von im Durchschnitt ca. 8 Stunden zwischen den einzelnen Meßserien oft rapide Verschlechterungen des Gesundheitszustandes eines Patienten viel zu spät erkannt werden.The cardiac output and the circulatory filling status are parameters relevant to survival. They can change to life-threatening proportions within a few minutes. For example, the circulatory filling state and, as a result, the cardiac output can decrease as a result of acute internal bleeding. In order to be able to recognize such situations at an early stage, a continuous or as frequent as possible measurement of the cardiac output would be desirable. In the method described above, in which the device mentioned at the outset is used, the cardiac output and the circulatory filling condition of a patient can only be determined be averaged if the doctor or one of his representatives takes a corresponding measurement. As a result, no more than 12 to 18 cardiac output and circulatory fill condition measurements are usually performed on a patient per day. The measurements are usually carried out in series of six measurements three times a day. The result of this is that at intervals of approximately 8 hours on average between the individual measurement series, rapid deteriorations in the health status of a patient are often detected far too late.
Da bei Thermodilutionsmessungen bisher eiskaltes Injek- tat verwendet wird, tritt ein Kälteverlust auf, der bei kleinen Injektatmengen nicht mehr vernachlässigt werden kann. Der Kälteverlust wurde bisher durch einen vom Kathe¬ tertyp abhängigen empirischen Korrekturwert berücksichtigt. Bedingt durch die große Zeitkonstante des Wärmeübergangs von der ruhenden Flüssigkeit im Leitungssystem zur umgebenden Luft (50s) kann sich bei häufiger Injektion jedoch nicht das für eine derartige Korrektur erforderliche thermische Gleichgewicht einstellen. Da bei kleinen Injektatmengen der Anteil des zu berücksichtigenden Totraumvolumens (1.2ml) sehr groß ist, entsteht ein großer Fehler. Messungen mit kleinen Injektatmengen waren deshalb bisher nicht möglich.Since ice-cold injections were previously used in thermodilution measurements, a loss of cold occurs, which can no longer be neglected with small amounts of injectate. The cold loss was previously taken into account by an empirical correction value which is dependent on the catheter type. Due to the large time constant of the heat transfer from the dormant liquid in the pipe system to the surrounding air (50s), the thermal equilibrium required for such a correction cannot be established with frequent injection. Since the proportion of dead space volume to be taken into account (1.2ml) is very large for small quantities of injectate, a large error arises. Measurements with small amounts of injectate have therefore not been possible until now.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszu¬ bilden, daß eine Dauerbestimmung des Volumens und des Durch¬ satzes im jeweiligen Kreislaufabschnitt und insbesondere eine Dauerüberwachung des Herzzeitvolumens und des Kreis- lauffüllzustandes eines Patienten möglich sind.The object on which the invention is based is to design the device of the type mentioned at the outset in such a way that permanent determination of the volume and throughput in the respective circulatory section and, in particular, permanent monitoring of the cardiac output and the circulatory filling condition of a patient are possible.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art die ein¬ gespritzte Flüssigkeit ungekuhlt ist, d.h.Raumtemperatur hat und die Pumpeinrichtung so ausgebildet ist, daß die Flüssig¬ keit kontinuierlich pulsierend eingespritzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das Volumen und den Durchsatz in dem besagten Kreislaufab¬ schnitt und insbesondere das Herzzeitvolumen und den Kreis¬ lauffüllzustand fortlaufend zu überwachen, wobei die Messun¬ gen vollautomatisch durchgeführt werden können.This object is achieved according to the invention in that, in the device of the type mentioned at the outset, the injected liquid is uncooled, ie has room temperature, and the pump device is designed such that the liquid is injected continuously in a pulsating manner. With the device according to the invention, it is possible to continuously monitor the volume and the throughput in said circuit section and in particular the cardiac output and the circuit filling state, the measurements being able to be carried out fully automatically.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat insbesondere den Vorteil, daß durch die kontinuierliche Zuführung einer unge- kühlten Meßflüssigkeit, die pro Meßvorgang in kleinen Dosen erfolgt, als Meßflüssigkeit Lösungen verwandt werden können, die dem Patienten sowieso während der Behandlung oder des Krankenhausaufenthaltes zugeführt werden sollten oder müs¬ sen. In dieser Weise wird gleichzeitig mit der kontinuierli¬ chen Überwachung dafür gesorgt, daß die zu applizierenden Lösungen zugeführt werden. Das ist bei der bisher üblichen diskontinuierlichen Messung mit hohen Volumina gekühlter Injektionsflüssigkeit nicht möglich.The device according to the invention has the particular advantage that, through the continuous supply of an uncooled measuring liquid, which is carried out in small doses per measuring process, solutions can be used as the measuring liquid which should or should be supplied to the patient anyway during treatment or hospitalization sen. In this way, simultaneous monitoring ensures that the solutions to be applied are supplied. This is not possible with the discontinuous measurement with high volumes of cooled injection liquid that has been customary until now.
Durch die Verwendung von raumtemperiertem I jektat entsteht kein Kälteverlust an die umgebende Luft. Das zu berücksichtigende Totraumvolumen reduziert sich deshalb auf den im Körper des Patienten befindlichen Teil des Leitsy¬ stems (0,1ml bis 0,2ml). Dabei erfolgt der Kältetransport durch die Katheterwand zum umgebenden Blut so schnell, daß sich das Injektat im verbleibenden Totraum innerhalb weniger Sekunden bis auf die Bluttemperatur erwärmt (Zeitkonstante 2.5s). Da dies wie die Injektion selbst zu einer Abkühlung des Bluts führt, ist damit kein Kälteverlust verbunden.Der restliche Kälteverlust z.B. in Längsrichtung des Katheters wird wie üblich über einen empirischen Korrekturwert berück¬ sichtigt. Durch eine Wichtung des von Flüssigkeitsart und Kathetertyp abhängigen Korrekturwerts mit der Temperaturdif¬ ferenz zwischen Injektat und Blut kann der Fehler weiter reduziert werden. Die durch die geringere Temperaturdiffe¬ renz zwischen Blut und Injektat bedingte geringere Kältemen¬ ge wird durch den vernachlässigbaren Kälteverlust kompen- siert.The use of room-temperature-controlled ijectate means that there is no loss of cold to the surrounding air. The dead space volume to be taken into account is therefore reduced to the part of the control system located in the patient's body (0.1 ml to 0.2 ml). The cold is transported through the catheter wall to the surrounding blood so quickly that the injectate in the remaining dead space warms up to the blood temperature within a few seconds (time constant 2.5s). Since this, like the injection itself, leads to a cooling of the blood, there is no loss of cold associated therewith. The remaining cold loss, for example in the longitudinal direction of the catheter, is taken into account as usual via an empirical correction value. The error can be further reduced by weighting the correction value, which is dependent on the type of liquid and type of catheter, with the temperature difference between the injectate and blood. The lower amount of cold caused by the lower temperature difference between blood and injectate is compensated for by the negligible loss of cold. siert.
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildun¬ gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 11.Particularly preferred refinements and developments of the device according to the invention are the subject of claims 2 to 11.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung näher beschrieben. Es zeigenParticularly preferred exemplary embodiments of the device according to the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawing. Show it
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht die Zuordnung und Verbindung des flüssigkeitsführenden Teils eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Antriebs- und Auswerteeinrichtung,1 is a schematic view of the assignment and connection of the liquid-carrying part of a first exemplary embodiment of the device according to the invention for the drive and evaluation device,
Fig. 2 eine Längsschnittansicht der Pumpeinrichtung mit zugehöriger Antriebseinrichtung bei dem in Fig. 1 darge¬ stellten Ausführungsbeispiel,2 shows a longitudinal sectional view of the pump device with associated drive device in the embodiment shown in FIG. 1,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Pumpeinrichtung mit zugehöriger Antriebseinrichtung gemäß Fig. 2,3 shows a cross-sectional view of the pump device with associated drive device according to FIG. 2,
Fig. 4 in einer schematischen Darstellung die Zuordnung und Verbindung des flüssigkeitsführenden Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Antriebs- und Auswerteeinrichtung,4 shows a schematic illustration of the assignment and connection of the liquid-carrying part of a second exemplary embodiment of the device according to the invention for the drive and evaluation device,
Fig. 5 eine Längsschnittansicht der Pumpeinrichtung mit zugehöriger Antriebseinrichtung bei dem in Fig. 4 darge¬ stellten Ausführungsbeispiel undFIG. 5 shows a longitudinal sectional view of the pump device with associated drive device in the exemplary embodiment shown in FIG. 4 and
Fig. 6 eine Querschnittsansicht der Pumpeinrichtung mit zugehöriger Antriebseinrichtung gemäß Fig. 5.6 shows a cross-sectional view of the pump device with associated drive device according to FIG. 5.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden sich ein Vorrat an Infusionsflüssigkeit auf Raumtemperatur in einem ϊnfusions- beutel 1. Der Infusionsbeutel 1 kann durch eine geeignete nicht dargestellte Vorrichtung zusammengedrückt werden, so daß der dabei erzeugte Überdruck ein Eindringen von Luft verhindert.In the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1, there is a supply of infusion liquid at room temperature in an infusion bag 1. The infusion bag 1 can be compressed by a suitable device, not shown, so that the overpressure generated thereby prevents air from penetrating .
Eine Tropfkammer 2, eine Pumpeinrichtung 3, ein Luft¬ sensor 4, ein Rückschlagventil 5 und ein Infusionsflüssig- keitstemperatursensor 6 sind über ein Schlauchsystem fest miteinander und mit dem Infusionsbeutel 1 sowie einem An¬ schluß 9 einer Einspritzeinrichtung 12 (proximales Lumen) lösbar verbunden.A drip chamber 2, a pump device 3, an air sensor 4, a check valve 5 and an infusion liquid Speed temperature sensors 6 are releasably connected to one another and to the infusion bag 1 and a connection 9 of an injection device 12 (proximal lumen) via a hose system.
Die Pumpeinrichtung 3 kann aus elastisch verformbaren Teilen aufgebaut sein und umfaßt insbesondere eine elastisch verformbare Röhre oder einen Schlauch 16. Wie es insbesonde¬ re in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist die Röhre 16 zwischen einer Halterung 54 und einem Deckel 56 einer An¬ triebseinrichtung 21 angeordnet. Die Antriebseinrichtung 21 arbeitet derart, daß in der Einspritzphase durch eine zeit¬ lich abgestimmte Bewegung mehrerer Schieber 51, die in axia¬ ler Richtung der Röhre 16 und gegen die Röhre 16 bewegbar angeordnet sind, die Röhre 16 zugedrückt und die Flüssigkeit aus der Röhre 16 über das Rückschlagventil 5, den Luftsensor 4 und den Infusionstemperatursensor 6 zur Einspritzeinrich¬ tung 12 gedrückt wird. In der Füllphase wird die Röhre 16 von den Schiebern 51 entlastet, d.h. werden die Schieber 51 von der Röhre 16 zurückgezogen, so daß diese ihre ursprüng¬ liche Form wieder annimmt. Dadurch strömt Flüssigkeit aus dem Infusionsbeutel 1 über die Tropfkammer 2 in die Röhre 16 nach. Die Schieber 51 werden mittels Federn 50, die die Schieber 51 in Richtung auf die Röhre 16 vorspannen, und Nocken 52 über eine Welle 53 und ein Getriebe 57, 58, 59, 60 von einem Antriebsmotor 63 bewegt.The pump device 3 can be constructed from elastically deformable parts and in particular comprises an elastically deformable tube or a hose 16. As is shown in particular in FIGS. 2 and 3, the tube 16 between a holder 54 and a cover 56 is one Drive device 21 arranged. The drive device 21 works in such a way that in the injection phase, the tube 16 is pressed and the liquid out of the tube 16 by a time-coordinated movement of a plurality of sliders 51, which are arranged to be movable in the axial direction of the tube 16 and against the tube 16 is pressed to the injection device 12 via the check valve 5, the air sensor 4 and the infusion temperature sensor 6. In the filling phase, the tube 16 is relieved of the slide 51, i.e. the slides 51 are withdrawn from the tube 16 so that it returns to its original shape. As a result, liquid flows from the infusion bag 1 into the tube 16 via the drip chamber 2. The slides 51 are moved by a drive motor 63 by means of springs 50, which prestress the sliders 51 in the direction of the tube 16, and cams 52 via a shaft 53 and a gear 57, 58, 59, 60.
Um eine impuls- oder stoßartige Einspritzung der Infu¬ sionsflüssigkeit zu erreichen, wird während der Ein¬ spritzphase ein hoher Druck in der Pumpeinrichtung 3 er¬ zeugt. Dieser Druck wird durch die Federn 50 auf einen der Federvorspannung entsprechenden Wert begrenzt. Die Federn 50 bewirken während der Füllphase eine Energiespeicherung, wodurch der Motor 63 zeitlich gleichmäßig belastet wird.In order to achieve a pulsed or burst-like injection of the infusion liquid, a high pressure is generated in the pump device 3 during the injection phase. This pressure is limited by the springs 50 to a value corresponding to the spring preload. The springs 50 cause energy storage during the filling phase, whereby the motor 63 is loaded evenly over time.
Durch geeignet geformte Berührungsflächen der Halterung 54, des Deckels 56 und der Schieber 51 der Antriebseinrich- tung 21 mit der Röhre 16 wird eine derartige Verformung der Röhre 16 erreicht, daß ein sicherer Verschluß der Röhre 16 und ein weitgehend konstanter Druckverlauf während der Ein¬ spritzphase bewirkt wird. Dabei ist eine konvex/konkave Verformung der Röhre 16, d.h. ein seitliches Eindrücken der Röhrenwand in Richtung auf die Röhrenachse und die entspre¬ chende Rückstellung, besonders vorteilhaft.By suitably shaped contact surfaces of the holder 54, the cover 56 and the slide 51 of the drive device device 21 with the tube 16 such a deformation of the tube 16 is achieved that a secure closure of the tube 16 and a largely constant pressure curve during the injection phase is brought about. A convex / concave deformation of the tube 16, ie a lateral pushing in of the tube wall in the direction of the tube axis and the corresponding resetting, is particularly advantageous.
Mit der Tropfkammer 2 kann der Infusionsfluß sowohl visuell als auch über ein Auswerte- und Steuergerät 20 über¬ wacht werden, das damit verbunden ist. Falls sich Luft im Leitungssystem befindet, wird dieses durch den Luftsensor 4 erkannt. Das Rückschlagventil 5 öffnet und schließt fluß- richtungsabhängig und läßt einen Fluß der Infusionsflüssig¬ keit vom Infusionsbeutel 1 nur zur Einspritzeinrichtung 12 zu. Ein Rückfluß von Blut aus dem Kreislauf wird damit ver¬ hindert. Die Funktion des Rückschlagventiles 5 kann auch durch gesteuerte Ventile, z.B. durch geeignet gesteuerte Schieber 51, erfüllt werden.With the drip chamber 2, the infusion flow can be monitored both visually and via an evaluation and control device 20 which is connected to it. If there is air in the line system, this is recognized by the air sensor 4. The check valve 5 opens and closes depending on the direction of flow and allows the infusion liquid to flow from the infusion bag 1 only to the injection device 12. A backflow of blood from the circulation is thus prevented. The function of the check valve 5 can also be controlled by controlled valves, e.g. by suitably controlled slide 51 can be met.
Die Antriebseinrichtung 21 wird durch das Steuer- und Auswertegerät 20 kontrolliert, mit dem die Tropf am er 2, der Luftsensor 4, der Infusionstemperatursensor 6 und der Anschluß 10 eines Bluttemperaturfühlers 13 verbunden sind, der am distalen Ende der Einspritzeinrichtung 12 vorgesehen ist.The drive device 21 is controlled by the control and evaluation device 20, with which the drip on the he 2, the air sensor 4, the infusion temperature sensor 6 and the connection 10 of a blood temperature sensor 13 are connected, which is provided at the distal end of the injection device 12.
Die Einspritzeinrichtung 12 mit ihrem Anschluß 9 und dem Bluttemperaturfühler 13 sind vorzugsweise in einen Ka¬ theter 11 eingebaut. Ein Ballon 15 mit einem Anschluß 8 erleichtert das Einführen des Katheters 11. Das distale Lumen 15 mit dem Anschluß 7 steht für andere Aufgaben, z.B. für Druckmessungen zur Verfügung.The injection device 12 with its connection 9 and the blood temperature sensor 13 are preferably installed in a catheter 11. A balloon 15 with a connector 8 facilitates the insertion of the catheter 11. The distal lumen 15 with the connector 7 is used for other tasks, e.g. available for pressure measurements.
Die gesamte Anordnung ist ohne Kühleinrichtungen und/- oder Wärmeisoliereinrichtungen ausgebildet, so daß die In¬ jektionsflüssigkeit auf Raumtemperatur bleibt und auf Raum¬ temperatur injiziert wird. Zur Messung des Herzzeitvolumens und des Kreislauffüll- zustandes wird der Katheter 11 beispielsweise derart im venösen Blutkreislauf des Patienten plaziert, daß sich die Einspritzeinrichtung 12 im rechten Vorhof des Herzens und der Bluttemperaturfühler 13 am distalen Ende in der Pulmo- nalarterie befinden. Es sind aber auch andere Anordnungen und Plazierungen möglich.The entire arrangement is designed without cooling devices and / or heat insulation devices, so that the injection liquid remains at room temperature and is injected at room temperature. To measure the cardiac output and circulatory filling condition, the catheter 11 is placed, for example, in the patient's venous blood circulation in such a way that the injection device 12 is located in the right atrium of the heart and the blood temperature sensor 13 at the distal end in the pulmonary artery. However, other arrangements and placements are also possible.
Im Steuer- und Auswertegerät 20 können eine Zyklusdau¬ er, eine mittlere Infusionsrate und eine Injektatmenge pro Zyklus von beispielsweise 2 Minuten, 90 ml pro Stunde und 2 bis 3 ml pro Zyklus vorgegeben werden. Es ist aber auch mög¬ lich, das Steuer- und Auswertegerät 20 so einzustellen, daß die Zyklusdauer auf einen vom Ergebnis der Auswertung ab¬ hängigen Minimalwert verkürzt wird. Um eine Überinfusion des Patienten zu vermeiden, kann der Benutzer eine maximal zu¬ lässige Infusionsmenge vorgeben. Dadurch wird bei Bedarf eine genauere Überwachung des Patienten ermöglicht.A cycle duration, an average infusion rate and an amount of injectate per cycle of, for example, 2 minutes, 90 ml per hour and 2 to 3 ml per cycle can be specified in the control and evaluation device 20. However, it is also possible to set the control and evaluation device 20 in such a way that the cycle duration is shortened to a minimum value which is dependent on the result of the evaluation. In order to avoid overinfusion of the patient, the user can specify a maximum permissible amount of infusion. This enables more precise monitoring of the patient if necessary.
Eine Infusion besteht aus den Phasen des langsamen Befüllens der Pumpeinrichtung 16 und des schnellen Einsprit- zens durch die Pumpeinrichtung 16. Die Einspritzung führt zu einer Veränderung des Temperaturverlau s am Bluttemperatur¬ fühler 13. In Verbindung mit dem EinspritzZeitpunkt werden diese Informationen im Auswerte- und Steuergerät 20 ausge¬ wertet. Die Einspritzzungen werden somit selbsttätig peri¬ odisch oder kontinuierlich pulsierend ausgeführt, wobei bei jeder Einspritzung das Herzzeitvolumen und der Kreislauf¬ füllzustand bestimmt und aufgezeichnet werden.An infusion consists of the phases of the slow filling of the pump device 16 and the rapid injection by the pump device 16. The injection leads to a change in the temperature lag at the blood temperature sensor 13. In connection with the injection time, this information is evaluated and Control unit 20 evaluated. The injection tongues are thus carried out automatically periodically or continuously pulsating, the cardiac output and the circulatory filling condition being determined and recorded for each injection.
Das Auswerte- und Steuergerät 20 überwacht die gesamte Anordnung. Wenn sich Luft im System befindet, einer der Sensoren ausfällt oder keine Infusionsflüssigkeit mehr vor¬ handen ist, wird ein technischer Alarm gegeben und wird die nächste Infusion verhindert. Wenn das ermittelte Herzzeit- volumen oder der Kreislauffüllzustand vorgegebene Grenzwerte über- oder unterschreiten, wird ein medizinischer Alarm gegeben.The evaluation and control device 20 monitors the entire arrangement. If there is air in the system, one of the sensors fails or there is no more infusion liquid, a technical alarm is given and the next infusion is prevented. A medical alarm is triggered if the determined cardiac output or the circulatory filling status exceed or fall below the specified limit values given.
Das in den Fig. 4 bis 6 dargestellte zweite Ausfüh¬ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterschei¬ det sich von dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel in der Ausbildung der Pumpeinrichtung. Die Pumpeinrichtung 31 bei dem in den Fig. 4 bis 6 darge¬ stellten zweiten Ausführungsbeispiel umfaßt einen in einem Zylinder beweglichen Kolben 32 und ist in der in Fig. 5 und 6 dargestellten Weise zwischen einer Halterung 77 und einem Deckel 76 der Antriebseinrichtung 21 angeordnet. Durch den Vorschub eines Schiebers 74 wird der Kolben 32 in die Pump¬ einrichtung 31 gedrückt und wird die Flüssigkeit aus der Pumpeinrichtung 31 über ein Zweiwegeventil 30, den Luftsen¬ sor 4 und den Infusionstemperatursensor 6 zur Einspritzein¬ richtung 12 gefördert. Beim Rückzug des Schiebers 74 wird der Kolben 32 aus der Pumpeinrichtung 31 gezogen. Dadurch strömt Flüssigkeit aus dem Infusionsbeutel 1 über die Tropf¬ kammer 2 und das Zweiwegeventil 30 in die Pumpeinrichtung 31 nach. Der Schieber 74 wird mittels einer Spindel 73 über ein Getriebe 71, 79, 80 von einem Motor 81 bewegt.The second exemplary embodiment of the device according to the invention shown in FIGS. 4 to 6 differs from the first exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 in the design of the pump device. The pump device 31 in the second exemplary embodiment shown in FIGS. 4 to 6 comprises a piston 32 movable in a cylinder and is arranged in the manner shown in FIGS. 5 and 6 between a holder 77 and a cover 76 of the drive device 21. By pushing a slide 74, the piston 32 is pressed into the pump device 31 and the liquid is pumped out of the pump device 31 via a two-way valve 30, the air sensor 4 and the infusion temperature sensor 6 to the injection device 12. When the slide 74 is withdrawn, the piston 32 is pulled out of the pump device 31. As a result, liquid flows out of the infusion bag 1 via the drip chamber 2 and the two-way valve 30 into the pump device 31. The slide 74 is moved by means of a spindle 73 via a gear 71, 79, 80 by a motor 81.
Das Zweiwegeventil 30 öffnet und schließt flußrich- tungsabhängig. Es läßt nur einen Fluß vom Infusionsbeutel 1 zur Pumpeinrichtung 31 und von der Pumpeinrichtung 31 zur Einspritzeinrichtung 12 zu. Die Funktion des Zweiwegeventils 30 kann auch durch gesteuerte Ventile erfüllt werden.The two-way valve 30 opens and closes depending on the flow direction. It only allows a flow from the infusion bag 1 to the pump device 31 and from the pump device 31 to the injection device 12. The function of the two-way valve 30 can also be fulfilled by controlled valves.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Volumen und Durchsatz eines Kreislaufabschnittes, insbesondere das Herzzeitvolumen, das rechtsventrikuläre enddiastolische Volumen und das präpulmonale Blutvolumen in kurzen Zeitab¬ ständen, z.B. in Abständen von Minuten, d.h. nahezu kontinu¬ ierlich gemessen und überwacht werden. Über eine entspre¬ chende ggf. statistische Auswertung des Mischtemperaturver¬ laufs läßt sich nicht nur das Herzzeitvolumen analog zur Gleichung 2 berechnen, sondern können auch das rechtsven- trikuläre enddiastolische Herzkammervolumen RVEDV und das sogenannte präpulmonale Blutvolumen PPBV berechnet werden, das die Summe der enddiastolischen Volumina an rechtem Vor¬ hof (Vorkammer) und Ventrikel (Herzkammer) darstellt.With the device according to the invention, the volume and throughput of a circulatory section, in particular the cardiac output, the right ventricular end-diastolic volume and the pre-pulmonary blood volume, can be measured and monitored almost continuously in short time intervals, for example at intervals of minutes, ie. By means of a corresponding statistical analysis of the mixed temperature curve, if necessary, not only can the cardiac output be calculated analogously to equation 2, but also the right-handed tricular end-diastolic ventricular volume RVEDV and the so-called prepulmonary blood volume PPBV are calculated, which represents the sum of the end-diastolic volumes on the right atrium (atrium) and ventricle (ventricle).
Das Herzkammervolumen RVEDV berechnet sich als Produkt aus dem Herzzeitvolumen HZV und der Zeitkonstante (tau) des exponentiellen Abfalls des Mischtemperaturverlaufs:The RVEDV ventricular volume is calculated as the product of the cardiac output HZV and the time constant (tau) of the exponential drop in the mixing temperature curve:
RVEDV = HZV*tauRVEDV = HZV * dew
Das Blutvolumen PPBV berechnet sich als Produkt aus dem Herzzeitvolumen HZV und der mittleren Durchgangszeit MTT des Mischtemperaturverlaufs:The blood volume PPBV is calculated as the product of the cardiac output HZV and the mean transit time MTT of the mixed temperature curve:
PPBV = HZV*MTTPPBV = HZV * MTT
Die RVEDV- und PPBV-Werte sind empfindliche zuverlässi¬ ge Indikatoren des zirkulierenden Blutvolumens.The RVEDV and PPBV values are sensitive, reliable indicators of the circulating blood volume.
Ein Standard-Intensivmedizinpatient erhält als Basis¬ infusion mindestens ca. 20 ml/kg/24h an kristallinen Lösun¬ gen (Zuckerlösungen, Salzlösungen) und Lösungen zur parente- ralen Ernährung. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Basisinfusionslösung als Indikatorlösung verwandt wer¬ den. Bei der oben angegebenen Mindestinfusionsrate an kri¬ stallinen Lösungen sind bei einem Körpergewicht von 75kg und einem Infusionsvolumen von 3ml pro Zyklus mindestens 500 Meßzyklen pro Tag ohne zusätzlichen Injektatbedarf möglich. Das entspricht einem Meßzyklus von 3min. Bisher waren bei einer tolerierbaren zusätzlichen Belastung der Patienten von 200ml Injektat pro Tag (24 Std.) und 10ml Injektatvolumen pro Messung maximal 20 Injektionen pro Tag möglich. Eine spezielle Aufbereitung und Injektion des Injektats zur Ther- modilutionsmessung entfällt dabei. Die sonst konstante Basi- sinfusionslösungszugabe wird lediglich entsprechend modu¬ liert, wobei die Modulation vorzugsweise nadeiförmig ist, aber auch sinusförmig sein kann. Die erfindungsgemäße Vor¬ richtung erfüllt die Aufgaben eines Infusionsgerätes und eines Thermodilutionsinjektors. Sie verabreicht die bisher kontinuierlich verabreichten Lösungen periodisch als Bolus und wertet dabei auftretende Veränderungen der Bluttempera¬ tur aus. Zur Infusion geeignet sind alle intravenös zu ap- plizierenden Lösungen, gegen deren Applikation als Bolus von geringem Volumen (wenige ml) keine medizinischen Einwände vorliegen. Solche Lösungen sind z.B. isotone Elektrolytlö- sungen (Kochsalz-, Ringerlösung) , isotone Glukoselösungen, isotone Nährlösungen ohne Fettzusatz.A standard intensive care patient receives at least about 20 ml / kg / 24h of crystalline solutions (sugar solutions, salt solutions) and solutions for parenteral nutrition as a basic infusion. In the device according to the invention, the basic infusion solution can be used as an indicator solution. With the above-mentioned minimum infusion rate of crystalline solutions, a body weight of 75 kg and an infusion volume of 3 ml per cycle enables at least 500 measuring cycles per day without additional need for injectate. This corresponds to a measuring cycle of 3 minutes. So far, a maximum of 20 injections per day were possible with a tolerable additional load on the patient of 200 ml of injectate per day (24 hours) and 10 ml of injectate volume per measurement. There is no special preparation and injection of the injectate for thermodilution measurement. The otherwise constant addition of basic infusion solution is only modulated accordingly, the modulation preferably being needle-shaped, but also being sinusoidal. The device according to the invention fulfills the tasks of an infusion device and a thermodilution injector. You administered the so far continuously administered solutions periodically as a bolus and evaluates changes in blood temperature that occur. All solutions to be administered intravenously are suitable for infusion, and there are no medical objections to their application as a bolus of small volume (a few ml). Such solutions are, for example, isotonic electrolyte solutions (saline, Ringer's solution), isotonic glucose solutions, isotonic nutrient solutions without added fat.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet bei ihrem Ein¬ satz somit den Vorteil, daß kein zusätzliches Injektat für die Messung erforderlich ist, sich durch den automatischen Betrieb eine Arbeitserleichterung für die Bedienungspersonen ergibt und die Überwachung nahezu kontinuierlich erfolgen kann. Das Gerät kann gleichzeitig als Infusionsgerät ver¬ wandt werden, wobei übliche Pulmonalis-Einschwemmkatheter verwendet werden können. The device according to the invention therefore has the advantage in its use that no additional injectate is required for the measurement, the automatic operation makes work easier for the operators and the monitoring can take place almost continuously. The device can at the same time be used as an infusion device, wherein conventional pulmonary irrigation catheters can be used.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zum Bestimmen des Volumens und/oder des Durchsatzes eines Kreislaufabschnittes von Mensch oder Tier mit1. Device for determining the volume and / or the throughput of a circuit section of humans or animals with
- einem Flüssigkeitsvorrat, der eine Flüssigkeit mit einer von der Bluttemperatur des Patienten abweichenden Temperatur enthält,- a fluid supply containing a fluid at a temperature different from the patient's blood temperature,
- einer mit dem Flüssigkeitsvorrat über eine Pumpein¬ richtung verbundenen Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Flüssigkeit vom Flüssigkeitsvorrat in den Kreislauf des Patienten,an injection device connected to the liquid supply via a pump device for injecting liquid from the liquid supply into the patient's circulation,
- einem Temperaturfühler zum Messen der Temperatur im Kreislauf des Patienten an einer Stelle in Strömungsrichtung hinter der Einspritzstelle und- A temperature sensor for measuring the temperature in the patient's circulation at a point in the flow direction behind the injection point and
- einer Auswerteeinrichtung, an der die Meßwerte des Temperaturfühlers sowie weitere Meßparameter liegen, dadurch gekennzeichne . daß die eingespritzte Flüssigkeit ungekuhlt ist, d.h. Raumtemperatur hat und die Pumpeinrichtung (3, 31) so ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit kontinuierlich pul¬ sierend eingespritzt wird.- characterized by an evaluation device on which the measured values of the temperature sensor and further measurement parameters are located. that the injected liquid is uncooled, i.e. Has room temperature and the pump device (3, 31) is designed so that the liquid is injected continuously pulsating.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3, 31) durch die Auswerteeinrich¬ tung (20) in Abhängigkeit vom Abschluß der Messung für den jeweils vorhergehenden EinspritzVorgang angesteuert wird.2. Device according to claim 1, characterized in that the pump device (3, 31) is controlled by the evaluation device (20) as a function of the completion of the measurement for the respective previous injection process.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3, 31) durch die Auswerteeinrich¬ tung (20) so betätigt wird, daß eine von der vorhergehenden Messung abhängige Flüssigkeitsmenge eingespritzt wird. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pump device (3, 31) by the Auswerteinrich¬ device (20) is actuated so that a quantity of liquid dependent on the previous measurement is injected.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3, 31) in vorgegebenen Intervallen betätigt wird.4. The device according to claim 1, characterized in that the pumping device (3, 31) is actuated at predetermined intervals.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3, 31) eine vorgegebene Flüssig¬ keitsmenge zuführt.5. The device according to claim 4, characterized in that the pumping device (3, 31) supplies a predetermined amount of liquid.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3) in Form einer elastisch verformbaren Röhre (16) ausgebildet ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pump device (3) is designed in the form of an elastically deformable tube (16).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrenwand bezüglich der Röhrenachse konvex/konkav verformbar ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the tube wall is convex / concave deformable with respect to the tube axis.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (31) als Kol¬ benzylinderanordnung ausgebildet ist.8. Device according to one of claims 1 to 5, da¬ characterized in that the pump device (31) is designed as a Kol¬ benzylinder arrangement.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung (12) aus einem Katheter (11) zum Einführen in den Kreislauf des Patienten besteht, an dessen distalem Ende der Temperatur¬ fühler (13) vorgesehen ist und der an einer Stelle vor dem distalen Ende mit einer Mündung zum Ausgeben der einzusprit¬ zenden Flüssigkeit versehen ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the injection device (12) consists of a catheter (11) for insertion into the patient's circulation, at the distal end of which the temperature sensor (13) is provided and which at one Place in front of the distal end is provided with an opening for dispensing the liquid to be injected.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 1 , dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3) eine Einrichtung (50) zur Druckbegrenzung aufweist.10. The device according to claim 6 or 1, characterized gekenn¬ characterized in that the pumping device (3) has a device (50) for pressure limitation.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtung (3) mit einer Ein- richtung zum Speichern von Energie beim Entlastungshub ver¬ sehen ist. 11. The device according to claim 6, 7 or 10, characterized in that the pump device (3) with a one Direction for storing energy is provided during the relief stroke.
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