DE19705474A1 - Implantable measuring unit for intracranial pressures, etc. - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine implantierbare Meßeinheit zur intrakorporalen Messung von Patientendaten, insbesondere von Hirndrücken, für den mobilen Einsatz unter Alltagsbedingungen und ist eine Zusatzanmeldung zur DE 196 38 813.9 mit dem Titel "Intrakorporal einsetzbares Meßsystem".The invention relates to an implantable measuring unit for intracorporeal measurement of patient data, especially of Brain pressure, for mobile use under everyday conditions and is an additional application to DE 196 38 813.9 with the Title "Intracorporeal measuring system".
In medizinischen Anwendungen werden Meßsonden mit Hilfe eines Katheters in den Körper, z. B. in den Kopf (intrakraniell) eingeführt und an Stellen geleitet, an denen Biosignale gemessen werden müssen. Die Sonden müssen bei Messungen im Schädel einen sehr kleinen Querschnitt aufweisen und sind daher bevorzugt Mikrosensoren, die in eine Trägerhülse montiert und kontaktiert sind.In medical applications, measuring probes are made using a Catheters in the body, e.g. B. in the head (intracranial) introduced and directed to places where bio signals must be measured. The probes must be used for measurements in Skulls have a very small cross section therefore preferred microsensors that are in a carrier sleeve mounted and contacted.
Zum Beispiel wird zur Diagnose der Symptomatik eines Wasserkopfes (Hydrozephalus) in der Klinik auf der Intensivstation der Hirndruck mit einer Sonde intrakraniell gemessen. Anschließend wird die Sonde herausgezogen und vernichtet bzw. bei mehrfach verwendbaren Sonden sterilisiert und beim nächsten Patienten wiederverwendet.For example, one is used to diagnose the symptoms Water head (hydrocephalus) in the clinic on the Intensive care unit intracranial pressure with a probe measured. The probe is then pulled out and destroyed or sterilized in the case of reusable probes and reused with the next patient.
Wenn z. B. ein Hydrozephalus diagnostiziert wurde, wird ein sog. Shunt-System gelegt, durch das bei Ansteigen des Hirndrucks über einen festgelegten Wert Gehirnwasser (Liquor) in die Bauchhöhle ableitet, damit ein Überdruck im Gehirn vermieden wird.If e.g. B. has been diagnosed with hydrocephalus, a so-called shunt system, by which when the Cerebral pressure above a set value cerebrospinal fluid (cerebrospinal fluid) into the abdominal cavity, thus creating an overpressure in the brain is avoided.
Die Hirndruckmessung kann sowohl epi- als auch subdural erfolgen. Epidural bedeutet, daß zwischen der harten Hirnhaut (Dura mater) und der Schädeldecke (Kalotte) der Hirndruck indirekt über den vom Liquor auf die Hirnhaut ausgeübten Druck bestimmt wird.The intracranial pressure measurement can be epidural as well as subdural respectively. Epidural means that between the hard meninges (Dura mater) and the skull cap (calotte) the brain pressure indirectly via that exerted on the meninges by the cerebrospinal fluid Pressure is determined.
Dieser Meßort hat die Vorteile, daß die harte Hirnhaut nicht durchstoßen wird, somit eine Infektion der Hirnhaut vermieden wird, der Eingriff wesentlich einfacher ist, kein Hirngewebe bei dieser Messung verletzt wird, und der Sensor einen längeren Zeitraum an seinem Meßort verweilen kann.This location has the advantages that the hard meninges do not is pierced, thus avoiding infection of the meninges the procedure is much easier, no brain tissue is violated during this measurement, and the sensor one can remain at its measuring location for a longer period of time.
Eine subdurale Messung bedeutet, daß der Sensor unter die Hirnhaut geschoben wird und diese hierbei durchstoßen werden muß. Des weiteren kann nun auch der Druck im Hirngewebe (parenchymal) gemessen werden und es wird häufig das Hirngewebe durchstoßen, um eine Messung im Ventrikel (intraventrikulär) zu ermöglichen.A subdural measurement means that the sensor is under the Meninges is pushed and this is pierced got to. Furthermore, the pressure in the brain tissue can now (parenchymal) and it often becomes Brain tissue pierced for a measurement in the ventricle (intraventricular).
Es sind verschiedene intrakraniale Meßsysteme bekannt. Zum Beispiel bietet die Firma B. Braun Melsungen AG ein epidurales Meßsystem unter dem Namen "Epidyn" an. Hier ist ein Mikrodrucksensor in einem metallischen Gehäuse befestigt. Der Sensor ist mit Litzen eines Kabels verbunden, durch die elektrische Signale an eine extrakorporale Auswerteeinheit geleitet werden.Various intracranial measuring systems are known. To the For example, B. Braun Melsungen AG offers an epidural Measuring system under the name "Epidyn". Here is a Micro pressure sensor attached in a metallic housing. Of the Sensor is connected to strands of a cable through which electrical signals to an extracorporeal evaluation unit be directed.
Ein weiteres epidurales System ist von der Firma Spiegelberg erhältlich, bei dem ein Ballonkatheter unter die Kalotte geschoben wird. Je nach Hirndruck, die harte Hirnhaut auf den Ballon überträgt, wird der Druck über eine Leitung nach außen geleitet und kann dort extrakorporal gemessen werden.Another epidural system is from Spiegelberg available with a balloon catheter under the calotte is pushed. Depending on the pressure in the brain, the hard meninges on the Balloon transmits, the pressure is passed through a line to the outside conducted and can be measured extracorporeally there.
Die Firma Camino bietet ein intraventrikuläres Hirndruckmeßsystem mit einem Lichtwellenleiter an, bei dem über einen Siliziumoxidspiegel, der je nach Druck seine Lage und damit seinen Reflexionskoeffizienten verändert, eine Druckmessung nach dem Reflexionsmeßverfahren durchgeführt wird. Der reflektierte Anteil wird in Verhältnis zum gesendeten Lichtanteil gesetzt, wodurch eine Information über den Druck im Ventrikel gewonnen wird. Das System bietet den Vorteil bei der TÜV-Zulassung, daß keine elektrischen Ströme bzw. Spannungen intrakorporal auftreten.The Camino company offers an intraventricular Brain pressure measuring system with an optical fiber, in which via a silicon oxide mirror which, depending on the pressure, its position and thereby changing its reflection coefficient, one Pressure measurement carried out using the reflection measurement method becomes. The reflected part is in relation to the sent light portion set, which provides information about the pressure in the ventricle is obtained. The system offers that Advantage with the TÜV approval that no electrical currents or tensions occur intracorporeally.
Zudem sind einmalverwendbare, intraventrikuäre und parenchymale "Low-cost" Hirndrucksensoren verfügbar. Die Firma Codman (Johnson & Johnson) bietet seit Frühjahr '95 einen Hirndrucksensor mit piezoresistiver Technik an, der durch eine Schaltung mit Trimmpotentiometern im Stecker abgeglichen wird.Also, disposable, intraventricular and Parenchymal "low-cost" brain pressure sensors available. The Codman (Johnson & Johnson) has been offering since spring '95 a brain pressure sensor with piezoresistive technology through a circuit with trim potentiometers in the connector is compared.
Die vorgenannten Meßsysteme erfordern eine stationäre Aufnahme des Patienten zur Durchführung von Druckmessungen, da die Zuleitungen sehr empfindlich sind. Es ist jedoch erwünscht, in zeitlichen Abständen intrakorporal Drücke unter normalen Lebensbedingungen des Patienten zu messen und aufzuzeichnen.The above-mentioned measuring systems require a stationary one Admission of the patient to perform pressure measurements, because the supply lines are very sensitive. However, it is desirable, at intervals of time intracorporeal pressures below measure normal living conditions of the patient and to record.
Des weiteren wird durch die Katheteranbindung des Patienten an die Monitore seine Bewegungsfreiheit eingeschränkt. Dadurch ist die Pflege des Patienten sehr aufwendig, obwohl sich dieser psychisch und physisch selbst versorgen könnte. Zudem besteht die Gefahr von Fehlmessungen und Geräteausfall bei Bewegung des Patienten.Furthermore, through the catheter connection of the patient limited freedom of movement to the monitors. This makes caring for the patient very complex, though he could take care of himself mentally and physically. There is also the risk of incorrect measurements and device failure when the patient moves.
Insbesondere für eine Implantation eines Shuntsystems zur Liquordrainage wäre ein implantierbares Meßsystem zur Steuerung des Katheterquerschnitts und des Ventilöffnungsdrucks sehr wünschenswert. In particular for an implantation of a shunt system CSF drainage would be an implantable measuring system for Control of catheter cross section and Valve opening pressure very desirable.
In der US-PS 4,519,401 ist ein telemetrisches, intrakranielles Druckmeßimplantat beschrieben, das keine Kabelverbindungen zu extrakorporal gelegenen Aufzeichnungs- und Auswerteeinheiten benötigt. Hierzu ist eine erste Funkeinheit vorgesehen, die die Meßsignale eines Druck- und eines Temperatursensors an eine zweite Funkeinheit überträgt. Die erste Funkeinheit wird unter der Kopfhaut implantiert und ist mit den intrakorporalen Sensoren verbunden. Der Patient trägt die zweite Funkeinheit extrakorporal bei sich. Beide Funkeinheiten verfügen jeweils über einen Sender und einen Empfänger. Zu festgelegten Zeiten werden die Sensoren mit einem Impuls aktiviert, der von der zweiten Funkeinheit zur ersten Funkeinheit übertragen wird. Die Meßdaten werden dann von der ersten zur zweiten Funkeinheit übertragen und können von dort an gespeichert und an einem Monitor angezeigt werden. Das beschriebene System schaltet die Sensoren in voreingestellten Intervallen ein und aus. Dann kann es jedoch passieren, daß plötzlich ansteigende Drücke nicht aufgezeichnet werden. Außerdem ist die Aufzeichnungsdichte der Meßdaten unabhängig von der Relevanz der Daten gleichbleibend. Es ist nicht möglich, ein kontinuierliches Meßsignal zu erhalten, da die Datenrate der Meßwerte zu gering ist. Durch die Verwendung von Funksignalen sind relativ große Sendeleistungen in der Gehirnnähe erforderlich, die unter Umständen schädliche Nebenwirkungen haben.US Pat. No. 4,519,401 describes a telemetric intracranial pressure measurement implant described that none Cable connections to extracorporeally located recording and evaluation units required. Here is a first Radio unit provided that the measurement signals of a pressure and transmits a temperature sensor to a second radio unit. The first radio unit is implanted under the scalp and is connected to the intracorporeal sensors. The patient carries the second radio unit with him extracorporeally. Both Radio units each have a transmitter and one Receiver. At specified times, the sensors are also used activated a pulse from the second radio unit to first radio unit is transmitted. The measurement data are then from the first to the second radio unit and can from there saved and displayed on a monitor will. The system described switches the sensors in preset intervals on and off. But then it can happen that suddenly increasing pressures do not to be recorded. In addition, the recording density of the measurement data regardless of the relevance of the data constant. It is not possible to have a continuous one Obtain measurement signal because the data rate of the measured values too is low. By using radio signals relatively large transmission powers near the brain required, that may have harmful side effects.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 41 903 A1 wird ein implantierbares telemetrische Endosystem beschrieben, dessen Außenmaße kleiner als 1,0 mm×1,5 mm×0,6 mm sind. Das implantierbare Meßsystem weist einen Sensor in Verbindung mit einer Telemetrieeinheit auf, die induktiv an ein extrakorporales Empfangsgerät gekoppelt wird. Das implantierte System wird induktiv von außen mit Energie versorgt, so daß keine Batterien implantiert werden müssen. In the German patent application DE 43 41 903 A1 a implantable telemetric endosystem described External dimensions are less than 1.0 mm × 1.5 mm × 0.6 mm. The implantable measuring system has a sensor in connection with a telemetry unit that is inductive to a extracorporeal receiving device is coupled. The implanted system becomes inductive from the outside with energy supplied so that no batteries need to be implanted.
Als Datenübertragungsverfahren werden Amplituden-, Frequenz- und Pulsweitenmodulation vorgeschlagen. Eine Methode zur Anordnung, Befestigung und Verkabelung des Drucksensors und der Telemetrieeinheit wird nicht beschrieben.Amplitude, frequency and and pulse width modulation are proposed. A method for Arrangement, mounting and wiring of the pressure sensor and the telemetry unit is not described.
In "Contacless Inductive-Operation Microcircuits for Medical Applications", von L. Talamonti, G. Porroveccio, G. Marotta, IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, Proc. of the 10th Annual Intern. Conference, New Orleans, Nov. 4-7, 1988, Seiten 818-819, wird eine implantierbare Telemetrieeinheit vorgestellt, die mit Druck- bzw. Temperatursensoren auf einem Chip integrierbar ist. Die Telemetrieeinheit sollte jedoch für einen störungssicheren und patientenverträglichen Betrieb direkt unter der Haut eingesetzt werden. Dann ist die beschriebene Aufbautechnik von Druck-/Temperatursensor und Telemetrieeinheit auf einem Chip nicht vorteilhaft, da der Sensor an definierte Stellen im Körper, z. B. im Liquor oder unter die Hirnhaut eingebracht werden muß. In der Praxis ist somit eine Trennung von Sensor und Telemetrieeinheit erforderlich.In "Contacless Inductive-Operation Microcircuits for Medical Applications ", by L. Talamonti, G. Porroveccio, G. Marotta, IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, Proc. of the 10th Annual Intern. Conference, New Orleans, Nov. 4-7, 1988, Pages 818-819, is an implantable telemetry unit presented that with pressure or temperature sensors on one Chip can be integrated. The telemetry unit should, however for fail-safe and patient-friendly operation can be used directly under the skin. Then it is described construction technique of pressure / temperature sensor and Telemetry unit on a chip is not advantageous because of the Sensor at defined points in the body, e.g. B. in liquor or must be placed under the meninges. In practice it is thus a separation of sensor and telemetry unit required.
Die herkömmlichen Systeme verwenden eine Kabelverbindung zwischen Sensor und Übertragungseinheit, z . B. Telemetrieeinheit. Die Kabelverbindungen sind nur sehr aufwendig und fehleranfällig realisierbar. Zudem erfordert die Implantation durch den Arzt sehr viel Geschick, da sich die Kabel nicht unter die Haut schieben lassen und bei der Implantation verdrehen und brechen können. The conventional systems use a cable connection between sensor and transmission unit, e.g. B. Telemetry unit. The cable connections are only very complex and prone to errors. Also requires the implantation by the doctor takes a lot of skill because do not let the cables slide under the skin and at the Can twist and break implantation.
Ausgehend von diesem Stand der Technik war es Aufgabe der Erfindung, eine Meßeinheit mit Implantatteil für den mobilen Einsatz zur Messung des Hirndrucks mit einer einfach und kostengünstig herstellbaren Befestigung und Verbindung von Sensor und Telemetrieeinheit zu schaffen. Die Meßeinheit sollte einfach und komplikationslos vom Arzt implantierbar sein.Based on this state of the art, it was the task of Invention, a measuring unit with an implant part for the mobile Use to measure brain pressure with a simple and Attachment and connection of To create a sensor and telemetry unit. The measuring unit should be implantable easily and without complications by the doctor be.
Die Aufgabe wird durch die Meßeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The task is performed by the measuring unit with the characteristics of the Claim 1 solved. Advantageous configurations are in the Subclaims described.
Die Verdrahtung des Sensorelements und der Telemetrieeinheit mit Leiterbahnen ist kostengünstig und zuverlässig realisierbar. Zudem ist die flexible Folie sehr leicht implantierbar, da sie unter die Haut geschoben werden kann, ohne daß sie sich verdreht oder unerwünscht die Richtung ändert. Dadurch kann das in die Schädeldecke zu bohrende Loch mit einem kleineren Durchmesser als bisher üblich ausgeführt werden.The wiring of the sensor element and the telemetry unit with traces is inexpensive and reliable realizable. The flexible film is also very light implantable, since it can be pushed under the skin, without twisting or unwanted direction changes. This allows the hole to be drilled in the top of the skull with a smaller diameter than usual will.
Die Erfindung wird mit der beigefügten Zeichnung erläutert.The invention is explained with the accompanying drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Draufsicht auf das implantierbare Meßsystem mit Sensorelement und Telemetrieeinheit auf einer Folie; FIG. 1 is plan view of the implantable measuring system with sensor element and telemetry unit was placed on a film;
Fig. 2 Querschnitt durch das implantierbare Meßsystem: Fig. 2 is cross sectional view of the implantable measuring system:
Fig. 3 Mobile Meßeinheit zur extrakorporalen Datenübertragung und -auswertung. Fig. 3 Mobile measuring unit for extracorporeal data transmission and evaluation.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird ein neuartiges Hirndruckmeßsystem vorgestellt. Gleichermaßen kann das Meßsystem aber auch für andere medizinische Anwendungen verwendet werden.A new embodiment is preferred Brain pressure measuring system presented. Likewise, it can Measuring system but also for other medical applications be used.
In der Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des implantierbaren Teils des Meßsystems dargestellt. Ein Sensorelement 1 mit mindestens einem Sensor, z. B. für Druck, wird implantiert. Zusätzlich können je nach Bedarf auch weitere Sensoren, z. B. für Temperatur, vorgesehen werden. Das Sensorelement 1 ist mit einer Telemetrieeinheit 2 verbunden, d. h. mit einem induktiven Koppelelement, das ebenfalls implantiert ist. Die Telemetrieeinheit 2 hat eine äußere Spule, über die die implantierte Schaltung induktiv mit Energie versorgt wird. Außerdem werden die im Sensorelement 1 gemessenen Daten mit einer induktiven Kopplung an eine Auswerteeinheit übertragen. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, eine Batterie zu implantieren.In Fig. 1 a schematic view of the implantable part is shown the measurement system. A sensor element 1 with at least one sensor, e.g. B. for pressure, is implanted. In addition, other sensors, e.g. B. for temperature. The sensor element 1 is connected to a telemetry unit 2 , ie to an inductive coupling element which is also implanted. The telemetry unit 2 has an outer coil, via which the implanted circuit is inductively supplied with energy. In addition, the data measured in sensor element 1 are transmitted to an evaluation unit using an inductive coupling. This eliminates the need to implant a battery.
Das Sensorelement 1 und die Telemetrieeinheit 2 sind auf einer flexiblen Folie 3 aufgebracht, die Leiterbahnen 4 zur elektrischen Verbindung des Sensorelements 1 und der Telemetrieeinheit 2 aufweist. Dadurch entfällt die herkömmliche aufwendige Verdrahtung mit verdrillten Kabeln. Zudem ist die flexible Folie 3 sehr leicht implantierbar, da sie unter die Haut geschoben werden kann, ohne daß sie sich verdreht oder unerwünscht die Richtung ändert. Dadurch kann das in die Schädeldecke zu bohrende Loch mit einem kleineren Durchmesser als bisher üblich ausgeführt werden. Außerdem ist nur ein sehr kleiner Schnitt in die Haut erforderlich, da die Folie 3 mit dem darauf aufgebrachten Sensorelement 1 und der Telemetrieeinheit 2 sehr schmal ist.The sensor element 1 and the telemetry unit 2 are applied to a flexible film 3 which has conductor tracks 4 for the electrical connection of the sensor element 1 and the telemetry unit 2 . This eliminates the need for conventional, complex wiring with twisted cables. In addition, the flexible film 3 is very easy to implant because it can be pushed under the skin without twisting or undesirably changing direction. As a result, the hole to be drilled in the skullcap can be made with a smaller diameter than previously customary. In addition, only a very small incision is necessary in the skin, since the film 3 with the sensor element 1 and the telemetry unit 2 applied thereon is very narrow.
In der Fig. 2 ist die implantierbare Meßeinheit im Querschnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das Sensorelement 1 und die Telemetrieeinheit 2 in einer besonderen Ausführung auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Folie 3 angeordnet sind. Es ist eine Durchkontaktierung 5 für die Leiterbahn 4 vorgesehen, um diese auf die gegenüberliegende Seite zu führen. Das gesamte Implantat ist mit einer Silikonschicht 6a zum Patientenschutz überzogen. Außerdem ist das Sensorelement 1 und die Telemetrieeinheit 2 jeweils zum Schutz mit einer Schicht 6b, 6c überzogen.The implantable measuring unit is shown in cross section in FIG. 2. It can be seen that the sensor element 1 and the telemetry unit 2 are arranged in a special embodiment on opposite sides of the film 3 . A via 5 is provided for the conductor track 4 in order to guide it to the opposite side. The entire implant is covered with a silicone layer 6 a for patient protection. In addition, the sensor element 1 and the telemetry unit 2 are each coated with a layer 6 b, 6 c for protection.
Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Daten von der implantierbaren Meßeinheit über eine extrakorporale Telemetrieeinheit 7 nach der Messung über einen längeren Zeitraum einer Aufzeichnungseinheit 8 zugeführt werden. Von dort können die Daten z. B. über eine serielle Schnittstelle einem Personalcomputer 9 o. ä. oder über eine Datenkarte 10, z. B. PCMCIA, einem tragbaren Computer oder Mobiltelefon 11 übergeben werden. Die Daten werden dann in einer leistungsfähigen Recheneinheit ausgewertet und als Hilfestellung zur medizinischen Diagnostik benutzt.From Fig. 3 it can be seen that the data from the implantable measuring unit via an extracorporeal telemetry unit 7 are fed to a recording unit 8 over a longer period of time after the measurement. From there, the data can e.g. B. via a serial interface a personal computer 9 or the like or via a data card 10 , z. B. PCMCIA, a portable computer or mobile phone 11 are passed. The data are then evaluated in a powerful computing unit and used as an aid to medical diagnostics.
Claims (5)
- - mindestens einem intrakorporal einsetzbaren Sensorelement (1) und
- - einer damit verbundenen Telemetrieeinheit (2) zur
induktiven Energieübertragung und Datenübermittlung
dadurch gekennzeichnet, daß - a) das mindestens ein Sensorelement (1) und die Telemetrieeinheit (2) auf einer flexiblen Folie (3) aufgebracht sind und
- b) die flexible Folie (3) Leiterbahnen (4) zur elektrischen Verbindung des mindestens einen Sensorelements (1) und der Telemetrieeinheit (2) aufweist.
- - At least one intracorporeally usable sensor element ( 1 ) and
- - An associated telemetry unit ( 2 ) for inductive energy transmission and data transmission
characterized in that - a) the at least one sensor element ( 1 ) and the telemetry unit ( 2 ) are applied to a flexible film ( 3 ) and
- b) the flexible film ( 3 ) has conductor tracks ( 4 ) for the electrical connection of the at least one sensor element ( 1 ) and the telemetry unit ( 2 ).
Priority Applications (6)
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