DE2743401B2 - Druckmeßvorrichtung zum Ermitteln eines Körperinnendrucks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung nach dein Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Zur ständigen oder intermittierenden Überwachung von Körperzuständen ist es sehr wichtig, den Druck in Körperhohlräumen von Menschen und Tieren ohne Eingriff zu messen. Aus solchen Körperhohlräumen, wie z. B. dem Schädelinnern, der Hohlvene, der Blase und dergleichen und dem dort herrschenden Druck erhält man Aufschlüsse über das Wohlbefinden oder in kritischen Situationen Aufschlüsse über die Funktion des menschlichen oder tierischen Körpers, die zur Diagnostizierung entscheidend sind. Der intrakranielle Druck gibt bei Schocktrauma oder dem Wasserkopf entscheidende Hinweise für das Wohlbefinden.

Aus der DE-OS 25 31 840 ist eine der Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekanntgeworden. Bei dieser Auslegungsform einer derartigen Druckmeßvorrichtung können jedoch die ermittelten Meßergebnisse durch Veränderungen des Umgebungsdrucks oder der Temperatur verfälscht werden, so daß keine zuverlässige Erfassung des Drucks in Körperhohlräumen gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmeßvorrichtung derart auszulegen, daß sie kontinuierlich oder intermittierend Körperzustände unter Kompensation von Umgebungsdruckveränderungen und Temperaturveränderungen weitgehend genau erfaßt.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Druckmeßvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs

durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 15 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Druckmeßvofrichtung ist hauptsächlich eine Eicheinrichtung vo'gesehen, die die Druckmeßvorrichtung in vivo mittels einer in vitro bestimmten Eichbasis durch eine Wiedergabe in vivo eicht Hierzu ist insbesondere auch eine Anschlageinrichtung vorgesehen. Somit kann die erfindungsgemäße Druckmeßvürrichtung mittels verschieden stark bemessener Flächenstücke vor der Implantierung geeicht werden, wozu diese Flächenstücke nacheinander auf das Gehäuse gelegt und dann auf die Druckmeßeinrichtung für den Umgebungsdruck ein Druck, beispielsweise von Hand, ausgeübt wird, um den Balg in seine maximale ausgefahrene Stellung zu bringen, in der er gegen die Anschlageinrichtung anliegt Nach der Implantierung wird auf die Druckmeßeinrichtung für den Umgebungsdruck wiederum von Hand ein Druck durch die Haut ausgeübt, so daß sich der Balg in seine maximal ausgefahrene Stellung bewegt, wodurch erreicht wird, daß die nunmehr im implantierten Zustand der erfindungsgemäßen Druckmeßvorrichtung ermittelten Meßwerte mit den labormäßig ermittelten direkt verglichen werden können, da der Balg unabhängig von dem Umgebungsdruck und der in der Umgebung herrschenden Temperatur immer von einer vorbestimmten Ausgangslage bei der Erfassung der Druckmeßwerte ausgeht Diese erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung ist ferner vollständig implantierbar, >o daß zur Druckmessung nicht jedesmal ein chirurgischer Eingriff vorgenommen werden muß.

Durch die Druckbeschlagung mit dem Innendruck eines Körperhohlraums auf die dort befindliche J5 Druckmeßeinrichtung dehnt sich der Balg aus oder zieht sich zusammen. Durch diese Bewegung des Balgs erzeugt die Ausgabeeinrichtung in Abhängigkeit des ermittelten Drucks ein Ausgangssignal. Die Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise so arbeiten, daß eine Strahlungsabschirmung einen radioaktiven Strahler in Abhängigkeit von der Bewegung des Balgs und somit von dem gemessenen Druck abschirmt. Außerhalb des Körpers wird das so von der Ausgabeeinrichtung erzeugte Ausgabesignal von einem Empfänger aufgenommen, der beispielsweise bei der Verwendung eines Strahlers unter einer Abschirmung als Ausgabeeinrichtung ein übliches Zählrohr oder ein Kristalbähler sein kann. In diesem Zusammenhang gestattet die erfindungsgemäß vorgesehene Anschlageinrichtung, daß bei einer Ausgabeeinrichtung, bestehend aus einem Strahler und einer Strahlungsabschirmung, zwischen diesen beiden Bestandteilen eine vorbestimmte Beziehung hergestellt und festgelegt wird, mit der s'ch eine bestimmte Strahlung als Ausgabesignal reproduzieren läßt.

Nach den Ansprüchen 9 bis 14 ist der Balg vorzugsweise so beschaffen, daß er eine Wandstärke von kleiner als 25 μπι besitzt. Hierdurch wird erreicht, daß das von der Balgbewegung in Verbindung mit der Ausgabeeinrichtung erzeugte Ausgabesignal den zu ermittelnden Druck genau wiedergibt. Die Federkonstante dieses Balgs ist wesentlich größer als die Federkonstante der elastischen Druckmeßeinrichtungen für den Körperinnendruck und tien Umgebungsdruck, die Druckveränderungen im wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzen. Hierdurch wird erreicht, daß die Druckmeßvorrichtung gegenüber Temperaturveränderungen im wesentlichen unempfindlich ist

Zum Betreiben der vollständig implantierten Druckmeßvorrichtung nach der Erfindung benötigt man außer der als Ausgabeeinrichtung dienenden radioaktiven Substanz keine Energiequelle. Dann liegt ein wesentlicher Vorteil, da man zur Energieversorgung und zur Signalübertragung keine zusätzlichen, die Haut durchsetzenden Elemente, wie z. B. elektrische Zugleitungen und dergleichen, braucht Wenn man als radioaktiv strahlende Substanz langlebende Isotopen verwendet, kann die erfindungsgemäße Druckmeßvorrichtung im implantierten Zustand über lange Zeit hinweg belassen werden.

Die Druckmeßvorrichtung nach der Erfindung ermittelt den Druck auf einige Millimeter Wassersäule genau und der so ermittelte Druck ist frei jeglicher Beeinflussung von Veränderungen bei den Umgebungsbedingungen. Die Materialien für die Druckmeßvorrichtung sind so gewählt daß sie biologisch indifferent und für den menschlichen oder tierischen Körper unschädlich sind. Da ferner die Druckmeßvorrichtung relativ klein ist, entstehen bei einer subkutanen Implantation auch keine unansehnlichen Verdickungen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 schaubildlich eine bevorzugte Ausführungsform eines Drucksensors gemäß der Erfindung, der zum Überwachen des Druckes in einem intrakraniellen Hohlraum implantiert ist und den erfaßten Druck zur Außenseite des Körpers ermittelt

F i g. 2 in einer Draufsicht den Sensor gemäß F i g. 1

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 3 bei Betrachtung in Pfeilrichtung

F i g. 4 in größerem Maßstab im Schnitt einen Teil des Sensors gemäß F i g. 3

Fig.5 in größerem Maßstab schaubildlich die Halterung für den Sensor gemäß F i g. 1

F i g. 6 schaubildlich einen Teil des Schädels eines Patienten vor der Implantation des Sensors gemäß der Erfindung und

F i g. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in F i g. 1 bei Betrachtung in Pfeilrichtung.

Der in F i g 1 und 2 dargestellte Drucksensor gemäß der Erfindung besitzt ein Gehäuse 10 und eine mit diesem verbundene Körperdruckmeßeinrichtung 11 zum Erfassen des Druckes in einem Teil des Körpers, beispielsweise in einem Hohlraum desselben. Mit dem Gehäuse 10 ist ferner eine Umgebungsdruckmeßeinrichtung 12 verbunden, die den Umgebungsdruck erfaßt damit Veränderungen des Umgebungsdruckes während des Betriebes des Drucksensors kompensiert werden. In der Zeichnung ist gezeigt, daß der Drucksensor gemäß der Erfindung im Kopf eines Menschen implantiert ist und zum Überwachen des intrakraniellen Druckes und zum Übermitteln des erfaßten Druckes zur Außenseite des Körpers dient. Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand dieser Anwendung erläutert. Diese stellt jedoch nur ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel dar, und man kann den Drucksensor ohne weiteres auch zum Überwachen des Druckes in anderen Bereichen von menschlichen und tierischen Körpern heranziehen.

Gv^rnäß F i g. 3 ist das vorzugsweise aus Titan bestehende Gehäuse 10 rohrförmig und es hat einen Mantel 13, der einen Hohlraum 14 begrenzt. Im einen Ende des Gehäuses 10 ist ein erstes Stützglied 16 angeordnet, das vorzugsweise ebenfalls aus Titan

besteht und eine zentrale Bohrung 17 hat und mit Hilfe von Epoxidharz oder dergleichen dicht mit dem Gehäusemantel 13 verbunden ist. Dieser ist vorzugsweise mit einer Ringschulter 13a ausgebildet, an der das Stützglied 16 in der nachstehend erläuterten Weise in einer genau bestimmten Stellung in dem Gehäuse 10 festgelegt ist. Die zentrale Bohrung 17 des ersten Stützgliedes 16 hat eine Strecke 17a mit beträchtlich größerem Durchmesser, so daß dort eine Vertiefung 20 vorhanden ist, die mit dem Hohlraum 14 des Gehäuses 10 in Verbindung steht

Die Körperdruckmeßeinrichtung 11 besitzt eine Druckleitung 22, die aus einem verformbaren metallischen Material, vorzugsweise Titan, besteht, das durch eine Wärmebehandlung in einen verformbaren Zustand überführt worden ist Das eine Ende 22a dieser Leitung ist mit der Körperdruckmeßblase 23 verbunden, die einen Hohlraum 24 besitzt und im Innern eines Körperhohlraums, beispielsweise gemäß Fig. 1 in dem intrakraniellen Hohlraum, angeordnet wird.

Die Meßblase 23 besteht aus einem im wesentlichen elastomeren Material, beispielsweise einem medizinisch unbedenklichen Silastic-Kautschuk, und ist im wesentlichen flach. Sie besitzt ein Halsteil 25, in dessen Wand zum Versteifen des Halsteils eine Schraubenfeder 26 eingebettet ist, die vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl besteht. Eine zentrale Bohrung 25a des Halsteils 25 steht mit dem Hohlraum 24 der Meßblase 23 in Verbindung und kann gemäß F i g. 2 den Endteil 22a der Leitung 22 aufnehmen. Im Hohlraum 24 der Meßblase 23 ist vorzugsweise ein aus Tantal oder dergleichen bestehender, U-förmiger Bügel 27 angeordnet, der ein seitliches Zusammendrücken der Meßblase verhindert und in einem Röntgenbild die Lage der Meßblase angibt. Die Meßblase 23, die Druckmittelleitung 22 und die mit dieser in Verbindung stehenden Teile des Gehäusehohlraums 14, einschließlich der Vertiefung 20, sind mit einem Druckübertragungsmittel gefüllt, das den von der Meßblase 23 erfaßten Druck im Körperhohlraum in den Gehäusehohlraum 14 überträgt

Die Leitung 22 wird durch die Bohrung 17 so eingeführt, daß das Ende 226 der Leitung 22 aus der Bohrung 17 in die Vertiefung 20 ragt Dies ist am besten in den F i g. 3 und 4 erkennbar. Mit Hilfe von Epoxidharz oder dergleichen sind die Leitung 22 und die Bohrung 17 dicht miteinander verbunden. Der Endteil 2Zb der Leitung steht daher mit der Vertiefung 20 und mit dem Gehäusehohlraum 14 in Verbindung.

Die Ausgangseinrichtung des Drucksensors ist in dem Gehäusehohlraum 14 angeordnet und umfaßt vorzugsweise einen radioaktiven Strahler 29, der insbesondere einen Formkörper bildet, und eine dem radioaktiven Strahler zugeordnete Strahlungsabschirmung 31. Im Gehäusehohlraum 14 ist eine Einrichtung vorgesehen, die den radioaktiven Strahler und die Strahlungsabschirmung elastisch belastet und relativ zueinander in eine Stellung zu bewegen trachtet in welcher der radioaktive Strahler abgeschirmt ist Diese Einrichtung besteht beispielsweise aus einem elastischen Balg 32, der in dem Gehäusehohlraum 14 angeordnet ist und einen Hohlraum 33 besitzt und dessen eines Ende 32a auf einem abgesetzten Halsteil 34a eines zweiten Stützgliedes 34 montiert ist Dieses vorzugsweise aus Titan bestehende, zweite Stützglied ist im anderen Ende des Gehäuses 10 montiert und mit Hilfe von Epoxidharz oder dergleichen dicht mit dem Gehäusemantel 13 verbunden. Das andere Ende 326 des Balges 32 ist geschlossen, wie nachstehend erläutert wird.

Das zweite Stützglied 34 besitzt eine zentrale Bohrung 38. Der abgesetzte Halsteil 34a stützt den Balgenteil 32a ab und ist mit ihm mit Epoxidharz 41 oder dergleichen dicht verbunden.

Der Balg 32 besteht aus elastischem, vorzugsweise metallischem Material, wie vergoldetem Nickel, und hat eine elastische Lageerholung von im wesentlichen 100%. Die Wandstärke 32c des Balges beträgt weniger als 25 μίτι, vorzugsweise weniger als etwa 13μπι, und

to liegt insbesondere im Bereich von 6 bis 8 μηι. Die Länge des Balges kann beispielsweise etwa 13 mm betragen und wird unter Berücksichtigung des von dem Drucksensor zu überwachenden Druckes gewählt Die Federkraft des Balges liegt im Bereich von etwa 23 bis 43 g/cm und beträgt vorzugsweise etwa 33 g/cm. Wenn die Körperdruckmeßblase 23 Druckveränderungen ausgesetzt ist, wie sie bei der Überwachung von intrakraniellen Drücken normalerweise vorkommen und der Balg eine Wandstärke unter 25 μπι und eine

2n entsprechende Federkraft hat, beträgt die (kontrahierende oder expandierende) Bewegung des Balges etwa 1,27 bis 1,52 mm. Der Balg 32 führt daher unter der Einwirkung des zu überwachenden Druckes eine relativ große Bewegung aus. Da der elastische Balg in seinem elastischen Bereich verformt wird, kehrt er nach einer Entspannung (Druckentlastung) in seinen Gleichgewichtszustand zurück, d. h., der Balg hat eine elastische Erholung von 100%. Der vorliegende Drucksensor ist daher zur genauen Überwachung von Druckverände-

JO rungen im menschlichen oder tierischen Körper besser geeignet als die üblichen Drucksensoren.

Die zentrale Bohrung 38 des zweiten Stützgliedes 34 hat eine im Durchmesser größere Strecke, die eine Vertiefung 42 bildet und mit einem einwärtsgerichteten Ringflansch 43 versehen ist Die Vertiefung 42 nimmt den Anschlußnippel einer Leitung 44 auf, die einen zentralen Kanal 44a besitzt der zu einer Umgebungsdruckmeßblase 46 führt Diese bildet die Umgebungsdruckmeßeinrichtung IZ Die Meßblase 46 besteht aus

■to flexiblem, beispielsweise elastomerem Material, wie medizinisch unbedenklichem Silastic-Kautschuk, und besitzt einen ringförmigen Umfangsteil 47 und einen vertieften mittleren Teil 48, dessen Hohlraum 49 mit dem zentralen Kanal 44a in Verbindung steht

4; Das das Ende der Druckleitung 44 aufnehmende, zweite Stützglied 34 besteht aus einem geeigneten elastomeren Material, wie medizinisch unbedenklichem Silastic-Kautschuk, und hat einen zentralen Kanal 44a. Die Druckleitung 44 ist mit einer Umgebungsdruckmeßblase 46 verbunden, welche die Umgebungsdruckmeßeinrichtung 12 bildet Die Meßblase 46 besteht aus flexiblem, vorzugsweise elastomerem Material, wie medizinisch unbedenklichem Silastic-Gummi, und besitzt einen ringförmigen Umfangsteil 47 und einen vertieften mittleren Teil 48, dessen Hohlraum 49 mit dem zentralen Kanal 44a der Druckleitung 44 in Verbindung steht Mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes, beispielsweise eines medizinisch unbedenklichen Silastic-Klebstoffes, ist die Druckleitung 44 mit dem

(Ό zweiten Stützglied 34 und der Meßblase 46 dicht verbunden.

Mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes, beispielsweise eines medizinisch unbedenklichen Silastic-Klebstoffes, ist ferner die Druckleitung 44 mit der Wandung der

·>"» Vertiefung 42 fest verbunden. Der am Außenumfang der Leitung 44 angreifende Ringflansch 43 drückt die Leitung 44 derart zusammen, daß eine mechanische Druckabdichtung erzielt wird und dadurch die Leitung

44 in der Vertiefung 42 festgelegt ist.

In der Leitung 44 ist beispielsweise mittels eines Silastic-Klebstoffes ferner ein vorzugsweise aus Titan bestehendes, starres Metallrohr 51 dicht eingesetzt, das den zentralen Kanal 44a der Druckleitung 44 und die zentrale Bohrung 38 des zweiten Stützgliedes 34 durchsetzt und sich in den Balghohlraum 33 erstreckt, so daß der Hohlraum 49 der Meßblase 46 mit dem Balg 32 verbunden ist. Das andere Ende 51 b des Rohrs 51 bildet einen Anschlag für den Endteil 326 des Balges. ι u

Damit der erfaßte Umgebungsdruck in das Innere des Balges 32 übertragen wird, sind das Innere der Meßblase 46, die Druckleitung 44, der Balghohlraum 33 und das Rohr 51 mit einem Druckübertragungsmittel gefüllt, das durch den Balg 32 von dem Druckübertragungsmittel in der Körperdruckmeßeinrichtung 11 getrennt ist. In der bevorzugten Ausführungsform sind alle freiliegenden Metallflächen des erfindungsgemäßen Drucksensors mit einem geeigneten, biologisch unbedenklichen Material überzogen, beispielsweise mit einem medizinisch unbedenklichem Silastic-K.autsch.uk. In den Zeichnungen erkennt man, daß dieser Silastic-Überzug 50 von der Verbindungsstelle zwischen der Druckleitung 44 und der Meßblase 46 bis zu der Verbindung zwischen der Druckleitung 22 aus Metall und dem Halsteil 25 der Meßblase 23 reicht.

In der dargestellten Ausführungsform besteht ein napfförmiger erster Teil 53 der Strahlungsabschirmung 3t aus strahlungsabschirmendein Material, beispielsweise Tantal, und besitzt dieser erste Teil 53 vorzugsweise eine beispielsweise scheibenförmige Endplatte 54 und einen Mantelring 56. Die Elemente 54 und 56 sind auf dem Endteil 32b des Balges 32 montiert und verschließen diesen Endteil 32i>, wie dies am besten in F i g. 4 erkennbar ist.

Der erste Teil 53 der Strahlungsabschirmung ist auf einem einwärtsgerichteten, U-profilförmigen Teil 57 montiert, welcher der letzten Falte des 32 benachbart ist Von dort erstreckt sich axial auswärts ein rohr- oder hülsenförmiger Teil 58, der zusammen mit dem U-profilförmigen Teil 57 eine Umschließung 59 bildet Zum Verschließen des Endteils 32b des Balges 32 ist die Endscheibe 54 mit einem geeigneten Klebstoff, beispielsweise einem Epoxidharz, in dem Endteil der Umschließung festgeklebt. Der Mantelring 56 ist mit Hilfe eines Epoxidharzes an dem hülsenförmigen Teil 58 festgeklebt.

Der rohr- oder hülsenförmige zweite Teil 61 der Strahlungsabschirmung besteht ebenfalls aus strahlungsabschirmendem Material, vorzugsweise Tantal und sitzt beispielsweise mit einer Preßpassung in der Vertiefung 20 des ersten Stützgliedes 16. Man erkennt, daß sich der zweite Teil 61 über die ganze Tiefe der Vertiefung 20 erstreckt und daß er einen vorderen Stirnrand 61a besitzt, der mit dem an der Schulter 13a des Gehäusemantels anliegenden Ende des ersten Stützgliedes 16 bündig ist Dadurch ist das Ende 61a des zweiten Teils 61 in dem Gehäusehohlraum 14 im Bereich des Stirnrandes 56a des Ringmantels 56 des ersten Teils 53 axial genau festgelegt

Auf dem Endteil 32b des Balges 32 ist der radioaktive Strahler 29 montiert, der in dem in der Vertiefung 20 angeordneten, zweiten Teil 61 der Strahlungsabschirmung geführt ist Man kann die Anordnung der miteinander zusammenwirkenden Teile auch umkehren, indem man anstatt des radioaktiven Strahlers 29 die Strahlungsabschirmung auf dem Balg 32 montiert Der vorzugsweise radioaktive Strahler 29 bildet einen vorzugsweise zylindrischen Formkörper, dessen Außendurchmesser allgemein dem Innendurchmesser des hülsenförmigen Balgteils 58 angepaßt und der mit Hilfe eines geeigneten Klebstoffes, beispielsweise einem Epoxidharz, in der von dem rohr- oder hülsenförmigen Teil 58 gebildeten Umschließung 59 befestigt ist. Die Endkappe 62 ist mit einem Meniskus 62a aus dem Klebstoff versehen.

Der Balg 32 drückt den radioaktiven Strahler 29 zusammen mit dem hülsenförmigen Teil 58 in der Richtung des Pfeils /so in die Vertiefung 20 hinein, daß der Rand 56a des Mantelrings 56 des ersten Teils der Strahlungsabschirmung dem Rand 61a des rohr- oder hülsenförmigen zweiten Teils 61 der Strahlungsabschirmung benachbart ist und die beiden Teile der Strahlungsabschirmung miteinander zusammenwirken und den radioaktiven Strahler 29 abschirmen. Daher ist die Endkappe 62 im Bereich des Austrittsendes 22b der Druckleitung 22 angeordnet, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird.

Der Außendurchmesser des hülsenförmigen Balgteils 58 ist so gewählt, daß dieser Teil lose in dem hülsenförmigen zweiten Teil 61 der Strahlungsabschirmung sitzt, so daß von dem Ende 22b der Leitung 22 in die Vertiefung 20 gelangtes Druckmittel zwischen dem Außenumfang des hülsenförmigen Balgteils 58 und der Innenwandung des Teils 61 und durch einen Spalt zwischen den Stirnrändern 56a und 61a des ersten bzw. zweiten Teils der Strahlungsabschirmung frei hindurchtreten und den Hohlraum 14 des Gehäuses 10 auf der Außenseite des Balges 32 ausfüllen kann. In dem zusammengesetzten Drucksensor gemäß der Erfindung ist vor dem Implantieren in den Körper in dem Gehäuse 10 zwischen den auf entgegengesetzten Seiten des Balges 32 befindlichen Druckübertragungsmitteln praktisch kein Druckunterschied vorhanden.

Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, begrenzen in diesem Zustand die einander benachbarten Stirnränder 56a und 61a des ersten und zweiten Teils 53 bzw. 61 der Strahlungsabschirmung einen Spalt. Bei im Körper implantiertem Sensor bewirkt der normale Druckmitteldruck in dem Körperhohlraum, daß die Meßblase 23 mit einem etwas höheren Druck beaufschlagt wird, so daß zusätzliches Druckübertragungsmittel in den Gehäusehohlraum 14 auswärts von dem Balg 32 eintritt und der Balg in der Richtung des Pfeils D bewegt und dadurch der Spalt zwischen den Stirnrändern 56a und 61 etwas vergrößert wird.

Beim implantiertem Sensor wird ein Anstieg des Körperdruckes in dem Körperhohlraum von der Körperdruckmeßeinrichtung oder -blase 23 erfaßt und der erfaßte Druck von dem Druckübertragungsmittel übertragen, das durch den Endteil 22b der Druckleitung 22 in die Vertiefung 20 des Stützgliedes und um die Endkappe 62 herum und durch den Spalt zwischen den Rändern 56a, 61a tritt und bewirkt, daß sich der Balg 32 zusammen mit dem ersten Teil 53 der Strahlungsabschirmung und dem radioaktiven Strahler 29 gegen die Rückstellkraft des Balges in der Richtung des Pfeils D bewegt Dabei bewegen sich der erste und der zweite Teil 53 und 61 der Strahlungsabschirmung auseinander, so daß der Spalt proportional dem Druckanstieg im Körperhohlraum größer und die Beziehung zwischen der Strahlungsabschirmung 31 und dem radioaktiven Strahler 29 derart verändert wird, daß entsprechend dem Druckanstieg im Körperhohlraum mehr radioaktives Material freigelegt wird. Man kann dann die von dem freiliegenden Teil des radioaktiven Materials 29

emittierte Strahlungsmenge mit einem außerhalb des Gehäuses 10 und des Körpers angeordneten, nicht gezeigten Empfänger erfassen, der beispielsweise aus einem üblichen Zählrohr oder Kristallzähler bestehen kann.

Infolge des Vorhandenseins der Umgebungsdruckmeßeinrichtung kann der erfindungsgemäße Drucksensor Druckveränderungen in Körperhohlräumen unabhängig vom Umgebungsdruckveränderungen erfassen. Da die Umgebungsdruckveränderungen in gleicher Weise auf die Umgebungsdruckmeßeinrichtung 12 und die Körperdruckmeßeinrichtung 11 einwirken, spricht der erfindungsgemäße Sensor nur auf Druckveränderungen in dem überwachten Körperhohlraum an.

Der Drucksensor gemäß der Erfindung ist gegenüber Umgebungstemperaturveränderungen und Temperaturveränderungen im Innern des menschlichen oder tierischen Körpers, in dem der Druck überwacht werden soll, im wesentlichen unempfindlich. Die Federkonstante der Druckmeßblasen 23 und 46, die Druckveränderungen effektiv keinen Widerstand entgegensetzen. Wenn daher Temperaturveränderungen in dem überwachten Körper oder Umgebungsdruckveränderungen zu Volumenveränderungen des Druckübertragungsmittels führen, wirken diese Volumenveränderungen im Sinne einer Expansion der Körperdruckmeßblase 23 bzw. der Umgebungsdruckmeßblase 46 anstatt im Sinne einer Kontraktion oder Expansion des Balges 32. Daher wird der Ausgang des Drucksensors durch außerhalb oder innerhalb des zu überwachenden Hohlraums auftretende Temperaturveränderungen nicht beeinflußt oder verändert und führen derartige Temperaturveränderungen nicht zu Fehlern bei der Druckmessung. Ferner werden alle Bestandteile des Drucksensors sehr nahe beieinander implantiert, so daß sie sich im wesentlichen auf einer konstanten Temperatur, der Körpertemperatur, befinden. Der Drucksensor ist auch deswegen temperaturempfindlich, weil alle Bestandteile des Drucksensors temperaturempfindlich sind und sich im wesentlichen auf derselben Temperatur befinden.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung, die nach dem Implantieren des Drucksensors ein Eichen desselben in vivo ermöglicht, indem ein Ausgang reproduziert wird, der zunächst durch Eichen in vitro vorherbestimmt worden ist In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem radioaktivem Strahler und einer ihm zugeordneten Strahlungsabschirmung ist ein Anschlag vorgesehen, der es ermöglicht beim Eichen zwischen dem radioaktiven Strahler und der Strahlungsabschirmung eine festgelegte Beziehung herzustellen, bei der ein festgelegter Strahlungsausgang erzielt wird. Diese festgelegte Beziehung zwischen dem radioaktiven Strahler und der Strahlungsabschirmung wird hergestellt wenn sich der Balg im wesentlichen im Gleichgewichtszustand befindet d.h. die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Balges im wesentlichen gleich Null ist In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieser Anschlag von dem Endteil 226 der Druckleitung 22 gebildet Nach dem Implantieren des Drucksensors kann der Chirurg das Instrument eichen, indem er auf die Umgebungsdruckmeßblase 46 drückt so daß das Druckübertragungsmittel im Innern der Meßblase 46, im Balghohlraum 33 und im Rohr 51 den Balg 32 und die Strahlungsquelle 29 in der Richtung des Pfeils /bewegt bis die Endkappe 62 an den Endteil 22b der Druckleitung 22 anschlägt In dieser Anschlagstellung hat der Drucksensor einen festgelegten, reproduzierbaren Strahlungsausgang, der dann der Druckdifferenz Null (oder einer anderen bekannten Druckdifferenz) zwischen den beiden Seiten des Balges ■> entspricht.

Da das die Ausgangseinrichtung des Drucksensors enthaltende Gehäuse 10 beispielsweise unter der Kopfhaut implantiert ist, wird das Strahlungsausgangssignal durch das das Gehäuse umgebende Kopfhaut- oder andere Körpergewebe entsprechend der Dicke desselben geschwächt. Daher wird im Labor vor dem Implantieren der Strahlungsausgang des Drucksensors für verschieden dicke Kopfhäute, beispielsweise Kopfhäute mit angenommenen Dicken von 3 mm, 6 mm und 9 mm, gemessen, wenn sich der Balg 32 und der radioaktive Strahler 29 in der Anschlagsteilung befinden. Diese Messung wird bei verschiedenen Drücken in einem Druckbereich vorgenommen, in dem auch die Drücke liegen, die in dem zu überwachenden Körperhohlraum zu erwarten sind. Dann wird eine Schar von Kurven gezeichnet, die für je eine Kopfhautdicke den Strahlungsausgang mit dem zu überwachenden Druck korrelieren. Nach dem Implantieren des Drucksensors wird dieser in der vorstehend beschriebenen Weise geeicht, indem der Chirurg auf die Umgebungsdruckmeßblase 46 drückt, bis sich der Balg 32 und der radioaktive Strahler 29 in der Anschlagstellung befinden. Jetzt liegt der mit Hilfe des Zählers gemessene Strahlungsausgang auf oder in der Nähe einer Kurve der Kurvenschar. Diese Kurve wird dann zur Ermittlung des überwachten Druckes herangezogen oder bei einem direktanzeigenden Instrument zur Bestimmung der richtigen Beziehung zwischen der mit Hilfe des Zählers gemessenen, radioaktiven Strahlung und der Druckdifferenz verwendet.

Damit der erfindungsgemäße Drucksensor eine lange Gebrauchsdauer hat, die der Verträglichkeitszeit des implantierten Drucksensors in dem Körper entspricht, kann man bestimmte inerte Druckmittel und inerte elastomere Materialien verwenden, so daß unerwünschte Reaktionen vermieden werden. Die besten Ergebnisse sind mit einem Ausführungsbeispiel erzielt worden, in dem die elastomeren Bestandteile aus einem Silastic-Silikonkautschuk bestehen und als Druckübertragungsmittel Ricinusöl, Mineralöl oder eine synthetische Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit verwendet wird. Da zwischen diesen Materialien praktisch keine chemische oder physikalische Reaktion stattfindet wird durch ihre Verwendung eine einwandfreie Funktion des Drucksensors während seiner ganzen Gebrauchsdauer gewährleistet. Ferner hat es sich gezeigt daß der erfindungsgemäße Drucksensor einwandfrei arbeitet wenn in einem anderen Ausführungsbeispiel ein Silikonöl als Druckübertragungsmittel verwendet wird und die elastomeren Bestandteile aus Butyl-, Neopren-, Buna N- oder Viton Α-Gummi bestehen. Man kann zwar auch andere elastomere Materialien und andere Flüssigkeiten verwenden, doch sind die Ergebnisse dann weniger befriedigend.

Bei der Auswahl des Druckübertragungsmittels müssen besonders die nach der Implantation hervorgerufenen Osmosedruckwirkungen berücksichtigt werden. Um derartige Wirkungen zu vermeiden, verwendet man als Druckübertragungsmittel vorzugsweise eine synthetische Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit Diese kann zusammen mit allen Werkstoffen verwendet werden, weil sie mit den Körperflüssigkeiten verträglich ist und nicht unter der Wirkung von osmotischen Drücken durch die

elastomeren Materialien tritt.

An Hand der F i g. 5 bis 7 soll nun die Anwendung des Drucksensors gemäß der Erfindung zur Überwachung des Druckmitteldruckes in einem intrakraniellen Hohlraum erläutert werden. Es ist üblich, in den über dem intrakraniellen Hohlraum liegenden Knochen des Schädels 71 ein Loch 70 zu fräsen und die metallische Druckleitung 22 durch dieses Loch einzuführen. Die Körperdruckmeßblase 23 wird in dem intrakraniellen Hohlraum auf geeignete Weise angeordnet. Normalerweise wird die Körperdruckmeßeinrichtung, beispielsweise die Meßblase 23, subdural angeordnet. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Drucksensors kann man die Körperdruckmeßeinrichtung 11 aber auch epidural anordnen; in diesem Fall müssen die Form und Größe der Blase entsprechend abgeändert werden. Das Gehäuse 10 und die Umgebungsdruckmeßeinrichtung 12 werden unter der Kopfhaut 72 auf der Außenseite des Schädels 71 angebracht.

Der erfindungsgemäße Drucksensor ist mit einer Einrichtung versehen, mit der das Gehäuse 10 und die Umgebungsdruckmeßeinrichtung 12 auf der Außenfläche des Schädels 71 unauffällig subkutan angebracht und zuverlässig festgelegt werden können. Im Bereich des gefrästen Loches 70 wird in der Außenfläche des Schädels 71 eine langgestreckte, konkave Nut 73 ausgebildet, in der eine Halterung zum Festlegen des Gehäuses 10 in der Nut 73 angeordnet wird. Die Halterung umfaßt mindestens eine an dem Gehäuse 10 angeordnete Lasche (Fig.5). Diese besitzt einen im Querschnitt bogenförmigen mittleren Teil 76, welcher der Unterseite des rohrförmigen Gehäuses 10 satt angepaßt ist und mit dessen Außenseite auf geeignete Weise, z. B. mit Hilfe eines körperverträglichen Klebstoffs oder durch Schweißen oder dergleichen verbunden ist Die Lasche besitzt ferner Endteile 77 und 78, die sich von entgegengesetzten Seiten des in dem mittleren Teil 76 befestigten Gehäuse 10 seitlich auswärts erstrecken.

In den Laschenendteilen 77 und 78 ist je eine Öffnung 79 bzw. 81 zur Aufnahme einer Schraube 82 ausgebildet, die in den darunterliegenden Knochen des Schädels 71 geschraubt wird, wenn die Laschenendteile 77, 78 auf der Außenfläche des Schädels 71 liegen und der mittlere Teil 76 der Lasche und das Gehäuse 10 in der Nut 73 angeordnet sind. Diese enthält ferner einen Abstandhalter 74, der das der Druckmeßblase 46 benachbarte Ende des Gehäuses 10 umgibt und ebenso dick ist wie der mittlere Teil 76 der Lasche, so daß das Gehäuse 10 relativ flach a<<( dem Grund der Nut 73 liegt. Der Abstandhalter 74 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Strahlungsabschirmenden Material, wie Tantal.

Der erfindungsgemäße Drucksensor ist ferner mit einem Kollimator 84 für den Ausgang des Drucksensors versehen. Dieser Kollimator 84 umfaßt eine Strahlungsabschirmung 86, die an dem Gehäuse 10 im Bereich des zwischen den Stirnrändern 56a und 61a vorhandenen Spalts, durch den die Strahlung austritt, montiert ist und das Gehäuse 10 vollständig umgibt Der Kollimator besitzt einen Kanal 88, welcher auf der dem Schädel 71 abgekehrten Seite des Gehäuses 10 die Strahlungsabschirmung 86 vollständig durchsetzt Mit Ausnahme des Kanals 88 ist die Strahlungsabschirmung 86 vorzugsweise undurchbrochen. Sie erstreckt sich im Bereich des Kanals 88 von dem Gehäuse 10 weg, damit die Strahlung besser kollimiert wird. Das Verhältnis der Länge des Kanals 88 zu seiner Breite wird in der üblichen Weise so gewählt, daß die gewünschte Kollimation erzielt wird. Dank dieser Einrichtung kann der Abstand zwischen dem radioaktiven Strahler 29 und dem nicht gezeigten Strahlungsdetektor innerhalb angemessener Grenzen verändert werden, ohne daß die pro Zeiteinheit gemessene Stiahlungsmenge verändert wird. Die Strahlungsabschirmung 86 verhindert ferner eine Abstrahlung abwärts in den überwachten Körper, so daß der radioaktive Strahler 29 nur aufwärts

ίο abstrahlen und die emittierte Strahlung mit Hilfe eines außerhalb des Körpers angeordneten Strahlungsdetektors ohne weiteres gemessen werden kann. Dabei wird die von dem Strahler 29 emittierte Strahlung durch die Strahlungsabschirmung nicht geschwächt.

Der radioaktive Strahler 29 braucht nur eine sehr geringe Radioaktivität zu haben, die beispielsweise weniger als lOMikrocurie betragen kann. Diese Aktivität ist viel kleiner als die Aktivität, durch die benachbarte Körpergewebe geschädigt werden könnten. Die von dem radioaktiven Strahler 29 pro Zeiteinheit emittierte Strahlungsmenge muß aber in dem ganzen Meßbereich des Drucksensors in einer genau festgelegten, gleichbleibenden Beziehung zu dem in dem überwachten Körperhohlraum herrschenden Druckmitteldruck stehen. Im Rahmen der Erfindung werden Promethium 145, Kohlenstoff 14, Nickel 63, Strontium 90 und Americium214 als Radioisotope bevorzugt. Damit der radioaktive Strahler 29 die richtige Strahlungsmenge pro Zeiteinheit emittiert, soll er aus einem Formkörper von sehr homogener Zusammensetzung bestehen.

In der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Laschen 76, 77, 78 vorzugsweise aus einem strahlungsabschirmenden Material, wie Tantal, und ist eine dieser Laschen an dem Gehäuse 10 so angeordnet, daß sich der mittlere Teil 76 der Lasche über den ganzen Bewegungsbereich des in dem Gehäuse angeordneten, radioaktiven Strahlers erstreckt. Diese Lasche verhindert dann nicht nur eine Abstrahlung in den zu überwachenden Körper, sondern gewährleistet auch, ohne die Strahlung zu schwächen, daß der radioaktive Strahler 29 nur aufwärts abstrahlen kann, so daß die Strahlung mit Hilfe eines außerhalb des Körpers angeordneten Strahlungsdetektors leicht erfaßt werden kann.

Der radioaktive Strahler kann beispielsweise aus Promethium 145-chlorid (PmCb) bestehen, das in einheitlicher Verteilung auf einem inerten Träger, wie Kieselgur, absorbiert ist, der in einem geeigneten Bindemittel, beispielsweise einem Epoxidharz, einheitlich verteilt ist. Strahler 29 dieser Zusammensetzung zeichnen sich durch eine sehr einheitliche Konzentration oder Verteilung des Radioisotops aus.
Vorstehend wurde die Erfindung an Hand eines einzigen, bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, das jedoch im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden kann. Beispielsweise wird der Ausgang des beschriebenen Drucksensors gleichsinnig mit dem zu überwachenden Druck verändert, weil der Ausgang mit zunehmendem Druck im Körperhohlraum ebenfalls zunimmt Für den Fachmann versteht es sich jedoch, daß der Drucksensor auch so eingerichtet werden kann, daß sein Ausgang gegensinnig zu dem zu überwachenden Druck verändert wird. Zu diesem Zweck werden der radioaktive Strahler und die ihr zugeordnete Strahlungsabschirmung so montiert daß bei einem Anstieg des zu überwachenden Druckes die Strahlungsabschirmung den radioaktiven Strahler zu-

nehmend abschirmL Auch in dieser Anordnung erfolgt die Eichung in der vorstehend beschriebenen Weise, mit dem Unterschied, d?.^ der vorherbestimmte und/oder reproduzierbare Ausgang kein Mindest-, sondern ein Höchstausgang ist In dem Ausführungsbeispiel umfaßt die Ausgangseinrichtung einen radioaktiven Strahler und eine ihm zugeordnete Strahlungsabschirmung. Man kann im Rahmen des Erfindungsgedankens aber auch andere Ausgangseinrichtungen verschwenken, beispielsweise einen LC-Schwingkreis mit veränderlicher

Kapazität oder Induktivität wobei der Balg 32 mit dem verstellbaren Bestandteil mechanisch verbunden ist und durch seine Bewegung die Kapazität oder Induktivität und mit ihr die Resonanzfrequenz des LC-Kreises in Abhängigkeit von Druckveränderungen in dem zu überwachenden Körperhohlraum verändert Dieser Ausgang kann dann beispielsweise mit einem frequenzveränderbaren Oszillator oder auf andere bekannte Weise erfaßt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Druckmeßvorrichtung zum Ermitteln eines Körperinnendrucks mit einem eine erste Kammer bildenden Gehäuse, einem darin befindlichen und s eine zweite Kammer bildenden Balg, einer Meßeinrichtung für den Körperinnendruck, die in Verbindung mit der ersten Kammer steht und den Balg druckabhängig bewegt, mit einer Meßeinrichtung für den Umgebungsdruck, die in Verbindung mit der zweiten Kammer steht und mit einer in dem Gehäuse untergebrachten Ausgabeeinrichtung, die dem Balg zugeordnet ist und in Abhängigkeit von der Bewegung desselben einer außerhalb des Körpers liegenden Empfangseinrichtung ein für den zu ermittelnden Druck maßgebendes Ausgabesignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eicheinrichtung vorgesehen ist, die die Druckmeßvorrichtung (11) in vivo mitteis einer in vitro bestimmten Eichbasis durch eine Wiedergabe in vivo eicht und die eine innerhalb der ersten Kammer (14, 20) angeordnete Anschlageinrichtung (22, 22b) aufweist, die die Bewegung des Balgs (32) auf eine vorbestimmte Stelle in der ersten Kammer (t4, 20) begrenzt, das Gehäuse (10) durchzieht, ein erstes Ende (22£>^ an einer vorbestimmten Stelle in der ersten Kammer (14, 20) und ein zweites außerhalb des Gehäuses befindliches Ende (22a^ hat, das in Verbindung mit der Druckmeßeinrichtung (11) für den Körperinnendruck steht, und derart arbeitet, daß sich der Balg (32) zu der vorbestimmten Stelle bewegt, wenn die Druckmeßeinrichtung (12) für den Umgebungsdruck einem Außendruck ausgesetzt ist.

2. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtung (11) für den Körperinnendruck und/oder die Druckmeßeinrichtung (12) für den Umgebungsdruck flexibel ist oder sind.

3. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der bzw. den *o Druckmeßeinrichtungfen) (11,12) ermittelten Drükke jeweils mittels eines Druckübertragungsmittels zu der/oder den zugeordneten Kammer(n) (14, 20; 33) übertragen werden.

4. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible(n) Druckmeßeinrichtung(en) (11, 12) eine flexible Blase (23, 46) aufweist.

5. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede flexible Blase (23, 46) aus einem Material besteht, das Druckveränderungen im wesentlichen keinen Widerstand entgegensetzt.

6. Druckmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinrichtung wenigstens zwei Teile (29, 31) umfaßt und daß sich ein erster Teil (29) mit dem Balg (32) bewegt, während der andere Teil (31) mit dem ersten (32) zusammenarbeitet, ohne sich mit dem Balg (32) zu bewegen. &o

7. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinrichtung (22) dem ersten Teil (29) der Ausgabeeinrichtung zugeordnet ist und denselben relativ zum anderen Teil (31) festlegt.

8. Druckmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (32) elastisch ist und aus Metall besteht.

9. Druckmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (32) dünnwandig ausgelegt ist und eine Wandstärke von kleiner als 25 μπι besitzt

10. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (32) eine Wandstärke von kleiner als 13 μπι hat

11. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg eine Wandstärke von 6—8 μπι hat

12. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg eine Federkraft von 23—43 g/cm hat

13. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (32) aus vergoldetem Nickel besteht

14. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (32) eine elastische Erholung von etwa 100% besitzt, so daß er nach einer Verformung seine ursprüngliche Größe und Form wieder annimmt

15. Druckmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Erfassen des intrakraniellen Drucks zwischen der Kopfhaut und dem Schädel angeordnet ist, wobei das Gehäuse (10) einen mit der ersten Kammer (14, 20) verbundenen Eingang (22) und einen -nit der zweiten Kammer (33) verbundenen Ausgang (44) hat, und daß die erste Druckmeßeinrichtung (11) mit dem Eingang (22) und dem Schädelinnern und die zweite Druckmeßeinrichtung (12) mit dem Ausgang (44) in Verbindung steht und mit dem Druck zwischen der Kopfhaut und dem Schädel beaufschlagbar ist.