EP0671894A1 - Gas injector - Google Patents

Gas injector

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Publication number
EP0671894A1
EP0671894A1 EP94902669A EP94902669A EP0671894A1 EP 0671894 A1 EP0671894 A1 EP 0671894A1 EP 94902669 A EP94902669 A EP 94902669A EP 94902669 A EP94902669 A EP 94902669A EP 0671894 A1 EP0671894 A1 EP 0671894A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
valve
pressure
catheter
gas outlet
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94902669A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Kloess
Martin Dr. ZWAAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daum GmbH
Original Assignee
Daum Kloess Wolfgang GmbH
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 Daum Kloess Wolfgang GmbH filed Critical Daum Kloess Wolfgang GmbH
Publication of EP0671894A1 publication Critical patent/EP0671894A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48Diagnostic techniques
    • A61B6/481Diagnostic techniques involving the use of contrast agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50Clinical applications
    • A61B6/504Clinical applications involving diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M13/00Insufflators for therapeutic or disinfectant purposes, i.e. devices for blowing a gas, powder or vapour into the body
    • A61M13/003Blowing gases other than for carrying powders, e.g. for inflating, dilating or rinsing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/007Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests for contrast media
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02Gases
    • A61M2202/0225Carbon oxides, e.g. Carbon dioxide
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331Pressure; Flow
    • A61M2205/3344Measuring or controlling pressure at the body treatment site

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing gaseous media into a liquid-filled vessel system, with a pressure source for the gaseous medium, a metering valve for adjusting the gas flow, a gas outlet which can be connected to the vessel system and a sensor arranged between the metering valve and gas outlet for detecting the pressure, mass flow or Volume flow of the gaseous medium, a control variable for the metering valve being able to be derived from the output signal of the sensor.
  • Such a gas injector is used, for example, in angiography.
  • Angiography is the X-ray imaging of blood vessels with the aid of a contrast agent introduced into the bloodstream.
  • positive contrast agents which increase the radiation absorption
  • negative contrast agents which reduce the radiation absorption are known in radiology to improve the recognizability of anatomical structures.
  • iodine-containing liquids are usually used as positive contrast agents.
  • a considerable part (approx. 13% for ionic and 3% for non-ionic contrast agents) of the angiographed patients has allergic reactions to contrast agents, which can lead to serious and even fatal incidents.
  • a servo valve with a downstream metering resistor is used to regulate the gas flow.
  • a servo valve is a directional valve usually constructed as a longitudinal slide or rotary slide valve. Exemplary embodiments are described in the journal "Oil hydraulics and pneumatics" 35 (1991), pp. 43-47. Such servo valves, which can be adjusted by an electric motor, have a relatively complicated structure and also require a signal feedback of the travel path covered, i.e. A separate position transducer, which generates a corresponding signal, is required to determine the current control state of the servo valve.
  • Servo valves also require relatively high working pressures, the desired low gas pressures corresponding to the pressure prevailing in the blood vessel cannot be given off directly, so that a downstream throttling resistance is required which has to be changed every time after use of this known injector for hygienic reasons.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which does not have the disadvantages mentioned or to a lesser extent and which is simple and inexpensive to manufacture.
  • the invention solves this problem in that the metering valve is designed as a proportional valve.
  • a proportional valve in the sense of the invention is any poppet valve whose opening cross-section is proportional to the (usually electrical) manipulated variable and in which no signal feedback of the valve path is required to determine the current actuating state of the valve, since the respective actuating state (opening cross-section) of the Proportional valve can be derived directly from the supplied (electrical) manipulated variable.
  • Such a proportional valve is considerably less expensive than the servo valve used in the prior art.
  • a proportional valve can release the gaseous medium directly with the relatively low excess pressure required for introduction into a blood vessel; an additional metering or throttling resistance as in DE-B 38 02 128 is not necessary.
  • small gas volume flows about 5-40 ml / s, depending on the vessel size) can also be metered precisely and flutter-free against the pulsating blood pressure.
  • US-A-5 094260 describes a so-called "proportional valve", which, however, is actually not a proportional valve in the sense of the present invention, but rather a conventional servo valve, which means an actuator is set. Its operating principle corresponds to the valve used in DE-B 3802 128.
  • a particularly serious disadvantage of these servo valves, particularly in medical technology, is that such electromotive operated valves remain open in the last set position in the event of a power failure, while the proportional valve used according to the invention closes automatically in the event of a power failure. So it offers a much higher inherent security.
  • DSA digital subtraction angiography
  • the control loop containing the sensor and the proportional valve is expediently designed to regulate the gas volume flow. It has been shown that the gas volume flow is the essential parameter influencing the quality of the angiogram, so that the controllability and Reproducibility of this parameter is particularly important.
  • the sensor arranged between the proportional valve and the gas outlet can be designed directly for measuring the volume flow or mass flow. As a rule, however, this sensor is a pressure sensor, which then measures the pressure prevailing at the outlet of the proportional valve.
  • the pressure at the proportional valve on the inlet side is the known outlet pressure of the pressure source.
  • the pressure drop via the proportional valve, the opening cross section of which is known in each case, can then be used to calculate and regulate the gas volume flow resulting on the output side of the proportional valve.
  • the primary pressure prevailing on the outlet side of the pressure source is also monitored without an additional pressure sensor being required. If a certain gas pressure at the outlet side of the proportional valve is no longer reached with a certain opening cross section of the proportional valve, this indicates a pressure drop in the pressure source, for example an empty gas bottle. The injector can then switch off automatically and trigger an alarm signal.
  • the control loop for regulating the gas volume flow can be subjected to correction factors corresponding to the compressibility of the gas used and the flow resistance of the gas outlet used. These correction factors can be taken, for example, from a database and fed to the control loop as a control variable. This ensures that the gas is actually released into the vascular system at the desired pressure and volume flow.
  • a temperature control device for the gaseous medium is advantageously provided. It can be designed, for example, as a temperature control chamber upstream of the proportional valve with electrical heating devices.
  • the proportional valve itself can also be provided with heating elements to heat the gaseous medium or to prevent the heated medium from cooling. In this way, the medium can be warmed to body temperature (37 ° C.) before being introduced into the blood vessel system, so that the vascular spasms (spastic occlusion of the blood vessel) that otherwise occur when liquid or gaseous media are injected into blood vessels are avoided.
  • temperature sensors can be provided in the temperature control chamber and / or between the proportional valve and the gas outlet. The cooling of the gas by pipe flows can be neglected given the small diameters and lengths of the gas outlets used.
  • the device according to the invention expediently has an adjustable maximum narrow limit for the gas introduced into the vascular system. This limitation prevents the body from being fed carelessly with an impermissibly high amount of carbon dioxide.
  • the gas outlet is generally designed as a catheter that can be inserted into the vascular system.
  • the connection point already mentioned above between the gas outlet and the vascular system is then the catheter tip from which the gas is released into the area of the vascular system to be angiographed. Since carbon dioxide has a low viscosity, even small blood vessels can be angiographed using appropriately thin catheters.
  • an additional switching valve is arranged between the proportional valve and the gas outlet.
  • “between” means that the switching valve is arranged in the flow direction of the gas between the proportional valve and the gas outlet.
  • the term “between” is also to be understood in this sense in the remaining claims.
  • “Switching valve” is to be understood as a valve that can be switched back and forth between the two states “closed” and “open”.
  • Such an additional switching valve makes it possible to pneumatically separate the gas outlet from the rest of the injector.
  • the device can be immediately separated from the vascular system in the event of malfunctions, on the other hand it can be prevented, for example, that blood rises back into the injector when the catheter is inserted and contaminates it.
  • An additional pressure sensor is advantageously provided between the switching valve and the gas outlet. After inserting the catheter, this sensor measures the blood pressure in the vascular system. Thus, even when the switching valve is still closed, the pressure against which the gas must be introduced into the vascular system is already known. Even before the switching valve is opened, the pressure prevailing at the proportional valve on the output side can therefore be adjusted accordingly, so that on the one hand no blood flows back into the injector when the switching valve is opened and on the other hand no carbon dioxide with excessive pressure is released into the vascular system .
  • This additional pressure sensor thus serves to measure the back pressure prevailing in the vascular system and to adjust the injection parameters accordingly before the start of the injection process.
  • a filter can also be arranged between the switching valve and the gas outlet.
  • a filter is expediently designed as a microfilter with a mesh structure of about 0.2 ⁇ m pore size. On the one hand, it serves as a very fine filter for the gas to be introduced into the vascular system and, on the other hand, as a reservoir with hydrophobic properties (impermeable to blood) which, for example in the event of malfunctions of the device, initially collects blood flowing back before it can enter the injector. It is possible here to use microfilters that are commonly used in anesthesia machines and that are changed after each use.
  • the filter can also be provided with a hydrophobic membrane as a gas-liquid barrier. In this way, it is prevented that liquid (blood) flows from the patient into the gas channels of the injector. The mutual contamination of both the patient and the device according to the invention is prevented.
  • a check valve and / or a liquid detector can additionally be arranged between the switching valve and the gas outlet as additional safeguards against the backlash of blood into the injector.
  • the check valve prevents backflow from occurring at all.
  • the liquid detector triggers an alarm when liquid flows back to it, closes the switching valve and shuts down the injector.
  • a foot switch can be provided to trigger the gas injection, so that the operating doctor has his hands free for other activities.
  • all parts of the device according to the invention that come into contact with the gaseous medium are heat and chemical resistant. They can then be sterilized by heating to temperatures around 65 ° C. and / or fumigation, for example with ethylene oxide or formaldehyde.
  • angioscopy Another method for examining blood vessels is angioscopy.
  • an angioscope endoscope
  • a camera or comparable optical device is inserted at the tip into the blood vessel to be examined.
  • the section of the vessel to be angioscoped must be rinsed free with an optically transparent medium. In the prior art, this is usually done with a physiological salt solution.
  • This liquid must be applied via a catheter at a relatively high pressure so that the blood is completely washed away and the corresponding section of the vessel is visible to the angioscope. This leads to turbulence in the interior of the vessel, which in turn can damage the inner walls of the vessel. Since large amounts of irrigation fluid (between 120 - 1100 ml / min) must also be injected, the heart may become overloaded.
  • the catheter has at least two lumens and that a lumen is connected to an inflatable balloon that surrounds the outer circumference of the catheter.
  • a lumen is connected to an inflatable balloon that surrounds the outer circumference of the catheter.
  • the balloon should be inflated with a pressure which is sufficient to largely block the undesirable flow of blood, but which is also not so great that damage to the inner walls of the vessel occurs. It is therefore expedient if the catheter lumen connected to the balloon is connected to the pressure source for the gaseous medium via a second proportional valve. In this way, the balloon can be inflated with a predetermined, defined pressure.
  • a pressure sensor is also arranged between the second proportional valve and the balloon, so that it can be reliably determined whether the balloon pressure required to block the blood vessel has been reached.
  • the balloon can first be inflated with a predetermined gas pressure and then the gas introduction into the vascular system can be triggered with an adjustable time delay.
  • the angioscope is introduced into the vessel through the same catheter lumen through which the CO 2 is also introduced into the vessel.
  • This is possible because modern angioscopes have an outer diameter of only 0.5 mm.
  • the narrowing of the cross-section of this catheter lumen through the angioscope can, however, lead to the pressure drop across this catheter lumen increasing in a manner which is hardly calculable.
  • the angioscope at the catheter outlet can be made to flutter by the gas flow or pressed against the vessel wall, so that no satisfactory angioscopic images are produced. It is therefore advantageous if the catheter has a separate, additional lumen for inserting an angioscope (endoscope).
  • a catheter for use as a gas outlet of a device described above has at least three lumens.
  • the gas flow through the angioscope then no longer occurs.
  • the lumen for inflating the balloon and the lumen for introducing the carbon dioxide into the vascular system have a diameter of approximately 0.4 mm
  • the lumen for inserting the angioscope has a diameter of approximately 1 mm.
  • Advantageous materials for such a catheter are PVC, polyurethane or polyethylene.
  • Figure 1 is a schematic representation of the gas injector.
  • Fig. 3 shows schematically a Vierlu igen catheter
  • FIG. 4 shows the catheter from FIG. 3 in cross section
  • FIG. 5 is an exploded view of the microfilter used behind the outlet of the switching valve.
  • the gas injector has a carbon dioxide bottle 1 as a pressure source, which is connected via a pressure reducing valve 2 and a microfilter 3 to a manually operated emergency shutdown valve 4.
  • a pressure reducing valve 2 By actuating this valve 4, the pressure source 1 is separated from the gas injector in emergencies.
  • An electrically operated input valve 5 then follows, with which the pressure source can also be separated from the gas injector. In emergency situations recognized by the automatic control of the gas injector, this input valve 5 serves as an emergency shutdown valve.
  • the pressure prevailing on the outlet side of the inlet valve 5 is monitored by a pressure sensor 5a, and pressure switches and sensors 6 are also provided for limit pressure detection of the permissible minimum and maximum pressures, which can be, for example, 3 or 5 bar.
  • the temperature control chamber 7 On the output side of the input valve 5, the temperature control chamber 7 is connected with an electrical heating device in which the gas is heated to the desired temperature, generally the body temperature of 37 ° C. This temperature is monitored by means of the temperature sensor 7a.
  • the proportional valves 8 and 11 are connected in parallel on the output side of this temperature control chamber 7.
  • Each of these proportional valves 8, 11 has a pressure sensor 8a, 11a on the output side, which detects the respective output pressure of the proportional valve and converts it into an electrical signal, which is then used again as Controlled variable for controlling the proportional valve is fed back.
  • the proportional valves 8, 11 are actuated electromagnetically and are explained in more detail below.
  • the temperature of the gas on the outlet side of the proportional valve 8 is monitored by means of the temperature sensor 10.
  • the pressure sensor 12 monitors the pressure on the output side of the proportional valve 11; in addition, for safety reasons, a limit pressure switch 18 is provided, which emits an alarm signal when a permissible maximum pressure (for example between 1 and 3 bar) is overwritten.
  • the pressure on the output side of the proportional valve 8 is monitored by a pressure sensor 9, and in addition a limit pressure switch 13 is also provided, which emits an alarm signal when a permissible maximum pressure is exceeded.
  • switching valves 14, 19 On the output side of the proportional valves 8, 11 there are electromagnetically actuated switching valves 14, 19, each of which is assigned a pressure sensor 16, 20 which, in the closed state of these switching valves 14, 19, measures the pressure present on the output side thereof.
  • An additional vent valve 15, designed as a 3/2-way valve, is provided behind the switching valve 14, by means of which the inflated balloon 24 can be vented.
  • a temperature sensor 17 for monitoring the gas temperature is provided downstream of the switching valve 19.
  • Microfilters 21, 22 connect to the output side of the vent valve 15 and the switching valve 19, the structure of which is explained in more detail below.
  • the outlet of the switching valve 19 feeds the lumen 23b of a catheter 23 via this microfilter 22. This lumen 23b is open at the catheter tip 25 and serves to introduce C0 2 into the blood vessel 26.
  • the switching valve 14 is on the outlet side via the vent valve 15 and the microfilter 21 is connected to the lumen 23a of the catheter 23, via which the balloon 24 can be inflated.
  • a control unit 27 is provided for monitoring all functions of the gas injector and for controlling the valves. For safety reasons, this control unit 27 has a microprocessor control with double redundancy.
  • microfilters 21, 22 The structure of the microfilters 21, 22 is explained in more detail in FIG. 5.
  • O-rings 56, 53 are inserted into the filter housing 57 and the screw cover 52, respectively.
  • a steel grid 54 also serves as the actual filter elements a mesh size of 5 ⁇ m and a hydrophobic membrane 55 with a pore size of 0.2 ⁇ m.
  • This filter disk or membrane 55 is hydrophobic and does not allow liquids such as blood to penetrate. It therefore represents a gas-liquid barrier.
  • the microfilters are connected to the gas line system via Luer lock connections 58, 59.
  • the valve housing 31 has a pressure inlet 28, a pressure outlet 29 and a vent outlet 30.
  • the valve housing 31 has a pressure inlet 28, a pressure outlet 29 and a vent outlet 30.
  • the magnetic device 35 which is only schematically indicated in the drawing, actuates the control piston 37 via a piston rod 36, which, in the idle state, rests sealingly on an axial surface of the main piston 32.
  • Main piston 32 and control piston 37 are designed as essentially cylindrical hollow bodies.
  • the control piston 37 has openings on its axial surface facing the magnetic device 35, which connect its interior to the ventilation opening 30.
  • the magnet device 35 pulls the control piston 37 in the opposite direction to the arrow A in FIG. 2 to such an extent that it lifts off the axial surface of the main piston 32 and thus the pressure outlet 29 with its inner cavity and thus also connects to the vent outlet 30.
  • the function of the injector is described below using the example of a gas injection with a previous balloon blockage of the blood vessel. The following injection parameters are entered into the control unit 27 or are already stored in it:
  • Catheter type volume, flow resistance, number of lumens, catheter with or without balloon
  • the catheter 23 is inserted into the blood vessel to be examined. Its two lumens 23a and 23b are connected to the corresponding connections of the injector. It must be ensured that the entire gas-carrying system no longer contains any foreign gases other than carbon dioxide, since otherwise air boluses could occur. For example, the catheter 23 can be rinsed with physiological saline for this purpose. Instead, an automatic flushing of the entire dead spaces of the gas injector, which can still contain ambient air, can be provided with C0 2 .
  • the control unit 27 now opens the input valve 5.
  • the outlet pressure of the proportional valve 8 is now set so that it corresponds to the desired filling pressure of the balloon 24. It is monitored by the pressure sensor 8a.
  • the output pressure of the proportional valve 11 (monitored by the pressure sensor 11a) is set such that it is somewhat higher than the blood pressure in the blood vessel 26 measured by the pressure sensor 20. The amount by which it is set higher than this blood pressure is determined on the one hand by the pressure drop taking place in the catheter and on the other hand by the desired volume flow with which the CO 2 is to be injected into the blood vessel 26.
  • the switching valve 14 is now opened and connects the output of the Proportional valve 8 with the lumen 23a of the catheter 23 and thus with the balloon 24.
  • This balloon is now inflated with the desired pressure and blocks the blood vessel 26.
  • the switching valve 14 can be closed again, the pressure transducer 16 then monitors the balloon pressure.
  • the switching valve 19 opens and connects the outlet of the proportional valve 11 to the lumen 23b of the catheter 23.
  • C0 ? can now flow into the blood vessel 26 from the catheter tip 25.
  • the volume flow of the inflowing carbon dioxide is regulated if necessary by adjusting the proportional valve 11 and kept constant over the desired period of time.
  • the gas volume flow at the outlet 25 of the catheter 23 is calculated from the following parameters:
  • the balloon 24 can be vented again via the corresponding vent outlet of the additional switching valve 15.
  • the gas injection is ended by closing the switching valve 19.
  • the gas is heated in the temperature chamber 7 and by means of the heating elements 8b, 11b provided in the proportional valves 8, 11, the monitoring or regulation of the desired temperature is carried out by means of the thermal sensors 7a, 10, 17.
  • the in addition to the pressure sensors 8a, 11a, pressure sensors 9, 12 monitor the pressure prevailing on the output side at the proportional valves 8, 11 and thus offer increased security against malfunctions.
  • connection 39 is above the lumen or Channel 49 (diameter 0.33 mm) in connection with the latex balloon 44 arranged near the patient end of the catheter. This latex balloon can thus be inflated by introducing gas into the connection 39.
  • Connection 40 is used to insert the angioscope and is connected to the angioscopy channel 48 (diameter 1 mm).
  • Connection 41 is connected to an additional working channel 50 (diameter 0.66 mm), which is used for aspiration or as an instrument channel.
  • Connection 42 is connected to the gas channel 51 (diameter 0.33 mm) through which the carbon dioxide is introduced into the vessel.
  • the channels 48, 50 and 51 are open towards the end of the catheter on the patient side, which is indicated in FIG. 3 by the reference symbols 45, 46 and 47.
  • the channel integrator or channel separator 43 brings together the four connections 39-42 and connects them to the respective lumens of the catheter.
  • the embodiment of the catheter shown has a length of 1.3 m and an outer diameter of 2.1 mm.
  • the latex balloon 44 is dimensioned so that it can block vessels up to a maximum inside diameter of 25mm.

Abstract

A gas injector for introducing a gas into a liquid-filled vessel system has a carbon dioxide bottle (1) as pressure source connected to the inlets of proportional valves (8, 11). The carbon dioxide may be introduced into the blood vessel (26) through the proportional valve (8) and the catheter (23) with an adjustable volume flow. In addition, the blood vessel may be blocked by means of the balloon (24) which is inflatable through the proportional valve (8) and the lumen (23a) of the catheter (23).

Description

Gasinjektor Gas injector
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten gasförmiger Medien in ein flüssigkeitsgefülltes Gefäßsystem, mit einer Druckquelle für das gasförmige Medium, einem Dosierventil zum Einstellen des Gasflusses, einem mit dem Gefäßsystem verbindbaren Gasauslaß und einem zwischen Dosierventil und Gasauslaß angeordneten Sensor zum Erfassen des Drucks, Massenstroms oder Volumenstroms des gasförmigen Mediums, wobei aus dem Ausgangssignal des Sensors eine Regelgröße für das Dosierventil ableitbar ist.The invention relates to a device for introducing gaseous media into a liquid-filled vessel system, with a pressure source for the gaseous medium, a metering valve for adjusting the gas flow, a gas outlet which can be connected to the vessel system and a sensor arranged between the metering valve and gas outlet for detecting the pressure, mass flow or Volume flow of the gaseous medium, a control variable for the metering valve being able to be derived from the output signal of the sensor.
Ein solcher Gasinjektor findet bspw. bei der Angiographie Verwendung. Unter Angiographie versteht man das röntgenographische Abbilden von Blut¬ gefäßen unter Zuhilfenahme eines in die Blutbahn eingeführten Kontrastmit¬ tels. Grundsätzlich sind in der Radiologie zur Verbesserung der Erkennbar¬ keit anatomischer Strukturen positive Kontrastmittel, die die Strahlenab¬ sorption erhöhen, und negative Kontrastmittel, die die Strahlenabsorption erniedrigen, bekannt. In der Angiographie werden üblicherweise jodhaltige Flüssigkeiten als positive Kontrastmittel benutzt. Jedoch weist ein erheb¬ licher Teil (ca. 13% bei ionischen und 3% bei nichtionischen Kontrastmit¬ teln) der angiographierten Patienten allergische Reaktionen gegen Kon¬ trastmittel auf, die zu schweren und sogar tödlichen Zwischenfällen führen können.Such a gas injector is used, for example, in angiography. Angiography is the X-ray imaging of blood vessels with the aid of a contrast agent introduced into the bloodstream. In principle, positive contrast agents which increase the radiation absorption and negative contrast agents which reduce the radiation absorption are known in radiology to improve the recognizability of anatomical structures. In angiography, iodine-containing liquids are usually used as positive contrast agents. However, a considerable part (approx. 13% for ionic and 3% for non-ionic contrast agents) of the angiographed patients has allergic reactions to contrast agents, which can lead to serious and even fatal incidents.
Es ist ebenfalls bekannt, Kohlendioxid als gasförmiges negatives Kontrast¬ mittel bei der Angiographie zu verwenden. CC belastet den Organismus nur wenig, da es sich sehr schnell physikalisch in Blut löst und binnen eines Atemzuges über die Lunge wieder abgeatmet wird. Das C0? muß unter definierten und reproduzierbaren Bedingungen in die Blutbahn eingeführt werden. Injektion mit zu geringem Druck führt dazu, daß in dem zu an- giographierenden Gefäßabschnitt das Blut nicht vollständig verdrängt wird, sondern lediglich ein Gas/Blut-Gemisch entsteht (sogenannte "Bubbles"). Die verbliebenen Blutreste können im Angiogra m fälschlicherweise als Stenose gedeutet werden. Die Injektion von CC unter zu hohem Druck kann Gefäßverletzungen hervorrufen.It is also known to use carbon dioxide as a gaseous negative contrast medium in angiography. CC puts little strain on the organism, as it physically dissolves very quickly in blood and is exhaled in one breath via the lungs. The C0 ? must under defined and reproducible conditions are introduced into the bloodstream. Injection with too little pressure leads to the blood not being completely displaced in the vascular section to be angiographed, but rather only a gas / blood mixture being formed (so-called "bubbles"). The remaining blood residues can be misinterpreted as a stenosis in Angiogra m. Injecting CC under too high pressure can cause vascular injury.
Bei einem aus DE-B 3802 128 bekannten Gasinjektor der eingangs genannten Art wird zur Regelung des Gasflusses ein Servoventil mit einem nachge¬ schalteten Dosierwiderstand verwendet. Ein Servoventil ist ein üblicher¬ weise als Längsschieber- oder Drehschieberventil aufgebautes Wege-Ventil. Ausführungsbeispiele sind in der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik" 35 (1991), S.43-47 beschrieben. Solche elektromotorisch einstellbaren Servoventile sind verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und benötigen zudem eine Signalrückführung des zurückgelegten Stellweges, d.h. zur Ermittlung des momentanen Stellzustandes des Servoventils ist ein separa¬ ter Wegeaufnehmer erforderlich, der ein entsprechendes Signal erzeugt. Servoventile benötigen zudem relativ hohe Arbeitsdrucke, die gewünschten niedrigen Gasdrücke entsprechend dem im Blutgefäß herrschenden Druck können sie jedenfalls nicht direkt abgeben, so daß ein nachgeschalteter Drosselwiderstand erforderlich ist, der nach dem Gebrauch dieses vorbe¬ kannten Injektors aus hygienischen Gründen jedesmal gewechselt werden muß.In a gas injector of the type mentioned at the beginning of DE-B 3802 128, a servo valve with a downstream metering resistor is used to regulate the gas flow. A servo valve is a directional valve usually constructed as a longitudinal slide or rotary slide valve. Exemplary embodiments are described in the journal "Oil hydraulics and pneumatics" 35 (1991), pp. 43-47. Such servo valves, which can be adjusted by an electric motor, have a relatively complicated structure and also require a signal feedback of the travel path covered, i.e. A separate position transducer, which generates a corresponding signal, is required to determine the current control state of the servo valve. Servo valves also require relatively high working pressures, the desired low gas pressures corresponding to the pressure prevailing in the blood vessel cannot be given off directly, so that a downstream throttling resistance is required which has to be changed every time after use of this known injector for hygienic reasons.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile nicht oder in geringerem Maße aufweist und die einfach und kostengünstig herzustellen ist.The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which does not have the disadvantages mentioned or to a lesser extent and which is simple and inexpensive to manufacture.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Dosierventil als Propor¬ tionalventil ausgebildet ist.The invention solves this problem in that the metering valve is designed as a proportional valve.
Ein Proportionalventil im Sinne der Erfindung ist jedes Sitz-Ventil, dessen Öffnungsquerschnitt proportional der (in der Regel elektrischen) Stellgröße ist und bei dem keine Signalrückführung des Ventilweges zur Ermittlung des momentanen Stellzustandes des Ventils erforderlich ist, da sich der jeweilige Stellzustand (Öffnungsquerschnitt) des Proportionalventils unmittelbar aus der zugeführten (elektrischen) Stell¬ größe ableiten läßt. Ein solches Proportionalventil ist erheblich kosten¬ günstiger als das im Stand der Technik eingesetzte Servoventil. Zudem hat sich herausgestellt, daß ein Proportionalventil das gasförmige Medium unmittelbar mit dem zur Einleitung in ein Blutgefäß erforderlichen ver¬ hältnismäßig niedrigen Überdruck abgeben kann, ein zusätzlicher Dosier¬ bzw. Drosselwiderstand wie in der DE-B 38 02 128 ist nicht erforderlich. Mit dem erfindungsgemäßen Gasinjektor lassen sich kleine Gasvolumenströme (je nach Gefäßgröße etwa 5-40 ml/s) auch gegen den pulsierenden Blutdruck genau und flatterfrei dosieren.A proportional valve in the sense of the invention is any poppet valve whose opening cross-section is proportional to the (usually electrical) manipulated variable and in which no signal feedback of the valve path is required to determine the current actuating state of the valve, since the respective actuating state (opening cross-section) of the Proportional valve can be derived directly from the supplied (electrical) manipulated variable. Such a proportional valve is considerably less expensive than the servo valve used in the prior art. In addition, it has been found that a proportional valve can release the gaseous medium directly with the relatively low excess pressure required for introduction into a blood vessel; an additional metering or throttling resistance as in DE-B 38 02 128 is not necessary. With the gas injector according to the invention, small gas volume flows (about 5-40 ml / s, depending on the vessel size) can also be metered precisely and flutter-free against the pulsating blood pressure.
In einem anderen Zusammenhang (Druckregelung eines bekannten Volumens) beschreibt die US-A-5 094260 ein sogenanntes "proportional valve", bei dem es sich aber tatsächlich nicht um ein Proportionalventil im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt, sondern um ein herkömmliches Servoventil, das mittels eines Stellmotors eingestellt wird. Sein Funktionsprinzip ent¬ spricht dem in DE-B 3802 128 eingesetzten Ventil. Ein gerade in der Medi¬ zintechnik besonders schwerwiegender Nachteil dieser Servoventile liegt auch darin, daß solche elektromotorisch betriebenen Ventile bei einem Spannungsausfall in der zuletzt eingestellten Stellung offenbleiben, während sich das erfindungsgemäß verwendete Proportionalventil einem Span- nungsausfall selbstätig schließt. Es bietet also eine wesentlich höhere inhärente Sicherheit.In another context (pressure control of a known volume), US-A-5 094260 describes a so-called "proportional valve", which, however, is actually not a proportional valve in the sense of the present invention, but rather a conventional servo valve, which means an actuator is set. Its operating principle corresponds to the valve used in DE-B 3802 128. A particularly serious disadvantage of these servo valves, particularly in medical technology, is that such electromotive operated valves remain open in the last set position in the event of a power failure, while the proportional valve used according to the invention closes automatically in the event of a power failure. So it offers a much higher inherent security.
Es sei noch angemerkt, daß die Injektion von CO« nur einen verhältnismäßig geringen Negativkontrast gegenüber der normalen Blutfüllung des Gefäßes schafft. Um trotz dieses geringen Kontrastunterschiedes die Gefäße gut sichtbar zu machen, wird die sogenannte digitale Subtraktionsangiographie (DSA) eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird ein sogenanntes Maskenbild (das Gefäß im mit Blut gefüllten Normalzustand) und ein Füllungsbild (das Gefäß mit der Gasfüllung) aufgenommen. Die Bilder werden digitalisiert und zur Kontrastverstärkung voneinander subtrahiert.It should also be noted that the injection of CO "creates only a relatively low negative contrast with the normal blood filling of the vessel. So-called digital subtraction angiography (DSA) is used to make the vessels clearly visible despite this small difference in contrast. In this method, a so-called mask image (the vessel in the normal state filled with blood) and a filling image (the vessel with the gas filling) are recorded. The images are digitized and subtracted from each other to enhance contrast.
Die den Sensor und das Proportionalventil enthaltende Regelschleife ist zweckmäßigerweise zur Regelung des Gasvolumenstroms ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß der Gasvolumenstrom der wesentliche die Qualität des Angiogramms beeinflussende Parameter ist, so daß die Regelbarkeit und Reproduzierbarkeit dieses Parameters besonders wichtig ist. Der zwischen dem Proportionalventil und dem Gasauslaß angeordnete Sensor kann unmittel¬ bar zur Messung des Volumenstroms oder Massenstroms ausgebildet sein. In der Regel ist dieser Sensor jedoch ein Druckaufnehmer, der dann den am Ausgang des Proportionalventils herrschenden Druck mißt. Der am Propor¬ tionalventil eingangsseitig anstehende Druck ist der ja bekannte Aus¬ gangsdruck der Druckquelle. Es läßt sich dann aus dem Druckabfall über das Proportionalventil , dessen Öffnungsquerschnitt ja jeweils bekannt ist, der ausgangsseitig am Proportionalventil resultierende Gasvolumenstrom errech¬ nen und regeln. Auf diese Weise wird auch der ausgangsseitig an der Druck¬ quelle herrschende Primärdruck mit überwacht, ohne daß dazu ein zusätzli¬ cher Druckaufnehmer erforderlich wäre. Wird nämlich bei einem bestimmten Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils ein bestimmter Gasdruck an der Ausgangsseite des Proportionalventils nicht mehr erreicht, deutet dies auf einem Druckabfall der Druckquelle, bspw. eine leere Gasflasche hin. Der Injektor kann sich dann automatisch abschalten und ein Alarmsignal auslö¬ sen.The control loop containing the sensor and the proportional valve is expediently designed to regulate the gas volume flow. It has been shown that the gas volume flow is the essential parameter influencing the quality of the angiogram, so that the controllability and Reproducibility of this parameter is particularly important. The sensor arranged between the proportional valve and the gas outlet can be designed directly for measuring the volume flow or mass flow. As a rule, however, this sensor is a pressure sensor, which then measures the pressure prevailing at the outlet of the proportional valve. The pressure at the proportional valve on the inlet side is the known outlet pressure of the pressure source. The pressure drop via the proportional valve, the opening cross section of which is known in each case, can then be used to calculate and regulate the gas volume flow resulting on the output side of the proportional valve. In this way, the primary pressure prevailing on the outlet side of the pressure source is also monitored without an additional pressure sensor being required. If a certain gas pressure at the outlet side of the proportional valve is no longer reached with a certain opening cross section of the proportional valve, this indicates a pressure drop in the pressure source, for example an empty gas bottle. The injector can then switch off automatically and trigger an alarm signal.
Bei der Einleitung des Gases in das Gefäßsystem kommt es darauf an, daß das Gas an der Verbindungsstelle zwischen Gasauslaß und Gefäßsystem mit dem gewünschten Druck und Volumenstrom abgegeben wird. Da aber der Druck und Volumenstrom am Ausgang des Proportionalventils gemessen werden und da Gas ein kompressibles Medium ist, müssen Druck und Volumenstrom am Ausgang des Proportionalventils nicht identisch mit Druck und Volumenstrom an der Verbindungsstelle Gasauslaß/Gefäßsystem sein. Es ist daher zweckmäßig, daß die Regelschleife zur Regelung des Gasvolumenstroms mit Korrekturfaktoren entsprechend der Kompressibilität des verwendeten Gases und dem Fließwi¬ derstand des verwendeten Gasauslasses beaufschlagbar ist. Diese Korrektur¬ faktoren können bspw. einer Datenbank entnommen und dem Regelkreis als Steuergröße zugeführt werden. Es läßt sich so sicherstellen, daß das Gas tatsächlich mit dem gewünschten Druck und Volumenstrom in das Gefäßsystem abgegeben wird.When introducing the gas into the vascular system, it is important that the gas be released at the desired pressure and volume flow at the connection point between the gas outlet and the vascular system. However, since the pressure and volume flow at the outlet of the proportional valve are measured and since gas is a compressible medium, the pressure and volume flow at the outlet of the proportional valve do not have to be identical to the pressure and volume flow at the connection point gas outlet / vascular system. It is therefore expedient that the control loop for regulating the gas volume flow can be subjected to correction factors corresponding to the compressibility of the gas used and the flow resistance of the gas outlet used. These correction factors can be taken, for example, from a database and fed to the control loop as a control variable. This ensures that the gas is actually released into the vascular system at the desired pressure and volume flow.
Vorteilhafterweise ist eine Temperiervorrichtung für das gasförmige Medium vorgesehen. Sie kann beispielsweise als dem Proportionalventil vorge¬ schaltete Temperierkammer mit elektrischen Heizeinrichtungen ausgebildet sein. Zusätzlich oder statt dessen kann auch das Proportionalventil selbst mit Heizelementen versehen sein, um das gasförmige Medium zu erwärmen bzw. ein Abkühlen des erwärmten Mediums zu verhindern. Auf diese Weise läßt sich das Medium vor dem Einleiten in das Blutgefäßsystem auf Körpertempe¬ ratur (37°C) erwärmen, so daß die bei Injektionen flüssiger oder gas¬ förmiger Medien in Blutgefäße sonst auftretenden Gefäßspasmen (spastisches Verschließen des Blutgefäßes) vermieden werden. Zur Überwachung der Gastemperatur können Temperatursensoren in der Temperierkammer und/oder zwischen Proportionalventil und Gasauslaß vorgesehen sein. Die Abkühlung des Gases durch Rohrströmungen kann bei den geringen Durchmessern und Längen der verwendeten Gasauslässe vernachlässigt werden.A temperature control device for the gaseous medium is advantageously provided. It can be designed, for example, as a temperature control chamber upstream of the proportional valve with electrical heating devices. In addition or instead, the proportional valve itself can also be provided with heating elements to heat the gaseous medium or to prevent the heated medium from cooling. In this way, the medium can be warmed to body temperature (37 ° C.) before being introduced into the blood vessel system, so that the vascular spasms (spastic occlusion of the blood vessel) that otherwise occur when liquid or gaseous media are injected into blood vessels are avoided. To monitor the gas temperature, temperature sensors can be provided in the temperature control chamber and / or between the proportional valve and the gas outlet. The cooling of the gas by pipe flows can be neglected given the small diameters and lengths of the gas outlets used.
Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einstellbare Maximal engenbegrenzung für das an das Gefäßsystem eingeleitete Gas auf. Diese Begrenzung verhindert, daß aus Unachtsamkeit dem Organismus eine ihm unzulässig stark belastende Kohlendioxidmenge zugeführt wird.The device according to the invention expediently has an adjustable maximum narrow limit for the gas introduced into the vascular system. This limitation prevents the body from being fed carelessly with an impermissibly high amount of carbon dioxide.
Der Gasauslaß ist in der Regel als in das Gefäßsystem einführbarer Kathe¬ ter ausgebildet. Die oben schon angesprochene Verbindungsstelle zwischen Gasauslaß und Gefäßsystem ist dann die Katheterspitze, aus der das Gas in den zu angiographierenden Bereich des Gefäßsystems abgegeben wird. Da Kohlendioxid eine niedrige Viskosität aufweist, können mit entsprechend dünnen Kathetern auch kleine Blutgefäße angiographiert werden.The gas outlet is generally designed as a catheter that can be inserted into the vascular system. The connection point already mentioned above between the gas outlet and the vascular system is then the catheter tip from which the gas is released into the area of the vascular system to be angiographed. Since carbon dioxide has a low viscosity, even small blood vessels can be angiographed using appropriately thin catheters.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Propor¬ tionalventil und Gasauslaß ein zusätzliches Schaltventil angeordnet. "Zwischen" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß das Schaltventil in Flu߬ richtung des Gases zwischen Proportionalventil und Gasauslaß angeordnet ist. Auch in den übrigen Ansprüchen ist der Begriff "zwischen" in diesem Sinne zu verstehen. Unter "Schaltventil" ist ein Ventil zu verstehen, das zwischen den zwei Zuständen "geschlossen" und "geöffnet" hin- und her- schaltbar ist. Ein solches zusätzliches Schaltventil ermöglicht es, den Gasauslaß vom übrigen Injektor pneumatisch zu trennen. Einerseits kann auf diese Weise bei Störfällen das Gerät sofort vom Gefäßsystem getrennt werden, andererseits kann so verhindert werden, daß bspw. beim Einführen des Katheters Blut in den Injektor zurücksteigt, und diesen kontaminiert. Vorteilhafterweise ist zwischen Schaltventil und Gasauslaß ein zusätzli¬ cher Drucksensor vorgesehen. Nach dem Einführen des Katheters mißt dieser Sensor den im Gefäßsystem herrschenden Blutdruck. Somit ist auch bei noch geschlossenem Schaltventil der Druck schon bekannt, gegen den das Gas in das Gefäßsystem eingeleitet werden muß. Schon vor dem Öffnen des Schalt¬ ventils läßt sich daher der am Proportionalventil ausgangsseitig herr¬ schende Druck entsprechend einregulieren, so daß beim Öffnen des Schalt¬ ventils einerseits kein Blut in den Injektor zurückströmt und andererseits kein Kohlendioxid mit übermäßig hohem Druck in das Gefäßssystem abgegeben wird. Somit dient dieser zusätzlicher Drucksensor dazu, vor Beginn des Injektionsvorgangs den im Gefäßsystem herrschenden Gegendruck zu messen und die Injektionsparameter darauf abzustimmen.In an advantageous embodiment of the invention, an additional switching valve is arranged between the proportional valve and the gas outlet. In this context, "between" means that the switching valve is arranged in the flow direction of the gas between the proportional valve and the gas outlet. The term “between” is also to be understood in this sense in the remaining claims. “Switching valve” is to be understood as a valve that can be switched back and forth between the two states “closed” and “open”. Such an additional switching valve makes it possible to pneumatically separate the gas outlet from the rest of the injector. On the one hand, the device can be immediately separated from the vascular system in the event of malfunctions, on the other hand it can be prevented, for example, that blood rises back into the injector when the catheter is inserted and contaminates it. An additional pressure sensor is advantageously provided between the switching valve and the gas outlet. After inserting the catheter, this sensor measures the blood pressure in the vascular system. Thus, even when the switching valve is still closed, the pressure against which the gas must be introduced into the vascular system is already known. Even before the switching valve is opened, the pressure prevailing at the proportional valve on the output side can therefore be adjusted accordingly, so that on the one hand no blood flows back into the injector when the switching valve is opened and on the other hand no carbon dioxide with excessive pressure is released into the vascular system . This additional pressure sensor thus serves to measure the back pressure prevailing in the vascular system and to adjust the injection parameters accordingly before the start of the injection process.
Zwischen dem Schaltventil und dem Gasauslaß kann zusätzlich ein Filter angeordnet sein. Ein solcher Filter ist zweckmäßigerweise als Mikrofilter mit einem Netzgeflecht von etwa 0,2 μm Porenweite ausgebildet. Es dient einerseits als Feinstfilter für das in das Gefäßsystem einzuleitende Gas und andererseits als Reservoir mit hydrophoben Eigenschaften (blutundurch¬ lässig), das bspw. bei Fehlfunktionen des Gerätes zurückströmendes Blut zunächst einmal auffängt, bevor dieses in den Injektor eintreten kann. Es können hier in Narkosegeräten üblicherweise verwendete Mikrofilter benutzt werden, die nach jedem Gebrauch gewechselt werden.A filter can also be arranged between the switching valve and the gas outlet. Such a filter is expediently designed as a microfilter with a mesh structure of about 0.2 μm pore size. On the one hand, it serves as a very fine filter for the gas to be introduced into the vascular system and, on the other hand, as a reservoir with hydrophobic properties (impermeable to blood) which, for example in the event of malfunctions of the device, initially collects blood flowing back before it can enter the injector. It is possible here to use microfilters that are commonly used in anesthesia machines and that are changed after each use.
Der Filter kann zusätzlich mit einer hydrophoben Membran als Gas-Flüssig- keitsschranke versehen sein. Auf diese Weise wird verhindert, daß Flüs¬ sigkeit (Blut) vom Patienten in die Gaskanäle des Injektors strömt. Die wechselseitige Kontamination sowohl des Patienten als auch der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung wird verhindert.The filter can also be provided with a hydrophobic membrane as a gas-liquid barrier. In this way, it is prevented that liquid (blood) flows from the patient into the gas channels of the injector. The mutual contamination of both the patient and the device according to the invention is prevented.
Als zusätzliche Sicherungen gegen das Zurückschlagen von Blut in den Injektor können zwischen Schaltventil und Gasauslaß noch zusätzlich ein Rückschlagventil und/oder ein Flüssigkeitsdetektor angeordnet sein. Das Rückschlagventil verhindert, daß überhaupt eine Rückströmung stattfindet. Der Flüssigkeitsdetektor löst dann, wenn Flüssigkeit zu ihm zurückströmt, Alarm aus, schließt das Schaltventil und legt den Injektor still. Zum Auslösen der Gasinjektion kann ein Fußschalter vorgesehen sein, so daß der bedienende Arzt die Händen für andere Tätigkeiten frei hat.A check valve and / or a liquid detector can additionally be arranged between the switching valve and the gas outlet as additional safeguards against the backlash of blood into the injector. The check valve prevents backflow from occurring at all. The liquid detector triggers an alarm when liquid flows back to it, closes the switching valve and shuts down the injector. A foot switch can be provided to trigger the gas injection, so that the operating doctor has his hands free for other activities.
Vorteilhafterweise sind alle mit dem gasförmigen Medium in Berührung kommende Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung hitze- und chemikalienbe¬ ständig ausgeführt. Sie können dann durch Erwärmung auf Temperaturen um 65°C und/oder Begasung bspw. mit Ethylenoxid oder Formaldehyd sterilisiert werden.Advantageously, all parts of the device according to the invention that come into contact with the gaseous medium are heat and chemical resistant. They can then be sterilized by heating to temperatures around 65 ° C. and / or fumigation, for example with ethylene oxide or formaldehyde.
Ein weiteres Verfahren zum Untersuchen von Blutgefäßen ist die Angios- kopie. Bei diesem Verfahren wird ein Angioskop (Endoskop) mit einer Kamera oder vergleichbaren optischen Einrichtung an der Spitze in das zu untersu¬ chende Blutgefäß eingeführt. Der zu angioskopierende Gefäßabschnitt muß mit einem optisch durchlässigen Medium freigespült werden. Im Stand der Technik geschieht dies in der Regel mit einer physiologischen Salzlösung. Diese Flüssigkeit muß über einen Katheter mit einem verhältnismäßig hohem Druck appliziert werden, damit das Blut vollständig weggespült und der entsprechende Gefäßabschnitt für das Angioskop sichtbar wird. Dies führt zu Turbulenzen im Gefäßinneren, die wiederum die Gefäßinnenwände beschädi¬ gen können. Da zudem große Mengen Spülflüssigkeit (zwischen 120 - 1100 ml/min) injiziert werden müssen, kann es zu einer Volumenüberlastung des Herzens kommen. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, CO2 als Spülmedium für die Angioskopie zu verwenden. Dies ist allerdings insbeson¬ dere dann problematisch, wenn kleinere Blutgefäße in der Nachbarschaft stromab gelegener größerer Gefäße angioskopiert werden sollen. Aufgrund des Venturi-Effektes dieser größeren Gefäße wird das applizierte C0? sofort abgesogen, ohne daß zumindest für einen begrenzten Zeitraum klare Sicht in dem zu untersuchenden Gefäß auftritt.Another method for examining blood vessels is angioscopy. In this method, an angioscope (endoscope) with a camera or comparable optical device is inserted at the tip into the blood vessel to be examined. The section of the vessel to be angioscoped must be rinsed free with an optically transparent medium. In the prior art, this is usually done with a physiological salt solution. This liquid must be applied via a catheter at a relatively high pressure so that the blood is completely washed away and the corresponding section of the vessel is visible to the angioscope. This leads to turbulence in the interior of the vessel, which in turn can damage the inner walls of the vessel. Since large amounts of irrigation fluid (between 120 - 1100 ml / min) must also be injected, the heart may become overloaded. It has therefore already been proposed to use CO2 as a rinsing medium for angioscopy. However, this is particularly problematic if smaller blood vessels in the vicinity of larger vessels located downstream are to be angioscoped. Due to the venturi effect of these larger vessels, the applied C0 ? immediately aspirated without a clear view in the vessel to be examined at least for a limited period of time.
Bei Einsatz des Gasinjektors für die Angioskopie ist zur Lösung dieses Problems erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Katheter mindestens zweilumig ist und daß ein Lumen mit einem den Außenumfang des Katheters ringförmig umschließenden aufblasbaren Ballon verbunden ist. Durch Aufblasen des Ballons kann das Blutgefäß stromaufwärts des zu untersuchenden Abschnitts blockiert und so das Nachströmen von Blut verhindert werden. Das injizier¬ te C0? wird nicht sofort wieder vom nachströmenden Blut verdrängt, die klare Sicht im Blutgefäß bleibt länger erhalten. Ein vorteilhaftes Materi¬ al für den Ballon ist Latex.When using the gas injector for angioscopy, it is provided according to the invention to solve this problem that the catheter has at least two lumens and that a lumen is connected to an inflatable balloon that surrounds the outer circumference of the catheter. By inflating the balloon, the blood vessel upstream of the section to be examined can be blocked, thus preventing blood from flowing in again. The injected C0 ? is not immediately replaced by the flowing blood that clear view in the blood vessel is maintained longer. An advantageous material for the balloon is latex.
Das Aufblasen des Ballons soll mit einem Druck erfolgen, der ausreicht, um das unerwünschte Nachströmen von Blut weitgehend zu blockieren, der ande¬ rerseits aber auch nicht so groß ist, daß Beschädigungen der Gefäßinnen¬ wände auftreten. Es ist daher zweckmäßig, wenn das mit dem Ballon verbun¬ dene Katheterlumen über ein zweites Proportionalventil mit der Druckquelle für das gasförmige Medium verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich der Ballon mit einem vorbestimmten, definierten Druck aufblasen. Vorteilhaft¬ erweise ist zwischen dem zweiten Proportionalventil und dem Ballon auch noch ein Druckaufnehmer angeordnet, damit sich sicher feststellen läßt, ob der zur Blockade des Blutgefäßes erforderlicher Ballondruck erreicht ist.The balloon should be inflated with a pressure which is sufficient to largely block the undesirable flow of blood, but which is also not so great that damage to the inner walls of the vessel occurs. It is therefore expedient if the catheter lumen connected to the balloon is connected to the pressure source for the gaseous medium via a second proportional valve. In this way, the balloon can be inflated with a predetermined, defined pressure. Advantageously, a pressure sensor is also arranged between the second proportional valve and the balloon, so that it can be reliably determined whether the balloon pressure required to block the blood vessel has been reached.
Um eine möglichst weitgehende Reproduzierbarkeit der angioskopischen Aufnahmen zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Ballon zunächst mit einem vorbestimmten Gasdruck aufblasbar und anschließend die Gaseinleitung in das Gefäßsystem mit einstellbarer Zeitverzögerung auslösbar ist.In order to achieve the greatest possible reproducibility of the angioscopic recordings, it is advantageous if the balloon can first be inflated with a predetermined gas pressure and then the gas introduction into the vascular system can be triggered with an adjustable time delay.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung, die für die Angioskopie Verwendung finden, wird das Angioskop durch das gleiche Kathe¬ terlumen in das Gefäß eingeführt, durch das auch das CO« in das Gefäß eingeleitet wird. Dies ist möglich, da moderne Angioskope einen Außen¬ durchmesser von lediglich 0,5 mm haben. Die Querschnittsverengung dieses Katheterlumens durch das Angioskop kann aber dazu führen, daß der Druckab¬ fall über dieses Katheterlumen auf kaum kalkulierbare Weise ansteigt. Zudem kann das Angioskop am Katheterausgang durch den Gasstrom in Flatter¬ bewegungen versetzt oder an die Gefäßwand gedrückt werden, so daß keine zufriedenstellenden angioskopischen Bilder entstehen. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Katheter ein separates, zusätzliches Lumen zum Einführen eines Angioskopes (Endoskopes) aufweist. Erfindungsgemäß weist also ein Katheter zur Verwendung als Gasauslaß einer obenstehend beschrie¬ benen Vorrichtung mindestens drei Lumina auf. Störungen des Gasflusses durch das Angioskop erfolgen dann nicht mehr. Bei einem solchen Katheter weist das Lumen zum Aufblasen des Ballons und das Lumen zum Einleiten des Kohlendioxids in ds Gefäßsystem einen Durchmesser von etwa 0,4 mm auf, das Lumen zum Einführen des Angioskops hat einen Durchmesser von etwa 1 mm. Vorteilhafte Materialien für einen solchen Katheter sind PVC, Polyurethan oder Polyethylen.In the previously described embodiments of the invention, which are used for angioscopy, the angioscope is introduced into the vessel through the same catheter lumen through which the CO 2 is also introduced into the vessel. This is possible because modern angioscopes have an outer diameter of only 0.5 mm. The narrowing of the cross-section of this catheter lumen through the angioscope can, however, lead to the pressure drop across this catheter lumen increasing in a manner which is hardly calculable. In addition, the angioscope at the catheter outlet can be made to flutter by the gas flow or pressed against the vessel wall, so that no satisfactory angioscopic images are produced. It is therefore advantageous if the catheter has a separate, additional lumen for inserting an angioscope (endoscope). According to the invention, a catheter for use as a gas outlet of a device described above has at least three lumens. The gas flow through the angioscope then no longer occurs. In such a catheter, the lumen for inflating the balloon and the lumen for introducing the carbon dioxide into the vascular system have a diameter of approximately 0.4 mm, the lumen for inserting the angioscope has a diameter of approximately 1 mm. Advantageous materials for such a catheter are PVC, polyurethane or polyethylene.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich¬ nung erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawing. In it show:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gasinjektors;Figure 1 is a schematic representation of the gas injector.
Fig. 2 ein Proportionalventil im Längsschnitt;2 shows a proportional valve in longitudinal section;
Fig. 3 schematisch einen vierlu igen Katheter;Fig. 3 shows schematically a Vierlu igen catheter;
Fig. 4 den Katheter aus Fig. 3 im Querschnitt;4 shows the catheter from FIG. 3 in cross section;
Fig. 5 in einer Explosionsdarstellung den hinter dem Ausgang des Schaltventils verwendeten Mikrofilter.5 is an exploded view of the microfilter used behind the outlet of the switching valve.
Der Gasinjektor weist als Druckquelle eine Kohlendioxidflasche 1 auf, die über ein Druckminderventil 2 und einen Mikrofilter 3 mit einem per Hand betätigbaren Notabschaltventil 4 verbunden ist. Durch Betätigung dieses Ventils 4 wird in Notfällen die Druckquelle 1 vom Gasinjektor getrennt. Es folgt dann ein elektrisch betätigtes Eingangsventil 5, mit dem ebenfalls die Druckquelle vom Gasinjektor getrennt werden kann. In von der automa¬ tischen Steuerung des Gasinjektors erkannten Notsituationen dient dieses Eingangsventil 5 als Notabschaltventil. Der ausgangsseitig am Eingangs¬ ventil 5 herrschende Druck wird mit einem Druckaufnehmer 5a überwacht, ferner sind Druckschalter und Sensoren 6 zur Grenzdruckerkennung der zulässigen Minimal- und Maximaldrucke vorgesehen, die beispielsweise 3 bzw. 5 bar betragen können. Ausgangsseitig an das Eingangsventil 5 schließt sich die Temperierkammer 7 mit einer elektrischen Heizeinrichtung an, in der das Gas auf die gewünschte Temperatur, in der Regel die Körpertemperatur von 37°C, erwärmt wird. Diese Temperatur wird mittels des Temperatursensors 7a überwacht. An dieser Temperierkammer 7 sind ausgangs¬ seitig die Proportionalventile 8 und 11 parallel angeschlossen. Jedes dieser Proportionalventile 8, 11 weist ausgangsseitig einen Druckaufnehmer 8a, 11a auf, der den jeweiligen Ausgangsdruck des Proportionalventils erfaßt und in ein elektrisches Signal umwandelt, das dann wieder als Regelgröße zur Ansteuerung des Proportionalventils zurückgeführt wird. Die Proportionalventile 8, 11 werden elektromagnetisch betätigt und sind weiter unten näher erläutert. Sie werden mittels der elektrischen Heizwen¬ deln 8b, 11b erwärmt, um eine Abkühlung des in der Temperierkammer 7 erwärmten Gases zu verhindern. Die Temperatur des Gases an der Ausgangs¬ seite des Proportionalventils 8 wird mittels des Temperatursensors 10 überwacht. Der Druckaufnehmer 12 überwacht den ausgangsseitigen Druck des Proportionalventils 11, zusätzlich ist aus Sicherheitsgründen ein Grenzdruckschalter 18 vorgesehen, der beim Überschreiben eines zulässigen Maximaldrucks (beispielsweise zwischen 1 und 3 bar) ein Alarmsignal abgibt. Der Druck an der Ausgangsseite des Proportionalventils 8 wird mit einem Druckaufnehmer 9 überwacht, zusätzlich ist ebenfalls ein Grenzdruck¬ schalter 13 vorgesehen, der bei Überschreiten eines zulässigen Maximal¬ drucks ein Alarmsignal abgibt. Ausgangsseitig an die Proportionalventile 8, 11 schließen sich elektromagnetisch betätigte Schaltventile 14, 19 an, denen jeweils ein Druckaufnehmer 16, 20 zugeordnet ist, der im geschlos¬ senen Zustand dieser Schaltventile 14, 19 den an diesen jeweils ausgangs¬ seitig anstehenden Druck mißt. Hinter dem Schaltventil 14 ist ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes zusätzliches Entlüftungsventil 15 vorgesehen, mittels dem der aufgeblasene Ballon 24 entlüftet werden kann. Hinter dem Schaltventil 19 ist ein Temperatursensor 17 zur Überwachung der Gastempe¬ ratur vorgesehen. Ausgangsseitig an das Entlüftungsventil 15 und an das Schaltventil 19 schließen sich Mikrofilter 21, 22 an, deren Aufbau weiter unten genauer erläutert ist. Der Ausgang des Schaltventils 19 speist über diesen Mikrofilter 22 das Lumen 23b eines Katheters 23. Dieses Lumen 23b ist an der Katheterspitze 25 offen und dient der Einleitung von C02 in das Blutgefäß 26. Das Schaltventil 14 ist ausgangsseitig über das Entlüftungs¬ ventil 15 und den Mikrofilter 21 mit dem Lumen 23a des Katheters 23 verbunden, über das der Ballon 24 aufgeblasen werden kann. Zur Überwachung sämtlicher Funktionen des Gasinjektors und zur Steuerung der Ventile ist ein Steuergerät 27 vorgesehen. Dieses Steuergerät 27 weist aus Sicher¬ heitsgründen eine Mikroprozessorsteuerung mit zweifacher Redundanz auf.The gas injector has a carbon dioxide bottle 1 as a pressure source, which is connected via a pressure reducing valve 2 and a microfilter 3 to a manually operated emergency shutdown valve 4. By actuating this valve 4, the pressure source 1 is separated from the gas injector in emergencies. An electrically operated input valve 5 then follows, with which the pressure source can also be separated from the gas injector. In emergency situations recognized by the automatic control of the gas injector, this input valve 5 serves as an emergency shutdown valve. The pressure prevailing on the outlet side of the inlet valve 5 is monitored by a pressure sensor 5a, and pressure switches and sensors 6 are also provided for limit pressure detection of the permissible minimum and maximum pressures, which can be, for example, 3 or 5 bar. On the output side of the input valve 5, the temperature control chamber 7 is connected with an electrical heating device in which the gas is heated to the desired temperature, generally the body temperature of 37 ° C. This temperature is monitored by means of the temperature sensor 7a. The proportional valves 8 and 11 are connected in parallel on the output side of this temperature control chamber 7. Each of these proportional valves 8, 11 has a pressure sensor 8a, 11a on the output side, which detects the respective output pressure of the proportional valve and converts it into an electrical signal, which is then used again as Controlled variable for controlling the proportional valve is fed back. The proportional valves 8, 11 are actuated electromagnetically and are explained in more detail below. They are heated by means of the electric heating elements 8b, 11b in order to prevent the gas heated in the temperature control chamber 7 from cooling. The temperature of the gas on the outlet side of the proportional valve 8 is monitored by means of the temperature sensor 10. The pressure sensor 12 monitors the pressure on the output side of the proportional valve 11; in addition, for safety reasons, a limit pressure switch 18 is provided, which emits an alarm signal when a permissible maximum pressure (for example between 1 and 3 bar) is overwritten. The pressure on the output side of the proportional valve 8 is monitored by a pressure sensor 9, and in addition a limit pressure switch 13 is also provided, which emits an alarm signal when a permissible maximum pressure is exceeded. On the output side of the proportional valves 8, 11 there are electromagnetically actuated switching valves 14, 19, each of which is assigned a pressure sensor 16, 20 which, in the closed state of these switching valves 14, 19, measures the pressure present on the output side thereof. An additional vent valve 15, designed as a 3/2-way valve, is provided behind the switching valve 14, by means of which the inflated balloon 24 can be vented. A temperature sensor 17 for monitoring the gas temperature is provided downstream of the switching valve 19. Microfilters 21, 22 connect to the output side of the vent valve 15 and the switching valve 19, the structure of which is explained in more detail below. The outlet of the switching valve 19 feeds the lumen 23b of a catheter 23 via this microfilter 22. This lumen 23b is open at the catheter tip 25 and serves to introduce C0 2 into the blood vessel 26. The switching valve 14 is on the outlet side via the vent valve 15 and the microfilter 21 is connected to the lumen 23a of the catheter 23, via which the balloon 24 can be inflated. A control unit 27 is provided for monitoring all functions of the gas injector and for controlling the valves. For safety reasons, this control unit 27 has a microprocessor control with double redundancy.
Der Aufbau der Mikrofilter 21, 22 ist in Fig. 5 näher erläutert. In das Filtergehäuse 57 sowie den Schraubdeckel 52 sind jeweils O-Ringe 56, 53 eingesetzt. Als eigentliche Filterelemente dienen ein Stahlgitter 54 mit einer Maschenweite von 5μm und eine hydrophobe Membran 55 mit einer Poren¬ größe von 0,2 μm. Diese Filterscheibe bzw. Membran 55 ist hydrophob und läßt Flüssigkeiten wie Blut nicht durchdringen. Sie stellt daher eine Gas-Flüssigkeitsschranke dar. Die Mikrofilter werden über Luer-Lock-An- schlüsse 58, 59 mit dem Gasleitungssystem verbunden.The structure of the microfilters 21, 22 is explained in more detail in FIG. 5. O-rings 56, 53 are inserted into the filter housing 57 and the screw cover 52, respectively. A steel grid 54 also serves as the actual filter elements a mesh size of 5 μm and a hydrophobic membrane 55 with a pore size of 0.2 μm. This filter disk or membrane 55 is hydrophobic and does not allow liquids such as blood to penetrate. It therefore represents a gas-liquid barrier. The microfilters are connected to the gas line system via Luer lock connections 58, 59.
Der Aufbau der Proportionalventile 8, 11 ist in Fig. 2 näher erläutert. Das Ventilgehäuse 31 weist einen Druckeingang 28, einen Druckausgang 29 und einen Entlüftungsausgang 30 auf. Im Ruhezustand des Ventils ist die Verbindung zwischen dem Druckeingang 28 und dem Ausgang 29 durch den Hauptkolben 32 gesperrt, der von einer Feder 33 abdichtend gegen den Ventilsitz 34 gedrückt wird. Die in der Zeichnung nur schematisch angedeu¬ tete Magneteinrichtung 35 betätigt über eine Kolbenstange 36 den Regelkol¬ ben 37, der im Ruhezustand auf einer Axialfläche des Hauptkolbens 32 abdichtend anliegt. Hauptkolben 32 und Regelkolben 37 sind als im wesent¬ lichen zylindrische Hohlkörper ausgebildet. Der Regelkolben 37 weist an seiner der Magneteinrichtung 35 zugewandten Axialfläche Öffnungen auf, die seinen Innenraum mit der Entlüftungsöffnung 30 verbinden. Wenn die Magnet¬ einrichtung 35 auf den Regelkolben 37 in Richtung des Pfeils A in Fig. 2 eine Kraft ausübt, die die Haltekraft der Feder 33 übersteigt, bewegt sich der Regelkolben 37 in Richtung dieses Pfeils A und hebt dabei den Haupt¬ kolben 32 von seinem Ventilsitz 34 ab. Der Druckeingang 28 steht jetzt mit dem Ringraum 38 und damit auch mit dem Druckausgang 29 in Verbindung. Der Öffnungsquerschnitt des Ventils hängt von der Kraft ab, die die Magnetein¬ richtung 35 auf den Regelkolben 37 ausübt, und ist proportional zum Strom¬ fluß durch die Magneteinrichtung 35. Der durch die Magneteinrichtung 35 fließende Strom ist also direkt ein Maß für den Öffnungsquerschnitt des Ventils; ein separater Wegeaufnehmer zum Bestimmen des Stellzustandes des Ventils ist, anders als bei Servoventilen, nicht erforderlich.The structure of the proportional valves 8, 11 is explained in more detail in FIG. 2. The valve housing 31 has a pressure inlet 28, a pressure outlet 29 and a vent outlet 30. In the idle state of the valve, the connection between the pressure inlet 28 and the outlet 29 is blocked by the main piston 32, which is pressed against the valve seat 34 in a sealing manner by a spring 33. The magnetic device 35, which is only schematically indicated in the drawing, actuates the control piston 37 via a piston rod 36, which, in the idle state, rests sealingly on an axial surface of the main piston 32. Main piston 32 and control piston 37 are designed as essentially cylindrical hollow bodies. The control piston 37 has openings on its axial surface facing the magnetic device 35, which connect its interior to the ventilation opening 30. When the magnetic device 35 exerts a force on the control piston 37 in the direction of arrow A in FIG. 2, which exceeds the holding force of the spring 33, the control piston 37 moves in the direction of this arrow A and thereby lifts the main piston 32 from its valve seat 34. The pressure inlet 28 is now connected to the annular space 38 and thus also to the pressure outlet 29. The opening cross section of the valve depends on the force which the magnetic device 35 exerts on the control piston 37 and is proportional to the current flow through the magnetic device 35. The current flowing through the magnetic device 35 is therefore a direct measure of the opening cross section of the valve Valve; In contrast to servo valves, a separate position transducer for determining the control status of the valve is not required.
Wenn der Druckausgang 29 entlüftet werden soll, zieht die Magneteinrich¬ tung 35 den Regelkolben 37 entgegengesetzt der Richtung des Pfeils A in Fig. 2 so weit, daß er von der Axialfläche des Hauptkolbens 32 abhebt und damit den Druckausgang 29 mit seinem inneren Hohlraum und damit auch mit dem Entlüftungsausgang 30 verbindet. Die Funktion des Injektors wird nachfolgend am Beispiel einer Gasinjektion mit vorheriger Ballonblockade des Blutgefäßes beschrieben. Folgende Injek¬ tionsparameter werden in das Steuergerät 27 eingegeben oder sind in diesem bereits gespeichert:If the pressure outlet 29 is to be vented, the magnet device 35 pulls the control piston 37 in the opposite direction to the arrow A in FIG. 2 to such an extent that it lifts off the axial surface of the main piston 32 and thus the pressure outlet 29 with its inner cavity and thus also connects to the vent outlet 30. The function of the injector is described below using the example of a gas injection with a previous balloon blockage of the blood vessel. The following injection parameters are entered into the control unit 27 or are already stored in it:
1. Kompressibilität des Gases1. Compressibility of the gas
2. Kathetertyp (Volumen, Fließwiderstand, Zahl der Lumina, Katheter mit oder ohne Ballon)2. Catheter type (volume, flow resistance, number of lumens, catheter with or without balloon)
3. Dauer und Beginn der Ballonblockade (vor, während oder nach einer Gasinjektion)3. Duration and start of the balloon blockade (before, during or after a gas injection)
4. Gasdruck, mit dem der Ballon aufgeblasen werden soll4. Gas pressure with which the balloon is to be inflated
5. maximal zu injizierendes Gasvolumen5. maximum gas volume to be injected
6. gewünschter Gasvolumenstrom6. Desired gas volume flow
Der Katheter 23 wird in das zu untersuchende Blutgefäß eingeführt. Seine beiden Lumina 23a und 23b werden mit den entsprechenden Anschlüssen des Injektors verbunden. Es muß sichergestellt sein, daß das gesamte gasfüh¬ rende System jetzt keinerlei Fremdgase außer Kohlendioxid mehr enthält, da es ansonsten zu Lufte bolien kommen könnte. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Katheter 23 mit physiologischer Salzlösung gespült sein. Statt¬ dessen kann auch eine automatische Spülung der gesamten Toträume des Gas¬ injektors, die noch Umgebungsluft enthalten können, mit C02 vorgesehen sein.The catheter 23 is inserted into the blood vessel to be examined. Its two lumens 23a and 23b are connected to the corresponding connections of the injector. It must be ensured that the entire gas-carrying system no longer contains any foreign gases other than carbon dioxide, since otherwise air boluses could occur. For example, the catheter 23 can be rinsed with physiological saline for this purpose. Instead, an automatic flushing of the entire dead spaces of the gas injector, which can still contain ambient air, can be provided with C0 2 .
Das Steuergerät 27 öffnet jetzt das Eingangsventil 5. An den Eingängen der Proportiona-1ventile 8 und 11 steht nun Kohlendioxid mit einem definierten, durch die Einstellung des Druckminderventils 2 bestimmten Druck an (i.d.R. 4 bar). Der Ausgangsdruck des Proportionalventils 8 wird jetzt so einge¬ stellt, daß er dem gewünschten Fülldruck des Ballons 24 entspricht. Er wird durch den Druckaufnehmer 8a überwacht. Der Ausgangsdruck des Propor¬ tionalventils 11 (überwacht durch den Druckaufnehmer 11a) wird so einge¬ stellt, daß er etwas höher liegt als der durch den Druckaufnehmer 20 gemessene Blutdruck im Blutgefäß 26. Das Maß, um das er höher eingestellt wird als dieser Blutdruck, bestimmt sich zum einen durch den im Katheter stattfindenden Druckabfall und zum anderen durch den gewünschten Volumen¬ strom, mit dem das C02 in das Blutgefäß 26 injiziert werden soll. Das Schaltventil 14 wird jetzt geöffnet und verbindet den Ausgang des Proportionalventils 8 mit dem Lumen 23a des Katheters 23 und damit mit dem Ballon 24. Dieser Ballon wird jetzt mit dem gewünschten Druck aufgeblasen und blockiert das Blutgefäß 26. Nach Erreichen des gewünschten Ballon- drucks kann das Schaltventil 14 wieder geschlossen werden, der Druckauf¬ nehmer 16 überwacht dann den Ballondruck. Nach Ablauf einer einstellbaren Zeitverzögerung öffnet sich das Schaltventil 19 und verbindet den Ausgang des Proportionalventils 11 mit dem Lumen 23b des Katheters 23. C0? kann jetzt aus der Katheterspitze 25 in das Blutgefäß 26 einströmen. Der Volu¬ menfluß des einströmenden Kohlendioxids wird erforderlichenfalls durch Verstellen des Proportionalventils 11 geregelt und über die gewünschte Zeitdauer konstant gehalten. Der Gasvolumenstrom am Ausgang 25 des Kathe¬ ters 23 wird dabei aus folgenden Parametern errechnet:The control unit 27 now opens the input valve 5. At the inputs of the proportional 1 valves 8 and 11 there is now carbon dioxide with a defined pressure determined by the setting of the pressure reducing valve 2 (generally 4 bar). The outlet pressure of the proportional valve 8 is now set so that it corresponds to the desired filling pressure of the balloon 24. It is monitored by the pressure sensor 8a. The output pressure of the proportional valve 11 (monitored by the pressure sensor 11a) is set such that it is somewhat higher than the blood pressure in the blood vessel 26 measured by the pressure sensor 20. The amount by which it is set higher than this blood pressure is determined on the one hand by the pressure drop taking place in the catheter and on the other hand by the desired volume flow with which the CO 2 is to be injected into the blood vessel 26. The switching valve 14 is now opened and connects the output of the Proportional valve 8 with the lumen 23a of the catheter 23 and thus with the balloon 24. This balloon is now inflated with the desired pressure and blocks the blood vessel 26. After the desired balloon pressure has been reached, the switching valve 14 can be closed again, the pressure transducer 16 then monitors the balloon pressure. After an adjustable time delay has elapsed, the switching valve 19 opens and connects the outlet of the proportional valve 11 to the lumen 23b of the catheter 23. C0 ? can now flow into the blood vessel 26 from the catheter tip 25. The volume flow of the inflowing carbon dioxide is regulated if necessary by adjusting the proportional valve 11 and kept constant over the desired period of time. The gas volume flow at the outlet 25 of the catheter 23 is calculated from the following parameters:
1. Eingangsdruck am Proportionalventil 11 (der bekannte Ausgangsdruck des Druckminderventils 2)1. Inlet pressure at the proportional valve 11 (the known outlet pressure of the pressure reducing valve 2)
2. Ausgangsdruck am Proportionalventil 11 (gemessen durch den Druckauf¬ nehmer 11a)2. Output pressure at the proportional valve 11 (measured by the pressure transducer 11a)
3. Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils 11 (proportional dem Strom durch die Magneteinrichtung 35)3. Opening cross section of the proportional valve 11 (proportional to the current through the magnetic device 35)
4. Fließwiderstand und Druckabfall über das Lumen 23b des Katheters 23 (entnommen aus einer Datenbank im Steuergerät 27)4. Flow resistance and pressure drop across the lumen 23b of the catheter 23 (taken from a database in the control unit 27)
Nach Abschluß der Injektion kann der Ballon 24 über den entsprechenden Entlüftungsausgang des zusätzlichen Schaltventils 15 wieder entlüftet werden. Die Gasinjektion wird durch Schließen des Schaltventils 19 been¬ det. Währed des gesamten Injektionsvorganges wird das Gas in der Tempe¬ rierkammer 7 und mittels der in den Proportionalventilen 8, 11 vorge¬ sehenen Heizelemente 8b, 11b erwärmt, die Überwachung bzw. Regelung der gewünschten Temperatur erfolgt mittels der Thermosensoren 7a, 10, 17. Die Druckaufnehmer 9, 12 überwachen zusätzlich zu den Druckaufnehmern 8a, 11a den ausgangsseitig an den Proportionalventilen 8, 11 herrschenden Druck und bieten so eine erhöhte Sicherheit gegen Fehlfunktionen.After completion of the injection, the balloon 24 can be vented again via the corresponding vent outlet of the additional switching valve 15. The gas injection is ended by closing the switching valve 19. During the entire injection process, the gas is heated in the temperature chamber 7 and by means of the heating elements 8b, 11b provided in the proportional valves 8, 11, the monitoring or regulation of the desired temperature is carried out by means of the thermal sensors 7a, 10, 17. The In addition to the pressure sensors 8a, 11a, pressure sensors 9, 12 monitor the pressure prevailing on the output side at the proportional valves 8, 11 and thus offer increased security against malfunctions.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen vierlumigen Katheter zur Verwendung als Gas¬ auslaß für einen erfindungsgemäßen Injektor. Dieser Katheter weist an seinem geräteseitigen Ende vier Anschlüsse 39-42 auf, die mit den jeweili¬ gen Lumina verbunden sind. Der Anschluß 39 steht über das Lumen bzw. den Kanal 49 (Durchmesser 0,33mm) mit dem in der Nähe des patientenseitigen Endes des Katheters angeordneten Latexballon 44 in Verbindung. Durch Einleiten von Gas in den Anschluß 39 kann also dieser Latexballon aufge¬ blasen werden. Anschluß 40 dient dem Einführen des Angioskops und steht mit dem Angioskopiekanal 48 (Durchmesser 1mm) in Verbindung. Anschluß 41 steht mit einem zusätzlichen Arbeitskanal 50 (Durchmesser 0,66mm) in Verbindung, der zur Aspiration bzw. als Instrumentierkanal dient. Anschluß 42 steht mit dem Gaskanal 51 (Durchmesser 0,33mm) in Verbindung, durch den das Kohlendioxid in das Gefäß eingeleitet wird. Die Kanäle 48, 50 und 51 sind zum patientenseitigen Ende des Katheters hin offen, was in Fig. 3 durch die Bezugszeichen 45, 46 und 47 angedeutet ist. Der Kanalintegrator bzw. KanalSeparator 43 führt die vier Anschlüsse 39-42 zusammen und ver¬ bindet diese mit den jeweiligen Lumina des Katheters. Die gezeigte Ausfüh¬ rungsform des Katheters weist eine Länge von 1,3m und einen Außendurchmes¬ ser von 2,1mm auf. Der Latexballon 44 ist so dimensioniert, daß sich damit Gefäße bis zu einem maximalen Innendurchmesser von 25mm verblocken lassen. 3 and 4 show a four-lumen catheter for use as a gas outlet for an injector according to the invention. At its device end, this catheter has four connections 39-42, which are connected to the respective lumens. The connection 39 is above the lumen or Channel 49 (diameter 0.33 mm) in connection with the latex balloon 44 arranged near the patient end of the catheter. This latex balloon can thus be inflated by introducing gas into the connection 39. Connection 40 is used to insert the angioscope and is connected to the angioscopy channel 48 (diameter 1 mm). Connection 41 is connected to an additional working channel 50 (diameter 0.66 mm), which is used for aspiration or as an instrument channel. Connection 42 is connected to the gas channel 51 (diameter 0.33 mm) through which the carbon dioxide is introduced into the vessel. The channels 48, 50 and 51 are open towards the end of the catheter on the patient side, which is indicated in FIG. 3 by the reference symbols 45, 46 and 47. The channel integrator or channel separator 43 brings together the four connections 39-42 and connects them to the respective lumens of the catheter. The embodiment of the catheter shown has a length of 1.3 m and an outer diameter of 2.1 mm. The latex balloon 44 is dimensioned so that it can block vessels up to a maximum inside diameter of 25mm.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Vorrichtung zum Einleiten gasförmiger Medien in ein flüssigkeitsge- fülltes Gefäßsystem (26), mit einer Druckquelle (1) für das gasförmige Medium, einem Dosierventil (11) zum Einstellen des Gasflusses, einem mit dem Gefäßsystem (26) verbindbaren Gasauslaß (25) und einem zwi¬ schen Dosierventil und Gasauslaß angeordneten Sensor (11a) zum Erfas¬ sen des Drucks, Volumenstroms oder Massenstroms des gasförmigen Medi¬ ums, wobei aus dem Ausgangssignal des Sensors (11a) eine Regelgröße für das Dosierventil (11) ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (11) als Proportionalventil ausgebildet ist.1. Device for introducing gaseous media into a liquid-filled vessel system (26), with a pressure source (1) for the gaseous medium, a metering valve (11) for adjusting the gas flow, a gas outlet (25) that can be connected to the vessel system (26) and a sensor (11a) arranged between the metering valve and gas outlet for detecting the pressure, volume flow or mass flow of the gaseous medium, a control variable for the metering valve (11) being able to be derived from the output signal of the sensor (11a), thereby characterized in that the metering valve (11) is designed as a proportional valve.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sensor (11a) und das Proportionalventil (11) enthaltende Regelschleife zur Regelung des Gasvolumenstroms ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the control loop containing the sensor (11a) and the proportional valve (11) is designed to regulate the gas volume flow.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel¬ schleife mit Korrekturfaktoren entsprechend der Kompressibilität des verwendeten Gases und dem Fließwiderstand und/oder Volumen des verwen¬ deten Gasauslasses beaufschlagbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the Regel¬ loop can be acted upon with correction factors corresponding to the compressibility of the gas used and the flow resistance and / or volume of the gas outlet used.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperiervorrichtung für das gasförmige Medium vorgesehen ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a temperature control device is provided for the gaseous medium.
5. Vorrichtung nach nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pro¬ portionalventil (11) mit einer Heizeinrichtung (11b) zum Erwärmen des gasförmigen Mediums versehen ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the proportional valve (11) is provided with a heating device (11b) for heating the gaseous medium.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maximalmengenbegrenzung für das in das Gefäßsystem (26) eingeleitete Gas einstellbar ist. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a maximum quantity limit for the gas introduced into the vascular system (26) is adjustable.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß als in das Gefäßsystem (26) einführbarer Katheter (23) ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the gas outlet is designed as a catheter (23) which can be inserted into the vascular system (26).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Proportionalventil (11) und Gasauslaß (25) ein zusätzli¬ ches Schaltventil (19) angeordnet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that an additional switching valve (19) is arranged between the proportional valve (11) and gas outlet (25).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (19) und Gasauslaß (25) ein zusätzlicher Drucksensor (20) angeordnet ist.9. The device according to claim 8, characterized in that an additional pressure sensor (20) is arranged between the switching valve (19) and gas outlet (25).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwi¬ schen Schaltventil (19) und Gasauslaß (25) ein Filter (22) angeordnet ist.10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that a filter (22) is arranged between the switching valve (19) and gas outlet (25).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (22) mit einer hydrophoben Membran (55) als Gas-Flüssigkeitsschranke ausgerüstet ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the filter (22) is equipped with a hydrophobic membrane (55) as a gas-liquid barrier.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (19) und Gasauslaß (25) ein Rückschlagventil angeordnet ist.12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that a check valve is arranged between the switching valve (19) and gas outlet (25).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schaltventil (19) und Gasauslaß (25) ein Flüssigkeitsde¬ tektor angeordnet ist.13. Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that a liquid detector is arranged between the switching valve (19) and gas outlet (25).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fußschalter zum Auslösen der Gaseinleitung vorgesehen ist.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that a foot switch is provided for triggering the gas inlet.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit dem gasförmigen Medium in Berührung kommenden Teile hitze- und chemikalienbeständig ausgeführt sind.15. The device according to one of claims 1 to 14, characterized in that all parts coming into contact with the gaseous medium are heat and chemical resistant.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Katheter (23) mindestens zweilumig ist und daß ein Lumen (23a) mit einem den Außenumfang des Katheters (23) ringförmig umschließenden Ballon (24) verbunden ist.16. The device according to one of claims 7 to 15, characterized in that the catheter (23) is at least two-lumen and that a lumen (23a) is connected to a balloon (24) which surrounds the outer circumference of the catheter (23) in a ring.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ballon (24) verbundene Katheterlumen (23a) über ein zweites Propor¬ tionalventil (8) mit der Druckquelle (1) für das gasförmige Medium verbindbar ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the catheter lumen (23a) connected to the balloon (24) can be connected to the pressure source (1) for the gaseous medium via a second proportional valve (8).
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballon (24) mit einem vorbestimmten Gasdruck aufblasbar und anschlie¬ ßend die Gaseinleitung mit einstellbarer Zeitverzögerung auslösbar ist.18. The apparatus of claim 16 or 17, characterized in that the balloon (24) is inflatable with a predetermined gas pressure and then the gas introduction can be triggered with an adjustable time delay.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Katheter ein zusätzliches Lumen zum Einführen eines Endoskops (Angioskops) aufweist.19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized gekennzeich¬ net that the catheter has an additional lumen for inserting an endoscope (angioscope).
20. Katheter zur Verwendung als Gasauslaß einer Vorrichtung zum Einleiten eines gasförmigen Mediums in ein flüssigkeitsgefülltes Gefäßsystem, insbesondere zur Verwendung als Gasauslaß einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens dreilumig ist. 20. Catheter for use as a gas outlet of a device for introducing a gaseous medium into a liquid-filled vascular system, in particular for use as a gas outlet of a device according to one of claims 1 to 19, characterized in that it is at least three-lumen.
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