DE69131931T2 - Gerät zum messen des druckes im vorhof des herzens - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Messen des Blutdrucks und genauer gesagt auf die Feststellung des mittleren Blutdrucks im linken Vorhofdes Herzens im Folgenden mittlerer atrialer Blutdruck genannt. Viele invasive Methoden zur Bestimmung des mittleren linken atrialen Blutdrucks sind bekannt, aber die Erfindung zielt darauf ab, eine weniger invasive Technik (ohne notwendiges Aufstechen einer Arterie) zum Überwachen des mittleren linken atrialen Blutdrucks bereitzustellen.
• US-A-4,409,986 offenbart eine ösophageale Herz-Puls-Sonde zum Überwachen von Herzpulswellenformen. Die Vorrichtung ist dazu bestimmt, Töne von dem Herz und der Lunge zu überwachen, aber wird nicht als geeignet zum Messen des mittleren linken atrialen Blutdrucks offenbart. Die Vorrichtung umfasst eine Fühlsonde, die einen aufblasbaren Ballon enthält, Mittel zum Einführen der besagten Fühlsonde in eine Speiseröhre und Aufblasmittel zum Aufblasen des besagten Ballons und Mittel zum Messen des Ballondrucks.
• Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Verfügung wie beschrieben in Anspruch 1. Die Erfindung strebt danach, nicht invasiv und einfach eine Bestimmung des mittleren linken atrialen transmuralen Blutdrucks einer Person zu erhalten.
• Um nicht invasiv den mittleren linken atrialen Blutdruck einer Person sicher, akkurat und verlässlich zu bestimmen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ballon in die Speiseröhre der Person eingeführt und an dem linken Vorhofdes Herzens angrenzend positioniert und aufgeblasen, und der mittlere Ballondruck wird gemessen, wenn die Amplitude der Ballondruckschwankungen, hervorgerufen von dem linken atrialen Blutdruck, einen Peak hat. Diese Peak-Amplitude ist indikativ für das Mitschwingen des Ballondrucks bei einem Druck, der erzeugt wird von dem mittleren linken atrialen Blutdruck der Person gemäß dem oszillometrischen Prinzip.
• Dieser Druck ist somit näherungsweise bestimmend für den mittleren linken atrialen Blutdruck. Der mittlere linke atriale transmurale Druck kann bestimmt werden, indem davon der pleurale Druck bzw. der Druck auf der Außenseite des Herzens abgezogen wird. Es ist vorgesehen, dass weitere Verfeinerungen dieser Methode zu Möglichkeiten führen können, andere linke atriale Druckwerte wie diastolischer und systolischer linker atrialer Druck oder andere Drücke die damit verbunden sind, zu bestimmen.
• Die oben beschriebenen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung, die als reines Beispiel dient, offensichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren gelesen wird, in denen die Bezugszeichen als Referenz gleiche oder ähnliche Teile über verschiedene Ansichten hinweg bezeichnen.
• In den Zeichnungen:
• Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Kombination eines Ballon umfassenden Katheters und eines Elektroden umfassenden Katheters gemäß der vorliegenden Erfindung mit aufgeblasenem Ballon;
• Fig. 2 ist ein vergrößerter Längsschnitt des Ballons aus Fig. 1;
• Fig. 3 ist ein linker lateraler Teilschnitt des menschlichen Körpers entlang der Mediansagitalebene, wobei der Ballon von Fig. 1 in der Speiseröhre und angrenzend an dem linken Vorhofdes Herzens gezeigt wird;
• Fig. 4 ist ein frontaler Teilschnitt des menschlichen Körpers, der die Position des Herzens illustriert;
• Fig. 5 ist eine Draufsicht des Schnitts durch den menschlichen Körper entlang der Linien 5-5 von Fig. 4 auf der Höhe des siebten Brustwirbels und mit dem Ballon von Fig. 1 in der Speiseröhre;
• Fig. 6 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung, beinhaltend den Ballon beinhaltenden Katheter von Fig. 1, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert;
• Fig. 7 ist eine Druckkurve des linken atrialen Drucks während eines Herzzyklus, wie er gefühlt wird von dem Ballon aus Fig. 1 wenn er angrenzend an den linken Vorhof ist;
• Fig. 8 ist ein Graph eines ösophagealen Elektrokardiogramms des linken Vorhofs während eines Herzzyklus;
• Fig. 9 ist ein Druckverlauf eines ungefilterten Signals des Ballondrucks mit atmungs- und herzschlagbedingten Oszillationen, wenn der Ballon von Fig. 1 angrenzend ist an den linken Vorhof, während der Ballon allmählich unter Druck gesetzt wird;
• Fig. 10 ist ein Druckverlauf des mittleren Ballondrucks für den Druckverlauf von Fig. 1;
• Fig. 11 ist ein Druckverlauf eines verstärkten Herzsignals auf einer konstanten Grundlinie, wobei das Signal abgeleitet wird von dem Ballondruckverlauf von Fig. 9 und dieselbe Zeitperiode abdeckt, wie die von Fig. 9 und 10;
• Fig. 12 ist ein Graph eines Elektrokardiogramms der simultan mit den Druckverläufen aus Fig. 9, 10 und 11 aufgenommen wurde;
• Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei verstanden werden soll, dass diese Ausführungsform diejenigen Anteile der Vorrichtung aus Fig. 6 beinhaltet, welche an Leitung 60 angeschlossen sind.
• Fig. 14 ist eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei verstanden werden soll, dass diese Ausführungsform diejenigen Anteile der Vorrichtung aus Fig. 6 beinhaltet, die an Leitung 60 angeschlossen sind;
• Fig. 15 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1 der Kathetervorrichtung aus Fig. 14; und
• Fig. 16 ist eine Ansicht ähnlich der von Fig. 3 eines alternativen Mittels für die Füll-Position eines ösophagealen Ballons angrenzend an den linken Vorhof.
• Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 wird allgemein bei 19 eine Kathetervorrichtung gezeigt, beinhaltend einen hohlen Katheter 20, umfassend eine Länge von flexibler Schlauchleitung 22, die eine Bohrung oder Hohlraum 23 hat und an deren einem Ende ein Ballon 24 angebracht ist für eine Strömungsverbindung mit dem Hohlraum 23 zum unter Druck setzen des Ballons und zum Fühlen dessen Drucks. Eine Elektrode 21 kann genau überhalb dem Ballon 24 positioniert werden um ein ösophageales Elektrokardiogramm zu erhalten und ein elektrischer Leiter 25 innerhalb eines zweiten Katheters 27 wird dafür vorgesehen, wie hieran anschließend in größerer Ausführlichkeit dargelegt werden wird.
• Bezugnehmend auf Fig. 3 wird die Platzierung des Ballons 24 innerhalb der Speiseröhre 26 eines menschlichen Körpers, zum Zweck den mittleren Druck des linken Vorhofs 28 des Herzens 30 aufzunehmen, gezeigt. Der Katheter 20 wird mit dem Ballon voraus eingeführt durch nasale Bereiche 32, den Rachen 34, und dann in die Speiseröhre 26. Wenn gewünscht, kann der Ballon auch alternativ durch den Mund eingeführt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die äußere Wand des linken Vorhofs 28 angrenzend und notwendigerweise in direktem Kontakt mit der äußeren Wand der Speiseröhre 26, wobei aus dieser Beziehung Vorteil gezogen wird, um den mittleren linken atrialen Druck mit Hilfe des Ballons 24 zu bestimmen, der auf diese Weise nicht invasiv in die Speiseröhre 26 eingeführt ist und entlang welcher er angrenzend an den linken Vorhof positioniert ist, so dass er ausreichend davon beeinflusst ist, um den Druck im linken Vorhof aufzunehmen, wie hier später in größerer Ausführlichkeit erläutert werden wird.
• Die Schlauchleitungen 22 können zusammengesetzt sein aus irgendeinem geeigneten flexiblen, chemisch inerten, nicht toxischen Material, wie Polyvinylchlorid, um den Drücken im Betrieb ohne signifikante Expansion zu widerstehen. Eine bevorzugte Schlauchleitung ist eine Tygon® Polyvinylchlorid-Schlauchleitung, die einen inneren Durchmesser von ungefähr 1,3 mm (0,050") hat, welche ein Produkt von Cole- Parmer Instrument Co., 7425 North Oak Park Avenue, Chicago, Illinois 60648-9930 ist, wie gezeigt auf der Seite 636 des Cole-Parmer Katalogs 1989-90. Die Schlauchleitung 22 hat eine geeignete Länge, die vielleicht 80 cm sein kann. Die Schlauchleitung 22 kann vorzugsweise Markierungen (nicht gezeigt) entlang deren Länge haben, um eine Distanz daran entlang anzuzeigen, so dass der Ballon 24 anfänglich ungefähr an den linken Vorhof 28 angrenzend positioniert werden kann. Die Schlauchleitung kann einen Abschnitt 18 beinhalten, der sich über die Länge des Ballons 24 erstreckt und einen Abschnitt 15, der aus dem Ballon herausragt. Die Abschnitte 15 und 18 werden verbunden durch eine Klemme 44 aus rostfreiem Stahl, über der die Schlauchleitung eingepresst sitzt. Das distale Ende des Ballons ist verstopft geschlossen durch einen zylindrischen Stopfen 42 aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem, über den der Schlauchleitungsabschnitt 18 gepresst sitzt. An jedem Ende des Ballons ist eine Buchse 43 über den Schlauchleitungsabschnitt 18 aufgesetzt, um einen größeren Durchmesser zum Schutz der Ballonstruktur zur Verfügung zu stellen. Jedes Ballonende wird dann verschlossen durch ein chirurgisches Gewinde 38 und/oder Silikon-Klebstoff. Eine Vielzahl von Öffnungen 46 werden in der Schlauchwand (Abschnitt 18), auf einer Strecke von dem geschlossenen Ende 42 gleich oder weniger lang wie die Ballonlänge vorgesehen, um eine Durchströmverbindung zwischen der Schlauchleitung 22 und dem Inneren des Ballons 24 zum Aufblasen des Ballons und dabei zum Fühlen des Drucks zur Verfügung zu stellen. Der Ballon 24 sitzt über dem Schlauchabschnitt 18, der die Öffnungen 46 beinhaltet und wird mit der Schlauchleitung 22 verbunden am Endteil 42 und an der Klemme oder dem zweiten Abschnitt 44, zwischen welchen Abschnitten die Öffnungen 46 liegen, wie in Fig. 2 dargestellt. Druckaufbau- und Fühlleitungen können am Ende 40 angebracht werden, welches entgegengesetzt dem Ballonende 42 ist, wie hier später in ausführlicheren Details dargelegt werden wird.
• Jedoch können auch andere geeignete Mittel für solch eine Verbindung benutzt werden. Zum Beispiel könnte der Ballon über dem Ende eines Katheters, dessen Ende verstopft ist, fixiert werden. Der Ballon 24 kann hergestellt werden aus jedem geeigneten flexiblen, nicht toxischen Film, welcher die Betriebsdrucke ohne Riss oder irreversible Deformation aushalten kann. Der Ballon 24 kann eine Kapazität von vielleicht um die 2 Milliliter haben. Wenn er innerhalb des Druckbereichs zum Messen des mittleren linken atrialen Drucks aufgeblasen wird, nimmt der Ballon eine im wesentlichen zylindrische Form an, wie dargestellt in Fig. 1 und 2. Die Dicke des Materials, aus der der Ballon 24 hergestellt ist, ist vielleicht um die 0,013 mm (0,0005"). Der Ballon 24 sollte in jeder um die Längsachse des Katheters gedrehten Orientierung richtig funktionieren. Der Ballon 24 kann zum Beispiel hergestellt werden aus einem Polyethylenfilm niedriger Dichte, wie Extrel® SF Polyethylenfilm, ein Produkt von Exxon Chemical Co., Polymers Group, Division of Exxon Corp., 351 North Oakwood Road, Lake Zurich, Illinois 60047-1562.
• Bezugnehmend auf die Fig. 4 und 5 sollte angemerkt werden, dass die Speiseröhre 26 sandwichartig zwischen dem linken Vorhof 28 und der Wirbelsäule 48 liegt, so dass, wenn der Ballon 24 angrenzend an den linken Vorhof 28 positioniert ist, die Wirbelsäule 48 gleichzeitig als Amboss für eine effektive Kraft des Druckes des linken Vorhofs auf den Ballon 24 wirkt, um in dieser Weise den Druck auszunützen, wie hieran anschließend beschrieben werden wird. Die Speiseröhre 26 ist flankiert durch jeweils die linken und rechten Lungen 50 und 52. Die Aorta 54 ist normalerweise zwischen der Speiseröhre 26 und dem linken Lungenflügel 50 und in der Nähe zu der Wirbelsäule 48 positioniert, wie in Fig. 5 gezeigt.
• Bezugnehmend auf Fig. 6, wird bei 56 eine Vorrichtung allgemein dargestellt zum unter Druck setzen des Ballons 24 und dadurch zum Fühlen des Drucks. Zum Zweck der genauen Positionierung des Ballons 24 angrenzend an den linken Vorhof 28, wird der Ballon 24 zuerst konstant mit einer vorgegebenen Menge von vielleicht 1,4 ml Luft mittels einer Spritze 58 gefüllt, wobei ein Stopphahn oder Ventil 96 geeignet geöffnet ist zum Durchlass von der Luft hieraus durch Leitung 60 zur Schlauchleitung 22, an die die Leitung 60 an dem Endabschnitt 40 geeignet angebracht ist.
• Der Ballondruck wird übermittelt von Leitung 60 durch Leitung 62 zu einem Vierwegesperrhahn oder Ventil 64, welches den Druck durch Leitung 66 zu einer Seite 74 des Diaphragmas 86 eines differentiellen Druckwandlers 68 und durch Leitung 70 zu einem Filter 72 übermittelt. Der Wandler 68 kann zum Beispiel ein Validyne-Modell DP7 differentieller Druckwandler sein, der zur Verfügung gestellt wird durch Validyne Engineering Corp., 8626 Wilbur Avenue, Northridge, California 91324. Druck von dem Filter 72 wird übermittelt durch Leitung 76 und Sperrhahn oder Ventil 78 zu der anderen Seite 80 des Wandlers 68. Der Wandler 68 konvertiert das reine Drucksignal, welches auf das Diaphragma 86 wirkt, in ein elektrisches Signal, welches durch die Leitung 82 zu einem ersten Signalprozessor 84 übermittelt wird. Der Prozessor 84 kann jeder geeignete konventionelle elektrische Signalverarbeitungsschaltkreis sein, der die elektrischen Signaldarstellungen des Drucks verstärkt und andererseits verarbeitet und aufbereitet und diese Signale an ein Displaymittel 85 über Leitung 87 übergibt. Das Displaymittel 85 kann ein digitales Display, ein Streifenschreiber, eine Elektronenstrahlröhre oder jedes andere geeignete Mittel zum Darstellen oder Verwenden des Signals aus Prozessor 84 sein.
• Der Ballon 24 wird nicht nur atrialen Druck aufnehmen, sondern wird auch normale peristaltische Wellen erzeugt durch Schlucken, sowie Druckausschläge erzeugt durch normales Atmen, aufnehmen. Peristaltische Wellen sind leicht unterscheidbar durch ihre hohen Amplituden (bis zu 10 kPa (100 cm Wasser)) und ihre relative Ungleichmäßigkeit und können deshalb ignoriert werden. Schwankungen durch die Atmung (typischerweise von -1 kPa bis + 1 kPa (-10 bis + 10 cm Wasser) bei Frequenzen von 0,1 bis 0,8 Hz) können sich überschneiden mit linken atrialen Druckwellenformen und Messungen. Sie werden deshalb während der Signalverarbeitung herausgefiltert, wie hieran anschließend beschrieben wird.
• Der Filter 72 ist ein mechanischer Tiefpassfilter, wie zum Beispiel ein Nupro®- Mikrometernadelventil, ein Produkt von Nupro Company in 4800 East 345. Straße, Willoughby, Ohio 44094, welches angeschlossen ist wie in Fig. 6 gezeigt. Das unverarbeitete Signal welches beide trägt, die Herzwellenform hoher Frequenz (normalerweise 1,5 bis 9,0 Hz), erzeugt durch den linken atrialen Druck und die Atmungswellenform niedriger Frequenz (normalerweise 0,1 bis 0,8 Hz), geht direkt über Leitung 66 zu der ersten Seite 74 des differentiellen Druckwandlers 68. Ein identisches Signal wird auch übermittelt an ein variables Kontrollventil 72. Durch Beschränkung einer Öffnung (nicht gezeigt) in Filter 72 gemäß für den Fachmann, den diese Erfindung betrifft, allgemein bekannter Prinzipien, wird die Ballondruckwelle gefiltert, um selektiv die niedrige Frequenzkomponente, welche Atmungsanteile, bzw. Atmungsartefakte enthält, durchzulassen durch Leitung 76 und Ventil 78 zu der anderen Seite 80 des differentiellen Wandlers 68, wobei die höhere Frequenzkomponente ausgeschlossen wird. Dies führt dazu, dass sich die Atmungsartefakte, die annähernd in Phase an beiden Seiten des Wandlerdiaphragmas 86 ankommen, gegenseitig aufheben, so dass die Herzwellenform erhalten und ausgegeben wird als elektrisches Signal über die Leitung 82 zu dem ersten Signalprozessor 84.
• Der aufgeblasene Ballon wird präzise angrenzend an den linken Vorhof 28 positioniert, indem er die Speiseröhre 26 rauf oder runter bewegt wird durch Herausziehen oder Einführen des Katheters 20 an der Nase, bis eine typische linke atriale Druckwellenform, dargestellt bei 88 in Fig. 7, auf dem Druckverlauf von dem ersten Signalprozessor 84 erkannt wird. Wie vorher erläutert wurde, umfasst diese Wellenform 88 das Ballondrucksignal, mit herausgefilterter niedrigfrequenter Atmungswellenform. Diese Wellenform 88 kann als typische linke atriale Druckwellenform bestätigt werden durch Vergleich mit einem simultanen ösophagealen Elektrokardiogramm, dargestellt bei 140 in Fig. 8, welches aufgezeichnet wird von einem konventionellen Elektrokardiograph, dargestellt bei 92 in Fig. 6. Das Elektrokardiogramm 140 wird erhalten durch den Gebrauch einer rostfreien Stahlelektrode, dargestellt bei 21, welche geeignet genau überhalb dem Ballon 24 an den Katheter 20 angebracht ist. Die Elektrode 21 kann andererseits jedoch an den Ballon 24 angrenzen. Zum Beispiel könnte eine Elektrode für diesen Zweck konduktives Material auf der Oberfläche des Ballons umfassen. Ein elektrischer Leiter 25 ist an die Elektrode angebracht und verlängert sich innerhalb eines zweiten Katheters 27 zu dem Elektrokardiograph 92, um die Signale, die von der Elektrode 21 aufgenommen wurden, zur dortigen Verarbeitung zu übermitteln. Der Leiter 25 kann zum Beispiel ein versilberter 30 AWG Wire-Wrapp-Draht, zur Verfügung gestellt von OK Industries, 4 Executive Plaza, Yonkers, New York 10701, sein. Die Katheter 20 und 27 können zusammengehalten werden durch geeignete Sicherungsmittel, wie zum Beispiel cyclohexanonaler Klebstoff 16. Alternativ könnte ein Doppelhohlraumkatheter aus vorgeformtem Polyvinylchlorid verwendet werden. Die Elektrode 21 ist vorzugsweise in der Form eines Rings, der die Katheterschlauchleitungen 22 umgibt, so dass sichergestellt ist, dass sie ohne Störung durch die Schlauchleitungen 22 zum Aufnehmen der linken atrialen elektrischen Aktivität geeignet positioniert wird. In Übereinstimmung mit herkömmlichen Methoden kann es erforderlich sein, dass auch Hautelektroden 94 an das Subjekt angeschlossen werden. Die Wellenform 140 wird charakterisiert durch einen Wellenanteil (welcher eine atriale Depolarisierung ankündigt), welcher ein hohes Potential erreicht und zweiphasig wird mit einem scharfen Hochgang und zeigt einen scharfen Abfall (intrinsicoid deflection). Somit sind die Punkte A, C und V, dargestellt auf der Wellenform 88 in Fig. 7, drei essentielle Komponenten der linken atrialen Druckwelle wobei von diesen Punkten bekannt ist, dass sie jeweils mit den Punkten P, R und T auf dem Elektrokardiogramm 140 von Fig. 8 korrespondieren, womit bestätigt wird, dass die Wellenform 88 eine typische linke atriale Druckwellenform ist.
• Wenn beim Rauf und Runterbewegen des Ballons und der ösophagealen Elektrode in der Speiseröhre, eine typische linke atriale Wellenform, ähnlich der Wellenform 88, aufgenommen wird auf dem Druckverlauf von dem ersten Signalprozessor 84, welche anzeigt, dass der Ballon 24 geeignet angrenzend an den linken Vorhof 28 positioniert ist, wird der Ballon 24 dann in der Position fixiert, indem ein Tape über den Katheter 20 und auf die obere Lippe genau unterhalb der Nase aufgebracht wird. Die Unverwechselbarkeit dieser Wellenform, die bestätigt wird durch den Gebrauch von Elektrode 21, kann wünschenswert das Niveau des benötigten Fachwissens für eine richtige Positionierung des Ballons reduzieren. Alternativ kann ein konventionelles Oberflächen- oder Hautelektrokardiogramm erhalten werden, indem Elektroden 94 auf dem Körper des Subjekts verwendet werden die zum Vergleich mit Wellenform 88 mit dem Elektrokardiograph 92 verkabelt werden, um festzustellen, wann der Ballon richtig positioniert ist. Jedoch wird der Gebrauch eines ösophagealen Elektrokardiogramms 140 für diesen Zweck als bevorzugt erachtet, da es eine stärker unterscheidungskräftige Wellenform zur Verfügung stellt, die einfacher zu erkennen ist. Der Gebrauch von entweder Ösophagealen- oder Hautelektroden zum Positionieren des Ballons ist vorteilhaft geeignet zum Gebrauch im weiten Bereich der Körpergrößen von frühreifen Neugeborenen bis zum erwachsenen Menschen.
• Andere Mittel zum geeigneten Positionieren des fühlenden Ballons können alternativ verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie dargestellt in Fig. 16, ein Positionierungsballon 200 an einem Katheder 210 positioniert werden, um den ösophago-gastrischen Übergang 204 an dem Magen 212 eines Erwachsenen zu kontaktieren und ein fühlender Ballon 206 auf einem separaten Katheter 202 (da der Positionierungsballon 200 aufgeblasen werden muss, bevor das Aufblasen des fühlenden Ballons 206 begonnen wird) positioniert werden mit einem Abstand von dem Positionierungsballon 200, welcher die relativ konstante Entfernung, dargestellt als 208, in einem Erwachsenen zwischen dem ösophago-gastischen Übergang 204 und dem linken Vorhof 28 annähert. Diese Distanz 208 ist bei Erwachsenen natürlich relativ konstant, jedoch nicht bei frühreifen Neugeborenen und Kindern.
• Wie vorher diskutiert, ist die Druckwellenform 88 unzureichend zur Bestimmung des mittleren linken atrialen Drucks, da ihre Amplitude eine Funktion ist aus der Elastizität des Systems, der Gasmenge in dem Ballon und dem anfänglichen Druck in ihm, genauso wie der intraatriale Druck und der umgebende Gewebedruck. Wenn der Ballon 24 präzise positioniert ist, kann der Ablauf zur genauen und nicht invasiven Bestimmung des mittleren linken atrialen Drucks beginnen, wie hieran anschließend dargelegt.
• Nachdem die richtige Plazierung geschafft worden ist, wird der fühlende Ballon 24 anfänglich evakuiert auf einen Druck von vielleicht -1 kPa bis -1,2 kPa (-10 bis - 12 cm Wasser) weniger als der minimale erwartete zu messende Druck, wobei die Spritze 58 mit dem dabei geöffneten Sperrhahn 96 verwendet wird. Dies spült das System von jedem Gas bevor eine Messung begonnen wird, um die Übereinstimmung, Genauigkeit und Verlässlichkeit der Druckmessung sicherzustellen. Ähnlich wird das System zwischen Messungen genauso von allen Restgasen gespült.
• Nachdem der Ballon 24 angrenzend an den linken Vorhof 28 richtig platziert und evakuiert wurde, wird er allmählich aufgeblasen mit Luft oder einem anderen geeigneten inerten Gas, wie zum Beispiel Nitrogengas oder einer geeigneten Flüssigkeit sowie zum Beispiel Wasser zum Zweck des Bestimmens des mittleren linken atrialen Drucks, wie hieran anschließend beschrieben. Der Gebrauch einer Flüssigkeit kann für einen gesteigerten Gewinn sorgen. Wenn eine Flüssigkeit verwendet wird, kann sie der Leitung 60 zur Verfügung gestellt werden durch eine mit Flüssigkeit gefüllte Spritze, an die eine geeignete mechanische oder hydraulische Druck-Vorrichtung angebracht ist. Der Gebrauch von Luft kann die Ausrüstung und deren Gebrauch vereinfachen und wird deshalb für diesen Zweck bevorzugt werden. Eine Quelle für Luft unter ausreichend Druck wie zum Beispiel 276 kPa (40 psi) zum Aufblasen des Ballons 24 ist bei 100 dargestellt. Durch die geöffneten Sperrhähne oder Ventile 96 und 102, um das messende Gasversorgungsventil 98 mit der Leitung 60 zu verbinden und durch die Spritze 58, die durch das Ventil 96 von der Leitung 60 verschlossen ist, wird das Gas zum graduellen Aufblasen des Ballons 24 von der Quelle 100 durch die Leitung 104 zu dem messenden Ventil 98 gelenkt, wo es in die Leitung 106 und durch die Sperrhähne 102 und 96 in die Leitung 60 zum Katheter 20 in gemessener Quantität entlassen wird. Wie hier oder in den Ansprüchen gebraucht, soll sich der Begriff "Leitung", außer besonders spezifiziert, auf Rohrleitungen, einen Katheter, einen elektrisch konduktiven Draht oder andere geeignete Mittel zum Übermitteln eines Drucks oder elektrischen Signals beziehen. Ventil 98 ist ein Mikrometernadelventil der Marke Nupro®, ein Produkt der Nupro Company in 4800 East 345. Straße, Willoughby, Ohio 44094, welches konstruiert wurde um einen weiten Bereich nahezu konstanter Durchflussraten gegen einen Gegendruck bis zu einem Maximum von ungefähr 5 kPa (50 cm Wasser oder 0,74 psi) zu ermöglichen. Es ist vorkalibriert, um Gasdurchflüsse von bis zu ungefähr 4 ml/min im Durchschnitt zur Verfügung zu stellen. Andere geeignete Ventile können alternativ zur Verfügung gestellt werden. Das messende Ventil 98 ist derart geöffnet, um für einen geeigneten Gasfluss zu sorgen, wie zum Beispiel ein Fluss von ungefähr 1,0 ml/min zum allmählichen Befüllen des fühlenden Ballons 24 mit einer konstanten Rate.
• Während nicht gewünscht wird, hier oder woanders in dieser Beschreibung von der Theorie gebunden zu werden, wird das folgende angeommmen, wenn der fühlende Ballon 24 unter Druck gesetzt wird. Das allmähliche Befüllen des fühlenden Ballons 24 führt dazu, dass der Druck hierbei mit einer generell langsamen gleichbleibenden Rate ansteigt, die, in Übereinstimmung mit der vorher beschriebenen Theorie des oszillometrischen Effekts, beeinflusst wird von dem atrialen Druck, wobei hierbei Oszillationen genauso wie bei Atmungswellen erzeugt werden. Wenn sich der mittlere Ballondruck dem mittleren linken atrialen Druck annähert, steigen die atrialen Druckoszillationen des Ballondrucks in Intensität oder Amplitude, bis der Ballondruck maximal mitschwingt bzw. eine Peakamplitude erreicht, wenn der mittlere Ballondruck sich an den mittleren linken atrialen Druck annähert. Danach geht, weil der mittlere Ballondruck weiter ansteigt, die Amplitude der Oszillationen wegen des atrialen Drucks zurück. Genauer ausgedrückt, oszilliert der Ballondruck maximal, wenn seine Expansion den Druck in der Gewebeumgebung des linken Vorhofs bis zu dem Punkt gesteigert hat, wo der mittlere Gewebedruck gleich dem mittleren aterialen Druck (MLAP) ist.
• Die Fig. 9 bis 12 sind Abbildungen von vier elektronischen Displays oder Aufzeichnungen, die verwendet werden, um die absolute Ballondruckwellenform 108 (Fig. 9), die mittlere Ballondruckwellenform 110 (Fig. 10), das differentielle Signal 112 mit zugeführtem Gewinn von dem Signalprozessor 84 (Fig. 11) und ein simultanes Elektrokardiogramm 114 (Fig. 12) aufzuzeichnen und anzuzeigen. Die vertikale Linie 116 in jeder der Fig. 9 bis 12 repräsentiert denselben Zeitpunkt. Ein Vergleich der Elektrokardiogramme 140 und 114 in den jeweiligen Fig. 8 und 12 weist daraufhin, dass die Zeitskala von Fig. 7 und 8 relativ zu der Zeitskala von Fig. 9 bis 12 großzügig erweitert ist, bzw. deckt die Wellenform 140 in Fig. 8 eine Periode von ungefähr einer Sekunde ab, und eine Vielzahl von solcher Wellen über eine Vielzahl von Sekunden ist in Fig. 12 gezeigt.
• Die absolute Ballondruckwellenform 108 wird erhalten von einem geeigneten Wandler 118, der mit der Leitung 60 über die Leitung 120 verbunden ist. Der Wandler 118 kann zum Beispiel ein Cobe CDX-III-Wandler, zur Verfügung gestellt von Cobe Laboratories, Inc., 1185 Oak Street, Lakewood, Colorado 80215 sein. Der Wandler 118 wandelt das Ballondrucksignal in Leitung 120 um in ein elektrisches Signal, welches übermittelt wird durch die Leitung 122 zu einem zweiten Signalprozessor 124, welcher ein geeigneter konventioneller elektronischer Signalverarbeitungsschaltkreis ist, welcher die elektronischen Signalabbildungen des Drucks geeignet verarbeitet und aufbereitet und diese Signale zu einem geeigneten Displaymittel 142, welches gleich sein kann, wie das Displaymittel 85 über die Leitung 144 übermittelt. Der Prozessor 124 verstärkt das Signal zum Darstellen wie durch die Aufzeichnung 108 in Fig. 9 gezeigt. Der Signalprozessor 124 verarbeitet außerdem das Signal geeignet, in Übereinstimmung mit den dem Fachmann als gebräuchlich bekannten Prinzipien, die diese Erfindung betreffen, um ein elektronisches Mittel zur Verfügung zu stellen, wie von der Aufzeichnung 110 in Fig. 10 gezeigt. Der Wandler 118 ist auf eine Atmosphäre absoluten Drucks geeicht (101,3 kPa).
• Es sollte erkannt werden, dass andere geeignete analoge oder digitale elektronische Signalverarbeitungsmittel dazu angewandt werden können, um die Signale zu filtern, zu verstärken, zu vergleichen und anderweitig zu verarbeiten. Beide Druckwandler 68 und 118 werden vor einem Gebrauch gegenüber einem Wassermanometer geeignet kalibriert.
• Ein geeignetes Überdruckventil 130 wird in Leitung 60 vorgesehen, um das System 56 und den Patienten vor einem Überdruck zu schützen. Das Überdruckventil 130 wird zum Öffnen bei einem geeigneten Druck von vielleicht 5 kPa (50 cm Wasserdruck) eingestellt, um die Schlauchleitungen und den Ballon zur Atmosphäre hin zu entlüften, damit gefährlich hohe Drücke vermieden werden, die den Ballon zum Reißen bringen könnten.
• Die absolute Ballonwellenform 108 umfasst Oszillationen niedriger Amplitude hoher Frequenz, hervorgerufen durch linken atrialen Druck, welche überlagert sind mit Atmungsoszillationen hoher Amplitude niedriger Frequenz, die wiederum überlagert sind mit dem allmählich steigenden Druck im Ballon, der zur Verfügung gestellt wird vom Gasversorgungventil 98. Die mittlere Ballondruckwellenform wird bei 110 in Fig. 10 gezeigt. Mit "mittlerer Ballondruck" wird, zum Zweck dieser Beschreibung und der Ansprüche, der Ballondruck bei dem Mittelwert von jeder der hochfrequenten Oszillationen (größer als ungefähr 0,8 Hz) bezeichnet. Anders ausgedrückt, ist die "mittlere Ballondruck" Wellenform 110 die absolute Ballondruckwellenform 108 mit den davon entfernten hochfrequenten Oszillationen. Wenn ein Signal gefiltert wird, erscheinen Wellen, welche davon entfernt wurden nicht in dem Output, während diejenigen, die durchgelassen oder extrahiert werden, im Output erscheinen. Der abrupte Steigungswechsel, bezeichnet mit 200, von einer schnellen zu einer langsamen Rate des Druckanstiegs, ist indikativ für den Ausgleich des Ballondrucks mit dem umgebenden Gewebedruck vor der Ballonausdehnung.
• Das Differentialsignal 112 wird zur Verfügung gestellt von dem Signalprozessor 84, nachdem die Oszillationen niedriger Frequenz, die die Atmungsartifakte repräsentieren, herausgefiltert wurden durch den differentiellen Druckwandler 68, so dass die linke atriale Druckwellenform wieder gewonnen wird. Zusätzlich wird der steigende absolute Druck aufgrund des graduellen Aufblasens des Ballons 24 (was von dem Filter 72 ähnlich behandelt wird wie eine niederfrequente Oszillation und somit durchgeleitet wird auf die Wandlerseite 80), von dem differentiellen Wandler 68 genauso herausgelöscht, so dass das Drucksignal 112, welches verarbeitet wird von dem Signalprozessor 84 auf einer gleichmäßigen Grundlinie liegt. Das Signal 112 wird dann weiter elektronisch gefiltert, verstärkt und angezeigt durch den Signalprozessor 84 auf dem Display 85.
• Die Wellenform 112 kann alternativ erhalten werden durch elektronisches Invertieren der mittleren Ballondruckwellenform 110 und dem Hinzufügen der invertierten Wellenform zu der absoluten Ballondruckwellenform 108 und dem Verstärken der erhaltenen Oszillationen.
• Der Gebrauch eines vorgelagerten Ballons 150 zum alternativen Eliminieren der Atmungsartifakte um ein Signal 112 zu erhalten, wird dargestellt in Fig. 13. Der Druck im Ballon 24 wird übermittelt durch die Leitungen 60, 62 und 66 zu einer Seite 74 des differentiellen Druckwandlers 68, ähnlich wie dargestellt in Fig. 6. Dieser Druck, welcher auch übermittelt wird durch Leitung 120 zu dem Wandler 118 und umgewandelt wird zu einem elektrischen Signal, welches verarbeitet und angezeigt wird auf Display 142, beinhaltet den Effekt der Atmungsartifakte genauso wie den atrialen Druck. Der vorgelagerte Ballon 150, ähnlich wie Ballon 24 und ähnlich eingeführt mittelt eines Katheters 152, welcher ähnlich sein kann wie Katheter 20, kann genauso unter Druck gesetzt werden über die Leitung 60, wie hieran anschließend diskutiert. Der vorgelagerte Ballon 150 wird in die Speiseröhre eingeführt zwischen die Position des linken Vorhofs und dem Nasen- oder Mundübergang bzw. vielleicht 3 oder 4 cm oder mehr überhalb der Position des Ballons 24, so dass dabei der Druck nicht beeinflusst wird von dem linken atrialen Druck. Der vorgelagerte Ballon 150 nimmt aber die Atmungsartifakte bzw. Druckschwankungen, erzeugt durch die Atmung auf, und kann deshalb bestimmt werden den ösophagealen Druck darzustellen und zeichnet somit die atmungsinduzierte Fluktuation des ösophagealen Drucks auf. Der vorgelagerte Ballondruck wird übermittelt durch die Leitungen 154 und 156 zu der anderen Seite 80 des differentiellen Druckwandlers 68. Somit wird ein Druck, erzeugt durch den absoluten linken atrialen Druck plus den Atmungsartifakten, aufgebracht auf eine Seite 74 des Wandlers 68 und ein Druck, erzeugt durch die Atmungsartifakte wird aufgebracht auf die andere Seite 80. Die Differenz, die den linken atrialen Druck ohne den Atmungsartifakten repräsentiert, wird als ein elektrisches Signal durch die Leitung 82 zum Signalprozessor 84 ausgegeben, welcher ein geeignet verarbeitetes Signal der resultierenden Differenzwelle durch die Leitung 87 zu dem Signaldisplay 85 übermittelt, welches ähnlich dem Display 142 sein kann. Ein Vorteil des vorgelagerten Ballons 150 ist, dass sein Gebrauch Atmungsartifakte unabhängig von ihrer Frequenz eliminieren kann. Wenn gewünscht, könnte der vorgelagerte Ballon 150 auch unabhängig den ösophagealen Druck simultan messen, indem der vorgelagerte Ballondruck aus Leitung 154 über Leitung 158 zu dem Wandler 160 übermittelt wird, welcher ähnlich dem Wandler 118 sein kann, welcher den Druck zu einem elektrischen Signal umwandelt, welches dann übermittelt wird, über Leitung 162 zu dem Signalprozessor 164, welcher ähnlich sein kann dem Prozessor 124, in welchem das Signal geeignet verarbeitet und über die Leitung 166 zu dem Display 168 übermittelt wird, welches dem Display I42 ähnlich sein kann.
• Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt nehmen die niedrigfrequenten Oszillationen, die die Atmungsartifakte repräsentieren, in der Amplitude ab, wenn der Druck in dem Ballon 24 steigt. Damit dieselbe Amplitude der Atmungswellen zu jedem Zeitpunkt an beiden Seiten des Druckwandlers 68 geliefert werden kann, so dass eine effektive Auslöschung der Atmungsartifakte erreicht werden kann, sind die Ballone 150 und 24 beide angeschlossen an die Gasversorgung 100 über die Leitung 60. Somit verbinden die Leitungen 61 und 155 die Leitung 60 mit der Leitung 154 zum Aufblasen des Ballons 150. Damit vermieden wird, dass die Herzsignale auf den vorgelagerten Ballonsignalen erscheinen, wird ein geeigneter Tiefpassfilter 157 angeschlossen, welcher ähnlich sein kann mit dem Filter 72 so dass die Leitung 61 über die Leitung 60 hinausragt, um Druck von der Druckquelle 100 dem Filter 157 aufzugeben und der Output vom Filter 157, mit den entfernten Herzwellen, wird übermittelt über die Leitungen 155 und 154 zu dem Ballon 150. Gemäß einer Alternative (nicht gezeigt), können, um Signalverunreinigungen zu vermeiden, zwei getrennte Gasversorgungen für die Ballone 24 und 150 vorgesehen werden, mit geeigneten Druckwandlern und elektronischen Feedbackmitteln, um automatisch den mittleren Druck in dem vorgelagerten Ballon 150 gleich dem mittleren Druck in dem fühlenden Ballon 24 zu halten. Gemäß einer anderen Alternative (nicht gezeigt) können zwei getrennte Gasversorgungen vorgesehen werden mit einem Druckregler auf der vorgelagerten Ballonseite, der sich bezieht auf den mittleren Druck des fühlenden Ballons und so, dass die Herzoszillationen nicht durch den Regulator durchgeleitet werden.
• Es sollte verstanden werden, dass andere Mittel, zum Beispiel analoge oder digitale Filtertechniken, die auf den absoluten Ballondruck direkt angewendet werden, um niederfrequente Artifakte aufgrund von Atmung oder Schlucken zu entfernen, angewendet werden können, um die Wellenform 112 von dem absoluten Ballondruck abzuleiten, und dass sich solche andere Mittel innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung befinden.
• Die Wellenform 112 ist somit ein oszillierendes Signal variierender Amplitude auf einer gleichmäßigen Grundlinie. Diese Oszillationen, die abgeleitet werden von dem absoluten Ballondruck, stehen in Zusammenhang mit dem antreibenden Druck des linken Vorhofs.
• Durch Notieren der peakresonanten Amplitude der Wellenform 112 (Fig. 11) und dem Vergleich mit dem simultanen mittleren Ballondruck 110 (Fig. 10) kann der mittlere linke atriale Druck bestimmt werden. In Übereinstimmung mit dem oszillometrischen Prinzip, nähert sich somit der mittlere Ballondruck dem mittleren linken atrialen Druck an, wenn die Oszillationen der Wellenform 112 einen Peak haben bzw. der Peak oder die höchsten Amplitudenoszillationen in der Wellenform 112 treten zu dem Zeitpunkt 116 auf, in dem der Ballondruck gleich dem mittleren linken atrialen Druck ist. Der mittlere linke atriale Druck ergibt sich somit aus dem Beispiel von Fig. 9 bis 12 als Druck, dargestellt bei 128, von ungefähr 300 Pa (3 cm Wasser).
• Es sollte erkannt werden, dass der mittlere linke atriale Druck alternativ angenähert werden kann durch die Bezugnahme zu der absoluten Ballondruckwellenform 108. Somit würde es einem die relativ kleine Amplitude der hochfrequenten Oszillationen auf der Wellenform 108 erlauben, den mittleren Ballondruck zu schätzen, aus dem eine Schätzung des mittleren linken atrialen Drucks erhalten werden kann.
• Es sollte verstanden werden, dass es für die vorliegende Erfindung nicht wichtig ist, dass die Wellenformen in den Fig. 9 bis 12 genau als Graph oder in aufgezeichneter Form erhalten werden. Zum Beispiel körnte ein elektronischer Peakdetektor alternativ verwendet werden, um die maximale oder Peakamplitude aufzunehmen und angehängte Elektronik könnte dann den entsprechenden mittleren linken atrialen Druck bestimmen und anzeigen, in Übereinstimmung mit den, für einen Fachmann, den diese Erfindung betrifft, allgemein bekannten Prinzipien.
• Der entspannte Durchmesser einer normalen Speiseröhre eines Erwachsenen ist ungefähr 2,5 cm. Der Durchmesser des aufgeblasenen Ballons sollte geringer als dieser sein, um eine Dehnung der Speiseröhre zu vermeiden, da, wenn dies der Fall wäre, nicht der gesamte Ballondruck auf die linke atriale Wand aufgebracht würde, mit dem Ergebnis, dass der Ballondruck bei Peakoszillation höher wäre als der mittlere linke atriale Druck. Wenn der Ballon zu groß ist, könnte sein Aufblasen zusätzlich sekundäre Peristaltik auslösen. Auf der anderen Seite, wenn der Durchmesser des aufgeblasenen Ballons zu klein ist, wird er weder in der Lage sein, genügend Kraft gegen den linken Vorhof während des Aufblasen auszuüben, noch wird er einen optimalen Kontaktbereich haben, um die Pulsübermittelung zu optimieren. Die Ballonlänge sollte angemessen sein, um einen optimalen longitudinalen Kontakt mit dem linken Vorhof und den Lungenvenen vorzusehen, in welchen der mittlere Druck dem mittleren linken atrialen Druck gleicht, sollte aber nicht zu weit über den linken Vorhof hinausragen, wo er Druckartifakte von der Aorta oder vom unteren Ösophagussphinkter auffangen könnte. In Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Bedürfnissen für den Gebrauch in Erwachsenen, hat der Ballon 24 vorzugsweise einen aufgeblasenen Durchmesser, dargestellt bei 132 in Fig. 2, der zwischen ungefähr 0,9 und 1,5 cm ist und eine aufgeblasene Länge, dargestellt bei 134 in Fig. 1, die zwischen ungefähr 3,0 und 4,0 cm liegt. Besonders bevorzugt hat der Ballon 24 einen aufgeblasenen Durchmesser 132 von ungefähr 1 cm und eine aufgeblasene Länge 134 von ungefähr 3,5 cm, was ein Volumen von ungefähr 2 ml zur Verfügung stellt. Dieser Durchmesser erlaubt der Wirbelsäule immer noch als Vene zu dienen, da die Speiseröhre normalerweise kollabiert ist. Für Kinder und Neugeborene werden die oben genannten Größen geeignet reduziert.
• Maximale Oszillation des Ballondrucks könnte zufällig auftreten kurz bevor der Ballon sein volles Volumen erreicht hat, nachdem der Ballondruck sehr scharf ansteigen könnte, wie gezeigt bei 196 in Fig. 10. Manchmal kann dieser scharfe Anstieg den Punkt der maximalen Ballonoszillation unklar werden lassen. Um eine bessere Kontrolle der Befüllung des Ballons mit Druck für ein sanfteres Aufblasen des Ballons nahe dem Punkt der maximalen Oszillation, in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform, dargestellt in Fig. 14 und 15, zu erlauben, wird ein Ballon mit einer Austrittsleitung zum Leeren des Ballons außerhalb des Körpers benutzt, um solch einen schnellen Druckanstieg zu bremsen. In dieser Ausführungsform sind ein Paar von Kathetern 170 und 172, beinhaltend jeweils Hohlräume 171 und 173 an dem ösophagealen Ballon 174 angebracht. Der Katheter 170 ist angebracht an Leitung 60. Obwohl zur Erleichterung der Illustration in Fig. 14 nicht gezeigt, sollte auch verstanden werden, dass die Ausrüstung, die an Leitung 60 in Fig. 6 angebracht ist, an Leitung 60 in Fig. 14 angebracht sein kann. Der Katheter 172 ist über die Leitung 176 an einen Vierwegesperrhahn 178 oder ein arideres geeignetes Ventil und anschließend über die Leitung 180 an einem Nupro- gesteuerten Auslassventil 182 angeschlossen, welches durch die Leitung 184 in die Atmosphäre entlüftet. Das Auslassventil 182 kann von jedem geeigneten Typ sein, so wie zum Beispiel eines, welches gleich dem Kontrollventil 98 ist.
• Wenn, wie vorher unter Berücksichtigung der Ausführungsform von Fig. 6 diskutiert, ein Auslassventil nicht verwendet wird, wird das Kontrollventil 98 auf eine konstante Durchflussrate gesetzt und dann sich selbst überlassen, um den Ballon allmählich zu füllen. Jedoch wird bei geöffnetem Sperrhahn 178, um das Auslassventil 182 mit dem Ballon 174 zu verbinden, das Auslassventil 182 an eine Position gesetzt, welche durch Erfahrung bestimmt werden kann, und welche von einem Fachmann, den diese Erfindung betrifft, ohne übermäßige Experimente bestimmt werden kann, wobei das Kontrollventil 98 zur Ballondruckkontrolle verwendet wird. Der Ballon 174 wird unter Druck gesetzt durch kontinuierliches Öffnen des Kontrollventils 98 und Verwendung des Auslassventils 182, welches auf eine feste Einstellung gesetzt ist und sich selbst überlassen wird, um Rückdruck zur Verfügung zu stellen. Das Kontrollventil 98 wird somit kontinuierlich geöffnet, um den Durchfluss durch den Ballon 174 zu erhöhen, während der Druck allmählich ansteigt. An einem bestimmten Punkt oszilliert der Ballon in Übereinstimmung mit dem oszillometrischen Prinzip maximal, wie herbeigeführt von dem linken atrialen Druck, woraufhin die Oszillationen zurückgehen, wenn der Ballondruck weiter steigt. Das Auslassventil 182 wird vorgesehen, um eine feinere Gaszuführkontrolle zu erreichen, so dass der Peak der Oszillationen genauer bestimmt werden kann. Da der Druck im Ballon 174 steigt, wird damit angenommen, dass der Fluss durch das Auslassventil 182 ansteigt, womit der Druckanstieg verlangsamt und stabilisiert wird ohne die relativen Amplituden der Oszillationen, hervorgerufen durch den linken atrialen Druck, zu beeinflussen, wobei der Peak in solchen Oszillationen immer noch mit dem selben Ballondruckwert auftreten kann, aus dem der mittlere linke atriale Druck bestimmt werden kann. Ein ösophagealer Elektrodendraht 186 für eine Elektrode 188, welche ähnlich sein kann der Elektrode 21, wird durch den Auslassleitungskatheter 172 geführt, um dabei das Bedürfnis eines separaten Katheters für den Draht 186 zu stillen. Wie in Fig. 15 gezeigt, ragt der Katheter 172 geeignet in das Innere des Ballons 174 und hat ein offenes Ende 190 zum Aufnehmen des Abgases. Indem der Sperrhahn 178 geschlossen wird, kann die Ausführungsform von Fig. 14 wenn gewünscht umgekehrt werden, zum Gebrauch ohne Ablassleitung, ähnlich wie beschrieben in Bezug auf die Ausführungsform von Fig. 6.
• Wenn gewünscht, können die Hohlräume 171 und 173 in einem einzelnen Katheter zur Verfügung gestellt werden. In Übereinstimmung mit einer anderen alternativen Ausführungsform kann ein Katheter mit einfachem Hohlraum vorgesehen werden, mit einer seitlichen Öffnung, welche ein Entlüftungsventil hat, das einen gewissen Rückdruck während dem Füllen zur Verfügung stellen könnte, aber welches den abrupten Druckanstieg abschwächen würde, wenn der Ballon sein maximales Volumen erreicht. Noch ein anderes Mittel zum Abschwächen dieses abrupten Druckanstiegs könnte sein, das Durchflusskontrollventil zu drosseln, wenn das maximale Ballonvolumen erreicht ist, so dass das Füllen gegen die Endphasen hin verlangsamt wird.
• In bestimmten Körperpositionen, wie auf dem Rücken liegend und halb liegend, liegt das Gewicht des Herzens auf der Speiseröhre. In anderen Körperpositionen, wie stehend, sitzend, auf der Seite liegend oder auf dem Bauch liegend, würde das Gewicht des Herzens nicht auf der Speiseröhre aufliegen. Es wird gegenwärtig angenommen, dass der Druckeffekt, ausgeübt vom Gewicht des Herzens gegen die Speiseröhre per se einen kleinen, wenn überhaupt einen Effekt auf den Peak der Ballondruckoszillation hat, unabhängig von der Körperposition des Patienten. Um eine Messung des Peaks der Ballondruckoszillationen unbeeinflusst vom Gewicht des Herzens sicherzustellen, wird jedoch bevorzugt, dass die Bestimmung des mittleren linken atrialen Drucks wie hier vorher beschrieben durchgeführt wird, während der Patient stehend, sitzend, auf der Seite liegend, auf dem Bauch liegend oder in jeder anderen Position, wobei das Gewicht des Herzens nicht auf der Speiseröhre aufliegt, positioniert ist.
• Ein physiologisch und medizinisch wichtiger Druck, der mittlere linke atriale transmurale Druck, kann auch mit Informationen, die von dem Katheter erhalten werden, bestimmt werden. Dieser Druck ist die Differenz zwischen dem mittleren linken atrialen Druck und dem pleuralen Druck (dem Druck des Gewebes, welches direkt das Herz umgibt). Es ist wichtig, diesen transmuralen Druck zu kennen, weil er den Grad beeinflussen kann, mit dem Fluid die pulmonalen Kapillaren verlässt und in das Lungengewebe eintritt, was zu einem Lungenödem oder zu "nassen Lungen" führt.
• Der pleurale Druck kann bestimmt werden durch das Messen des mittleren ösophagealen Drucks in der Speiseröhre an einer Stelle überhalb und entfernt von dem Herzen bzw. zumindestens ungefähr 3 oder 4 cm überhalb des Herzens, um unbeeinflusst vom Druck im Herz zu sein, wobei Prinzipien verwendet werden, die allgemein für den Fachmann, den diese Erfindung betrifft bekannt sind.
• Der mittlere ösophageale Druck kann bestimmt werden durch Bewegen des fühlenden Ballons weg von unterhalb des Herzens nach einer Peak-Oszillationsmessung oder durch den Gebrauch eines zweiten mit einem Ballon versehenen Katheters. Zum Beispiel könnte der vorgelagerte Ballon 150 von Fig. 13 dafür verwendet werden, den ösophagealen Druck unbeeinflusst vom Gewicht des Herzens zu erhalten, welcher bestimmt wird durch Messen des Ballondrucks bei einem Slopewechsel, der ähnlich sein kann dem Slopewechsel 200, von einer schnellen zu einer langsamen Rate des Druckanstiegs der indikativ ist für den Ausgleich des Ballondrucks mit dem umgebenden Gewebedruck bzw. dem mittleren ösophagealen Druck vor der Ballonexpansion. Alternativ könnte der mittlere ösophageale Druck bestimmt werden durch Evakuieren des Ballons 150, dann durch Hinzufügen eines kleinen Volumens von Gas (etwas größer als das tote Raumvolumen des Katheters und der verbindenden Schlauchleitungen) und die Verwendung des Mittelwerts der resultierenden ösophagealen Druckwellenform.
• Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden zum Liefern einer präzisen Bestimmung des mittleren linken atrialen Drucks für Patienten, die an Atmungsgeräte angeschlossen sind. Wenn ein Patient an eine Atmungsmaschine angeschlossen ist, welche positive endexpiratorische Druckbeatmung (PEEP) verwendet, kann jedoch der pulmonale Kapillardruck des Patienten (PCWP) und der mittlere linke atriale Druck (MLAP) daraus folgend erhöht sein, da alle im Brustkorb liegenden Strukturen variierenden Graden dieses Drucks ausgesetzt sind. Da der mittlere ösophageale Druck den intrapleuralen Druck wiederspiegelt (eine gute Messung der Druckumgebung im Brustkorb), wird der mittlere ösophageale Druck eine Messung des PEEP-Effekts auf im Brustkorb liegende Strukturen liefern. Somit liefert der mittlere linke atriale transmurale Druck, wie von dem Katheter geliefert, ein exzellentes Mittel, um die Physiologie und den klinischen Einfluss von PEEP auf das Herz und die Lungen zu verstehen, da er gleichzeitig Druckänderungen berücksichtigt, die in beiden, dem linken Vorhof und dem Ösophagus durch das Aufzwingen von PEEP induziert werden.
• Unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, wie dargestellt in Fig. 6 und unter Verwendung eines Oberflächenelektrokardiogramms zum Positionieren des Ballons 24, wurden durchschnittliche mittlere linke atriale Druckmessungen für zwei gesunde Erwachsene mit dem Katheter in diesen Personen erhalten, die aufrecht sitzend, trocken oder bis zu dem Nacken in thermoneutrales Wasser eingetaucht sind. Die Resultate waren wie folgt:
• Ein Papier mit dem Titel Hemodynamic Changes in Man during Immersion with the Head Above Water (Hämodynamische Änderungen im Menschen während dem Tauchen mit dem Kopf über Wasser), Aerospace Medicine, Juni, 1972, Seiten 592- 598, zeigt Daten von Subjekten mit innerhalb des Herzens liegender Überwachung die ähnlichen Bedingungen ausgesetzt wurden. Während das Papier zeigt, dass mittlere linke atriale Drücke nicht gemessen wurden, wurden beide mittlere rechte atriale und pulmunale atriale diastolische Drücke gemessen. Diese Drücke sind bekannt dafür, dass sie ungefähr ähnlich den mittleren linken atrialen Drücken in jungen gesunden Erwachsenen sind. Wie in Tabelle 1, Seite 594 des Papiers gezeigt, waren die durchschnittlichen Werte:
• Anzumerken ist, dass 1 mm Hg = 1,3 cm H&sub2;O = 133,3 Pa. Diese Resultate zeigen, dass die Werte für den durchschnittlichen mittleren linken atrialen Druck, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, innerhalb des zu erwartenden Bereichs liegen bzw. beide Studien zeigten eine 2%-ige Zunahme der Drücke während des Eintauchens, wenn sie in den korrespondierenden Maßeinheiten auf eine Atmosphäre bezogen werden: 1000 cm H&sub2;O oder 760 mm oder 101,3 kPa.
• Es sollte verstanden werden, dass obwohl die vorliegende Erfindung hier im Detail beschrieben wurde, die Erfindung anders ausgeführt werden kann, ohne von deren Prinzipien abzuweichen. Solche andere Ausführungsformen gelangen in den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er von den angehängten Ansprüchen definiert wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Bestimmung eines mittleren linken atrialen Drucks, umfassend eine Fühlsonde (24) beinhaltend einen aufblasbaren Ballon (24), Mittel (20) zum Einführen besagter Fühlsonde (24) in eine Speiseröhre (26), die an den linken Vorhof (28) angegrenzt, und eine Bestimmungseinrichtung (56), umfassend Aufblasmittel (58) zum Aufblasen des Ballons (24) und Mittel (68) zum Messen des Ballondrucks, wenn die Amplitude von Ballondruckoszillationen, die durch den linken atrialen Druck erzeugt werden, wenn der Ballon (24) an den linken Vorhof (28) angrenzt, einen Peak hat, um den mittleren linken atrialen Druck aus der Wirkung des linken atrialen Drucks auf die Sonde (24) zu bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend Filtermittel (72) zum Filtern des Ballondrucks, um dessen Oszillationen zu entfernen, die erzeugt werden durch Atmungswellen, wobei Oszillationen hervorgerufen durch den linken atrialen Druck im wesentlichen frei von den Effekten der Atmungswellen weitergegeben werden können.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblasmittel (96, 100, 102, 104, 106) angepasst ist, um den Ballon (24) allmählich aufzublasen, während der Ballon (24) an den linken Vorhof (28) angrenzend angeordnet ist, so dass die Ballondruckoszillationen hervorgerufen werden durch den linken atrialen Druck und Atmungswellen, wenn der Ballon (24) aufgeblasen wird, und dass die Bestimmungseinrichtung (56) angepasst ist, den Ballondruck zu filtern und einen Output zur Verfügung zu stellen, der die Amplitude der Oszillationen, die durch den linken atrialen Druck hervorgerufen in Übereinstimmung mit dem oszillometrischen Prinzip, aus dem mittleren Ballondruck, wenn die angezeigte Amplitude der Oszillationen, die durch den linken atrialen Druck hervorgerufen werden, einen Peak hat.

4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinrichtung (56) ein Wandlermittel (68) zum Konvertieren des Ballondrucks in ein elektrisches Signal umfasst, wobei das Wandlermittel (68) ein differentielles Wandlermittel (68) umfasst, das ein Diaphragma (86) zum Aufbringen von Drücken auf entgegenliegenden Seiten (74, 80) aufweist, zum Konvertieren des Unterschieds in den aufgebrachten Drücken in ein elektrisches Signal, Mittel (84) zum Konvertieren des besagten elektrischen Signals in ein elektrisches Signal des mittleren Ballondrucks, Mittel (66) zum Aufbringen eines Ballondrucks auf eine Seite (74) des Diaphragmas (86), und Mittel (70, 72, 76) zum Aufbringen von Ballondruckoszillationen, die eine Frequenz von weniger als ungefähr 0,8 Hz haben, auf die andere Seite des Diaphragmas (86), wobei Ballondruckoszillationen, die eine Frequenz größer als ungefähr 0,8 Hz haben, erzeugt durch den linken atrialen Druck, durch das differentielle Wandlermittel (68) zu einem elektrischen Signal konvertiert werden, welches eine gleichbleibende Grundlinie hat und wobei der mittlere linke atriale Druck bestimmt werden kann in Übereinstimmung mit dem oszillometrischen Prinzip durch das Beziehen auf den mittleren Ballondruck, wenn die Amplitude der besagten Ballondruckoszillationen, erzeugt durch den linken atrialen Druck, einen Peak hat.

5. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon (24) in Wirkverbindung mit einem Katheter (20) ist und die Vorrichtung ferner Mittel (84, 21) zum Fühlen einer Position des an den linken Vorhof (28) angrenzenden Ballons (24) umfasst.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das positionsfühlende Mittel (84, 21) ein Elektrodenmittel (21) auf besagtem Katheter (20) angrenzend an den Ballon (24) umfasst zum Erhalt eines ösophagealen Elektrokardiogramms von dem linken Vorhof (28).

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ballonposition fühlende Mittel (84, 21) einen anderen Ballon (200) umfasst, der auf dem Katheter (20) positioniert ist, so dass der Abstand zwischen den Ballonen (24, 200) ungefähr gleich dem Abstand zwischen dem Speiseröhremagenübergang und dem linken Vorhof (28) bei einem Erwachsenen ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ballonposition fühlende Mittel (84, 21) Mittel (72) zum Filtern des Ballondrucks, um Oszillationen daraus zu entfernen, die eine Frequenz von weniger als ungefähr 0,8 Hz haben, und Mittel (84) umfasst zum Vergleichen von Oszillationen, die durch das Filtern mit einem Hautelektrokardiogramm gelangen.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 7, wenn diese sich auf Anspruch 2 beziehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermittel (72) angepasst ist, um Oszillationen von dem Ballondruck zu entfernen, die größer sind als ungefähr 0,8 Hz.

10. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon (24) vorgesehen wird in Verbindung mit einem Katheter (20) und das Ballondruckmessungsmittel (68) einen anderen Katheter (210), welcher einen anderen Ballon (200) aufweist, der in eine Speiseröhre einführbar ist zum Positionieren des besagten anderen Ballons zwischen dem linken Vorhof und dem Eingang des besagten anderen Katheters in die Speiseröhre, differentiale Druckwandlermittel und Mittel zum Übermitteln der Drücke in den Ballonen zu jeweils entgegenliegenden Seiten des differentialen Wandlermittels aufweist, so dass durch Atmung erzeugte Druckoszillationen im wesentlichen gelöscht werden und ein Signal der Ballondruckoszillationen erzeugt durch linken atrialen Druck ausgegeben werden kann.

11. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche zusätzlich umfassend Mittel (130) zum Ausstoßen von Fluid von der Fühlsonde, um schnelle Druckanstiege der Sonde zu verlangsamen.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon (24) im aufgeblasenen Zustand einen Durchmesser hat, welcher zwischen ungefähr 0,9 und 1,5 cm und vorzugsweise ungefähr 1 cm ist.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballon (24) im aufgeblasenen Zustand eine Länge hat, die zwischen ungefähr 3 und 4 cm ist.