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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Insufflieren von
Gas, wie beispielsweise CO2 in eine Körperhöhle eines
menschlichen oder tierischen Körpers.
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Stand der Technik
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Derartige
Vorrichtungen, die u.a. bei endoskopischen Operationen benötigt werden,
sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen
bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf die DE-A-30 00 218, die EP-B-0
169 972 oder die DE-C-36 11 018 bzw. die
US-PS 4 874 362 oder die DE-A-42 19
859 verwiesen. Auf diese Druckschriften wird im übrigen zur Erläuterung
aller hier nicht näher
beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich
Bezug genommen.
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Alle
bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen
weisen eine Gasquelle und die Möglichkeit zum
Einstellen des Gasdruckes bzw. des -flusses auf. Hierzu können die
bekannten Vorrichtungen beispielsweise einen Druckregler, der den
Druck der Gasquelle auf einen typischerweise zwischen 0 und 50 mm
Hg einstellbaren Insufflationsdruck (Soll-Gasdruck) mindert, und
einen Flußregler
aufweisen, der den Gasfluß auf
einen einstellbaren Wert (Soll-Gasfluß) einstellt.
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Bei
den in den vorstehend genannten Druckschriften beschriebenen gattungsgemäßen Vorrichtungen
kann der Gasdruck bzw. der Gasfluß nicht nur gesteuert, sondern
auch geregelt werden. Hierzu verfügen diese Vorrichtungen über eine
Meßeinrichtung,
die Sensoren für
den Ist-Gasdruck und den Ist-Gasfluß aufweist, und eine Steuereinheit,
an der die Ausgangssignale dieser Sensoren anliegen, und die den
Druck- und den Flußregler
steuert.
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Problematisch
bei den bekannten Vorrichtungen zum Insufflieren von Gas in eine
Körperhöhle ist
jedoch die Messung des Gasdruckes, da es in der Regel nicht oder
nur mit großem
Aufwand möglich
ist, den Gasdruck direkt in der Körperhöhle zu messen. Durch die Messung
des Druckes außerhalb
der Körperhöhle entsteht
aufgrund des strömenden
Gases und des (u.a. hierdurch hervorgerufen) Druckabfalles ein Meßfehler,
der bei medizinischen Anwendungen nicht toleriert werden kann.
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Es
ist deshalb vorgeschlagen worden, zur Messung des "statischen" Gasdruckes p den
Gasfluß δQ/δt auf den
Wert 0 "herunterzufahren" und den Gasfluß dann zu
messen, wenn der Gasfluß tatsächlich "statisch" den Wert 0 erreicht
hat. Hierzu wird beispielsweise auf die
6 der
US-PS 4 874 362 und die
zugehörige
Beschreibung oder auf den Anspruch 1 der DE-A-30 00 218 und die
zugehörige
Beschreibung verwiesen.
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Diese
Vorgehensweise hat zwar den Vorteil, daß sie relativ genau die Messung
des Gasdruckes erlaubt, nachteilig ist jedoch, daß sie keine
wenigstens einigermaßen
konstante Gaszufuhr erlaubt.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Insufflieren
von Gas in eine Körperhöhle eines
menschlichen oder tierischen Körpers
anzugeben, bei der die zur Regelung des Gasdruckes erforderliche
Druckmessung insbesondere außerhalb
des Körpers
mit der für
medizinische Anwendungen erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden
kann, ohne daß der
Gasfluß zur
Messung auf den Wert 0 "heruntergefahren" werden müßte.
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Eine
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Ansprüche
2 folgende.
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Erfindungsgemäß steuert
die Steuereinheit zur Messung des Ist-Gasdruckes den Flußregler
derart an, daß der
Gasfluß während der
Druckmessung auf einen Wert zwischen 10 und 40 % des Soll-Gasflusses
eingestellt ist.
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Der
Erfindung dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine Druckmessung
mit der für
medizinische Anwendungen erforderlichen Genauigkeit nicht unbedingt
statische Verhältnisse
erforderlich sind. Vielmehr ist es ausreichend, wenn der Fluß für den Zeitraum
der Druckmessung auf einen Wert eingestellt wird, der "deutlich" unter dem Soll-Gasfluß liegt,
da der "Zusammenhang" zwischen Meßfehler bei
der Druckmessung und dem Wert des Gasflusses nicht linear ist und
mit Annäherung
an den Soll-Gasfluß überproportional
zunimmt. Dies ist in 1 dargestellt.
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Anders
ausgedrückt
stellt die Erfindung einen Kompromiß zwischen einer möglichst
genauen Druckmessung und einem zumindest "nicht unterbrochenen" Gasfluß dar. Der erfindungsgemäß während der
Druckmessung nicht auf "0" sondern lediglich
auf 10 bis 40% und bevorzugt auf 15 bis 30 % {Anspruch 2) des Soll-Gasflusses
abgesenkte Gasfluß ist
immer noch ausreichend, um beispielsweise während Laserbehandlungen für eine ausreichende
Abfuhr der Rauchgase etc. zu sorgen. Darüberhinaus entfallen Störungen bzw.
Pulsationseffekte, die beim Stand der Technik durch das Abschalten
des Gasflusses während
der Druckmessung entstehen.
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Vor
allem aber ist die Tatsache, daß die durch
die Leitung bzw. den Insufflationsschlauch bestehende Strömung zwischen
der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung und der Körperhöhle des Patienten
nie unterbrochen wird, – wie
es bei den bekannten Vorrichtungen für die Druckmessung erforderlich
ist – für die Sicherheit
des Patienten sehr wichtig: Da der Fluß bei einem "störungsfreien
Betrieb" niemals
den Wert 0 hat, kann der Meßwert "0" des Flußsensors als "Indikator" für einen
Störfall
herangezogen werden, bei dem beispielweise der Schlauch "abgeknickt" oder eine "Verstopfung" des Instrumentenkanals,
durch den insuffliert wird, vorliegt (Anspruch 3).
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Das
Meßprinzip
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist bei den verschiedensten Vorrichtungen zum Insufflieren von Gas
in Körperhöhlen anwendbar.
Besonders vorteilhaft ist das Meßprinzip bei Vorrichtungen
mit hohen Flußraten
(> 10 l/min.), weil,
die Reduzierung des Gasflusses den Druck-Meßfehler
bei Bestimmung des intraabdominalen Druckes PPatient besonders
stark reduziert.
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Eine
weitere vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Meßprinzips ist bei Vorrichtungen gegeben,
bei denen in an sich bekannter Weise eine Heizeinrichtung vorgesehen
ist, die das zu insufflierende Gas auf eine vorgebbare Temperatur
erwärmt (Anspruch
10).
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Diese
Heizeinrichtung kann beispielsweise in der Vorrichtung selbst, in
bzw. an der Schlauchleitung zwischen der eigentlichen Vorrichtung,
d.h. zwischen dem Steuergerät
und dem in den Körper
eingesetzten Instrument, und/oder in bzw. an dem in den Körper eingesetzten
Instrument bzw. Besteck vorgesehen sein. Zur letztgenannten Ausführungsform,
die besonders vorteilhaft ist, wird auf die WO 94/28952 verwiesen.
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Dabei
ist die durch das erfindungsgemäße Meßprinzip
wenigstens annähernd
erreichte Konstanz des Gasflusses – in dem Sinne, daß der Gasfluß nie willkürlich zur
Durchführung
einer Druckmessung abgeschaltet wird – von besonderem Vorteil, da sich
durch die gegenüber
dem Stand der Technik verringerten Schwankungen des Gasflusses auch
die Ableitbedingungen weniger als beim Stand der Technik ändern.
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In
Falle einer Vorrichtung, bei der das insufflierte Gas beheizt wird,
ist es von besonderem Vorteil, wenn die Steuereinheit den Gasdruck
und den Gasfluß unter
Berücksichtigung
der vorgegebenen Temperatur des Gases einstellt. Hierdurch wird die
Zeitspanne bis zum Erreichen der Soll-Werte reduziert; darüberhinaus
können
die Meßwerte
entsprechend der eingestellten Temperatur korrigiert werden, so
daß die
Soll/Ist-Wert-Führung
verbessert wird.
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Das
erfindungsgemäße Meßprinzip,
den Gasdruck nicht beim Gasfluß δQ/δt = 0, sondern
bei einem von Null abweichenden Wert zu messen, erlaubt zusätzlich noch
eine weitere Messung, nämlich die
Bestimmung des Strömungs-Leitwertes
der Leitungen, d.h. insbesondere der Insufflationsleitung und des
Insufflationskanals des endoskopischen Instrumentariums:
Hierzu
ermittelt die Steuereinheit aus den bei wenigstens zwei verschiedenen
Flußwerten
vom Drucksensor gemessenen Gasdrücken
den Leitwert der Leitungen bis zur Körperhöhle. Mit dem Leitwert ist es möglich, aus
dem außerhalb
des Körpers
gemessen Wert des Gasdruckes den Istwert des Drukkes in der Körperhöhle zu berechnen.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß zur exakten Bestimmung des Leitwertes
und damit des Druckes in der Körperhöhle das
Instrument nicht aus dem Körper
entnommen werden muß.
Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, eine zweite Leitung zur
Messung des Druckes in der Körperhöhle vorzusehen.
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Für die Bestimmung
des Leitwerts ist es erforderlich, wenigstens bei zwei verschiedenen
Flußwerten
zu messen, durch die Messung bei mehr als zwei Flußwerten
kann die Genauigkeit durch Redundanzvergleiche erhöht werden.
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Weiterhin
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
besonders vorteilhaft mit dem im Anspruch 12 angegebenen Instrumentarium
ausgestattet sein:
So kann zum Insufflieren des Gases in die
Körperhöhle ein
endoskopisches Besteck, wie beispielsweise eine Verres-Nadel vorgesehen
sein, an der die Sensoren für
Gasdruck und Gasfluß außerhalb
der Körperhöhle angeordnet
sind.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
beschrieben, in der zeigen:
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1 den Zusammenhang zwischen
dem Druck-Meßfehler
und dem Fluß,
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2 ein Blockschaltbild einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und
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3 ein Druck bzw. Fluß/Zeit-Diagramm für eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Darstellung eines Ausführungsbeispiels
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2 zeigt ein Blockschaltbild
einer Vorrichtung zum Insufflieren von Gas in eine Körperhöhle eines
menschlichen oder tierischen Körpers.
Die Vorrichtung weist in an sichbekannter Weise eine Gasquelle 1 und
eine Meßeinrichtung
auf, die Sensoren 2 und 3 für den Ist-Gasdruck (2)
und den Ist-Gasfluß (3)
aufweist. Die Sensoren 2 und 3 sind außerhalb der
Körperhöhle entweder
in einem Geräteteil 43 oder
an einem endoskopischen Besteck 41, wie beispielsweise
einer Verres-Nadel vorgesehen, die über eine einzige Leitung 42 mit
dem eigentlichen Geräteteil 43 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
verbunden ist. Die letztere Möglichkeit,
nämlich
die Sensoren an dem Besteck bzw. Instrument 41 anzuordnen, hat
zwar den Vorteil, daß sie
eine sehr genaue Druckmessung ermöglicht, nachteilig ist jedoch,
ein vergleichsweise hoher Aufwand auf der "Instrumentenseite" erforderlich ist. Deshalb sind in der
Regel die Sensoren 2 und 3 in dem Gerät 43 angeordnet.
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Ferner
weist die Vorrichtung eine elektronische Steuereinheit 5 auf,
die beispielsweise aus einer üblichen
Mikrocomputer-Schaltung mit üblichen Peripherieeinheiten
und insbesondere angeschlossenen A/D- und D/A-Wandlern sowie üblichen
Eingabemitteln und Stellelementen für die Regler bestehen kann.
An der Steuereinheit 5 liegen die Ausgangssignale der Sensoren 2 und 3 an.
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Die
Steuereinheit 5 steuert einen (Fein)-Druckregler 6,
der den Druck der Gasquelle 1 bzw. den durch einen nicht
dargestellten Druckminderer reduzierten Druck der Gasquelle 1 auf
einen einstellbaren Insufflationsdruck (Soll-Gasdruck) mindert bzw.
regelt, und einen Flußregler 7 an,
der den Gasfluß auf
einen einstellbaren Wert (Soll-Gasfluß) regelt. In der 2 sind die Regler 6 und 7 als
getrennte Einheiten dargestellt. Vorteilhafterweise werden die beiden
Regler 6 und 7 jedoch zu einem einzigen Stellelement
zusammengefaßt.
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Ferner
ist in an sich bekannter Weise eine Heizeinrichtung 8 vorgesehen,
die das zu insufflierende Gas auf vorgebbare Temperatur erwärmt. Ohne
Beschränkung
der Möglichkeiten,
die Heizeinrichtung anzuordnen, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die Heizeinrichtung im Instrument 4 angeordnet. Die Heizeinrichtung 8 wird
ebenfalls von der Steuereinheit 5 gesteuert bzw. mittels
eines nicht dargestellten Temperatursensors geregelt. Dabei ist es
bevorzugt, wenn die Steuereinheit den Gasdruck und den Gasfluß unter
Berücksichtigung
der vorgegebenen Temperatur des Gases einstellt.
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Weiterhin
ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in an sich bekannter Weise zur Begrenzung des intrabdominalen Druckes
p ein Entlüftungsventil 9 vorgesehen,
das bei einem bestimmten Druck, beispielweise einem Druck von mehr
als 50 mm Hg öffnet.
Dieses Entlüftungsventil
ist ebenfalls bevorzugt in dem Gerät 43 angeordnet. Bei
einer erfindungsgemäßen Weiterbildung
kann die Steuereinheit 5 zur aktiven Entlüftung des
Geräts 43 und
der Leitung 42 das Entlüftungsventil 9 auch
bei Drücken, die
unterhalb dem Grenzdruck, bei dem eine Schädigung des Patienten auftreten
kann, öffnen
und schließen.
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Erfindungsgemäß steuert
die Steuereinheit 5 zur Messung des Ist-Gasdruckes mittels
des Drucksensors 2 den Flußregler 7 bzw. bei
einer "zusammengefaßten Einheit" den Druck- und Flußregler 6 und 7 derart
an, daß der
Gasfluß δQ/δt während der Messung
des Druckes p mit dem Sensor 2 auf einen Wert zwischen
10 und 40 %, bevorzugt auf einen Wert zwischen 15 und 30 % des Soll-Gasflusses δQ/δtSoll eingestellt ist.
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Dies
ist in dem Druck(p)-/Fluß(δQ/δt)-Zeit(t)-Diagramm
in 3 erläutert.
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Die
von der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
vorgenommenen Absenkung des Flußes δQ/δt kann dazu
verwendet werden, aus den bei wenigstens zwei verschiedenen Flußwerten
vom Drucksensor 2 gemessenen Gasdrücken p den Istwert pist des Druckes in der Körperhöhle ermittelt.
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Hierzu
ermittelt die Steuereinheit 5 aus den bei wenigstens zwei
verschiedenen, vom Flußsensor 3 gemessenen
Flußwerten δQ/δt vom Drucksensor 2 gemessenen
Gasdrücken
p den Leitwert der Leitungen, also insbesondere eines Kanals 44 in
dem Instrument 41 bis zur Körperhöhle. Mit dem Leitwert ist es
möglich,
aus dem außerhalb
des Körpers
gemessenen Wert p des Gasdruckes den Istwert des Druckes in der
Körperhöhle zu berechnen.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß zur exakten Bestimmung des
Leitwertes und damit des Druckes in der Körperhöhle das Instrument nicht aus
dem Körper entnommen
werden muß.
Weiterhin ist es auch nicht erforderlich, eine zweite Leitung zur
Messung des Druckes in der Körperhöhle vorzusehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann im Prinzip mit Bauteilen, Sensoren und Steuereinheiten realisiert
werden, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Damit erübrigt sich
nicht nur die Darstellung eines detaillierten Ausführungsbeispiels, sondern
auch die Angabe weiterer Details, wie Soll-Gasdruck und Soll-Gasfluß. Insbesondere
kann die Erfindung einen bekannten Vorrichtungen weitgehend entsprechenden "Hardware"-Aufbau haben.
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Innerhalb
der vorstehenden Beschreibung der Erfindung sind selbstverständlich die
verschiedensten Modifikationen möglich.