Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur in vivo Messung einer elektrophysiologischen Größe eines Organs, insbesondere Herz,

Hirn und/oder periphere Nerven, umfassend eine Messsonde mit einem proximalen Messabschnitt zum Kontaktieren das Organs.

Derartige Vorrichtungen sind vielfältig bekannt. Insbesondere werden sie zur Messung von elektrischen Strömen von Herz, Hirn und peripheren Nerven eingesetzt. Die Messwerte dienen einerseits diagnostischen Zwecken. Andererseits können sie bei der Steuerung von

Herzschrittmachern eingesetzt werden.

Eine Schrittmacherelektrode ist beispielsweise aus der deutschen

Offenlegungsschrift DE 2652195 bekannt. Die vorbekannte

Schrittmacherelektrode dient zum Einführen durch einen Abschnitt des kardiovaskulären Systems eines Patienten, so dass sich das distale Ende innerhalb des Herzens des Patienten befindet.

Nachteilig an vorbekannten Vorrichtungen ist, dass die Messung von elektrischen Strömen mitunter Störeinflüssen unterliegt, welche die Messung verfälschen. Das so gewonnene Messsignal gibt in diesen Fällen mit Nachteil die gesuchte elektrophysiologische Größe für diagnostische Anwendungen nicht zutreffend wieder bzw. die so ermittelte

elektrophysiologische Größe eignet sich nicht optimal als Eingangsgröße für die Steuerung eines Herzschrittmachers.

Vor dem geschilderten Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur verbesserten, weniger fehleranfälligen Detektion einer elektrophysiologischen Größe eines Organs anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher die elektrophysiologische Größe ein von dem Organ ausgehendes ist induktiv-magnetisches Feld ist, wobei die Messsonde zum Messen eines Magnetfeldes ausgestaltet ist. Im

Unterschied zu vorbekannten Vorrichtungen zur Messung von elektrischen Strömen des zu vermessenden Organs ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Vorteil die Messung der die elektrischen Ströme

erzeugenden induktiv-magnetischen Felder erregter Zellmembranen. Die Messung der die bei herkömmlichen Vorrichtungen gemessenen Ströme hervorrufenden Magnetfelder eliminiert Fehlerquellen, da die Messung gleichsam an der Quelle ansetzt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Messabschnitt mit einer

elektrischen Isolierung versehen, um die Messsonde elektrisch von dem Organ zu isolieren, wobei die Isolierung für Magnetfelder durchlässig ausgestaltet ist. Die Messsonde kann im Rahmen der Erfindung

insbesondere einen elektrischen Leiter umfassen, in welchem aufgrund des zu messenden induktiv-magnetischen Feldes eine Spannung und somit ein Strom induziert wird. Die erfindungsgemäße Maßnahme, dass der Messabschnitt mit einer elektrischen Isolierung versehen ist, dient dabei mit Vorteil dazu zu vermeiden, dass störende elektrische Ströme aus Influenzen dieser Magnetfelder mitgemessen werden. Der elektrische Leiter im Messabschnitt der Messsonde hat somit mit Vorteil die Funktion einer Antenne zur Aufnahme der magnetischen Induktionsspannungen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Isolierung Glas und/oder Acryl als Isoliermaterial. Insbesondere die Verwendung von Acryl ist im Kontext von inkorporierten Anwendungen seit den 1960er Jahren üblich und erprobt. Im Rahmen der Erfindung kann ein elektrischer Leiter, insbesondere ein Draht, in Glas bzw. Acryl eingegossen sein, um eine elektrische Isolierung aufzuweisen. Um das magnetische Feld mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung messen zu können, kann insbesondere der Messabschnitt einen elektrischen Leiter umfassen. In diesem wird eine Spannung induziert, welche zu einem Induktionsstrom führt.

Vorzugsweise ist der elektrische Leiter aus einem Metall hergestellt.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der elektrische Leiter eine Elektrolytlösung. Dies ermöglicht es mit Vorteil, die elektrischen

Eigenschaften des Leiters auf einfache Weise bei der Herstellung einzustellen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Messabschnitt als am proximalen Ende geschlossener Hohlzylinder ausgestaltet, dessen Mantelfläche den elektrischen Leiter umgibt. Im Inneren des Hohlzylinders kann mit Vorteil der elektrische Leiter untergebracht sein. Insbesondere kann das Innere des Hohlzylinders mit einer Elektrolytlösung gefüllt sein, wobei die Sonde aus einer hohlzylindrischen Glashülse gezogen ist, welche an der Sondenspitze verschlossen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht erfindungsgemäß mit Vorteil eine Minimierung des

Sondenquerschnitts. Dies ist insbesondere für eine Anwendung am Hirn vorteilhaft. Die Ausgestaltung als hohlzylindrische Glashülse erfüllt zudem erfindungsgemäß die Funktion einer elektrischen Isolierung des als Elektrolytlösung ausgestalteten elektrischen Leiter von dem Organ.

Besonders günstig ist es im Rahmen der Erfindung, wenn Ableitmittel zum Ableiten eines in einem elektrischen Leiter empfangenen Messsignals zu einer Auswerte- und/oder Steuereinheit vorgesehen sind. Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine Auswertung und/oder Steuerung der Messsonde räumlich getrennt von der Messung, insbesondere auch extrakorporal, erfolgen. Insbesondere können die Ableitungsmittel als Ableitdraht ausgestaltet sein.

Um Verfälschungen des Messsignals beim Transport über die Ableitmittel zu vermeiden, sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Ableitmittel mit einer elektromagnetischen Schirmung versehen. Die Schirmung dient erfindungsgemäß zur Vermeidung einer Verfälschung durch insbesondere bei höheren Frequenzen auftretende elektrische und/oder magnetische Felder. Insbesondere muss eine Abschirmung gegen elektromagnetische Wellen, die sowohl eine magnetische als auch eine elektrische Komponente besitzen, sichergestellt sein. Die Schirmung dient erfindungsgemäß dazu, eine störungsfreie Signalübertragung und -Verarbeitung sicherzustellen. Zur Schirmung kann jede dem Fachmann für sich genommen bekannte Maßnahme dienen. Für den Fall, dass die Messsonde als am proximalen Ende verschlossene hohlzylindrische Glashülse, in deren Inneren ein elektrischer Leiter angeordnet ist, ausgestaltet ist, kann im Rahmen der Erfindung Schirmung durch

Aufdampfen eines metallischen Überzugs erreicht werden, so dass nur die proximale Sondenspitze an der Messung teilnimmt.

Für Anwendungen am Fierzen als Verweilsonde kann die Messsonde in Weiterbildung der Erfindung mit Verankerungsmitteln zum Verankern im und/oder an dem Organ versehen sein. Beispielsweise kann der proximale Messabschnitt mit einem äußeren Schraubengewinde versehen sein, um die erfindungsgemäße Messsonde im Muskelgewebe, beispielsweise des Fierzen, zu verankern. Da die magnetischen Feldebenen des erregten Flerzens jeweils planparallel zu den Kammerwänden des Flerzens ausgerichtet sind, kann im Rahmen der Erfindung der Messabschnitt der erfindergemäßen Messsonde möglichst senkrecht zur Oberfläche der Kammerwand eingestochen werden, damit der ebenfalls senkrecht ausgerichtete Induktionsspannungsvektor optimal erfasst werden kann. Dies kann im Rahmen der Erfindung mit geeigneten Verankerungen, welche entlang des Umfangs der Messsonde angeordnet sind und welche mit Widerhaken versehenen sind, erreicht werden.

Um die Messsonde in das Organ, insbesondere in den Herzmuskel, einführen zu können, kann die Messsonde in Ausgestaltung der Erfindung eine Steifigkeit aufweisen und/oder an einem proximalen Ende mit Schneidmitteln versehen sein, um sie in das Organ einzuführen. Die Schneidmittel können in der elektrischen Isolierung ausgeformt sein.

Insbesondere kann im Falle eines Eingießens eines elektrischen Leiters in Acryl oder Glas das proximale Ende mit einer angeschrägten Klinge versehen sein.

Für einen besonders einfachen Aufbau kann erfindungsgemäß die

Vorrichtung unipolar ausgestaltet sein. In diesem Falle genügt es mit Vorteil, in dem zu messenden Organ lediglich eine Messsonde zu platzieren, da die Messung gegenüber einer externen Referenz, beispielsweise einem Gehäuse, vorgenommen wird.

Wenn in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Auswerte- und/oder Steuereinheit zum, vorzugsweise sequentiellen, Betreiben der Messsonde in einem Messmodus und in einem Schrittmachermodus ausgestaltet ist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Vorteil auch für

Anwendungen eingesetzt werden, die sowohl eine Messung als auch eine Schrittmacherfunktion miteinander verbinden. In diesem Fall lässt sich die Messsonde zusätzlich auch als aktive Schrittmacherelektrode nutzen. Hintergrund ist, dass Messung und Impulsgabe stets zeitlich voneinander getrennt erfolgen. Gemäß dieser Ausgestaltungsform sind die

metallischen Verankerungssysteme elektrisch mit der Abschirmung am Ableitdraht angeschlossen. In diesem Zusammenhang sind in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Verankerungsmittel elektrisch an die elektromagnetische Schirmung der Ableitmittel angeschlossen.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter

Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.

Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 : schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Messsonde zum

Messen eines Magnetfeldes im Flerzmuskel;

Fig. 2: Detaildarstellung einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer 1.

Ausgestaltungsform einer Messsonde nach der Erfindung;

Fig. 3: schematische Detaildarstellung einer 2. Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Messsonde mit elektromagnetischer

Schirmung;

Fig. 4: schematische Detaildarstellung einer 3. Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Messsonde mit Widerhaken zur Verankerung;

Fig. 5: schematische Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen

Messsonde in einer weiteren Ausgestaltungsform mit einem

Außengewinde zur Verankerung;

Fig. 6: schematische Detaildarstellung einer weiteren Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Messsonde, welche auch als aktive Schrittmacherelektrode nutzbar ist. Die Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltungsform einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung induktiv-magnetischer Felder der Zellmembranen eines Flerzmuskels 1.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist als Kernstück eine Messsonde 2 auf. Die Messsonde 2 ist, wie in dem Detailausschnitt 3 zu erkennen, im Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 eingebracht. Ein proxymaler

Messabschnitt 5 der Messsonde 2 ragt dabei in das Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 hinein. Das in dem Messabschnitt 5 der Messsonde 2 aufgefangene Messsignal wird über einen Ableitdraht 6 an einen externen Monitor 7 abgeleitet. Die generelle Architektur entspricht dabei im

Wesentlichen jener einer unipolaren Elektrode, wie sie herkömmlich zur Messung von elektrischen Strömen von Flerz, FHirn und peripheren Nerven eingesetzt wird. Der Monitor 7 ist mit einer Anzeigeeinheit 8 versehen, um die von der Messsonde 2 im Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 über den Ableitdraht 6 an den Monitor 7 geleiteten Messesignale zu

visualisieren.

Die Fig. 2 veranschaulicht schematisch im Detail eine erste

Ausgestaltungsform des Messabschnitts 5 einer Messsonde 2 nach der Erfindung. Dabei zeigt Fig. 2 lediglich den proximalen Messabschnitt 5 der Messsonde 2. Wie in Fig. 2 zu erkennen, weist der Messabschnitt 5 der Messsonde 2 im Innern einen elektrischen Leiter 9 auf. Der

elektrische Leiter 9 kann als Metalldraht ausgestaltet sein.

Weiter ist in der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 zu erkennen, dass der Metalldraht 9 in eine elektrische Isolierung 10 eingegossen ist. Die elektrische Isolierung 10 weist Glas und/oder Acryl als Isoliermaterial auf. Die elektrische Isolierung 10 isoliert den Metalldraht 9 im Innern des Messabschnitts 5 der Messsonde 2 vollständig gegenüber dem zu vermessenden Organ, am Beispiel der Fig. 1 also vollständig gegenüber dem Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1. Am proximalen Ende 1 1 des Messabschnitts 5 der Messsonde 2 ist die elektrische Isolierung 10 mit einer in axialer Richtung abgeschrägten Klinge 12 ausgeformt. Der Messabschnitt 5 ist mit einer Steifigkeit ausgestattet, welche das

Einstechen mithilfe der Klinge 12 in das zu messende Organ,

beispielsweise in das Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1 , ermöglicht. In der Fig. 2 nicht dargestellt ist die elektrische Anbindung des Ableitdrahts 6 an den Metalldraht 9.

Fig. 3 zeigt in einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform den proximalen Messabschnitt der Messsonde 2 der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Der Aufbau entspricht im wesentlichen dem Messabschnitt 5 gemäß Fig. 2. Zusätzlich zu der Ausgestaltung des Messabschnitts gemäß Fig. 2 ist der Messabschnitt 5 an einem distalen Ende 13 mit einer elektromagnetischen Schirmung 14 versehen, welche den sich an den elektrischen Leiter 9 anschließenden Ableitdraht 6 elektromagnetisch abschirmt. Die Ausgestaltung der Schirmung 14 kann in jeder beliebigen, dem Fachmann für sich genommen bekannten Art ausgestaltet sein, um insbesondere bei höheren Frequenzen auftretende elektrische und/oder magnetische Felder von dem Ableitdraht 6 fernzuhalten.

Die Fig. 4 zeigt wiederum in einer schematischen Darstellung noch eine weitere Ausgestaltungsform des proximalen Messabschnitts 5 einer Messsonde 2 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des

Messabschnitts 5 entspricht im wesentlichen jenem gemäß Fig. 3.

Zusätzlich zu dem Messabschnitt 5 gemäß Fig. 3 weist der

Messabschnitt 5 in der Ausgestaltungsform, welche in Fig. 4

veranschaulicht ist, am Umfang im Bereich des proximalen Endes 11 angebrachte Widerhaken 15 auf. Die Widerhaken 15 dienen zur

Verankerung der erfindungsgemäßen Messsonde 2 im Muskelgewebe 4 des Herzmuskels 1. Fig. 5 zeigt einen proximalen Messabschnitt 5 der erfindungsgemäßen Messsonde 2 in einer weiteren Ausgestaltung. Der Aufbau entspricht wiederum im wesentlichen jenem des Messabschnitts 5, welcher in Fig. 3 gezeigt ist. Zusätzlich zu den in Fig. 3 veranschaulichten Merkmalen weist der Messabschnitt 5 gemäß Fig. 5 jedoch ein nur schematisch

dargestelltes Außengewinde 16 auf. Das Außengewinde 16 des

Messabschnitts 5 der erfindungsgemäßen Messsonde 2 dient ebenfalls zur Verankerung des Messabschnitts 5 der Messsonde 2 im

Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1.

Schließlich veranschaulicht Fig. 6 eine weitere vorteilhafte

Ausgestaltungsform des Messabschnitts 5 einer erfindungsgemäßen Messsonde 2. Der Messabschnitt 5 der erfindungsgemäßen Messsonde 2, welche in Fig. 6 gezeigt ist entspricht im wesentlichen jenem, welcher in Fig. 3 veranschaulicht ist. Zusätzlich weist er jedoch ein metallisches Verankerungssystem 17 an seinem distalen Ende 13 auf. Das metallische Verankerungssystem 17 ist am Ansatz der Schirmung 14 montiert und mit dieser elektrisch kurzgeschlossen. Das metallische

Verankerungssystem 17 kann eine Schrittmacherfunktion ausüben.

In allen Ausgestaltungsvarianten gemäß den Figuren 2 bis 6 ist der proximale Messabschnitt 5 vom proximalen Ende 1 1 bis zum distalen Ende 13 vorzugsweise etwa 5 mm lang. Keine der Darstellungen in den Figuren 1 bis 6 ist maßstabsgerecht.

Um mit der erfindungsgemäßen Messsonde 2 induktiv-magnetische Felder erregter Zellmembranen des Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 zu messen, wird die Messsonde 2, wie in Fig. 1 in dem Detailausschnitt 3 zu erkennen, mit dem proximalen Messabschnitt 5 in das Muskelgewebe 4 eingebracht. Zum Verankern des Messabschnitts 5 der Messsonde 2 im Muskelgewebe 4 dienen bei den Ausgestaltungen gemäß Fig. 4 die Widerhaken 15, in den Ausgestaltungen gemäß Fig. 5 das

Außengewinde 16 bzw. in den Ausgestaltungen gemäß Fig. 6 das metallische Verankerungssystem 17.

Der in das Muskelgewebe 4 eingebrachte proximale Messabschnitt 5 der Messsonde 2 ist aufgrund der elektrischen Isolierung 10 von dem umgebenden Muskelgewebe 4 des Flerzmuskels 1 elektrisch isoliert. Elektrische Ströme können somit nicht vom Muskelgewebe 4 in den elektrischen Leiter, also den Metalldraht 9, übertragen werden. Über den im proximalen Messabschnitt 5 in die elektrische Isolierung 10

eingebetteten Metalldraht 9 vermag der Messabschnitt 5 jedoch induktiv magnetische Felder der Zellmembranen im Muskelgewebe 4 zu detektieren. Dies geschieht mittels Induktion einer Spannung im

Metalldraht 9. Die induzierte Spannung führt zu einem elektrischen Strom im Metalldraht 9. Dieser wird über den Ableitdraht 6 an den externen Monitor 7 weitergeleitet. Im Monitor wird er über eine Anzeigeeinheit 8 visualisiert.

Um zu verhindern, dass das Messsignal im Ableitdraht 6 gestört wird, ist der Ableitdraht 6 durchgehend und insbesondere im Übergangsbereich zwischen dem proximalen Messabschnitt 5 der Messsonde 2 mit einer elektromagnetischen Schirmung 14 versehen.

Die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 6 ermöglicht über eine geeignete Steuerung innerhalb des Monitors 7 einen alternierenden Betrieb als Messsonde und als aktive Schrittmacher-Elektrode. Für den

Schrittmacherbetrieb wird über das metallische Verankerungssystem 17 und die elektrische Abschirmung 14 ein Impuls zur Stimulation des Muskelgewebes 4 des Flerzmuskels 1 abgegeben. Während dessen erfolgt keine Messung. Im Rahmen der Erfindung kann anstelle des Metalldrahts 9 auch eine Elektrolytlösung als elektrischer Leiter verwendet werden. In diesem Fall ist die elektrische Isolierung 10 zweckmäßig als am proximalen Ende 1 1 verschlossene Glashülse ausgestaltet. Mit der offenbarten Messsonde 2 kann mit Vorteil eine Messung induktiv magnetischer Felder als elektrophysiologische Kenngröße eines Organs vorgenommen werden, welche im Vergleich zu einer Messung elektrischer Ströme als elektrophysiologische Größe weniger fehleranfällig ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

Herzmuskel

Messsonde (2)

Detailausschnitt

Muskelgewebe

proximaler Messabschnitt (5)

Ableitdraht

Monitor

Anzeigeeinheit

Metalldraht

elektrische Isolierung (10)

proximales Ende

Klinge

distales Ende

Schirmung (14)

Widerhaken

Außengewinde

metallisches Verankerungssystem