A61B 5/0492 ( ) A61B

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. A61B 5/0408 ( ) A61B 5/02 ( ) A61B 5/024 ( ) A61B 5/0245 ( ) A61B 5/0492 ( ) A61B 17/02 ( ) (54) Układ i urządzenie do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/09 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/13 (72) Twórca(y) wynalazku: ADAM BUJNOWSKI, Piętki, PL ANTONI NOWAKOWSKI, Gdańsk, PL JERZY WTOREK, Jankowo, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Anna Kwapich

2 2 PL B1 Opis patentowy Przedmiotem wynalazku jest układ i urządzenie do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych. Znajduje on zastosowanie do oceny stanu mięśnia serca w obszarze pola operacyjnego unieruchomionego za pomocą stabilizatora. Znane stabilizatory do unieruchomiania pola operacji chirurgicznej przeprowadzanej na mięśniu pracującego serca składają się z dwóch ramion połączonych łącznikiem i mocowanych do odpowiedniego statywu. Ramiona stabilizatora zaopatrzone są w odpowiednią liczbę komór ssących połączonych kanałami ssącymi z pompą. Po umieszczeniu ramion stabilizatora na sercu i przyssaniu za pomocą komór ssących, pole operacyjne znajdujące się między tymi ramionami zostaje unieruchomione. Stabilizatory takie nie są wyposażone w żadne układy i urządzenia elektroniczne umożliwiające monitorowanie parametrów mięśnia sercowego podczas operacji. Znane są różnego rodzaju metody i układy do pomiaru immitancji tkanek, tj. ich parametrów pasywnych, które mają elektrody pomiarowe połączone z układami elektronicznymi zapewniającymi odpowiednie pobudzenie elektryczne i pomiar odpowiedzi elektrycznej tkanki w celu obserwacji stanu i/lub zmian zachodzących w monitorowanej tkance. Znane są także metody i układy elektroniczne do pomiarów czynnościowych serca. Jedna ich grupa dotyczy znanych pomiarów tzw. elektrokardiogramów obwodowych (EKG) za pomocą elektrod umieszczonych na skórze, a druga - elektrogramów epikardialnych, tj. czynnościowych pomiarów elektrycznej aktywności mięśnia serca za pomocą elektrod umieszczonych bezpośrednio na nim. Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego nr P układ elektroniczny i urządzenie, które stabilizując pole operacyjne umożliwia jednocześnie pomiar, rejestrację i obserwację zmian immitancji elektrycznej mięśnia serca podczas interwencji kardiochirurgicznej. Układ elektroniczny ma blok pomiarowy składający się z modułu pomiaru immitancji połączonego z systemem sterowania i akwizycji, który za pośrednictwem interfejsu pomiarowego połączony jest z układem elektrod pomiarowych naniesionych na powierzchnię roboczą przyssawek w ramionach stabilizatora. Urządzenie to składa się ze znanego stabilizatora pola operacyjnego połączonego z pompą ssącą, przy czym na powierzchni roboczej ramion stabilizatora umieszczone są elektrody połączone z blokiem pomiarowym umożliwiającym pomiar immitancji. Układ do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych zawierający stabilizator pola operacyjnego z komorami i kanałami ssącymi połączonymi z pompą ssącą oraz elektrodami pomiarowymi połączonymi za pośrednictwem interfejsu pomiarowego z blokiem pomiarowym mającym moduł pomiaru immitancji połączony z systemem sterowania i akwizycji danych według wynalazku charakteryzuje się tym, że elektrody tworzą zespoły składające się z elektrody prądowej i elektrody napięciowej, a blok pomiarowy zawiera moduł pomiarów epikardialnych połączony z systemem sterowania i akwizycji, i każdy zespół elektrod połączony jest z modułem pomiarów epikardialnych oraz z modułem pomiaru immitancji. Blok pomiarowy zawiera także blok pomiarów elektrokardiograficznych. Zespoły elektrod połączone są parami z odrębnymi dla co najmniej dwóch par zespołów elektrod torami pomiarowymi epikardialnym i immitancji, odpowiednio w module pomiarów epikardialnych i module pomiaru immitancji. Moduł pomiarów epikardialnych i moduł pomiaru immitancji zawierają odrębne tory pomiarowe epikardialny i immitancji dla każdej ustalonej pary zespołów elektrod. Alternatywnie zespoły elektrod dołączone są do torów pomiarowych epikardialnych w module pomiarów epikardialnych i torów pomiarowych immitancji w module pomiaru immitancji za pośrednictwem przełącznika par. Tor pomiarowy epikardialny zawiera dwa wzmacniacze różnicowe, z których każdy połączony jest z elektrodą napięciową i elektrodą prądową tego samego zespołu elektrod. Tor pomiarowy immitancji zawiera generator prądowy włączony pomiędzy elektrody prądowe dwóch różnych zespołów elektrod tworzących parę oraz wzmacniacz różnicowy i detektor połączony z elektrodami napięciowymi dwóch różnych zespołów elektrod tej samej pary. Poszczególne tory pomiarowe immitancji są od siebie oddzielone galwanicznie. Tory pomiarowe epikardialne i tory pomiarowe immitancji są od siebie także oddzielone galwanicznie. Urządzenie do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych zawierające stabilizator pola operacyjnego z ramionami mającymi komory ssące i kanały ssące połączone z pompą ssącą

3 PL B1 3 i zaopatrzonymi w elektrody pomiarowe połączone przewodami elektrycznymi umieszczonymi w stabilizatorze z zewnętrznym blokiem pomiarowym według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora ssąca utworzona jest przez zespół elektrod pomiarowych, elektrodę napięciową i elektrodę prądową, oddzielonych od siebie przekładkami izolacyjnymi, przy czym jedna elektroda otacza drugą elektrodę, a w elektrodzie wewnętrznej znajduje się otwór ssący łączący komorę ssącą z kanałem ssącym. Elektrody pomiarowe tworzące jeden zespół elektrod są współosiowe. Elektrody pomiarowe tworzące jeden zespól elektrod mają kształt pierścieni. Elektrody pomiarowe tworzące jeden zespół elektrod i ich przekładki izolacyjne są tak ukształtowane, że utworzona pod nimi komora ssąca ma kształt zbliżony do półkuli, przy czym elektroda wewnętrzna od strony komory ssącej wystaje poza przekładki izolacyjne i znajduje się w przestrzeni tej komory ssącej. Stabilizator ma osiem zespołów elektrod tworzących osiem komór ssących, po cztery w każdym z ramion stabilizatora. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia ciągłą kontrolę stanu mięśnia serca podczas operacji w obszarze, gdzie jest on stabilizowany, zarówno w zakresie jego własnej elektrycznej aktywności, jak też jego właściwości pasywnych, dzięki czemu informacja na temat stanu mięśnia jest pełniejsza, bardziej wiarygodna i szybsza, niż w znanych dotychczas technikach. Równocześnie konstrukcja urządzenia, w której elektrody pomiarowe stanowią jednocześnie elementy ssące stabilizatora zapewnia dobry, pewny kontakt z mięśniem operowanego serca i umożliwia wykorzystanie tych samych elektrod zarówno do pomiarów elektrogramów epikardialnych, jak też pomiarów immitancyjnych. Wyposażenie bloku pomiarowego dodatkowo w blok pomiarów EKG umożliwia otrzymanie równocześnie elektrokardiogramów obwodowych. Rozwiązanie jest zilustrowane na przykładzie pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu do monitorowania serca, fig. 2 przedstawia schemat torów pomiarowych dla jednej pary zespołów elektrod, fig. 3 przedstawia konstrukcję pojedynczego zespołu elektrod, fig. 4 przedstawia przykładowe wyniki pomiaru impedancji, a fig. 5 - przykładowe elektrogramy epikardialne. Układ do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych składa się ze stabilizatora ST pola operacyjnego połączonego z pompą ssącą P oraz elektronicznym blokiem pomiarowym BP. Na powierzchni serca 1, po obu stronach obszaru operowanego 2, umieszczone są dwa ramiona 11 stabilizatora ST, które określają jednocześnie obszar monitorowany 3. W każdym z ramion 11 stabilizatora ST znajdują się cztery zespoły elektrod pomiarowych, z których każdy składa się z elektrody napięciowej 4 i elektrody prądowej 5. Zespoły elektrod leżące po obu stronach pola operowanego 2 tworzą cztery pary. Wszystkie elektrody połączone są przewodami elektrycznymi 7 umieszczonymi wewnątrz ramion 11 i łączącego te ramiona łącznika 9, za pośrednictwem interfejsu pomiarowego 10, z blokiem pomiarowym BP. Blok pomiarowy BP zawiera moduł pomiarów epikardialnych E, moduł pomiaru immitancji oraz blok pomiarów elektrokardiograficznych EKG, dołączone do systemu sterowania i akwizycji AS. Każda para zespołów elektrod, napięciowej 4 i prądowej 5, połączona jest z oddzielnym torem pomiarowym epikardialnym TI w module pomiarów epikardialnych E oraz oddzielnym torem pomiarowym immitancji TI w module pomiaru immitancji I. Tor pomiarowy epikardialny zawiera dwa wzmacniacze różnicowe W, z których jeden połączony jest z elektrodą napięciową 4 i elektrodą prądową 5 jednego zespołu elektrod, a drugi - z elektrodą napięciową 4 i elektrodą prądową 5 drugiego zespołu elektrod tworzących parę. W torze pomiarowym immitancji TI generator prądowy G włączony jest pomiędzy elektrody prądowe 5 dwóch różnych zespołów elektrod tworzących parę, a wzmacniacz różnicowy W i detektor D połączony jest z elektrodami napięciowymi 4 dwóch zespołów elektrod tej samej pary. Moduł pomiarów epikardialnych E zawiera w ten sposób cztery odrębne tory pomiarowe epikardialne TE i cztery odrębne tory pomiarowe immitancji Tl, po jednym dla każdej pary elektrod. Alternatywnie zespoły elektrod 4, 5 mogą być dołączone do torów pomiarowych w module pomiarów epikardialnych E i module pomiaru immitancji I za pośrednictwem przełącznika par PP, co umożliwia przełączanie zespołów elektrod i tworzenie z nich różnych par. Poszczególne tory pomiarowe immitancji TI są od siebie oddzielone galwanicznie, a tory pomiarowe immitancji są oddzielone galwanicznie od torów pomiarowych epikardialnych TE w celu zredukowania ich wzajemnego oddziaływania, dzięki czemu możliwe są jednoczesne wieloczęstliwościowe pomiary immitancji oraz pomiary epikardialne przy pomocy tych samych zespołów elektrod. Urządzenie do monitorowania serca 1 podczas operacji kardiochirurgicznych stanowi stabilizator ST pola operacyjnego 2 mający dwa ramiona 11 z elektrodami 4, 5 i komorami ssącymi 6. W ramionach 11 stabilizatora ST oraz łączącym je łączniku 9 umieszczone są przewody elektryczne 7

4 4 PL B1 łączące elektrody pomiarowe ze znajdującym się na łączniku 9 interfejsem pomiarowym 10 połączonym dalej z zewnętrznym elektronicznym blokiem pomiarowym BP. W każdym z ramion stabilizatora ST znajdują się cztery zespoły elektrod 4, 5, które jednocześnie tworzą komory ssące 6 stabilizatora ST, przy czym każdy zespół tworzą dwie zespolone, pierścieniowe, współosiowe elektrody, z których zewnętrzna jest elektrodą napięciową 4, a wewnętrzna - elektrodą prądową 5. W wewnętrznej, prądowej elektrodzie 5 wykonany jest otwór ssący 13. Otwory ssące 13 wszystkich zespołów elektrod 4, 5 łączą utworzone pod elektrodami komory ssące 6 ze znajdującymi się nad nimi w każdym ramieniu stabilizatora kanałami ssącymi 8 dołączonymi do pompy ssącej P. W każdym z zespołów elektrod pomiędzy zewnętrzną elektrodą napięciową 4 i wewnętrzną elektrodą prądową 5 oraz wewnątrz elektrody prądowej 5 znajdują się przekładki izolacyjne 12. Pierścieniowe współosiowe elektrody 4, 5 i przekładki izolacyjne 12 są tak ukształtowane, że wysokość kolejno zewnętrznej elektrody napięciowej 4, przekładki izolacyjnej 12, wewnętrznej elektrody prądowej 5 i drugiej przekładki izolacyjnej stopniowo zmniejsza się od strony serca tak, że utworzona pod nimi komora ssąca 6 ma kształt zbliżony do półkuli. Równocześnie, dla zapewnienia dobrego kontaktu z powierzchnią serca 1, zakończenie wewnętrznej elektrody prądowej 5 wystaje poza przekładki izolacyjne 12 tak, że znajduje się w przestrzeni komory ssącej 6. Na fig. 4 pokazano przykładowe przebiegi immitancji dla dwóch par zespołów elektrod pobudzanych sygnałem 0,5 ma o częstotliwości 5,5 khz dla jednej pary elektrod i 6,5 khz dla drugiej pary, a na fig. 5 - przebiegi mierzonych równocześnie potencjałów nasierdziowych (elektrogramy epikardialne). Częstotliwość próbkowania dla każdego toru pomiarowego wynosiła 800 Hz. Zastrzeżenia patentowe 1. Układ do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych zawierający stabilizator pola operacyjnego z komorami i kanałami ssącymi połączonymi z pompą ssącą oraz elektrodami pomiarowymi połączonymi za pośrednictwem interfejsu pomiarowego z blokiem pomiarowym mającym moduł pomiaru immitancji połączony z systemem sterowania i akwizycji danych, znamienny tym, że elektrody tworzą zespoły składające się z elektrody prądowej (5) i elektrody napięciowej (4), a blok pomiarowy (BP) zawiera moduł pomiarów epikardialnych (E) połączony z systemem sterowania i akwizycji (AS) i każdy zespół elektrod połączony jest z modułem pomiarów epikardialnych (E) oraz z modułem pomiaru immitancji (I). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że blok pomiarowy (BP) zawiera także blok pomiarów elektrokardiograficznych (EKG). 3. Układ według zastrz. 1-2, znamienny tym, że zespoły elektrod (4, 5) połączone są parami z odrębnymi dla co najmniej dwóch par zespołów elektrod torami pomiarowymi epikardialnym (TE) i immitancji (TI) odpowiednio w module pomiarów epikardialnych (E) i module pomiaru immitancji (I). 4. Układ według zastrz. 1-3, znamienny tym, że moduł pomiarów epikardialnych (E) i moduł pomiaru immitancji (I) zawierają odrębne tory pomiarowe epikardialny (TE) i immitancji (TI) dla każdej ustalonej pary zespołów elektrod (4, 5). 5. Układ według zastrz. 1-3, znamienny tym, że zespoły elektrod (4, 5) dołączone są do torów pomiarowych epikardialnych (TE) w module pomiarów epikardialnych (E) i torów pomiarowych immitancji (TI) w module pomiaru immitancji (I) za pośrednictwem przełącznika par (PP). 6. Układ według zastrz. 1-5, znamienny tym, że tor pomiarowy epikardialny (TE) zawiera dwa wzmacniacze różnicowe (W), z których każdy połączony jest z elektrodą napięciową (4) i elektrodą prądową (5) tego samego zespołu elektrod. 7. Układ według zastrz. 1-6, znamienny tym, że tor pomiarowy immitancji (TI) zawiera generator prądowy (G) włączony pomiędzy elektrody prądowe (5) dwóch różnych zespołów elektrod tworzących parę oraz wzmacniacz różnicowy (W) i detektor (D) połączony z elektrodami napięciowymi (4) dwóch różnych zespołów elektrod tej samej pary. 8. Układ według zastrz. 1-7, znamienny tym, że poszczególne tory pomiarowe immitancji (TI) są od siebie oddzielone galwanicznie. 9. Układ według zastrz. 1-8, znamienny tym, że tory pomiarowe epikardialne (TE) i tory pomiarowe immitancji (TI) są od siebie oddzielone galwanicznie. 10. Urządzenie do monitorowania serca podczas operacji kardiochirurgicznych zawierające stabilizator pola operacyjnego z ramionami mającymi komory ssące i kanały ssące połączone z pompą

5 PL B1 5 ssącą i zaopatrzonymi w elektrody pomiarowe połączone przewodami elektrycznymi umieszczonymi w stabilizatorze z zewnętrznym blokiem pomiarowym, znamienne tym, że komora ssąca (6) utworzona jest przez zespół elektrod pomiarowych, elektrodę napięciową (4) i elektrodę prądową (5), oddzielonych od siebie przekładkami izolacyjnymi (12), przy czym jedna elektroda otacza drugą elektrodę, a w elektrodzie wewnętrznej znajduje się otwór ssący (13) łączący komorę ssącą (6) z kanałem ssącym (8). 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że elektrody pomiarowe (4, 5) tworzące jeden zespół elektrod są współosiowe. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że elektrody pomiarowe (4, 5) tworzące jeden zespól elektrod mają kształt pierścieni. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że elektrody pomiarowe (4, 5) tworzące jeden zespół elektrod i ich przekładki izolacyjne (12) są tak ukształtowane, że utworzona pod nimi komora ssąca (6) ma kształt zbliżony do półkuli, przy czym elektroda wewnętrzna (5) od strony komory ssącej (6) wystaje poza przekładki izolacyjne (12) i znajduje się w przestrzeni tej komory ssącej (6). 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że stabilizator (ST) ma osiem zespołów elektrod (4, 5) tworzących osiem komór ssących (6), po cztery w każdym z ramion stabilizatora (11).

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)