DE3841429A1 - Device for measuring the intracranial pressure - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des intrakraniellen Drucks nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for Measurement of intracranial pressure after Preamble of the main claim.
Aus der DE-OS 35 20 833 ist eine Vorrichtung zur Messung des Drucks innerhalb eines Körperteils relativ zum Außendruck bekannt, die einen implantierbaren Sensor aufweist, wobei der Sensor mit zwei Membranen versehen ist, durch die ein im Sensorgehäuse untergebrachter, elektro magnetisch an ein äußeres System koppelbarer Sensorschwingkreis beeinflußbar ist. In dem Sensorgehäuse ist ein ferromagnetischer Schalen kern und eine bewegliche, auf eine der beiden Membranen aufgesetzte Ferritplatte aufgenommen, die von der Auslenkung der Membran beeinflußt wird. Das Innere des Sensorgehäuses ist mit einer zur Umgebung osmotisch äquivalenten inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt. Der Sensor wird in eine als Aufnahmeeinrichtung dienende Hülse eingesetzt, die relativ zur Dura ausgerichtet wird und in einem Schädelknochen fixiert wird. Ein derartiger Sensor ist in seiner Herstellung und im Aufbau sehr aufwendig, so daß die Kosten relativ hoch sind. Weiterhin sind zusätzliche Vorrichtungen zum Aus richten des Sensors in bezug auf die Dura und den Schädelknochen notwendig. Da der Sensor im Schädel knochen selbst aufgenommen und befestigt ist, besteht ein erhöhtes Risiko der Infektion.From DE-OS 35 20 833 a device for Measurement of pressure within a part of the body known relative to the external pressure, the one implantable sensor, wherein the Sensor is provided with two membranes the one, housed in the sensor housing, electro magnetically connectable to an external system Sensor resonant circuit can be influenced. By doing Sensor housing is a ferromagnetic shell core and a movable one on one of the two Ferrite plate attached to membranes, which is influenced by the deflection of the membrane becomes. The inside of the sensor housing is with a to the environment osmotically equivalent incompressible Liquid filled. The sensor is in a Receiving device serving sleeve used is aligned relative to the dura and in one Skull bone is fixed. Such one Sensor is in its manufacture and construction very complex, so that the costs are relatively high. Furthermore, additional devices are off direct the sensor in relation to the dura and the Skull bones necessary. Because the sensor in the skull bone is picked up and fastened, there is an increased risk of infection.
Es ist ein weiterer Drucksensor zur Messung des intrakraniellen Drucks bekannt, bei dem in einem Gehäuse eine feststehende Platte aus elektrisch leitendem Material aufgenommen ist, die mit einer gewickelten Spule verbunden ist. An dem Gehäuse ist eine Membran befestigt, die der feststehenden Platte mit Abstand gegenübersteht und mit ihr einen Kondensator bildet. Dieser Sensor wird in den Schädelknochen eingesetzt, wobei er mit einem in der Höhe verstellbaren Befestigungsclip verbunden ist, der mit dem Schädelknochen verschraubt wird, was störend für den Patienten sein kann. Auch dieser bekannte Sensor weist den Nachteil auf, daß er nicht immer koplanar liegt und somit Messungen verfälscht werden können. Um eine korrekte Druck messung zu erreichen, muß ein bestimmtes Niveau mit dem verstellbaren Befestigungsclip eingestellt werden. Da der Sensor im Schädelknochen liegt und außen an ihm befestigt wird, besteht eine erhöhte Infektionsgefahr.It is another pressure sensor for measuring the known intracranial pressure, in which in one Housing a fixed plate made of electrical conductive material is included with a wound coil is connected. On the case a membrane is attached to the fixed one Plate faces with distance and with it forms a capacitor. This sensor is used in the Skull bones used, with one in the height-adjustable fastening clip connected which is screwed to the skull bone, which can be disruptive to the patient. Also this known sensor has the disadvantage that it is not always coplanar and therefore measurements can be falsified. To correct pressure To achieve measurement, a certain level must be achieved the adjustable fastening clip can be adjusted. Because the sensor is in the skull and on the outside of it attached, there is an increased risk of infection.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung des intrakraniellen Drucks gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, bei der die Fehler durch eine mögliche falsche Ausrichtung vermieden werden und die Gefahr der Infektion minimiert wird, wobei sowohl mit Kurzzeit- als auch mit Langzeitmessungen genaue Ergebnisse erzielt werden sollen.The invention is therefore based on the object a device for measuring the intracranial Pressure according to the preamble of the main claim create where the errors are caused by a possible misalignment can be avoided and the Risk of infection is minimized, both with short-term as well as long-term measurements accurate results should be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.This object is achieved by the characteristic features of the main claim in connection with the features of the generic term solved.
Dadurch, daß der Drucksensor eine Leiterplatte mit einer aufgedruckten Spule und einer mit dieser elektrisch verbundenen leitenden Fläche ver sehen ist, wobei die leitende Fläche der Membran zugewandt ist, kann der Drucksensor sehr klein insbesondere auch in bezug auf seine Höhe gebaut werden und dadurch, daß der Drucksensor zwischen Dura und Schädelknochen durch den Druck der Dura fixiert implantierbar ist, entfällt die Schwierig keit der koplanaren Ausrichtung zur Dura. Zum Einsetzen muß somit nur ein ganz kleines Loch in den Schädelknochen gebohrt werden, durch das der Drucksensor eingesetzt wird, wobei er sich durch die schwimmende epidurale Anordnung selbst ausrichtet. Die Infektionsgefahr wird minimiert, da nur kurzfristig ein kleiner Eingriff vorge nommen wird und keine Öffnungen bestehen bleiben. Es können sehr gut Langzeitmessungen vorgenommen werden, da der kleine Drucksensor in seiner Lage bleiben kann.Because the pressure sensor is a circuit board with a printed coil and one with this electrically connected conductive surface ver see is the conductive surface of the membrane facing, the pressure sensor can be very small especially built with regard to its height and in that the pressure sensor between Dura and cranial bones by the pressure of the dura the implant is fixed, the difficulty is eliminated coplanar alignment to the dura. To the So only a very small hole has to be inserted be drilled into the skull bone through which the pressure sensor is used, whereby it through the floating epidural arrangement itself aligns. The risk of infection is minimized because a small intervention is only carried out for a short time is taken and no openings remain. Long-term measurements can be made very well because the small pressure sensor in its Can stay in place.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. By the specified in the subclaims Measures are advantageous further training and improvements possible.
Der Auswerteeinheit ist ein zweiter Druck sensor zugeordnet, der mit dem implantierten Drucksensor identisch ist, so daß damit vor der Messung eine atmosphärische Kompensation vorgenommen werden kann. Die Langzeitmessungen können auch außerhalb eines Krankenhauses durchgeführt werden, wobei die Auswertevor richtung als vom Patienten tragbare Vorrichtung ausgebildet sein kann.The evaluation unit is a second pressure sensor associated with the implanted Pressure sensor is identical, so that before an atmospheric compensation can be made. The long-term measurements can also be outside of a hospital be carried out, with the evaluation direction as a device portable by the patient can be trained.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawing and is shown in the following description explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Drucksensor gemäß einem Ausführungsbeispiel, Fig. 1 shows a section through the pressure sensor according to one embodiment,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Drucksensor gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel,For example Fig. 2 a section through the pressure sensor according to a second execution,
Fig. 3 ein Blockschaltbild für den Steuerkreis der Suchspule, und Fig. 3 is a block diagram for the control circuit of the search coil, and
Fig. 4 eine weitere schaltungsgemäße Ausgestaltung des Steuerkreises. Fig. 4 shows a further circuit configuration of the control circuit.
Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor 1 besteht aus einer Hülse 2 aus Titan, die an ihrem einen Ende von einer Membran 3 ebenfalls aus Titan abgeschlossen ist, wobei die Membran durch Laserschweißen mit der Hülse 2 fest verbunden ist. In der Hülse 2 ist eine Leiterplatte 4 auf genommen, die eingegossen oder eingeklebt ist und die auf ihrer der Membran 3 zugewandten Seite mit einer metallischen Fläche 5 beschichtet ist. Zur Vorgabe eines definierten Abstandes ist zwischen Leiterplatte 4 und Membran 3 ein Abstandsring 17 angeordnet, der vorzugsweise aus Keramik besteht. Auf der der elektrisch leitenden Fläche 5 entgegengesetzten Oberfläche der Leiterplatte 4 ist eine Spule 6 aufgedruckt, wobei Spule 6 und elektrisch leitende Fläche 5 über eine Durchkontaktierung 7 elektrisch mit einander verbunden sind. Die Spule und der durch die Membran 3 und die elektrisch leitende Fläche 5 gebildete Kondensator ergeben einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz sich abhängig von dem auf die Membran 3 wirkenden Druck ändert, da sich die Kapazität des von der Fläche 5 und der Membran 3 gebildeten Kondensators ändert. Die Hülse 2 wird an ihrem der Membran 3 entgegen gesetzten Ende durch eine Verschlußplatte 8 ab gedeckt, die in die Hülse 2 eingesetzt ist und beispielsweise mit ihr mittels eines Epoxid harzes dicht verklebt ist. Die Verschlußplatte 8 besteht aus einem keramischen Material, vorzugs weise aus Macor. Die Verschlußplatte 8 kann auch in anderer Weise hergestellt werden, beispiels weise kann ein Glassolder verwendet werden.The pressure sensor 1 shown in Fig. 1 comprises a sleeve 2 made of titanium, which is also terminated at one end by a membrane 3 made of titanium, wherein the membrane is fixed by laser welding to the sleeve 2. In the sleeve 2 , a circuit board 4 is taken, which is cast or glued and which is coated on its side facing the membrane 3 with a metallic surface 5 . A spacer ring 17 , which is preferably made of ceramic, is arranged between the printed circuit board 4 and the membrane 3 to specify a defined distance. A coil 6 is printed on the surface of the printed circuit board 4 opposite the electrically conductive surface 5 , the coil 6 and the electrically conductive surface 5 being electrically connected to one another via a via 7 . The coil and the capacitor formed by the membrane 3 and the electrically conductive surface 5 form a resonant circuit, the resonance frequency of which changes depending on the pressure acting on the membrane 3 , since the capacitance of the capacitor formed by the surface 5 and the membrane 3 changes . The sleeve 2 is at its opposite end of the membrane 3 covered by a closure plate 8 , which is inserted in the sleeve 2 and, for example, is tightly glued to it with an epoxy resin. The closure plate 8 consists of a ceramic material, preferably from Macor. The closure plate 8 can also be made in other ways, for example, a glass can be used.
Da die einzelnen Bauteile des Drucksensors in dicht gedrängter Anordnung zusammengesetzt sind, kann ein sehr kleiner Drucksensor mit einfachem Aufbau realisiert werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser des Drucksensors 1 10,8 mm und seine Höhe 2,3 mm.Since the individual components of the pressure sensor are assembled in a tightly packed arrangement, a very small pressure sensor with a simple structure can be realized. In a preferred embodiment, the diameter of the pressure sensor 1 is 10.8 mm and its height is 2.3 mm.
Der Drucksensor 1 wird epidural zwischen dem Schädelknochen und der Dura eines Patienten eingesetzt, wobei in den Schädelknochen von außen her ein Durchgangsloch von 11 bis 12 mm gebohrt wird. Durch dieses Loch wird der Drucksensor derart eingeschoben, daß seine Membran 3 auf der Dura "schwimmt" und es besteht keine starre Ver bindung zwischen Schädelknochen und Drucksensor. Falls eine sehr lange Meßzeit beabsichtigt ist, d.h. falls der Drucksensor auf Dauer eingesetzt bleiben soll, kann er beispielsweise an einem Faden, der ein "Schwimmen" zuläßt, an dem Schädel befestigt werden.The pressure sensor 1 is inserted epidurally between the skull bone and the dura of a patient, a through hole of 11 to 12 mm being drilled from the outside in the skull bone. Through this hole, the pressure sensor is inserted such that its membrane 3 "floats" on the dura and there is no rigid connection between the skull and pressure sensor. If a very long measuring time is intended, ie if the pressure sensor is to remain in use for a long time, it can be attached to the skull, for example, on a thread that permits “swimming”.
Zur telemetrischen Messung des Druckes ist ein Steuerkreis gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 3 vorgesehen, der mit einer nicht dargestellten Auswertevorrichtung verbunden ist. Der Steuer kreis weist eine Suchspule 9 auf, die in die Nähe des Kopfes gebracht wird bzw. an dem Kopf befestigt wird. Die Suchspule 9 ist einerseits mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 10 und andererseits mit einem HF-Detektor 11 verbunden. Der HF-Detektor 11 ist an einen A/D-Wandler 12 angeschlossen, der wiederum mit einer Steuer schaltung 13, die beispielsweise als Mikro prozessor ausgebildet sein kann, in Verbindung steht. Über einen Digital-Analog-Wandler 14 steuert die Steuerschaltung 13 den spannungsgesteuerten Oszillator 10, der die Suchspule 9 speist. Da der implantierte Sensor einen elektrischen Schwing kreis darstellt, dessen Kapazität durch die druckelastische Membran 3 verändert wird, ist die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ein Maß des Druckes auf die Membran 3. Die Suchspule 9 wird zur Auswertung in die Nähe des implantierten Sensors gebracht und es wird mittels des spannungsgesteuerten Oszillators die Resonanz frequenz des implantierten Sensors 1 gesucht. Dazu wird der Oszillator gesteuert von der Steuerschaltung 13 über einen Frequenzbereich durchgestimmt. Der Suchspule 9 wird bei Resonanz verstärkt Energie entzogen, d.h. die Spannung bricht zusammen. Der HF-Detektor 11, der als üblicher Demodulator oder dergleichen ausge bildet sein kann, erfaßt die Spannung an der Suchspule 9, wobei die Steuerschaltung 13 mit 50 bis 200 Lesungen pro Sekunde das über den A/D-Wandler 12 gelieferte Signal abtastet und feststellt, ob die Spannung zusammenbricht. Ist dies der Fall, so ist die Steuerspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 10, bei der die Resonanz erfaßt wurde, ein Maß für die Resonanzfrequenz und damit ein Maß für den Druck auf die Membran 3. Die Steuerschaltung 13 steuert dann ein Abtasthalteglied 15 an, das ebenfalls mit dem D/A-Wandler 14 verbunden ist und die Steuerspannung wird über das Abtast halteglied 15 aus dem Steuerkreis ausgekoppelt und über einen Pufferverstärker 16 der weiteren Auswertung zur Bestimmung des Druckwertes zugänglich gemacht. Die Zuordnung eines be stimmten Druckwertes zu dem vom Steuerkreis gelieferten Spannungswert wird ebenfalls über einen Mikroprozessor vorgenommen und die Aus wertevorrichtung ist mit einer digitalen oder analogen Anzeige oder mit einem analogen Aus gang versehen, an dem beispielsweise ein Plotter anschließbar ist. Zur Ausschaltung des Einflusses des atmosphärischen Drucks ist der Auswerte vorrichtung ein zweiter Sensor zugeordnet, der mit dem implantierten Sensor identisch ist. For the telemetric measurement of the pressure, a control circuit according to the block diagram according to FIG. 3 is provided, which is connected to an evaluation device, not shown. The control circuit has a search coil 9 , which is brought close to the head or attached to the head. The search coil 9 is connected on the one hand to a voltage-controlled oscillator 10 and on the other hand to an RF detector 11 . The HF detector 11 is connected to an A / D converter 12 , which in turn is connected to a control circuit 13 , which can be designed, for example, as a microprocessor. The control circuit 13 controls the voltage-controlled oscillator 10 , which feeds the search coil 9, via a digital-to-analog converter 14 . Since the implanted sensor represents an electrical oscillating circuit, the capacitance of which is changed by the pressure-elastic membrane 3 , the resonance frequency of the oscillating circuit is a measure of the pressure on the membrane 3 . The search coil 9 is brought into the vicinity of the implanted sensor for evaluation and the resonance frequency of the implanted sensor 1 is searched for by means of the voltage-controlled oscillator. For this purpose, the oscillator is tuned in a controlled manner by the control circuit 13 over a frequency range. At resonance, the search coil 9 is increasingly deprived of energy, ie the voltage breaks down. The RF detector 11 , which may be formed as a conventional demodulator or the like, detects the voltage at the search coil 9 , the control circuit 13 scans and detects the signal supplied via the A / D converter 12 at 50 to 200 readings per second whether the tension breaks down. If this is the case, the control voltage of the voltage-controlled oscillator 10 , at which the resonance was detected, is a measure of the resonance frequency and thus a measure of the pressure on the membrane 3 . The control circuit 13 then controls a sample and hold element 15 , which is also connected to the D / A converter 14 and the control voltage is coupled out of the control circuit via the sample and hold element 15 and made accessible via a buffer amplifier 16 for further evaluation to determine the pressure value. The assignment of a certain pressure value to the voltage value supplied by the control circuit is also carried out via a microprocessor and the evaluation device is provided with a digital or analog display or with an analog output, to which, for example, a plotter can be connected. To eliminate the influence of atmospheric pressure, the evaluation device is assigned a second sensor which is identical to the implanted sensor.
Vor der eigentlichen Messung wird mit diesem "Zwillingssensor" die atmosphärische Kompensation vorgenommen. Es werden somit genaue Meßwerte über einen großen Druckbereich (beispielsweise von -15 bis +200 mm Hg) erzielt.Before the actual measurement is carried out with this "Twin sensor" atmospheric compensation performed. So there are accurate measurements over a large pressure range (for example from -15 to +200 mm Hg).
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drucksensors 1, der eine zu Fig. 1 unter schiedliche Verschlußanordnung zeigt. Diese Verschlußanordnung besteht aus einer nicht drucksteifen Abschlußmembran 18, beispielsweise aus Kunststoff, die über der Spule 6 angeordnet ist und die mittels eines Ringes 19, beispiels weise aus Keramik, dichtend abgeschlossen ist, wobei der Ring 19 eingeklebt werden oder auf andere kraft- und/oder formschlüssige Weise befestigt werden kann. Eine derartige Anordnung vermeidet eine mögliche fehlerhafte Druck messung durch Temperaturänderung, da die Ab schlußmembran 18 auftretende Volumenänderungen der in dem Drucksensor 1 verbleibenden Luft mitmacht. Fig. 2 shows a further embodiment of a pressure sensor 1 , which shows a to Fig. 1 under different closure arrangement. This closure arrangement consists of a non-pressure-resistant closing membrane 18 , for example made of plastic, which is arranged above the coil 6 and which is sealed by means of a ring 19 , for example made of ceramic, the ring 19 being glued in or other force and / or can be attached in a positive manner. Such an arrangement avoids a possible faulty pressure measurement due to a change in temperature, since the closing membrane 18 takes part in changes in volume of the air remaining in the pressure sensor 1 .
Eine andere Möglichkeit zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit besteht darin, bei be kanntem Temperaturgang des Drucksensors 1 abhängig von der Körpertemperatur eine manuelle Einstellung an der Auswertevorrichtung entsprechend der Druck/Temperatur-Abhängigkeit vorzunehmen. Eine weitere Art liegt in der Erfassung der Körpertemperatur mit einem Thermometer, das mit der Auswertevorrichtung verbunden ist, wobei eine automatische Anpassung der gemessenen Druck werte vorgenommen wird. Another way of compensating for the temperature dependency is to make a manual setting on the evaluation device in accordance with the pressure / temperature dependency in the case of a known temperature response of the pressure sensor 1 depending on the body temperature. Another way is to record the body temperature with a thermometer, which is connected to the evaluation device, wherein the measured pressure values are automatically adjusted.
In den in Fig. 4 dargestellten Steuerkreis für die telemetrische Messung wird statt des spannungsgesteuerten Oszillators 10 nach Fig. 3 ein über zwei als Suchspulen ausgebildete Spulen 21, 22 kritisch gekoppelter Oszillator 20 verwendet, der auf einer Freguenz in der Nähe der zu erwartenden Resonanzfrequenz des Drucksensors 1 frei schwingt. Werden die Suchspulen 21, 22 in die Nähe des Drucksensors 1 gebracht, schwingt der Oszillator 20 auf der Resonanzfrequenz des Drucksensors 1. In einem Frequenzzähler 23 wird die Frequenz des Oszillators 20 ausgezählt und in einem Mikrorechner 24 in dem entsprechenden Analogwert umgerechnet. Dies ist notwendig, weil die Resonanzfrequenz des Drucksensors 1 mit steigendem Druck abfällt. Der errechnete Analogwert wird einem Anzeigeinstrument und/oder der Auswertevorrichtung zugeführt, wobei der Mikrorechner 24 Bestandteil dieser Auswerte vorrichtung sein kann.In the control circuit shown in FIG. 4 for the telemetric measurement, instead of the voltage-controlled oscillator 10 according to FIG. 3, an oscillator 20 critically coupled via two coils 21 , 22 designed as search coils is used, which has a frequency close to the expected resonance frequency of the Pressure sensor 1 swings freely. If the search coils 21 , 22 are brought close to the pressure sensor 1 , the oscillator 20 oscillates at the resonance frequency of the pressure sensor 1 . In a frequency counter 23, the frequency of the oscillator 20 is counted and converted into a microcomputer 24 in the corresponding analog value. This is necessary because the resonance frequency of the pressure sensor 1 drops with increasing pressure. The calculated analog value is fed to a display instrument and / or the evaluation device, wherein the microcomputer 24 can be part of this evaluation device.
Die beschriebene Vorrichtung ist insbesondere für Langzeitmessungen und Messungen außerhalb des Krankenhausbereichs geeignet. Dazu kann der Steuerkreis und die Auswertevorrichtung als tragbares Gerät mit wiederaufladbarer Batterie ausgebildet sein, das von dem Patienten ständig getragen wird. Auch hier kann ein Drucker oder Plotter vorgesehen sein, der das Meßprotokoll anfertigt.The device described is particular for long-term measurements and measurements outside of the hospital area. This can the control circuit and the evaluation device as portable device with rechargeable battery be trained by the patient constantly will be carried. Here too a printer or Plotter should be provided, the measurement protocol made.
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Cited By (2)
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| WO2001049173A1 (en) | 2000-01-07 | 2001-07-12 | Imatec Ag | Device for in vivo measurement of pressures and pressure variations in or on bones |
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| WO2001049173A1 (en) | 2000-01-07 | 2001-07-12 | Imatec Ag | Device for in vivo measurement of pressures and pressure variations in or on bones |
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| EP2022396A3 (en) * | 2005-04-30 | 2009-05-20 | Aesculap AG | Implantable device for recording intracranial pressure |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8131 | Rejection |