Herz-
lind
Kreislauftechnik
Reaktionskraftuntersuchungen
bei
Vorschub
und
Rückzug
von
PTCA-Kathetern
in
modellierten
Koronargefaßen
Kraft
MM
Rutsch
W.*,
Boenick
U.
Institut
für
Mikrotcchnik
und
Medizintcchnik,
Technische
Universität
Berlin
*
Zentrum
für
Innere
Medizin,
Medizinische
Klinik
und
Poliklinik
I,
Charitd,
Humboldt Universität Berlin
EINLEITUNG
PTCA-Ballonkathctcr
werden
zur
Aufwcitung
von
Verengungen
der
Herzkranzgefäße
genutzt.
Sie
finden in
verschiedenen
Bauarten
Anwendung.
Zwischen diesen
Kathetertypcn
und den
Kathetern einer Bauart aber
verschiedener
Hersteller
bestehen
deutliche
Differenzen
in
der
Ausprägung
anwcndungsrelevanter
Kathetermerk-
malc.
In
einem
neuen
Prüfstand
für
PTCA-Kathetcr [1,2]
werden
der
anatomische
Aufbau
(Lage, Durchmesser,
Verzweigungen
der
Gefäße)
und die
Reibverhältnisse
den
physiologischen
Verhältnissen nachgebildet. Möglich sind
Messungen
von
Aktionskräften
am
Antrieb kombiniert
mit
Reaktionskraftmessungen
in
Modellgefäßen
[1].
Innerhalb
dieses
Beitrages werden Untersuchungen
vorgestellt,
die
neben
Abstützkräften
des
Katheters
im
Führungskatheter
auch
auf die
Gefäßwand übertragene Kräfte
bei
Passage
eines gekrümmten Gefäßabschnittes erfassen.
MATERIAL
UND
METHODE
Die
Kraftmessungen
wurden
an
sterilen,
für
den
klinischen
Gebrauch bestimmten PTCA-Kathetern
der
Typen
SCIMED*
Viva™
und
Long
Viva™
(Fa. Boston
Scientific
Corp.),
Bonnie™
(Fa. Schneider
AG) und ACS
RX®
Rocket™ (Fa. Guidant), alle
mit
Ballonabmcssungen
3,0mm/20mm
bis auf
Long Viva™
mit
3,0/30mm,
durch-
geführt.
Vor
Einbringung
in
das
Modellgefäß sind alle
Katheter
für 15s
aspiriert worden.
Das
verwendete
PE-Modellgefäß
simuliert
einen
rechten
Gefäßbaum
mit der
anatomischen Besonderheit
des
Vorhandenseins
einer proximalen Krümmung.
Aus
Abb.
l
ist
die
Lage
der
Krümmungen
im
Modellgefäß
ersichtlich.
Die
Ergebnisdiagramme (Abb. 2-7) enthalten ebenfalls
entsprechende
Bezeichnungen.
Die
Katheter
wurden
90mm
tief
in das
Modell eingebracht.
Als
Meßstrecke
diente
der
Abschnitt zwischen
20mm
und
90mm.
Verwendete
Kraftaufnehmer
befinden
sich
am
Antrieb [2],
am
distalen Ende
des
Führungskatheters
und in
der
3.
Krümmung
des
Gefaßsystems (65mm nach Beginn
der
Mcßstrecke).
Alle Kraftaufnehmer sind
als
Aluminium-
Biegebalken (Wirklänge 28mm)
mit
Doppelgitter-
Dehnungsmeßstreifen
(Vollbrücke) bestückt.
Verwendete Zubehörkomponenten waren
ein
Y-Konnek-
lor
mit
hämostatischem
Adapter,
ein 7F JR 4,0 SH
Führungskatheter
und ein
0,014
inch
175cm Soft-
Führungsdraht
(beide
Fa.
Asahi Intecc Co., Japan).
Die
Vorschub-
und
Rückzuggeschwindigkeit betrug
4mm/s.
Das
Gefäßmodell
ist vor
jeder
Messung
über
eine Spülung
mit
destilliertem Wasser
auf 37 ±
1°C
temperiert worden.
Mit
jedem
Katheter
(je 2
Stück
der
o.g. Hersteller)
wurden
3
Messungen
der
Aktions-
und
Reaktionskräfte
vorgenommen.
Die
verwendete
Abtastfrequenz
lag
über
80Hz.
Eine erste Datenaufbereitung
beinhaltete
eine
Reduktion
der
Stützstellen durch
Mittelwcrtbildung
auf 2
Werte
pro
Millimeter
Weglängc.
Zur
Veranschaulichung
der
Ergebnisse
erfolgte eine weitere Zusammenfassung
durch
Mittelwertbildung
aus den
Messungen
eines
Kathe-
tcrtyps
(6 pro
Typ).
Abstützkraflaufnehmer
Beginn
der
Meßstrecke
Führungskatheter
1.
Krümmung
ca.
90°
2.
Krümmung
ca. 80°
3.
Krümmung
ca.
160°
Wandreaktionskraft-
aufnehmer
Aortenmodell
mit
Führungskathetem
Abb.
1:
Lage
der
Krümmungen
im
Gefäßmodell
(RCA)
ERGEBNISSE
Die
nachfolgenden
Abbildungen
2-7
enthalten
die
Resultate
der
durchgeführten
Messungen.
Die
Reak-
tionskräfte
wurden
zur
Verdeutlichung
um den
Faktor
10
vergrößert dargestellt
(Meßbereich
bis
0,04N).
Vorschub-
kräfte,
Abstützkräfte
in
Richtung
Ostium
(Zug
am
Führungskatheter)
und
Wandreaktionskräfte
in
Richtung
Mittelpunkt
des
Kreissegmentes
wurden
positiv,
entgegengesetzt wirkende Kräfte negativ aufgetragen.
In
allen Messungen
ist ein
deutlicher
Zusammenhang, fast
eine Proportionalität, zwischen
gemessener
Vorschub-
bzw. Rückzugkraft
und der
Abstützkraft
im
Führungs-
katheter erkennbar.
Diese
Abhängigkeit
besteht
sehr
ausgeprägt
bei den
hier
untersuchten, noch industriell
gefalteten.Ballons.
In
weiteren,
in
diesem
Beitrag
nicht
im
Detail vorgestellten Messungen
am
bereits
aufgeweiteten
Ballon
existierte
sie nur im
proximalen Gefaßabschnitt.
Weiter
distal
steigt
in
diesem
Fall
die
Abstützkraft
weniger stark
an, da
der
Katheter vermutlich durch
erhöhte Reibung
im
Gefäß
eines
geringeren Backups
im
Führungskatheter bedarf.
Er
stützt
sich
wahrscheinlich
schon
im
Ballonbereich
an der
Gefäßwand
ab. Mit
der
Erfassung
von
Abstützkräften
im
Führungskatheter
wird
ein
wichtiges
Kathetermerkmal
deutlich,
da
unter
ungünstigen
Verhältnissen letztlich
eine
Deplazierung
des
Führungskatheters
aus dem
Ostium
verursacht
werden
kann.
Bei der
Analyse
der
Wandreaktionskräfte
fällt
auf,
daß
bereits lange
vor
Eintritt
des
PTCA-Katheters
in die
Gefäßkrümmung
geringe Kräfte
in
Richtung Innenseite
362
Biomedizinische
Technik
·
Band
43
·
Ergänzungsband
l ·
1998
Bereitgestellt von | Technische Universität Berlin
Angemeldet
Heruntergeladen am | 09.11.18 18:29
Herz-
und
Kreislauftechnik
.
|o.6;
10,4;
f
J
p
—
Vorschubkraft
(N)
-
-*-
Wandreaktionskraft
(N/1
0)
t
-«-Abstutzkraft
(N/10)
-*
~/"w>"~
-g
0.2
iXvv
^
£
0
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^
0
S—
m
—
1
5
-20
-25
30 35
er
-0,2
-
2
x.
j£\
-^^r-
L
/
-s
s*^
—
(Wandreaktions-
-Weg
—
kraftaufnehmer)
\
-
jn
mrn
Y?T^^
!55g%?^^
"°·4
nach
unten
nach rechts
nach
links
Abb.
2:
Schneider
Bonnie
Vorschub
i
1,2
3?
0,8
S
0,6
0,4
|
0,2
=
—
Vorschubkraft
(N)
-+-
Wandreaktionskraft
(N/1
0)
-*-
Abstützkraft
(N/10)
z
Zenit
der
Krümmung
:
=
(Wandreaktions-
%
;
:
kraftaufnehmer)
\ :
— -V
m
iinmm
:
Kurve
1
>
90°
Kurve
2>
80°
'-
nach
unten
nach rechts
Kurve
3>
160*
nach
links
Abb.3:
Scimed
Viva
Vorschub
-0,6
:
'-
Kurve
1:-
90°
=
Kurve
2>
80e
=^-_
Kurve
3>
160°
nach
unten
"
nach rechts
"
nach
links
Abb.
4:
ACS
Rocket
Vorschub
auftreten
(«
0,01
N). Sie
werden
sehr
wahrscheinlich durch
den
Führungsdraht verursacht. Aufgrund seiner geringen,
aber
vorhandenen
Steifigkeit
liegt
er
vor
Ankunft
des
PTCA-Katheter
an der
Innenseite
der
Gefäßwand
an und
drückt
sie in
Richtung
Krümmungsmittelpunkt.
So ist
weiterhin
die
gleich
große
Wandreaktionskraft nach
Rückzug
des
Katheter
aus der
Krümmung erklärbar.
Ein
Maximum
der
Wandreaktionskraft
bei
Vorschub
des
PTCA-Katheters
tritt auf, nachdem
die
Katheterspitze
bereits
rund
4mm
über
die
Position
des
Aufnehmers
(siehe
Abb.
1)
hinaus geschoben wurde. Ursache
ist
vermutlich
die
erst
hier eintretende Biegung
des
Katheters,
nachdem
er
zuvor
von
der
Innen-
zur
Außenseite
des
Modell-
gefäßes
(Durchmesser
3,5mm)
wechselte.
Das
Maximum
der
Vorschubkraft tritt
bei der
gleichen
Kathetcrposition
auf.
Das
späte
Maximum
der
gemessenen
Rückzugkraft
erklärt
sich
auch
aus
dem
Seitenwechsel
des
Katheters (Gefäß-
Kurve
3>
160°
nach
links
Kurve
2:-
80°
nach rechts
Kurve
1:-
90*
nach
unten
Zenit
der
Krümmung
_
(Wandreaktions-
==
kraftaufnehmer)
—
Rückzugkran
(N)
-*-
Wandreaktionskraft
(N/10)
-x-
Abstützkraft
(N/10)
Abb.
5:
Schneider Bonnie Rückzug
Kurve
3>
1
60°
Kurve
2:-
80°
Kurve
1
:-
90°
w
nach
links
nach
rechts
nach
unten
jn
^
o
0,2,
2 0,1 i
. :
%
oi
|-°·13
I
-0,2
:
»
:
l
-0.3
·
u
S
-0,4
:
Z
-0.5:
S
·°·6
^
-0,7
*
"ii
V
'
iffffft
"
"
"
'
^nrSvxwhe
^
7pnit
rl*»r
Krümmung
—
Rückzugkraft
(N)
-*-
Wandreaktionskraft
(N/10)
Abb.
6:
Scimed Viva Rückzug
o
°.2l
2 J
ckzugkraft)
bzw.
in
6
0
"*»
K) c
g
-0,6
-
z
:
-S
-0,8
-
i;
*
-1
·
Kurve
3>
160*
nach
links
^ä*S
Kurve
2:-
80°
Kurve
1
>
90°
w
nach rechts nach unten
jn
^
?S^ftNtei»gBa
Äifö*fcua^iiii*^±^r
.
_J$r^i
C '
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^
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11
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•L't^
^[1
ys
'f711
^jf
^
Zenit
der
Krümmung
•y
- -
(Wandreaktions-
kraftaufnehmer)
--
7
\
^
\/
r^
^**
5
>8
»
*^
—
Rückzugkraft
(N)
-»-Wandreaktionskraft
(N/10)
-»«-Abstützkraft
(N/10)
Abb.
7: ACS
Rocket Rückzug
außenwände
in
Krümmungen
bei
Vorschub, Gefäß-
innenwände
bei
Rückzug). Über
die
ersten
15mm
bis
20mm
erfolgt
also
im
wesentlichen eine
Straffung,
ohne
effektiven
Rückzug.
An
anderer Stelle werden weitere bereits durchgeführte
Reaktionskraftmessungen
der
Kraftübertragung
auf
den
Führungsdraht
und zum
Recrossingverhalten vorgestellt.
LITERATUR
[1]
Kraft,
M.;
Rutsch,
W.;
Boenick,
U.:
Ein
multifunk-
tionales
Herzkranzgefäßmodell:
Nutzungsvariantcn
für
vergleichende
Untersuchungen
an
PTCA-Kathetcrn,
Zeit-
schrift
für
Biomed.
Technik, Band
43
(Erg.band),
1998
[2]
Kraft,
M.;
Wendt,
O.;
Rutsch,
W.;
Boenick,
U.:
Reali-
sierung
eines
Katheterantriebcs
und
der
Meßwert-
erfassung
in
einem
Hcrzkranzgefaßmodell
für
PTCA-
Kathetcr,
Zeitschrift
für
Biomed. Technik, Band
42
(Erg.band),
1997,5.484-485
Biomedizinische
Technik
·
Band
43
*
Ergänzungsband
l ·
1998
363
Bereitgestellt von | Technische Universität Berlin
Angemeldet
Heruntergeladen am | 09.11.18 18:29
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