DE112008003108T5 - Medizinische Vorrichtung zum Einsatz in Körperlumen, beispielsweise einem Herzvorhof-Hintergrund - Google Patents
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
- A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
- A61B2090/065—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure
Abstract
Medizinische Vorrichtung, die umfasst:
eine Vorrichtung, die in wenigstens einem Teil eines Körperorgans positioniert werden kann, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder eines Fluid- oder eines Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt und einen Strom des Fluids in dem Körperorgan nicht anzeigt;
ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher aufweist, der Befehle speichert, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es auf Berechnungen basierend zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente erfassten wenigstens einen Eigenschaft unterscheidet; und
wenigstens einen Wandler, so konfiguriert ist, dass er Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe bereitstellt.
eine Vorrichtung, die in wenigstens einem Teil eines Körperorgans positioniert werden kann, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder eines Fluid- oder eines Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt und einen Strom des Fluids in dem Körperorgan nicht anzeigt;
ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher aufweist, der Befehle speichert, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es auf Berechnungen basierend zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente erfassten wenigstens einen Eigenschaft unterscheidet; und
wenigstens einen Wandler, so konfiguriert ist, dass er Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe bereitstellt.
Description
- Gebiet
- Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf perkutane Herzchirurgie und insbesondere auf perkutan eingeführte medizinische Vorrichtungen, die sich zur Bestimmung von Positionen von Herzstrukturen und/oder Ablationsbereichen von Herzgewebe eignen.
- Beschreibung der verwandten Technik
- Herzchirurgie wurde ursprünglich nur durchgeführt, indem eine Sternotomie vorgenommen wurde, d. h. ein Einschnitt in der Mitte des Brustkorbs, durch den das Sternum (Brustbein) aufgetrennt wurde, um Zugang zum Herzen zu erhalten. Seit einigen Jahrzehnten werden mehr und mehr Herzoperationen unter Verwendung perkutaner Methoden durchgeführt, das sind medizinische Eingriffe, bei denen Zugang zu inneren Organen oder anderem Gewebe über einen Katheter erfolgt.
- Perkutane Operationen sind vorteilhaft für den Patienten, da das Risiko der Operationen, Komplikationen und die Genesungszeit verringert werden. Der Einsatz perkutaner Methoden bringt jedoch auch bestimmte Herausforderungen mit sich. Medizinische Vorrichtungen, die bei perkutaner Chirurgie eingesetzt werden, müssen über schmale Röhren eingeführt werden, die als Katheterhülsen bezeichnet werden, wodurch die Komplexität der Struktur der Vorrichtung erheblich zunimmt. Darüber hinaus haben Mediziner keinen direkten Sichtkontakt zu den verwendeten medizinischen Instrumenten, wenn sie sich im Körper befinden, und das richtige Positionieren der Instrumente und die Betätigung der Instrumente können häufig sehr schwierig sein.
- Ein Beispiel für den beginnenden Einsatz perkutaner medizinischer Methoden ist die Behandlung einer Herzstörung, die als Vorhofflimmern bezeichnet wird. Vorhofflimmern ist eine Störung, bei der elektrische Störsignale einen unregelmäßigen Herzschlag verursachen. Vorhofflimmern ist erfolgreich mit Methoden der Operation am offenen Herzen unter Verwendung eines Verfahrens behandelt worden, das als die „Maze-Prozedur” bekannt ist. Bei dieser Prozedur erzeugen Mediziner Läsionen im linken und rechten Vorhof, durch die die elektrischen Störsignale aufgehoben werden. Diese Läsionen wurden ursprünglich unter Verwendung von Einschnitten erzeugt, werden jedoch mittlerweile normalerweise durch Ablation des Gewebes mit HF-Energie erzeugt. Die Prozedur wird bei direktem Sichtkontakt mit hoher Erfolgsrate durchgeführt, ist jedoch bei der perkutanen Durchführung relativ komplex, da es schwierig ist, die Läsionen an den richtigen Stellen zu erzeugen. Es können erhebliche Probleme auftreten, die möglicherweise schwerwiegende negative Folgen haben, wenn die Läsionen nicht richtig positioniert werden.
- Hauptfaktoren, die erforderlich sind, um die perkutane Behandlung von Vorhofflimmern deutlich zu verbessern, sind bessere Methoden zum Einführen, Positionieren und Betätigen der Behandlungsvorrichtung. Es ist besonders wichtig, die Position der Elemente, mit denen die Läsionen erzeugt werden, relativ zu Herzstrukturen, wie beispielsweise den Lungenvenen und der Mitralklappe, zu kennen.
- Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Positionieren perkutan eingeführter medizinischer Vorrichtungen am Herzen entwickelt worden. Mit jedem dieser Verfahren sind jedoch erhebliche Schwierigkeiten verbunden. Ein Verfahren besteht darin, das Innere des Vorhofs abzubilden, indem elektrische Aktivität an der Vorhofwand erfasst wird. Vorrichtungen für ein derartiges Verfahren machen elektrischen Kontakt mit der Vorhofwand erforderlich, der aufgrund von Narbengewebe und Ablagerungen nicht immer möglich ist. Mit derartigen Vorrichtungen gelingt es auch nicht, die Ränder der Öffnungen genau abzubilden, an denen die Venen in den Vorhof eintreten, wobei dies für die richtige Positionierung des Ablationsmusters wichtig ist. Andere Verfahren, wie beispielsweise der Einsatz einer Anordnung von Ultraschallwandlern, sind unpraktisch, da Vorrichtungen für derartige Verfahren nicht durch einen Katheter einer angemessenen Größe (6–8 mm Durchmesser) passen. Ein weiteres Verfahren zum Positionieren der Behandlungsvorrichtung besteht im Einsatz eines externen Systems, das Navigation ermöglicht, so beispielsweise eines Magnet-Positioniersystems. Diese Systeme sind sehr teuer, und es ist schwierig, die Auflösung und Genauigkeit zu gewährleisten, die für korrekte Positionierung der Ablation erforderlich sind.
- Vorhofflimmern ist lediglich ein Beispiel für Herzchirurgie, bei der verbesserte Navigation und Einführung für perkutane Behandlung erforderlich sind. Es gibt viele andere Verfahren, für die ähnliche Verbesserungen erforderlich sind, so beispielsweise die Rekonstruktion der Mitralklappe.
- Daher besteht ein Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen, mit denen Navigation und perkutanes Einführen medizinischer Vorrichtungen sowie Bestimmung der relativen Position von Herzstrukturen, wie beispielsweise von Lungenvenen und Mitralklappe, in Bezug auf eine medizinische Vorrichtung verbessert werden können. Weiterhin besteht ein Bedarf an Verfahren und Vorrichtungen, die das Ausbilden von Läsionen an einer vorgegebenen Position relativ zu Herzstrukturen, wie beispielsweise Lungenvenen und Mitralklappe, ermöglichen.
- Kurze Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Konstruktion einer medizinischen Vorrichtung mit verbesserten Möglichkeiten des Einführens, Positionierens und Abladierens im Inneren des Herzens nutzt ein Verfahren, mit dem Gewebe von Blut unterschieden wird, und kann eingesetzt werden, um hervorragende Positionsinformationen über die Vorrichtung relativ zu Pforten in dem Vorhof, wie beispielsweise der Lungenvenen und der Mitralklappe, bereitzustellen. Mit der Vorrichtung können Verfahren, wie beispielsweise Erfassung von Blutstrom, Erfassung von Impedanzänderung oder Erfassung von Biegekraft, genutzt werden, um zwischen Blut und Gewebe zu unterscheiden. Mit der Vorrichtung können auch Positionierung und Leistung bei Ablation verbessert werden, indem die gleichen Elemente wie für die Ablation auch für die Unterscheidung zwischen Blut und Gewebe verwendet werden. Andere Vorteile werden für den Fachmann aus den im Folgenden aufgeführten Lehren ersichtlich.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein Verfahren zum Betätigen eines medizinischen Systems zusammengefasst werden, das Erfassen wenigstens einer Eigenschaft mittels jedes einer Anzahl von Wandlerelementen umfasst, die von einer Vorrichtung getragen werden, die sich in wenigstens einem Abschnitt eines Körperorgans befindet, wobei die wenigstens eine Eigenschaft wenigstens ein Vorhandensein eines Fluids (z. B. Blut) und ein Vorhandensein von Nicht-Fluid-Gewebe (z. B. Herzwand) anzeigt, auf Berechnungen basierendes Unterscheiden zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens eines der Wandlerelemente erfassten Eigenschaft und Bereitstellen von Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan anzeigen, auf Basis der auf Berechung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe.
- Das Verfahren kann des Weiteren Ablation eines Teils des Nicht-Fluid-Gewebes in einem Körperorgan, beispielsweise dem Herzen, einschließen. Des Weiteren kann das Verfahren Erfassen eines elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen wenigstens einmal nach der Ablation und Erzeugen einer Anzeige auf Basis des gemessenen elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes einschließen, die anzeigt, ob die Ablation erfolgreich war. Erfassen wenigstens einer Eigenschaft mittels jedes einer Anzahl von Wandler elementen kann das Erfassen einer Dielektrizitätskonstante des Fluids oder des Nicht-Fluid-Gewebes bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen einschließen. Erfassen wenigstens einer Eigenschaft mittels jedes einer Anzahl von Wandlerelementen kann Erfassen einer Kraft einschließen, die durch das Fluid oder das Nicht-Fluid-Gewebe auf den Sensor ausgeübt wird. Bereitstellen von Informationen, die die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan auf Basis der auf Berechnungen basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe anzeigen, kann Bereitstellen von Informationen einschließen, die eine Position der Vorrichtung in Bezug auf wenigstens den Abschnitt eines Herzens in drei Dimensionen anzeigen. Das Verfahren kann des Weiteren intravaskuläres Führen der Vorrichtung an eine gewünschte Position einschließen, bei dem sich wenigstens ein Teil der Vorrichtung in einer nicht ausgedehnten Form befindet, selektives Bewegen wenigstens eines Teils der Vorrichtung in eine ausgedehnte Form, um die Wandlerelemente wenigstens nahe an dem Nicht-Fluid-Gewebe zu positionieren, selektives Bewegen wenigstens des Teils der Vorrichtung in die nicht ausgedehnte Form und intravaskuläres Zurückführen der Vorrichtung von der gewünschten Position, während sich wenigstens ein Teil der Vorrichtung in der nicht ausgedehnten Form befindet.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein medizinisches System zusammengefasst werden, das eine Vorrichtung einschließt, die in wenigstens einem Teil eines Körperorgans (beispielsweise eines Herzens) positioniert werden kann, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder eines Fluids (beispielsweise Blut) oder eines Nicht-Fluid-Gewebes (beispielsweise Herzwand) anzeigt, ein Computersystem mit wenigstens einem Prozessor und wenigstens einem Speicher, in dem Befehle gespeichert sind, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es auf Berechnungen basierend zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente gemessene Eigenschaft unterscheidet, sowie wenigstens einen Wandler enthält, so eingerichtet ist, dass er Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe bereitstellt.
- Das System kann des Weiteren eine Ablationsquelle enthalten, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente mit einer Ablationsquelle gekoppelt sein können und selektiv betätigt werden können, um einen Teil des Nicht-Fluid-Gewebes in dem Herzen zu abladieren. We nigstens einige der Wandlerelemente, die auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder des Fluids oder des Nicht-Fluid-Gewebes in dem Körperorgan anzeigt, können auch auf elektrisches Potenzials des Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf elektrische Potenziale des Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen, und das Computersystem kann des Weiteren so konfiguriert sein, dass es eine Anzeige erzeugt, die auf Basis wenigstens eines erfassten elektrischen Potenzials des Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt, ob die Ablation erfolgreich war. Wenigstens ein Teil der Vorrichtung kann selektiv zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form bewegt werden, wobei die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens der Teil der Vorrichtung in der nicht ausgedehnten Form befindet und die Wandlerelemente nahe genug an dem Nicht-Fluid-Gewebe positioniert sind, um die wenigstens eine Eigenschaft in der ausgedehnten Form zu erfassen. Das System kann des Weiteren einen Katheter enthalten, der ein proximales Ende und ein dem proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende aufweist, wobei die Vorrichtung mit dem Katheter an seinem distalen Ende gekoppelt ist, sowie wenigstens einen Kommunikationsweg enthalten, der Kommunikationsverbindung zwischen den Wandlerelementen und dem Computersystem herstellt, wobei der Kommunikationsweg einen Multiplexer und einen Demultiplexer einschließt und sich der Multiplexer an einer Computersystem-Seite des Kommunikationsweges befindet und sich der Demultiplexer an einer Vorrichtung-Seite des Kommunikationsweges befindet.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein Verfahren zum Betätigen einer Vorrichtung in wenigstens einem Teil eines Herzens zusammengefasst werden, das Erfassen wenigstens einer Eigenschaft mit jedem einer Vielzahl von Wandlerelementen einschließt, die von der Vorrichtung getragen werden, die sich in wenigstens dem Teil des Herzens befindet, wobei die wenigstens eine Eigenschaft wenigstens das Vorhandensein von Blut oder das Vorhandensein von Nicht-Blut-Gewebe anzeigt, auf Berechnungen basierendes Unterscheiden zwischen dem Blut und dem Nicht-Blut-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente gemessenen Eigenschaft, Bereitstellen von Informationen, die eine Position der Vorrichtung in dem Herzen anzeigen, auf Basis der Unterscheidung zwischen dem Blut und dem Nicht-Blut-Gewebe, Erfassen eines elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen und Bereitstellen einer Anzeige auf Basis des gemessenen elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes.
- Das Verfahren kann des Weiteren Ablation eines Teils des Gewebes in dem Herzen einschließen, wobei Erfassen eines elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen wenigstens einmal nach der Ablation stattfinden kann. Das Verfahren kann des Weiteren Bewerten des erfassten elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen einschließen, um festzustellen, ob die Ablation erfolgreich war.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein medizinisches System zusammengefasst werden, das eine Vorrichtung einschließt, die in wenigstens einem Teil eines Herzens positioniert werden kann, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält, und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die wenigstens ein Vorhandensein von Blut oder ein Vorhandensein von Nicht-Blut-Gewebe anzeigt und wenigstens einige der Wandlerelemente auf ein elektrisches Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen ansprechen, ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher aufweist, der Befehle speichert, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es basierend auf Berechnungen zwischen dem Blut und dem Nicht-Blut-Gewebe wenigstens teilweise basierend auf der wenigstens einen durch wenigstens einige der Wandlerelemente gemessenen Eigenschaft unterscheidet, und wenigstens einen Wandler enthält, der so eingerichtet ist, dass er Informationen, die eine Position der Vorrichtung in dem Herzen anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Blut und dem Nicht-Blut-Gewebe bereitstellt und eine Anzeige auf Basis des gemessenen elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes bereitstellt.
- Das System kann des Weiteren eine Ablationsquelle enthalten, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente mit einer Ablations-Quelle gekoppelt sein können und selektiv betätigt werden können, um einen Teil des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen zu abladieren. Das System kann des Weiteren einen Schalter enthalten, der selektiv betätigt werden kann, um die Wandlerelemente zwischen einem Ablations-Modus und einem Erfassungs-Modus zu schalten, wobei die Wandlerelemente das Nicht-Blut-Gewebe in dem Ablations-Modus abladieren können und die wenigstens eine Eigenschaft in dem Erfassungs-Modus messen können. Wenigstens einige der Wandlerelemente, die auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder von Blut oder von Nicht-Blut-Gewebe anzeigt, können auch auf elektrisches Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes ansprechen. Wenigstens ein Teil der Vorrichtung kann selektiv zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form bewegt werden, wobei die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intra vaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens der Teil der Vorrichtung in der nicht ausgedehnten Form befindet, und die Vorrichtung so bemessen ist, dass die Wandlerelemente in der ausgedehnten Form nahe genug an dem Nicht-Blut-Gewebe positioniert werden, um die wenigstens eine Eigenschaft zu erfassen. Die Wandlerelemente können wenigstens eine Leiterbahn auf einem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat, einen leitenden Draht, eine leitende Röhre, ein Kohlefasermaterial oder ein piezoelektrisches Polymermaterial einschließen. Die Vorrichtung kann eine Anzahl flexibler, elektrisch isolierender Substrate einschließen, die sich zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form verformen.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als eine Vorrichtung zusammengefasst werden, die intravaskulär eingeführt wird und eine Welle enthält, die in Bezug auf ein Katheterelement bewegt werden kann, wenigstens ein erstes wendelförmiges Element, das so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf die Bewegung der Welle in Bezug auf den Katheter zwischen einer radial nicht ausgedehnten Form und einer radial ausgedehnten Form bewegt, wobei die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, sowie eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält, die sich in Reaktion auf die Bewegung des ersten wendelförmigen Elementes zwischen der radial nicht ausgedehnten Form und der radial ausgedehnten Form bewegen, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Eigenschaft wenigstens eines Fluids oder eines Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen.
- Die Vorrichtung kann des Weiteren wenigstens ein zweites wendelförmiges Element enthalten, das so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf die Bewegung der Welle in Bezug auf den Katheter zwischen einer radial nicht ausgedehnten Form und einer radial ausgedehnten Form bewegt. Das erste wendelförmige Element kann einige der Wandlerelemente tragen, und das zweite wendelförmige Elemente kann einige der Wandlerelemente tragen. Das erste wendelförmige Element kann radial um die Welle herum beabstandet angeordnet sein. Das erste wendelförmige Element kann in Bezug auf die Welle im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt sein, und das zweite wendelförmige Element kann in Bezug auf die Welle in der anderen Ausrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn, gewickelt sein. Die Vorrichtung kann des Weiteren eine Anzahl länglicher Rippen enthalten, die physisch zwischen einem proximalen und einem distalen Ende des ersten wendelförmigen Elementes angeordnet sind. Die länglichen Rippen können je weils ein entsprechendes flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bilden, und wenigstens einige der Wandlerelemente können entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen werden. Die Welle kann axial in Bezug auf das Katheterelement zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingezogenen Position bewegt werden, wobei in der eingezogenen Position ein distales Ende der Welle näher an einem Ende des Katheterelementes liegt als in der ausgefahrenen Position, sich das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der ausgefahrenen Position befindet, und sich in der ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der eingezogenen Position befindet. Die Welle kann in Bezug auf das Katheterelement drehbar zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingezogenen Position bewegt werden, wobei ein distales Ende der Welle in der eingezogenen Position näher an einem Ende des Katheterelementes liegt als in der ausgefahrenen Position und sich das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der ausgefahrenen Position befindet, und sich in der ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der eingezogenen Position befindet. Die Welle kann sich wenigstens teilweise durch ein Lumen des Katheterelementes hindurch erstrecken, um Manipulation der Vorrichtung von einer Position außerhalb eines Patienten zu ermöglichen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf Konvektionskühlung von einem Blutstrom über die Wandlerelemente ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf eine Dielektrizitätskonstante bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf eine Kraft ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können ein piezoelektrisches Polymermaterial umfassen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf ein elektrisches Potenzial eines Teils des Nicht-Blut-Gewebes ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Bahn enthalten, die von einem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen wird. Das erste wendelförmige Element kann ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bilden, und wenigstens einige der Wandlerelemente können entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen werden. Wenigstens einige der Wandlerelemente können einen elektrisch leitenden Draht enthalten. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Röhre enthalten. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Kohlefaser enthalten.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein Verfahren zum Betätigen einer Vorrichtung zusammengefasst werden, die wenigstens ein erstes wendelförmiges Element und eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält, die auf wenigstens eine Eigenschaft von Nicht-Blut-Gewebe ansprechen, wobei das Verfahren umfasst:
intravaskuläres Führen einer Vorrichtung in einer nicht ausgedehnten Form an eine gewünschte Position; und
Ausdehnen wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes der Vorrichtung in eine ausgedehnte Form, so dass die Vielzahl von Wandlerelementen so positioniert werden, dass sie die wenigstens eine Eigenschaft über einen erheblichen Teilt des Nicht-Blut-Gewebes erfassen. - Das Ausdehnen wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes kann axiales Bewegen einer Welle einschließen, die sich in einer ersten Richtung wenigstens teilweise durch ein Lumen eines Katheterelementes erstreckt. Das Ausdehnen des ersten wendelförmigen Elementes kann drehendes Bewegen einer Welle einschließen, die sich in einer ersten Richtung wenigstens teilweise durch ein Lumen eines Katheterelementes hindurch erstreckt. Das Verfahren kann des Weiteren Einziehen wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes in die nicht ausgedehnte Form und intravaskuläres Führen der Vorrichtung in die nicht ausgedehnte Form zum Entfernen der Vorrichtung einschließen. Das Einziehen wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes in die nicht ausgedehnte Form kann wenigstens axiales oder radiales Bewegen der Welle, die sich wenigstens teilweise durch das Lumen des Katheterelementes hindurch erstreckt, in einer zu der Richtung beim Bewegen in ausgedehnte Form entgegengesetzten Richtung einschließen.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als eine medizinische Vorrichtung zusammengefasst werden, die wenigstens ein aufblasbares bzw. aufweitbares Element enthält, das wenigstens eine Kammer und wenigstens eine Öffnung aufweist, die Fluidverbindung mit der Kammer ermöglicht, wobei das erste aufweitbare Element so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf eine Druckänderung in der Kammer zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form bewegt, die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens das erste aufweitbare Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, und eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält, die sich in Reaktion auf die Bewegung des ersten aufweitbaren Elementes zwischen der radialen nicht ausgedehnten Form und der radial ausgedehnten Form bewegen, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Eigenschaft wenigstens eines Fluids oder eines Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen.
- Das erste aufweitbare Element kann wenigstens einen Durchlass aufweisen, der Fluidverbindung über das erste aufweitbare Element ermöglicht. Der wenigstens eine Durchlass kann Fluidverbindung zwischen einer in Bezug auf eine Position des aufweitbaren Elementes stromauf liegenden Position und einer stromab liegenden Position ermöglichen, wenn es sich in der kardiovaskulären Struktur befindet. Der wenigstens eine Durchlass kann durch einen verstärkten Abschnitt des ersten aufweitbaren Elementes gebildet werden. Der verstärkte Abschnitt des ersten aufweitbaren Elementes kann wenigsten eine Rippe, ein elastisches Element oder einen verdickten Abschnitt einer Wand einschließen, die den Durchlass bildet. Die Öffnung kann mit einem Lumen eines Katheterelementes gekoppelt sein, um Fluidverbindung mit der Kammer von einem Fluidreservoir zu ermöglichen, das sich außerhalb eines Patienten befindet. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf Konvektionskühlung von einem Blutstrom über die Wandlerelemente ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf eine Dielektrizitätskonstante bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf eine Kraft ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können ein piezoelektrisches Polymermaterial umfassen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können auf ein elektrisches Potenzial eines Teils der Nicht-Blut-Gewebes ansprechen. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Bahn enthalten, die von einem flexiblen, elektrisch leitenden Substrat getragen wird. Das erste wendelförmige Element kann ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bilden, und wenigstens einige der Wandlerelemente können entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch leitenden Substrat getragen werden. Wenigstens einige der Wandlerelemente können einen elektrisch leitenden Draht enthalten. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Röhre enthalten. Wenigstens einige der Wandlerelemente können eine elektrisch leitende Kohlefaser enthalten.
- Wenigstens eine Ausführungsform kann als ein Verfahren zum Betätigen einer Vorrichtung zusammengefasst werden, die wenigstens ein erstes aufweitbares Element und eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält, die auf wenigstens eine Eigenschaft von Nicht-Blut-Gewebe ansprechen, wobei das Verfahren umfasst:
intravaskuläres Führen einer Vorrichtung in einer nicht ausgedehnten Form an eine gewünschte Position; und
Aufblasen bzw. Aufweiten wenigstens des ersten aufweitbaren Elementes der Vorrichtung in eine ausgedehnte Form, so dass die Vielzahl von Wandlerelementen so positioniert sind, dass sie die wenigstens eine Eigenschaft über einen erheblichen Teil des Nicht-Blut-Gewebes messen. - Aufweiten wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes kann Leiten eines Fluids in eine Kammer des ersten aufweitbaren Elementes über ein Lumen eines Katheterelementes einschließen. Das Verfahren kann des Weiteren Entleeren des ersten aufweitbaren Elementes in die nicht ausgedehnte Form und intravaskuläres Führen der Vorrichtung in der nicht ausgedehnten Form zum Entfernen der Vorrichtung einschließen. Entleeren wenigstens des ersten wendelförmigen Elementes in die nicht ausgedehnte Form kann Entfernen des Fluids aus der Kammer über das Lumen des Katheterelementes einschließen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- In den Zeichnungen identifizieren identische Bezugszeichen gleiche Elemente oder Vorgänge. Die Größen und relativen Positionen von Elementen in den Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Beispielsweise sind die Formen verschiedener Elemente und Winkel nicht maßstabsgerecht gezeichnet, und einige dieser Elemente können beliebig vergrößert und positioniert sein, um die Verständlichkeit der Zeichnung zu verbessern. Des Weiteren sollen die speziellen Formen der Elemente in den Zeichnungen keine Informationen bezüglich der tatsächlichen Form der speziellen Elemente beinhalten und sind lediglich ausgewählt worden, um die Erkennbarkeit in den Zeichnungen zu erleichtern.
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1 ist ein weggeschnittenes Schema eines Herzens, das eine medizinische Vorrichtung gemäß einer dargestellten Ausführungsform zeigt, die perkutan in einem linken Vorhof des Herzens positioniert ist. -
2 ist eine schematische Darstellung eines Behandlungssystems gemäß einer dargestellten Ausführungsform, das eine Steuereinheit, eine Anzeigeeinrichtung und eine medizinische Vorrichtung mit einem ausdehnbaren Rahmen sowie einer blattförmigen Anordnung von Elementen enthält. -
3 ist ein aufgebrochenes isometrisches Schema eines Teils eines Herzvorhofs und einer Anzahl von Elementen, das zeigt, wie die Elemente Konvektionskühlung erfassen können, um eine Position von Öffnungen bzw. Pforten zu lokalisieren. -
4A ist eine Draufsicht auf eine Grundkonstruktion zum Erfassen von Strömung. -
4B ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4C ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4D ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4E ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4F ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4G ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
4H ist eine Draufsicht gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
5 ist ein Schema, das zeigt, wie gemeinsame Leitungen von Elementen gemeinsam genutzt werden können, die zum Erfassen von Strömung eingesetzt werden. -
6A ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Methoden zeigt, die dazu dienen, die Genauigkeit beim Messen von Spannungsabfällen über Elemente zu verbessern. -
6B ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Methoden zeigt, die dazu dienen, die Genauigkeit beim Messen von Spannungsabfällen über Elemente zu verbessern. -
6C ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel von Methoden zeigt, die dazu dienen, die Genauigkeit beim Messen von Spannungsabfällen über Elemente zu verbessern. -
7 ist ein Schaltbild eines Beispiels eines Systems, das zum Erfassen von Strömung, Lokalisierung von Öffnungen bzw. Pforten und Gewebe-Ablation eingesetzt wird. -
8 ist ein Schaltbild eines Beispiels eines Systems, das zum Erfassen von Strömung, Lokalisierung von Öffnungen bzw. Pforten und Gewebe-Ablation eingesetzt wird. -
9 ist ein Schaltbild eines Beispiels eines Systems, das zum Erfassen von Strömung, Lokalisierung von Öffnungen bzw. Pforten und Gewebe-Ablation eingesetzt wird. -
10A ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit separaten Dielektrizitätskonstantensensor-Elementen, Temperatursensor-Elementen und Ablations-Elementen gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
10B ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit integrierten Dielektrizitätskonstantensensor-und-Ablations-Elementen gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
10C ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit integriertem Dielektrizitätskonstantensensor-und-Ablations-Elementen gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
10D ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit integrierten Dielektrizitätskonstanten-und-Temperatursensor-und-Ablations-Elementen gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
11 ist ein Schaltbild eines Beispiels eines Systems, das für Dielektrizitäts-Messung, Öffnungs-Lokalisierung und Gewebe-Ablation eingesetzt wird. -
12A ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit separaten Kraftsensor-Elementen, Temperatursensor-Elementen und Ablations-Elementen gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
12B ist eine Draufsicht auf eine Struktur mit Kraftsensor-Elementen, die von integrierten Temperatursensor-und-Ablations-Elementen getrennt sind, gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
12C ist eine Draufsicht auf eine blattförmige Struktur mit Kraftsensor-Elementen, die von integrierten Temperatursensor-und-Ablations-Elementen getrennt sind, gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
13 ist ein Schaltbild eines Beispiels eines Systems, das zum Erfassen von Kraft, Lokalisierung von Öffnungen bzw. Pforten und Gewebe-Ablation eingesetzt wird. -
14A ist ein Beispiel eines Rahmens, bei dem mehrere wendelförmige Elemente eingesetzt werden. -
14B ist ein Beispiel eines Rahmens, bei dem mehrere wendelförmige Elemente eingesetzt werden. -
15A ist ein Beispiel eines Rahmens, bei dem ein einzelnes wendelförmiges Element und mehrere Rippen eingesetzt werden. -
15B ist ein Beispiel eines Rahmens, bei dem ein einzelnes wendelförmiges Element und mehrere Rippen eingesetzt werden. -
15C ist ein Beispiel eines Rahmens, bei dem ein einzelnes wendelförmiges Element und mehrere Rippen eingesetzt werden. -
16A ist ein Beispiel eines aufweitbaren Rahmens mit Öffnungen für Blutstrom. -
16B ist ein Beispiel eines aufweitbaren Rahmens mit Öffnungen für Blutstrom. -
17A ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer dargestellten Ausführungsform. -
17B ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
17C ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
17D ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
17E ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
18A ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. -
18B ist eine Draufsicht auf eine Verbindungsanordnungsstruktur gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. - Ausführliche Beschreibung der Erfindung
- In der folgenden Beschreibung werden bestimmte spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis verschiedener Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen. Der Fachmann weiß jedoch, dass die Erfindung ohne diese Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind bekannten Strukturen, die mit HF-Ablation zusammen hängen, und elektronische Steuereinrichtungen, wie beispielsweise Multiplexer, nicht detailliert dargestellt oder beschrieben, um Beschreibungen der Ausführungsformen der Erfindung nicht unnötig kompliziert zu machen.
- Wenn dies der Kontext nicht anders erfordert, sind in der gesamten Beschreibung und den folgenden Ansprüchen das Wort „umfassen” sowie Varianten desselben, wie beispielsweise „umfasst” und „umfassend”, in einem offenen einschließenden Sinn zu verstehen, d. h. als „einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf”.
- Das Wort „Ablation” sollte so verstanden werden, dass es jegliche Aufhebung bestimmter Eigenschaften des Gewebes bedeutet. In den meisten Fällen bezieht sich die Aufhebung auf die elektrische Leitfähigkeit, und sie wird durch Erhitzen erzielt, und zwar entweder resistiv oder mittels Hochfrequenzen (HF). Andere Eigenschaften, wie beispielsweise thermische oder andere Mittel der Aufhebung, wie beispielsweise optische, sind eingeschlossen, wenn der Begriff „Ablation” verwendet wird.
- Bezugnahme auf „eine Ausführungsform” bedeutet in der gesamten Patentbeschreibung, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. So bezieht sich, wenn die Wendung „in einer Ausführungsform” an verschiedenen Orten in der gesamten Patentbeschreibung erscheint, dies nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform. Des Weiteren können die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in jeder beliebigen geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
- Die Singularformen „ein/e/r” und „der/die/das” schließen bei der Verwendung in der vorliegenden Patentbeschreibung und den beigefügten Ansprüchen mehrere Bezüge ein, wenn der Kontext dies nicht deutlich anders vorgibt. Es ist auch anzumerken, dass das Wort „oder” im Allgemeinen in seinem „und/oder” einschließenden Sinn verwendet wird, wenn dies der Inhalt nicht klar anders erfordert.
- Die vorhanden Überschriften dienen lediglich der Übersichtlichkeit und interpretieren weder den Schutzumfang noch die Bedeutung der beanspruchten Erfindung.
- Übersicht über die Vorrichtung und Abbildungs- bzw. Darstellungsverfahren
- Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen perkutan oder intravaskulär eingeführter medizinischer Vorrichtungen beschrieben. Die medizinischen Vorrichtungen können sich in einen Hohlraum im Inneren eines Körpers hinein erstrecken und Eigenschaften (beispielsweise Konvektionskühlung, Dielektrizitätskonstante, Kraft) messen bzw. erfassen, mit denen zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe unterschieden wird. Derartige erfasste Eigenschaften ermöglichen es einem medizinischen System, den Hohlraum beispielsweise unter Verwendung von Öffnungen oder Pforten in den Hohlraum hinein und aus ihm heraus abzubilden bzw. darzustellen, um eine Position und/oder Ausrichtung (d. h. Stellung) der medizinischen Vorrichtung in dem Hohlraum zu bestimmen. Die medizinischen Vorrichtungen können auch in der Lage sein, Gewebe in einem gewünschten Muster im Inneren des Hohlraums zu abladieren. Die medizinischen Vorrichtungen können des Weiteren in der Lage sein, Eigenschaften (beispielsweise elektrische Aktivität) zu messen, die anzeigen, ob die Ablation erfolgreich gewesen ist.
- Ein Beispiel der Abbildung bzw. Darstellung, die durch die medizinischen Behandlungsvorrichtungen durchgeführt wird, bestünde in der Lokalisierung der Position der vier Öffnungen, die zu den Lungenvenen führen, sowie der Mitralklappe an der Innenfläche des linken Herzvorhofs. Die Abbildung basiert auf der Lokalisierung dieser Öffnungen mittels Unterscheidung zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe. Es gibt viele Möglichkeiten, Nicht-Blut-Gewebe von einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Blut, zu unterscheiden oder Nicht-Blut-Gewebe von einer Öffnung zu unterscheiden, wenn keine Flüssigkeit vorhanden ist. Als Beispiele werden drei Methoden in der Offenbarung ausführlich dargestellt:
- 1. Ein Verfahren zum Feststellen der Positionen besteht darin, Konvektionskühlung bzw. die konvektives Kühlen erwärmter Wandlerelemente durch das Blut zu nutzen. Ein geringfügig erwärmtes Netz von Wandlerelementen, das an das Nicht-Blut-Gewebe angrenzt, das die Wände des Vorhofs bildet, und über die Öffnungen oder Pforten des Vorhofs positioniert sind, ist in den Bereichen kühler, die die Öffnungen bzw. Pforten überbrücken, die Blutstrom transportieren.
- 2. Eine weitere Methode zum Bestimmen der Positionen besteht darin, die Änderung der Dielektrizitätskonstante als eine Funktion der Frequenz, die sich zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe unterscheidet, zu nutzen. Eine Gruppe von Wandlerelementen, die um das Nicht-Blut-Gewebe herum, das die Innenfläche des Vorhofs bildet, und über die Öffnungen oder Pforten des Atriums positioniert sind, überwachen das Verhältnis der Dielektrizitätskonstante von 1 kHz bis 100 kHz. Dies kann genutzt werden, um festzustellen, welche dieser Wandlerelemente sich nicht nahe an Nicht-Blut-Gewebe befinden, wodurch die Positionen von Öffnungen oder Pforten angezeigt werden.
- 3. Eine weitere Methode zum Bestimmen der Positionen besteht darin, eine Position des Nicht-Blut-Gewebes, das die Vorhofwände bildet, unter Verwendung von Wandlerelementen zu erfassen, die Kraft erfassen (d. h. Kraftsensoren). Eine Gruppe von Krafterfassungs-Wandlerelementen, die um das Nicht-Blut-Gewebe herum, das die Innenfläche des Vorhofs bildet, und über die Öffnungen oder Pforten des Vorhofs positioniert sind, kann genutzt werden, um festzustellen, welche der Wandlerelemente nicht in Kontakt mit dem Nicht-Blut-Gewebe sind, wobei dies die Positionen von Öffnungen oder Pforten anzeigt.
-
1 zeigt eine medizinische Vorrichtung10 , die eingesetzt werden kann, um ein Körperorgan, beispielsweise ein Herz102 , zu diagnostizieren und/oder zu behandeln, gemäß einer dargestellten Ausführungsform. - Die medizinische Vorrichtung
100 kann perkutan und/oder intravaskulär in einen Teil des Herzens102 eingeführt werden, so beispielsweise in einen linken Vorhof104 des Herzens102 . Bei diesem Beispiel wird die medizinische Vorrichtung über einen Katheter106 eingeleitet, der über die obere Hohlvene108 eingeführt ist und das transatriale Septum110 von einem rechten Vorhof112 her durchdringt. - Der Katheter
106 kann ein oder mehrere Lumen114 enthalten. Das/die Lumen114 kann/können einen oder mehrere Kommunikations- und/oder Stromleitungen führen, so beispielsweise einen oder mehrere Draht/Drähte116 . Die Drähte116 bilden Verbindungen zu der medizinischen Vorrichtung100 , die von außerhalb eines Patienten zugänglich sind, in den die medizinische Vorrichtung100 eingeführt ist. - Die medizinische Vorrichtung
100 umfasst, wie im Folgenden ausführlicher erläutert, einen Rahmen118 , der sich beim Einleiten in den linken Vorhof104 ausdehnt (in1 in der ausgedehnten Form dargestellt), um eine Vielzahl von Wandlerelementen120 (von denen in1 nur drei dargestellt sind) nahe an der Innenfläche bzw. dem Nicht-Blut-Gewebe122 des linken Vorhofs104 zu positionieren. Wenigstens einige der Wandlerelemente120 der medizinischen Vorrichtung dienen dazu, eine physikalische Eigenschaft von Blut und/oder Gewebe zu erfassen, die genutzt werden kann, um eine Position und/oder Ausrichtung bzw. Stellung der medizinischen Vorrichtung100 in dem linken Vorhof104 zu bestimmen. Die Wandlerelemente120 können beispielsweise dazu dienen, eine Position von Lungenvenen-Mündungen124 und/oder einer Mitralklappe126 zu bestimmen. Wenigstens einige der Wandlerelemente120 der medizinischen Vorrichtung100 können eingesetzt werden, um selektiv Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren, beispielsweise Teile der Innenfläche122 des linken Vorhofs104 . Einige der Elemente können beispielsweise eingesetzt werden, um ein Muster um die Öffnungen, Pforten oder Lungenvenen-Mündungen124 herum zu abladieren, um beispielsweise das Auftreten von Vorhofflimmern zu verringern oder auszuschließen. -
2 zeigt eine medizinische Vorrichtung200 gemäß einer dargestellten Ausführungsform. - Die medizinische Vorrichtung
200 hat die Form eines ausdehnbaren Rasters bzw. Feldes202 von Elektroden, das eine Vielzahl flexibler Streifen204 (von denen in2 drei dargestellt sind) enthält. Eine Vielzahl von Wandlerelementen206 (von denen in2 vier dargestellt sind) bilden ein zwei- oder dreidimensionales Raster bzw. Feld, das in der Lage ist, die Innenfläche eines Hohlraums bzw. Lumens abzubilden, ohne dass mechanische Abtastung erforderlich ist. Ein ausdehnbarer Rahmen208 kann dazu dienen, flexible Streifen204 an die Innenwände des Hohlraums zu drücken. Der ausdehnbare Rahmen208 kann ein oder mehrere elastische Elemente enthalten. Der ausdehnbare Rahmen208 kann beispielsweise aus einem Formgedächtnismaterial, z. B. Nitinol, bestehen oder dieses enthalten. Dies kann für genaue Lokalisierung der Teile, Position und/oder Ausrichtung (d. h. Stellung) und/oder erfolgreiche Ablation eines gewünschten Musters genutzt werden. - Der ausdehnbare Rahmen
208 sowie die flexiblen Streifen204 können über ein Katheterelement eingeschoben und herausgezogen werden, so beispielsweise eine Einrichtung210 zum Einführen einer Katheterhülse, die in einigen Ausführungsformen einen Durchmesser von ungefähr 8 mm oder weniger haben kann. Flexible Streifen204 können aus einer oder mehreren dünnen Schicht/en aus Kapton (Polyimid) bestehen, die beispielsweise 0,1 mm dick sind. Wandlerelemente (beispielsweise Elektroden und/oder Sensoren)206 können unter Verwendung standardgemäßiger Prozesse für gedruckte Leiterplatten auf den flexiblen Streifen204 aufgebracht werden. Ein Überzug aus einer dünnen, elektrisch isolierenden Schicht (beispielsweise Kapton in einer Dicke von 10–20 μm) kann dazu dienen, elektrische Isolierung mit Ausnahme von Bereichen zu gewährleisten, die Kontakt zu Blut und Nicht- Blut-Gewebe benötigen. In einigen Ausführungsformen können die flexiblen Streifen204 ein längliches Kabel216 von Steuerleitern218 bilden, indem beispielsweise mehrere Schichten übereinander angeordnet werden, und in einem Verbinder220 enden. Das Raster bzw. Feld202 von Elektroden ist normalerweise wegwerfbar. - Die medizinische Vorrichtung
200 kann mit einem Steuerungssystem222 kommunizieren, von ihm Strom empfangen und/oder mit ihm gesteuert werden. Das Steuerungssystem222 kann ein Computersystem224 mit einem oder mehreren Prozessoren226 und einem oder mehreren Speichern228 enthalten, die Befehle speichern, die von den Prozessoren226 ausgeführt werden können, um von der medizinischen Vorrichtung200 empfangene Informationen zu verarbeiten und/oder die Funktion der medizinischen Vorrichtung200 zu steuern, beispielsweise ausgewählte Wandlerelemente206 zu aktivieren, um Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren. Das Steuerungssystem222 kann eine Ablations-Quelle230 enthalten. Die Ablations-Quelle230 kann den ausgewählten Wandlerelementen beispielsweise Strom, Licht oder Niedrigtemperaturfluid zuführen, um Ablation zu bewirken. Das Steuerungssystem222 kann auch eine oder mehrere Benutzerschnittstelle/n oder Eingabe/Ausgabevorrichtungen enthalten, so beispielsweise eine oder mehrere Anzeigeeinrichtung/en232 , Lautsprecher234 , Tastaturen, Mäuse, Joysticks, Touchpads, berührungsempfindliche Bildschirme oder andere Wandler zum Übertragen von Informationen zu und von einem Benutzer, beispielsweise einer behandelnden Person, wie einem Arzt oder einem Techniker. Ausgang von dem Abbildungsprozess kann beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung232 angezeigt werden. - Obwohl die offenbarten Systeme anhand von Beispielen des sogenannten „cardiac mapping” beschrieben werden, können die gleichen oder ähnliche Systeme zur Abbildung bzw. Darstellung anderer Körperorgane eingesetzt werden, beispielsweise für sogenanntes „gastric mapping”, „bladder mapping”, „arterial mapping” oder Abbildung, sogenanntes „Mapping”, jedes beliebigen Lumens oder Hohlraums, in das/den die medizinische Vorrichtung
204 eingeleitet werden kann. - Der Begriff „Wandlerelement” sollte in dieser Offenbarung im weiteren Sinne als jede beliebige Komponente interpretiert werden, die in der Lage ist, zwischen Blut und Gewebe zu unterscheiden, Temperatur zu messen, Wärme zu erzeugen, Gewebe zu abladieren und elektrische Aktivität einer Oberfläche eines Nicht-Blut-Gewebe zu messen, oder jede beliebige Kombination daraus. Ein Wandlerelement kann aus mehreren Teilen bestehen, die separate Komponenten oder integral ausgebildet sein können.
- Erfassen von Konvektionskühlung bzw. konvektivem Kühlen
-
3 zeigt einen Abschnitt einer medizinischen Vorrichtung300 gemäß einer dargestellten Ausführungsform. - Der Abschnitt der medizinischen Vorrichtung
300 eignet sich besonders zum Messen von konvektivem Kühlen. Die medizinische Vorrichtung300 enthält Miniatur-Wandlerelemente302a ,302b ,302c (zusammen302 ), die Wärme erzeugen können. Die Wandlerelemente302 können beispielsweise aus isoliertem Widerstandsdraht, z. B. aus Nickel oder einer Nickel-Eisen-Zusammensetzung, bestehen. Der Widerstandsdraht kann an einem ausdehnbaren Rahmen304 angebracht sein. In dieser Ausführungsform kann der ausdehnbare Rahmen304 auch aus einem Material bestehen, das hohe Impedanz aufweist. Strom, der durch jedes Wandlerelement302 geleitet wird, erhöht die Temperatur des Wandlerelementes302 um einen Nennbetrag. Ein Anstieg von 0,5–3,0°C über die normale Bluttemperatur hat sich in den meisten Fällen als ausreichend erwiesen. Die Leistung, die erforderlich ist, um die Temperatur in dieser speziellen Ausführungsform zu erhöhen, beträgt 10–50 Mw pro Wandlerelement302 . Ein mittleres der Wandlerelemente302b , das über die Öffnung bzw. die Mündungspforte306 der Lungenvene308 angeordnet ist, wird durch den Blutstrom stärker gekühlt als die benachbarten Wandlerelemente302a ,302c , die an die Innenfläche bzw. das Nicht-Blut-Gewebe310 angrenzen, das die Wand des Herzens bildet. Wandlerelemente302 an dem ausdehnbaren Rahmen304 , die sich als kühler erweisen, zeigen die Positionen von Öffnungen oder Pforten306 in dem Nicht-Blut-Gewebe310 an, das die Wand des Herzens bildet. Die vorliegende Ausführungsform macht keinen engen Kontakt mit dem Körpergewebe310 der Herzwand erforderlich, da auch in einigen Zentimeter Entfernung von den Öffnungen oder Pforten306 der Kühleffekt, verglichen mit dem Kühleffekt in einigen Zentimetern Entfernung von dem Nicht-Blut-Gewebe310 der Herzwand, erheblich ist. Die Rückseite der Wandlerelemente302 kann thermisch isoliert sein, um die Leistung sowohl beim Messen als auch bei der Ablation zu verbessern. Verwendung eines Flachbandes für den ausdehnbaren Rahmen304 kann von Vorteil sein. Ein Querschnitt eines Rahmens304 aus Flachband kann beispielsweise Abmessungen von 0,2 × 2 mm für rostfreien Stahl oder 0,3 × 2,5 mm für Nitinol haben. Die Isolierung an der Rückseite der Wandlerelemente302 kann die Form eines Überzugs aus Silikonkautschuk haben. - Wenn die Wandlerelemente
302 aus einem Material bestehen, das eine erhebliche Änderung des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist, kann das Temperaturgefälle anhand des Widerstandes des Wandlerelementes302 bestimmt werden. Der Wi derstand kann bestimmt werden, indem die Spannung über das Wandlerelement302 für einen bestimmten Strom gemessen wird oder als Alternative dazu der Strom über das Wandlerelement302 bei einer bestimmten Spannung gemessen wird, so beispielsweise über eine Wheatstone-Brücke. So können einige Ausführungsformen konvektives Kühlen durch den Blutstrom nutzen, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente als ein Hitzdraht-Anemometer wirken. Nickeldraht ist ein geeignetes Material für den Einsatz, da Nickel inert und hochohmig ist und einen erheblichen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (ungefähr 0,6% pro °C) aufweist. Da der Widerstand der Wandlerelemente302 niedrig ist (normalerweise weniger als 5 Ohm), ist das elektrische Rauschen sehr gering, und es können Temperaturänderungen erfasst werden, die 0,1–1° betragen. Es gibt verschiedene Methoden, um diese Empfindlichkeit zu verbessern. Ein Verfahren besteht darin, die Spannungs-Wellenform synchron zu der Herzrate abzutasten. Ein weiteres besteht darin, die durchschnittliche Spannung über Wechselstromkopplung aufzuheben und nur die Spannungsänderung oder die Ableitung zu verstärken. Ein weiteres Verfahren zum Reduzieren des elektrischen Rauschens besteht darin, das Signal durch ein digitales Bandpassfilter zu leiten, das eine Mittenfrequenz hat, die der Herzrate folgt. -
4A –4G zeigen Beispiele für alternative Möglichkeiten der Konstruktion von Wandlerelementen. Jede der Ausführungsformen in4A –4F zeigt Wandlerelemente, die unter Verwendung von Leiterplatten-Substraten hergestellt worden sind. Diese Wandlerelemente können an einer Struktur befestigt werden, die dem in2 gezeigten ausdehnbaren Rahmen208 gleicht und die aus einem Material, wie beispielsweise Nitinol, bestehen. Als Alternative dazu können die Leiterplattensubstrate so dick sein, dass die Leiterplatten-Substrate den ausdehnbaren Rahmen bilden können. Die Leiterplatten-Substrate sollten flexibel genug sein, um sich an das Nicht-Blut-Gewebe anzupassen, jedoch so steif, dass das Leiterplatten-Substrat nicht geknickt wird. Leiterplatten-Substrate können beispielsweise aus Kapton bestehen. Ein Leiterplatten-Substrat, das aus Kapton besteht und eine Dicke von beispielsweise 0,1 bis 0,3 mm hat, kann geeignet sein. Die Wandlerelemente könnten auch unter Verwendung separater Komponenten hergestellt werden.4G –4H zeigen Ausführungsformen, bei denen keine Leiterplatten-Substrate eingesetzt werden. -
4A zeigt ein Leiterplatten-Substrat400a , das eine Kombination von Wandlerelementen trägt, d. h. Sensor-Wandlerelementen402a ,402b (von denen in4A lediglich zwei dargestellt sind, zusammen402 ), die konvektives Kühlen messen, sowie Ablations-Wandlerelemente404a ,404b (von denen in4A nur zwei dargestellt sind, zusammen404 ), die zum Abladieren von Nicht-Blut-Gewebe eingesetzt werden können. Leitungen, die gemeinsam mit406 gekennzeichnet sind, erstrecken sich zu entsprechenden der Wandlerelemente402 ,404 . Die Leitungen406 können mit einem Steuerungssystem (beispielsweise Steuerungssystem222 in2 ) gekoppelt sein, wodurch Kommunikation mit den Wandlerelementen402 ,404 und/oder Stromversorgung und/oder Steuerung derselben ermöglicht werden/wird. -
4B zeigt ein Leiterplatten-Substrat400b , das eine Anzahl kombinierter Sensor-und-Ablations-Wandlerelemente408a ,408b (von denen in4B nur zwei dargestellt sind, gemeinsam408 ) trägt, die sowohl Strom messen als auch Nicht-Blut-Gewebe abladieren. Eine derartige Struktur kann einen erheblichen Vorteil darstellen, da eine medizinische Vorrichtung mit kombinierten Sensor-und-Ablations-Wandlerelementen408 Strom genau an der Stelle messen kann, an der Ablation stattfindet, während gleichzeitig weniger Einzelteile erforderlich sind, wodurch die Genauigkeit verbessert wird und die Größe verringert wird. In dieser Ausführungsform weist jedes kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 gemeinsam mit410 gekennzeichnete Leitungen auf, die mit einem Steuerungssystem (beispielsweise Steuerungssystem220 in2 ) gekoppelt sind. - Ein kombiniertes Sensor-und-Ablations-Wandlerelement
408 , das sowohl zum Messen von Strom als auch zum Abladieren eingesetzt werden kann, kann unter Verwendung standardgemäßer Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Kupferbahn mit einer Abmessung von 2–4 μm auf einem Kapton-Substrat eingesetzt werden. Der Widerstand von Kupfer ändert sich mit der Temperatur ausreichend, um es dazu einzusetzen, Blutstrom auf die oben beschriebene Weise zu bestimmen. Kupfer kann auch als ein Ablations-Element verwendet werden, wenn ausreichend Strom über das Kupfer angelegt wird, so dass das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 durch Widerstand erhitzt wird, so beispielsweise auf eine Temperatur von über 60°C. Leistung im Bereich von ungefähr 130–250 Mw, die einer Kupferstruktur zugeführt wird, die äußere Abmessungen von 3 mm × 10 mm hat und an der von dem Nicht-Blut-Gewebe weggewandten Seite thermisch isoliert ist, kann ausreichen, um transmural einen 3 mm tiefen Abschnitt des Nicht-Blut-Gewebes zu abladieren, das die Vorhofwand bildet. Bei dieser Methode wird das Nicht-Blut-Gewebe durch Leitung von dem kombinierten Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 aus Kupfer erhitzt. Wenn das Nicht-Blut-Gewebe durch Leitung erhitzt wird, kann das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 elektrisch gegenüber dem Nicht-Blut-Gewebe isoliert sein. - Als Alternative dazu kann das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement
408 auch eingesetzt werden, um Nicht-Blut-Gewebe unter Verwendung des kombinierten Sensor-und-Ablations-Wandlerelementes408 als eine Elektrode zum Zuführen von HF-Energie zu dem Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren. Bei diesem Verfahren wird elektrischer Strom direkt auf das Nicht-Blut-Gewebe übertragen, und das Nicht-Blut-Gewebe wird mittels des Stromflusses durch Widerstand erhitzt. Wenn HF-Energie zugeführt wird, kann ein bevorzugtes Verfahren darin bestehen, dass niedrige elektrische Impedanz zwischen dem kombinierten Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 und dem Nicht-Blut-Gewebe vorhanden ist. Das Zuführen von HF-Energie ist auch möglich, wenn das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 kapazitiv mit dem Nicht-Blut-Gewebe gekoppelt ist, solange die Impedanz bei der Frequenz der HF-Energie, die eingesetzt wird, ausreichend niedrig ist, normalerweise weniger als einige Kiloohm oder weniger für ein kombiniertes Sensor-und-Ablations-Wandlerelement der oben erwähnten Größe. Es ist anzumerken, dass, wenn das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 eine Verbindung niedriger elektrischer Impedanz mit dem Nicht-Blut-Gewebe bei niedrigen Frequenzen hat, es auch möglich ist, das kombinierte Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 zum Messen eines elektrischen Potenzials in dem Nicht-Blut-Gewebe einzusetzen, das die Herzwand bildet, um beispielsweise ein EKG zu erzeugen. Damit ist es möglich, mit ein und demselben kombinierten Sensor-und-Ablations-Wandlerelement408 Strom zu erfassen, elektronisches Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes, das die Herzwand bildet, zu erfassen und Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren. -
4C zeigt ein Leiterplatten-Substrat400c , das ein Anzahl kombinierter Stromsensor-Ablations-und-Temperatur-Wandlerelementen412a ,412b (von denen in4 nur zwei dargestellt sind, gemeinsam412 ) trägt, die eingesetzt werden können, um Strom zu erfassen, Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren und die Temperatur zu erfassen oder zu überwachen, beispielsweise bei Ablations-Steuerung. Eine einzelne Steuerleitung, die gemeinsam mit414 gekennzeichnet ist, ist pro kombiniertes Stromsensor-Ablations-und-Temperatur-Wandlerelement412 zusätzlich zu einer gemeinsamen Rückführleitung416 zu den mehreren kombinierten Stromsensor-Ablations-und-Temperatur-Wandlerelementen412 erforderlich. Das kombinierte Stromsensor-Ablations-und-Temperatur-Wandlerelement412 kann die Form eines niederohmigen Widerstandes haben, so beispielsweise eines Widerstandes, der durch eine 30–100 μm breite Bahn aus 10–30 mm dicker Kupferfolie gebildet wird. Ein derartiger Widerstand hat einen üblichen Widerstandswert von 2–20 Ohm und kann als ein kombiniertes Stromsensor-Ablations-und-Temperatur-Wandlerelement412 eingesetzt wer den, um Strom zu messen, Ablation durchzuführen und Temperatur zu messen. Wenn er als Temperatursensor eingesetzt wird, ändert sich der Widerstand um ungefähr 1% bei einer Temperaturänderung von 2°C. -
4D zeigt ein Leiterplatten-Substrat400d , das eine Anzahl aneinander grenzender Wandlerelemente420a ,420b (von denen in4D nur zwei dargestellt sind, gemeinsam420 ) trägt. Die Wandlerelemente420 nutzen gemeinsame Steuerleitungen422 . Dieses Merkmal stellt einen Vorteil dar, da dadurch die Anzahl von Leitungen422 drastisch verringert wird, die zum Zurückführen zu dem Steuerungssystem (beispielsweise Steuerungssystem222 in2 ) erforderlich sind. -
5 zeigt ein vergrößertes Beispiel eines Teils der Ausführungsform in4D , der nahe an Nicht-Blut-Gewebe500 angeordnet ist. Um Strom durch Messen des Widerstandes des Wandlerelementes420b zu bestimmen, sollte die Spannung an einer Leitung422 und422b gleich sein, und die Spannung an einer Leitung422c und Leitung422d sollte gleich sein, doch eine andere Spannung als die von Leitung422a und Leitung422b . In diesem Zustand fließt zu vernachlässigender Strom durch Wandlerelement420a und Wandlerelement420c . Daher ist der durch Leitung422b und Leitung422c fließende Strom der gleiche wie der durch das Wandlerelement420b fließende Strom, und der Widerstand des Wandlerelementes420b kann auf einfache Weise unter Verwendung der Gleichung V = I/R berechnet werden. - Um zu bewirken, dass sich das Wandlerelement
420b auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um Ablation zu verursachen und dabei keine Ablation an Wandlerelement420a und Wandlerelement420c zu verursachen, sollte: - • die Spannung
an Leitung
422c und Leitung422d gleich sein; - • die Spannung an Leitung
422b höher sein als die Spannung an Leitung422c , so dass dem Wandlerelement420b ausreichend Leistung zugeführt wird, um zu bewirken, dass sich das Wandlerelement420b auf die geeignete Temperatur erhitzt; und - • die Spannung an Leitung
422a auf einen Wert festgelegt werden, der ein Bruchteil derjenigen an Leitung422b ist, so dass die dem Wandlerelement420a zugeführte Leistung nicht ausreicht, um zu bewirken, dass die Temperatur des Wandlerelementes420a ausreichend ansteigt, um Gewebeablation zu verursachen. - Wenn beispielsweise die Spannungen an Leitung
422c und Leitung422d auf 0 V festgelegt werden, Spannung an Leitung422b auf n Volt festgelegt wird und Spannung an Leitung422a auf 2/3 n Volt festgelegt wird, beträgt die dem Wandlerelement420a zugeführte Leistung nur 11% der dem Wandlerelement420b zugeführten Leistung. Dieses Verfahren, bei dem benachbarte Wandlerelemente420 gemeinsame Leitungen422 haben, kann beispielsweise in einer langgestreckten eindimensionalen Reihe verbundener Wandlerelemente420 eingesetzt werden oder kann auf Wandlerelemente420 angewendet werden, die in zweidimensionalen (wie in8 ,17A –17C ,18A und18B dargestellt) oder dreidimensionalen Feldern angeordnet sind. -
4E zeigt ein Leiterplatten-Substrat400e , das eine Anzahl von Wandlerelementen424a ,424b (von denen in4E nur zwei dargestellt sind, zusammen424 ) trägt. Die Wandlerelemente424 sind mit Leitungen426 gekoppelt, die Leitungen422 der Ausführungsform in4D gleichen, sowie mit zusätzlichen Leitungen428 , die hinzugefügt worden sind, um die Spannung an den Enden der Wandlerelemente424 zu messen. Durch dieses Merkmal wird die Genauigkeit beim Bestimmen des Widerstandes und damit der Temperatur der Wandlerelemente424 vorteilhafterweise verbessert. Die Leitungen426 , die den Wandlerelementen424 den Strom bereitstellen, weisen normalerweise ein geringes Spannungsgefälle auf, das die Genauigkeit der Widerstandsberechnung des Wandlerelementes424 beeinflussen kann. Diese zusätzlichen Leitungen428 weisen einen stark begrenzten Betrag an Strom auf, der durch sie fließt, und so ist das Spannungsgefälle über die Leitungen428 selbst über einen Abstand von mehreren Metern vernachlässigbar, und das Spannungsgefälle über die Wandlerelemente424 kann genau bestimmt werden. -
4F zeigt eine flexible Leiterplatte400f , die eine blattförmige Anordnung bildet. Ein ausdehnbarer Rahmen (beispielsweise der ausdehnbare Rahmen208 in2 ) kann von mehreren dieser blattförmigen Anordnungen eingenommen werden, von denen jede einen entsprechenden Teil des Nicht-Blut-Gewebes abdeckt, das die Wand des Körperorgans bildet, oder sich nahe daran befindet, wenn sie im Einsatz ist. Jede der blattförmigen Anordnungen trägt eine Vielzahl von Wandlerelementen430a ,430b (von denen in4F nur zwei dargestellt sind, gemeinsam430 ). Bei diesem Beispiel sind die Wandlerelemente430 , wie für die oben stehende Ausführungsform in4D beschrieben, miteinander gekoppelt. Leitungen423 koppeln jeden Wandler430 mit einem Steuerungssystem (beispielsweise Steuerungssystem222 in2 ). Die Leitungen423 können Verbindung für Strom, Kommunikation und/oder Steuerungssignale herstellen. Die Leitungen432 können beispielsweise elek trisch leitende Kopplung, induktive Kopplung, kapazitive Kopplung, optische Kopplung, galvanische Kopplung, Fluid-Kopplung und/oder Wärmekopplung bewirken. - Es gibt andere Methoden zum Herstellen der Wandlerelemente, die nicht auf einer Leiterplatte beruhen.
4G und4H zeigen einige Beispiele dafür. -
4G zeigt Wandlerelemente440a ,440b (gemeinsam440 , von denen in4G nur zwei dargestellt sind), die aus einem Bündel von Kohlefasern bestehen. Leitungen442 koppeln die Wandlerelemente440 mit einem Steuerungssystem. -
4H zeigt Wandlerelemente450a ,450b (von denen in4H nur zwei dargestellt sind, gemeinsam450 ), die direkt aus einer hohlen Metallröhre, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder als Alternative dazu aus Draht, hergestellt sind. Leitungen452 koppeln die Wandlerelemente450 mit einem Steuerungssystem. - Die Strukturen der Ausführungsformen in
4G und4H können gegenüber anderen Ausführungsformen vorteilhaft sein, da die Strukturen einfach zusammenzusetzen sind, und direkt als die Tragestruktur selbst verwendet werden können. Leitungen442 ,452 sind in Abständen mit der Kohlefaser oder Metall verbunden. Das Material zwischen den Leitungen442 ,452 bildet die Wandlerelemente440 ,450 . Um ordnungsgemäß zu funktionieren, sollten diese Wandlerelemente440 ,450 die gleichen oder ähnliche elektrische Eigenschaften wie die bereits dargestellten haben. Diese beiden Ausführungsformen bilden ein Beispiel dafür, wie mit ein und demselben Wandlerelement440 ,450 Strom erfasst, Temperatur erfasst oder gemessen, die Ablationsenergie zugeführt werden kann, und/oder dieses eine integrale Komponente der Tragestruktur sein kann. -
4A –4H zeigen Beispiele für zahlreiche Wandlerelement-Konstruktionen, die möglich sind. Wie aus der vorangehenden Beschreibung zu entnehmen ist, ist es wichtig, anzumerken, dass ein einzelnes Wandlerelement Blutstrom erfassen kann, um zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden, ein elektrisches Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes (beispielsweise der Herzwand) erfassen kann, Nicht-Blut-Gewebe abladieren kann, Temperatur erfassen oder messen kann und/oder eine integrale Komponente der Tragestruktur bilden kann oder eine beliebige Kombination dieser Funktionen erfüllen kann. Die Ablation kann durchgeführt werden, indem bewirkt wird, dass sich das Wandlerelement erhitzt, oder indem dem Nicht-Blut-Gewebe Energie, wie beispielsweise HF-Energie, direkt zugeführt wird. Des Weiteren können die Wandlerelemente unter Verwendung einzelner Leitungen, einer gemeinsamen Erdleitung oder gemeinsam genutzter Leitungen hergestellt werden. Jede Leitung kann eine separate Leitung aufweisen, die parallel dazu läuft, um Spannungspotenzial genau direkt an dem Wandlerelement zu bestimmen. In den Beispielen sind auch Verfahren zum Erfassen von Temperatur erörtert worden, die auf Änderungen des Widerstandes basieren. Es ist jedoch sicher möglich, andere Temperaturerfassungsverfahren, so beispielsweise Thermistoren oder Thermoelemente, in Verbindung mit den Wandlerelementen einzusetzen, die Wärme erzeugen. Beispielsweise könnte das erfassende Wandlerelement der Ausführungsform in4A ein Thermistor, ein Thermoelement oder eine temperaturempfindliche Diode sein. -
7 zeigt eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung700 , die eingesetzt werden kann, um zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden, indem Blutstrom erfasst wird. - Bei diesem Beispiel können die Wandlerelemente
702a –702d (gemeinsam702 ) Widerstandselemente sein, die beispielsweise aus Kupferbahnen auf einem flexiblen Leiterplatten-Substrat bestehen, oder Widerstandsdrähte, die an einer Struktur angebracht sind. Jedes Wandlerelement702 ist über elektronische Wandler-Wählschalter704aA –704h (gemeinsam704 ) mit einem einzelnen Paar Drähte706a ,706b (gemeinsam706 ) verbunden, um einen Weg über ein Kabel708 aus dem Körper heraus zu bilden. Die Wandler-Wählschalter704 können beispielsweise FET- oder MOSFET-Transistoren sein. Die Wandler-Wählschalter704 müssen normalerweise während der Ablations-Phase erhebliche Leistung übertragen. Das Kabel708 kann sich durch ein Lumen eines Katheters hindurch erstrecken oder ansonsten Teil einer Katheterstruktur sein. - Die Wandler-Wählschalter
704 werden durch Signale gewählt, die von einem Demultiplexer (Wähler)710 angelegt werden. Der Demultiplexer710 kann von einer geringen Anzahl von Drähten bzw. Leitern712 gesteuert werden (oder auch einem einzelnen Leiter, wenn Daten in serieller Form übertragen werden). Die Leiter706 ,712 verlaufen über das Kabel708 aus dem Körper heraus. Die Wandler-Wählschalter704 und der Demultiplexer710 können in einen Katheter (beispielsweise Katheter106 in1 ) in der Nähe eines distalen Endes oder eines Einsatzpunktes eingebaut sein. Die Wandler-Wählschalter704 und der Demultiplexer710 können sich in oder in der Nähe des ausdehnbaren Rahmens (beispielsweise des ausdehnbaren Rahmens208 in2 ) befinden, um die Anzahl und/oder Länge von Verbindungsdrähten zu minimieren, die durch den Katheter hindurch verlaufen. - An dem anderen bzw. proximalen Ende des Katheters befinden sich ein Modus-Wählschalter
726 und ein Multiplexer714 . Der Modus-Wählschalter726 kann betätigt werden, um zwischen einem Strömungs-Erfassungsmodus (in der Zeichnung dargestellte Position) und einem Ablations-Modus (zweite Position des Modus-Wählschalters726 ) zu wählen. Im Strömungs-Erfassungsmodus wird ein elektrischer Strom von einer Spannungsquelle716 und einem Widerstand718 (die eine annähernde Stromquelle bilden) erzeugt und in ein Wandlerelement702 geleitet, das über Wandler-Wählschalter704 ausgewählt wird. Die zwei Wandler-Wählschalter704 , die mit einem vorgegebenen der Wandlerelemente702 verbunden sind, das zum Erfassen von Strömung eingesetzt wird, sind geschlossen, und die restlichen Wandler-Wählschalter704 sind geöffnet. Das Spannungsgefälle über das Wandlerelement702 wird über einen Analog-Digital-Wandler720 gemessen und dem Steuercomputer722 zugeführt. - Es kann vorteilhaft sein, Wechselstrom oder eine Kombination aus Wechselstrom und Gleichstrom zum Erfassen und Ablation einzusetzen. Beispielsweise wird Gleichstrom für Ablation eingesetzt, und Wechselstrom zum Erfassen. Mit Wechselstromverfahren können auch Fehler aufgrund elektrochemischer Potentiale vermieden werden, die erheblich sein könnten, wenn verschiedene Metalle mit Blut in Berührung kommen.
- Die Bestimmung der Position der Öffnungen bzw. Pforten in die Kammer hinein kann erreicht werden, indem alle Wandlerelemente
702 sequenziell oder in Gruppen angeschaltet werden und eine Temperatur bestimmt wird, indem der Widerstand jedes Wandlerelementes702 gemessen wird. Eine Darstellung der Temperatur der Wandlerelemente702 kann in Steuercomputer722 erzeugt werden, oder der Steuercomputer722 kann ansonsten eine Position und/oder Ausrichtung bzw. Stellung der Vorrichtung in dem Hohlraum bestimmen. Die Wandlerelemente702 mit niedrigeren Temperaturen entsprechen den Öffnungen bzw. Pforten, die zu den Venen oder Klappen führen. - Wenn der Modus-Wählschalter
726 so eingestellt ist, dass Ablation gewählt ist, wird eine Ablations-Stromquelle724 sequenziell mit den Wandlerelementen702 verbunden, die durch den Steuercomputer722 ausgewählt werden, indem der Multiplexer714 adressiert wird, der seinerseits den Wandler-Wählschalter704 über den Demultiplexer710 steuert. Die Ablations-Energiequelle724 kann ein HF-Generator sein oder es kann sich um eine von mehreren anderen Energiequellen handeln, von denen im Folgenden mehrere beschrieben werden. Wenn Ablations-Energiequelle710 ein HF-Generator ist, findet bei dem Aufbau in7 bipolare HF-Ablation statt, bei der Strom in das Nicht-Blut-Gewebe einge leitet wird und zu einer Erde gelangt, die mit dem Körper verbunden ist. Der Strom, der durch das Nicht-Blut-Gewebe fließt, bewirkt, dass sich das Nicht-Blut-Gewebe erhitzt. Es kann jedoch auch bipolare Ablation eingesetzt werden. Neben Hochfrequenz können auch andere Ablations-Quellen verwendet werden. Frequenzen von Gleichstrom bis zu Mikrowellen können eingesetzt werden, wie auch die Zufuhr von Laserenergie über Lichtleiterfasern oder Tieftemperatur über dünne Röhren. Bei Laser-Ablation können die Wandler-Wählschalter704 die Form optischer Schalter haben. Bei Tieftemperatur-Ablation haben die Wandler-Wählschalter704 die Form geeigneter Ventile und/oder Betätigungselemente (beispielsweise Elektromagneten). Als Alternative dazu kann der untere Anschluss des unteren Schalters von Modus-Auswahlschalter726 direkt mit Erde verbunden sein. In dieser Konfiguration kann die Ablations-Energiequelle724 so eingerichtet sein, dass sie Strom mit Frequenzen von Gleichstrom bis Mikrowelle zuführt, wodurch die ausgewählten Wandlerelemente702 direkt erhitzt werden und Ablation über Wärmeleitung erzeugen. - Es kann vorteilhaft sein, während der Ablation die Temperatur des Nicht-Blut-Gewebes zu überwachen. Der ideale Temperaturbereich für das Nicht-Blut-Gewebe während der Ablation beträgt normalerweise 50–100°C. Da das Beispiel Temperaturüberwachung als Teil der Erfassung von Blutstrom einschließt, kann der Fortschritt der Ablation überwacht werden, indem Modus-Auswahlschalter
726 während der Ablation mehrere Male an eine Temperaturerfassungsposition geschaltet wird. -
8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltung800 , die eingesetzt werden kann, um durch Erfassen von Strömung zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden. - Bei diesem Beispiel können Wandlerelemente
802a –802g (von denen in8 nur sieben dargestellt sind, gemeinsam802 ) Widerstandselemente sein, die beispielsweise aus Kupferbahnen auf einem Leiterplatten-Substrat bestehen oder Widerstandsdrähte, die an einer Struktur angebracht sind. Die Enden jedes Wandlerelementes802 sind elektrisch mit den benachbarter Wandlerelemente802 gekoppelt, um ein verbundenes Raster bzw. Feld804 zu bilden. Jeder Knoten (in8 mit dem Zeichen A, B, C, D, I, F, G, H und I dargestellt) in dem Raster bzw. dem Feld ist elektrisch mit einem entsprechenden Steuerleiter, gemeinsam mit806 bezeichnet, gekoppelt. Die Steuerleiter806 führen über ein Kabel808 , das beispielsweise durch ein Lumen eines Katheters hindurchverlaufen kann, aus dem menschlichen oder tierischen Körper heraus. - Die Steuerleiter
806 können an einem proximalen Ende eines Katheters mit entsprechenden Wandler-Wählschaltern810a –810i (gemeinsam810 ) gekoppelt sein. Jeder der Wandler-Wählschalter810 wird durch ein Steuerungssystem812 gesteuert, das beispielsweise die Form eines programmierten Universalcomputers, Spezialcomputers, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder eines frei programmierbaren Verknüpfungsfeldes (FPGA) haben kann. Das Steuerungssystem812 legt Signale zum Auswählen zwischen einer regulierbaren Stromquelle814a –814i (gemeinsam814 ) und Erde816 (in8 nur einmal dargestellt) an. - Wenn ein bestimmtes Wandlerelement
802 zum Erfassen von Blutstrom eingesetzt werden soll, wird der Wandler-Wählschalter810 , der mit dem Knoten A–I an einem Ende des bestimmten Wandlerelementes802 verbunden ist, so eingestellt, dass die Stromquelle814 ausgewählt wird, und der Wandler-Wählschalter810 , der mit dem Knoten an dem anderen Ende des bestimmten Wandlerelementes802 verbunden ist, ist so konfiguriert, dass er Erde816 auswählt. Alle Knoten, die über ein Wandlerelement802 mit dem Knoten verbunden sind, der zum Auswählen einer Stromquelle814 konfiguriert ist, sind ebenfalls zum Auswählen einer Stromquelle814 konfiguriert. Alle Knoten, die über ein Wandlerelement802 mit dem Knoten verbunden sind, der zum Auswählen einer Erde konfiguriert ist, werden ebenfalls zum Auswählen von Erde816 konfiguriert. Alle verbundenen Stromquellen814 werden so reguliert, dass sie an den Knoten A–I, mit denen sie verbunden sind, die gleiche niedrige Spannung zuführen. Wenn beispielsweise das Wandlerelement802e verwendet werden soll, werden Knoten B, D, E und H mit Stromquellen814b ,814d ,814e ,814h verbunden, und Knoten A, C, F, G und I werden mit Erde816 verbunden. Die verbundenen Stromquellen814b ,814e ,814d ,814h werden so reguliert, dass die Spannung an den Knoten B, E, D und H die gleiche ist. Das Steuerungssystem812 steuert die Spannung an dem Knoten, indem es beispielsweise: - • den
gewünschten Knoten mit einem Multiplexer
818 auswählt; - • die Spannung mit einem Analog-Digital-Wandler (ADC)
820 misst; und - • die entsprechende Stromquelle
814 so reguliert, dass die gewünschte Spannung erzielt wird. - Bei dieser Konfiguration ist der Strom durch alle Wandlerelemente
802 , die mit dem vorgegebenen Wandlerelement802e verbunden sind, Null. Daher fließt der gesamte Strom von der Stromquelle814e , die mit dem vorgegebenen Wandlerelement802e verbunden ist, durch das Wandlerelement802e hindurch. Da sowohl das Spannungsgefälle über das vorgegebene Wandlerelement802e als auch der Strom durch selbiges hindurch bekannt sind, kann der Widerstandswert bestimmt werden, und die entsprechende Temperatur kann ermittelt werden. Die Positionen der Öffnungen bzw. Pforten in den Hohlraum (beispielsweise Kammer oder Vorhof) hinein können bestimmt werden, indem sequenziell alle oder wenigstens einige der Wandlerelemente802 angeschaltet werden und die Temperatur bestimmt wird, indem ein Widerstandswert jedes der Wandlerelemente802 gemessen wird. Das Steuerungssystem812 oder ein anderes System kann eine Darstellung der Temperatur der Wandlerelemente802 erzeugen, wobei die niedrigeren Temperaturen den Öffnungen bzw. Pforten entsprechen, die zu Venen oder Klappen führen. - Wenn ein Wandlerelement
802 für Ablation eingesetzt werden soll, wird der Wandler-Wählschalter810 , der mit den Knoten A–I an einem Ende des vorgegebenen Wandlerelementes802 verbunden ist, so eingestellt, dass die Stromquelle814 gewählt wird, und der Wandler-Wählschalter810 , der mit den Knoten A–I am anderen Ende des vorgegebenen Wandlerelementes802 verbunden ist, ist so konfiguriert, dass er eine Erdverbindung816 auswählt. Alle Knoten A–I, die über ein Wandlerelement802 an beiden Enden des bestimmten Wandlerelementes802 verbunden sind, das für Ablation eingesetzt werden soll, sind so konfiguriert, dass sie eine Stromquelle814 wählen. Die Stromquelle814 , die mit dem bestimmten Wandlerelement802 verbunden ist, das für Ablation eingesetzt werden soll, ist so eingestellt, dass sie dem bestimmten Wandlerelement802 ausreichend Energie zuführt, um seine Temperatur auf 50°C–100°C zu erhöhen, wobei dies ausreicht, um Ablation von Nicht-Blut-Gewebe zu verursachen. Alle anderen verbundenen Stromquellen814 werden so reguliert, dass sie Strom so zuführen, dass die Spannungen an den Knoten A–I, mit dem sie verbunden sind, ein Prozentsatz der Spannung an den Knoten A–I sind, die mit dem vorgegebenen Wandlerelement802 verbunden sind, das für Ablation eingesetzt werden soll, werden die Knoten B, C, D, E, H und I mit Stromquellen814b ,814c ,814d ,814e ,814h ,814i verbunden, und Knoten A, F und G werden mit Erde816 verbunden. Die Stromquelle814e , die mit Knoten E verbunden ist, wird so reguliert, dass Wandlerelement802e ausreichend Energie zugeführt wird, um Ablation zu bewirken. Dadurch wird eine Spannung an dem Knoten E erzeugt. Die Stromquellen814b ,814d ,814h , die mit Knoten B, D und H verbunden sind, werden so eingestellt, dass gewährleistet ist, dass die Spannung an diesen Knoten beispielsweise 66% der Spannung an Knoten E beträgt. Die Stromquellen814c ,814i , die mit Knoten C und I verbunden sind, werden so eingestellt, dass gewährleistet ist, dass die Spannungen an diesen Knoten beispielsweise 33% der Spannung an Knoten E betragen. Dadurch beträgt die Energie, die allen Wandlerelemente802 zugeführt wird, die mit Knoten B, C, D, H und I verbunden sind, 11% der Energie, die dem vorgegebenen Wandlerelement802 zugeführt wird, und reicht damit für Ablation nicht aus. Es ist möglich, andere Prozentsätze für Spannungswerte als hier angegeben zu verwenden. - Obwohl
8 eine Stromquelle für jedes Element zeigt, ist es auch möglich, eine Schaltung zu erzeugen, bei der Multiplexing eingesetzt wird, um die Anzahl erforderlicher Stromquellen verringern. Es kann auch eine Schaltung vorgegeben werden, die Spannungsquellen anstelle von Stromquellen verwendet. - Es gibt verschiedene Methoden zur Verbesserung der Genauigkeit beim Erfassen des Spannungsgefälles über die Wandlerelemente und damit der Genauigkeit der Temperaturmessung oder Stromerfassung. Eine verbesserte Genauigkeit ist der Einsatz von Vierpol-Erfassung.
-
6A zeigt eine Schaltung600a , mit der Vierpol-Erfassung implementiert wird, gemäß einer dargestellten Ausführungsform. - In
6A ist ein Wandlerelement602a mit Energieleitungen604a ,604b (gemeinsam604 ) gekoppelt, um den Strom zuzuführen, der erforderlich ist, um zu bewirken, dass sich das Wandlerelement602a ausreichend erhitzt, um konvektive Kühlung messen zu können. Messleitungen606a ,606b (gemeinsam606 ) werden verwendet, um die Spannung über das Wandlerelement602a zu messen. Zu vernachlässigender Strom fließt durch Messleitungen606a ,606b hindurch, und so tritt kein Spannungsgefälle über die Länge der Messleitungen606 auf. - In einigen Konfigurationen ist es möglich, den Effekt von Leitungswiderstand beim Messen von Spannung über die Wandlerelemente zu minimieren, ohne zusätzliche Drähte hinzuzufügen.
6B zeigt eine Schaltung, mit der dies implementiert werden kann. - Im Modus zum Erfassen von Temperatur oder Konvektionskühlung dienen Leitungen
610a ,610b (zusammen610 ) dazu, den Strom zuzuführen und abzuleiten, der erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Wandlerelemente612a –612e (zusammen612 ) Wärme erzeugen, die ausreicht, um Konvektionskühlung bzw. konvektives Kühlen messen können. Leitungen614a ,614 dienen dazu, die Spannung über Wandlerelement612a zu messen. Leitungen614b ,614c dienen dazu, die Spannung über Wandlerelement612b zu messen. Leitungen614c ,614d dienen dazu, die Spannung über Wandlerelement612c zu messen. Leitungen614d ,614e dienen dazu, die Spannung über Wandlerelement612d zu messen. Leitungen614e ,614f dienen dazu, die Spannung über Wandlerelement612e zu messen. Während des Ablations-Modus dienen Leitungen614e ,614b dazu, den Strom zuzuführen, der bewirkt, dass die Wandlerelement612a , das Nicht-Blut-Gewebe abladieren, Leitungen614b ,614c dienen dazu, den Strom zuzuführen, der bewirkt, dass das Wandlerelement612b abladiert, usw. -
6C zeigt eine Schaltung600c gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. Mit der Schaltung600c kann der Effekt des Leitungswiderstandes beim Messen von Spannung über die Wandlerelemente minimiert werden, ohne zusätzliche Leiter hinzu zu fügen. - Das Wandlerelement
622a zwischen den Knoten J und E wird beispielsweise für Temperatur-, Strom- oder Konvektionskühlungs-Erfassung eingesetzt. Die Leitungen, die mit Knoten J und O verbunden sind, führen dem Wandlerelement622a zwischen den Knoten den Strom zu. Dadurch wird ein messbares Spannungsgefälle über das Wandlerelement622a zwischen den Knoten J und O verursacht. Die mit dem Knoten B, D, E, F, I, K, N, P, S, T, U, W verbundenen Leitungen dienen dazu, Spannung an den entsprechenden Knoten zu erfassen. Das Steuerungssystem, mit dem die Leitungen verbunden sind, ist so konfiguriert, dass vernachlässigbarer Stromfluss durch diese Leitungen stattfindet und das Spannungsgefälle über die Leitungen vernachlässigt werden kann. Die mit den Knoten A, C, G, H, L, M, Q, R, V und X verbundenen Leitungen werden aktiv angesteuert und steuern die Knoten auf eine bestimmte Spannung. Das Steuerungssystem reguliert die Spannungen an den Knoten A, C, G, H und L so, dass die an den Knoten B, D, E, F, I und K gemessenen Spannungen alle gleiche Messwerte aufweisen. Wenn dieser Zustand eintritt, kann der Strom zwischen den Knoten E und D, E und B, E und F vernachlässigt werden, und daher muss der Strom zwischen den Knoten E und J vernachlässigbar sein, und Knoten E ist auf dem gleichen Potenzial wie Knoten J. Das Steuerungssystem reguliert die Spannungen an den Knoten X, R, V, M und Q so, dass die an den Knoten W, S, T, U, N und P gemessenen Spannungen alle gleiche Messwerte aufweisen. Wenn dieser Zustand eintritt, kann der Strom zwischen den Knoten S und T, T und W, T und U vernachlässigt werden, und daher muss der Strom zwischen den Knoten T und O vernachlässigbar sein, und Knoten T ist auf dem gleichen Potenzial wie Knoten O. Das Spannungsgefälle über das Element zwischen den Knoten J und O entspricht daher der Differenz zwischen der Spannung an Knoten E und der Spannung an Knoten T. -
9 zeigt eine Ausführungsform, mit der die Anzahl von Steuerleitungen reduziert wird. -
9 zeigt eine Schaltung900 , die eine Vielzahl von Wandlerelementen902a –902i (von denen in9 nur neun dargestellt sind, zusammen902 ) enthält, die ein ein-, zwei- oder dreidimensionales Raster oder Feld904 bilden können. Eine Vielzahl von Dioden906a ,906i (von denen in9 nur neun dargestellt sind, zusammen906 ) oder andere nichtlineare Vorrichtungen oder aktive Vorrichtungen dienen dazu, die Anzahl von Steuerleitungen908 zu reduzieren. Die Leitungen908 können von außen von außerhalb eines Patienten zugänglich sein, beispielsweise über ein Kabel910 , das durch ein Lumen eines Katheters hindurch verläuft oder ansonsten Teil eines Katheters ist. - Regulierbare Spannungsquellen
914a –914h (von denen in9 nur acht dargestellt sind, zusammen914 ) sind so konfiguriert, dass sie, wenn diese Schaltung900 keine Erfassung oder Ablation durchführt, die Dioden906 in Sperrrichtung vorspannen, so dass kein Strom in der Schaltung900 fließt. Die Schaltung900 kann eine Vielzahl von Stromsensoren912a –912h (zusammen912 ) enthalten, die Signale, die erfasste Ströme anzeigen, zu einem Steuerungssystem916 koppeln. Bei diesem Beispiel wird der Vorgang des Vorspannens in Sperrrichtung ausgeführt, indem Spannungsquellen914a –914d auf positive Spannung „h” eingestellt werden und Spannungsquellen914i –914h auf Erde. Wenn ein Wandlerelement902 für Strömungs-Erfassung, Temperatur-Erfassung oder Ablation eingesetzt werden soll, wird die Diode906 , die sich in Reihe zu dem jeweiligen Wandlerelement902 befindet, in Durchlassrichtung vorgespannt. Dies wird erreicht, indem die Spannungsquelle914 , die mit der jeweiligen Diode906 verbunden ist, auf eine positive Spannung „g” eingestellt wird, die größer ist als 0 und kleiner als h, und die Spannungsquelle914 , die mit dem jeweiligen Wandlerelement902 verbunden ist, auf eine positive Spannung „f” eingestellt wird, die größer ist als 0 und kleiner als h und die ausreicht, um die entsprechende Diode906 in Durchlassrichtung vorzuspannen. Wenn beispielsweise das Wandlerelement902e zum Erfassen oder Ablation eingesetzt werden soll, sollte die regulierbare Spannungsquelle914g auf g Volt eingestellt werden, die regulierbare Spannungsquelle914b sollte auf f Volt eingestellt werden, die regulierbaren Spannungsquellen914a ,914c ,914d sollten auf h Volt eingestellt werden, und die regulierbaren Spannungsquellen914e ,914f , sowie914h sollten auf Erde eingestellt werden, wobei 0 < f < g < h. Die speziellen Werte, die für f, g und h verwendet werden, hängen von Faktoren, wie beispielsweise der gewünschten Wärmemenge von dem Wandlerelement902 und dem Widerstandswert des Wandlerelementes902 , ab. Da die Durchlassspannung einer Siliziumdiode sich um ungefähr 2 Mv/°C ändert, können die Dioden906 als Temperatursensoren eingesetzt werden. - In einigen Ausführungsformen ist es von Vorteil, zu gewährleisten, dass die gesamte medizinische Behandlungsvorrichtung gegenüber dem Körper elektrisch isoliert ist. Der Grund dafür, dass dies vorteilhaft sein kann, besteht darin, zu verhindern, dass elektrochemische Aktivität Offset-Spannungen erzeugt, zu verhindern, dass Leckströme Messungen beeinflussen, und die Erzeugung von Gasblasen in dem Blutstrom zu verhindern.
- Erfassen von Impedanzänderungen
- Das Messen der elektrischen Impedanz ist als eine Methode vorgeschlagen worden, mit der festgestellt wird, wann eine Kathetersonde in Kontakt mit dem Nicht-Blut-Gewebe der Herzwand ist. Unterscheiden zwischen Nicht-Blut-Gewebe und Blut unter Verwendung elektrischer Impedanz ist jedoch problematisch, da die Impedanz von vielen Faktoren, wie beispielsweise Kontaktdruck und Kontaktfläche, beeinflusst wird. Des Weiteren kann das Wandlerelement (z B. Elektrode) mit vielen verschiedenen Materialien in Kontakt sein, von denen jedes eine andere Impedanz aufweist. Jedoch kann das Messen der Dielektrizitätskonstante über einen Bereich von Frequenzen effektiv genutzt werden, um zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden.
- Material, wie beispielsweise Blut, Muskelgewebe, Fett, Fasermaterial und verkalktes Gewebe, hat jeweils eine andere Impedanz. Bei allen erwähnten Materialien mit Ausnahme von Blut (und anderen Flüssigkeiten, wie beispielsweise Urin) nimmt jedoch die Dielektrizitätskonstante mit steigender Frequenz ab. Die Leitfähigkeit all dieser Materialien einschließlich Blut bleibt beispielsweise von Gleichspannung bis über 100 MHz nahezu konstant. Die Dielektrizitätskonstante von Blut (und den meisten anderen Flüssigkeit in dem Körper) ist bei 1 kHz und 100 kHz ungefähr gleich, während bei allen anderen erwähnten Materialien die Dielektrizitätskonstante zwischen diesen Frequenzen um einen Faktor von ungefähr 4 und normalerweise um wenigstens einen Faktor von 10 fällt. Daher kann genaue Unterscheidung zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe getroffen werden, indem das Verhältnis der Dielektrizitätskonstante bei 1 kHz zu dem Wert bei 100 kHz überwacht wird. Tabelle 1 und 2 zeigen die Änderung der Leitfähigkeit und der relativen Dielektrizitätskonstante in Bezug auf die Frequenz.
Leitfähigkeit (S/m) log10(Freq) 3 5 6 7 9 Blut 0,7 0,7 0,7 1 1,49 Fett 0,025 0,025 0,03 0,04 0,06 Muskel 0,4 0,4 0,4 0,4 0,75 Fasermaterial 0,24 0,24 0,24 0,29 0,33 Kalzium 0,08 0,08 0,1 0,12 0,17 Gefäßwand 0,58 0,58 0,58 0,67 0,83 Relative Dielektrizitätskonstante log10(Freq) 3 5 6 7 9 Blut 4100 4000 2000 300 75 Fett 20000 100 50 30 12 Muskel 400000 10000 8000 200 70 Fasermaterial 2000 500 50 5 3 Kalzium 10500 500 250 70 30 Gefäßwand 100000 5000 4000 100 30 -
10A –10D zeigen Beispiele dafür, wie Wandlerelemente zum Erfassen der Dielektrizitätskonstante aufgebaut sein können.10A –10D zeigen Beispiele verschiedener Wandlerelemente, die unter Verwendung flexibler Leiterplatten-Substrate und/oder Materialien hergestellt werden können. Die entstehenden Wandlerelemente können an einer Struktur befestigt werden, die dem ausdehnbaren Rahmen208 (2 ) gleicht und aus einem Material, wie beispielsweise Nitinol, besteht. Als Alternative dazu können die entstehenden Wandlerelemente Leiterplatten-Substrate enthalten, die so dick sind, dass die Leiterplatten-Substrate selbst den Rahmen bilden. Die Wandlerelemente können auch unter Verwendung separater Komponenten hergestellt werden. -
10A zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1000a , das Dielektrizitätskonstanten-Sensorelemente1000 (von denen in10A nur eines dargestellt ist), die auf die Dielektrizitätskonstante ansprechen, Ablations-Elemente1004 (von denen in10A nur eines dargestellt ist), die betrieben werden können, um zu abladieren, und Temperatur-Sensorelemente1006 (von denen in10A nur einer dargestellt) trägt, die auf Temperatur anspre chen. In der dargestellten Ausführungsform nutzen die Ablations-Elemente1004 und die Temperatursensor-Elemente1006 einige Steuerleitungen1008 gemeinsam. Die Leitungen1008 sind mit einem Steuerungssystem (in10B nicht dargestellt) gekoppelt. Es ist auch möglich, dass jedes der Ablations-Elemente1004 und Temperatursensor-Elemente1006 separate Steuerleitungen1008 aufweisen, die mit einem Steuerungssystem gekoppelt sind (in10B nicht dargestellt). -
10B zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1000b , das kombinierte Dielektrizitätssensor-und-Ablations-Elemente1010 (von denen in10B nur eines dargestellt ist) trägt, die sowohl auf die Dielektrizitätskonstante ansprechen als auch so betrieben bzw. betätigt werden können, dass sie Gewebe abladieren. Das Leiterplatten-Substrat1000b trägt auch separate Temperatursensor-Elemente1012 (von denen in10B nur eines dargestellt ist), die auf Temperatur ansprechen. Leitungen1114 sind mit einem Steuerungssystem (in10B nicht dargestellt) gekoppelt. -
10C zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1000c , das kombinierte Dielektrizitäts-konstanten-und-Ablations-Elemente1016 (von denen in10C nur eines dargestellt ist) trägt, die sowohl auf die Dielektrizitätskonstante ansprechen als auch so betätigt werden können, dass sie Nicht-Blut-Gewebe abladieren. Jedes der kombinierten Dielektrizitäts-konstanten-und-Ablations-Elemente1016 weist eine entsprechende Leitung (gemeinsam1018 ) auf, die zu einem Steuerungssystem (in10C nicht dargestellt) verläuft. Ein Beispiel einer Schaltung, die zum Steuern und Aktivieren der kombinierten Dielektrizitätskonstanten-und-Ablations-Elemente1016 verwendet wird, ist in11 dargestellt. -
10D zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1000d , das kombinierte Dielektrizitätskonstantensensor-Temperatursensor-und-Ablations-Elemente1020 trägt, die auf die Dielektrizitätskonstante ansprechen, auf Temperatur ansprechen und betrieben werden können, dass sie Nicht-Blut-Gewebe abladieren. Jedes der kombinierten Elemente ist über eine entsprechende Leitung (gemeinsam1022 ) mit einem Steuerungssystem (in10D nicht dargestellt) gekoppelt. Eine derartige Ausführungsform kann unter Verwendung einer Leiterplatte mit Kupferbahnen hergestellt werden, die keine Oberflächenisolierung aufweisen. Die Temperaturerfassung und Ablation können, wie bereits unter Bezugnahme auf7 beschrieben, gesteuert werden. Die Erfassung der Dielektrizitätskonstante kann, wie unter Bezugnahme auf11 beschrieben, gesteuert werden. -
11 zeigt eine Schaltung1100 , die eingesetzt werden kann, um Blut von Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden, indem die Änderung der Dielektrizitätskonstante erfasst wird, gemäß einer dargestellten Ausführungsform. - Ein Wandlerelement
1102 , das von einem Leiterplatten-Substrat1104 getragen wird, ist in physischem Kontakt mit einem Körpermaterial1106 (Nicht-Blut-Gewebe oder Blut). Das Körpermaterial1106 ist an der gleichen Rückleitung1108 geerdet wie die Schaltung1100 . Anstelle einer Rückleitung kann eine Erdelektrode an das Wandlerelement (beispielsweise Elektrode)1102 angrenzend verwendet werden. Eine alternative Ausführung kann darin bestehen, ein symmetrisches Paar Elektroden mit Signalen eingesetzt werden, die entgegengesetzte Phase relativ zu Erde aufweisen, ansonsten jedoch gleich sind. Durch eine derartige Konfiguration nimmt die Immunität gegenüber elektrischem Rauschen zu. Wenn Frequenz F1 oder F2 Wandlerelement1102 von Oszillatoren1110a ,1110b über einen Widerstand1112 zugeführt wird, kann die Phasenverschiebung des Signals, die durch die Dielektrizitätskonstante des Körpermaterials1106 verursacht wird, mit einem Phasenmesser gemessen werden. Die Dielektrizitätskonstante ist die Tangente der Phasenverschiebung. Um die Immunität gegenüber Rauschen zu verbessern, werden sowohl die phasengleiche Komponente als auch die phasenversetzte bzw. Quadratur-Komponente gemessen (Ausgänge1114a ,1114b ) und dann dividiert, um die Phasenverschiebung zu bestimmen. Die phasengleiche und die phasenversetzte Komponente werden gemessen, indem das Spannungssignal an Wandlerelement1102 unter Verwendung des Phasenschiebers1116 und der Multiplizierglieder1118 mit dem Ansteuersignal und mit dem um 90° phasenverschobenen Ansteuersignal multipliziert werden. Ein Selektor1119 kann dazu dienen, selektiv zwischen Koppeln der Frequenzen F1, F2 oder keiner Frequenz umzuschalten. - Ein Paar Analog-Digital-Wandler
1120 dienen dazu, die Ergebnisse nach Tiefpassfiltern durch Kondensator1122 zu digitalisieren. Der gesamte Vorgang kann, wenn gewünscht, digital durchgeführt werden, indem das Signal von dem Wandlerelement1102 digitalisiert wird, da die höchste Frequenz relativ niedrig ist. Es kann eine separate Schaltung für jedes Wandlerelement1102 verwendet werden, oder ein Selektor1124 (auch als Multiplexer oder analoger Schalter) kann die gleiche Schaltung in schneller Aufeinanderfolge mit mehreren Wandlerelementen1102 verbinden. Die für eine exakte Messung benötigte Zeit beträgt normalerweise mehrere Millisekunden, so dass selbst ein großes Raster bzw. Feld von Wandlerelementen1102 schnell abgebildet werden kann. Ein und dieselbe Leitung1126 kann auch dazu dienen, Strom für HF-Ablation unter Verwendung von Ablations-Energie quelle1128 und eines Schalters1130 zuzuführen. Als Alternative dazu könnte eine andere Energiequelle, wie beispielsweise eine Gleichstromquelle, angeschlossen sein und eine Spannung und Strom bereitstellen, um das Wandlerelement1102 direkt zu veranlassen, eine Menge an Wärme zu erzeugen, die ausreicht, um Ablation zu bewirken. - Erfassung von Kraft
- Ein anderes Verfahren zum Unterscheiden zwischen Nicht-Blut-Gewebe und Blut besteht darin, eine Kraft zu messen, die im Inneren auf ein oder mehrere Wandlerelement/e ausgeübt wird, das/die an einem ausdehnbaren Rahmen (beispielsweise dem ausdehnbaren Rahmen
208 in2 ) angebracht ist/sind oder anderweitig von ihm getragen wird/werden. Bei einem Beispiel für diese Methode können die Wandlerelemente die Form einer Anordnung von Kraftsensoren haben, so beispielsweise Kraftsensorplatten. Ein piezoelektrisches Polymermaterial, wie beispielsweise PVDF, kann als ein Krafterfassungselement eingesetzt werden, und zwei oder mehr Krafterfassungselemente können kombiniert werden, um ein Krafterfassungsraster auszubilden. Derartige Krafterfassungselemente sind bereits verfügbar, so beispielsweise das Ktech-Modell mit der Nummer MP-25-04-PL (von www.ktech.com). Diese Krafterfassungsplatten auf Basis von PVDF sind sehr dünn, flexibel, haben starken Ausgang und können einfach in eine flexible Leiterplatte integriert werden. Flüssigkeiten, wie beispielsweise Blut, erzeugen sehr geringe Widerstandskraft, wenn der ausdehnbare Rahmen Kraftsensor-Wandlerelemente zu dem Nicht-Blut-Gewebe nach außen drückt, das die Innenfläche des dargestellten Hohlraums bildet. Die Kraftsensor-Wandlerelemente, die sich nahe an den Öffnungen bzw. Pforten befinden, sind geringerer Kraft ausgesetzt als diejenigen nahe an dem Nicht-Blut-Gewebe. Unterschiedliche Kraftverteilung über die Kraftsensor-Wandlerelemente ermöglicht es, die Position der Öffnungen bzw. Pforten zu bestimmen. -
12A –12C zeigen Beispiele dafür, wie die Kraftsensor-Wandlerelemente unter Verwendung flexibler Leiterplatten-Substrate verschieden aufgebaut sein können. Kraftsensor-Wandlerelemente können an einer ähnlichen Struktur wie den bereits beschriebenen ausdehnbaren Rahmen (beispielsweise der ausdehnbare Rahmen208 in1 ) befestigt sein, die aus einem Material, wie beispielsweise Nitinol, bestehen. Als Alternative dazu kann das Leiterplattensubstrat so dick sein, dass das Leiterplattensubstrat selbst der Rahmen ist. Die Wandlerelemente könnten auch unter Verwendung separater Komponenten konstruiert werden. -
12A zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1200a , das separate Kraftsensor-Wandlerelemente1202 (von denen in12A nur eines dargestellt ist), die auf Kraft ansprechen, Temperatursensor-Wandlerelemente1204 (von denen in12A nur eines dargestellt ist), die auf Temperatur ansprechen, und Ablations-Wandlerelemente1206 (von denen in12A nur eines dargestellt ist) trägt, die so betätigt werden können, dass sie Nicht-Blut-Gewebe abladieren. Die verschiedenen Wandlerelemente1202 ,1204 ,1206 nutzen zusammen eine gemeinsame Erde1208 . Die Ablations- und die Temperatursensor-Wandlerelemente1206 ,1204 nutzen zusammen eine gemeinsame Steuerleitung1210 . Steuerleitungen1210 sind mit einem Steuerungssystem (in12A nicht dargestellt) gekoppelt. Das bevorzugte Kraftsensor-Wandlerelement1202 ist ein piezoelektrisches Polymermaterial. Ein Beispiel einer Schaltung, die zum Steuern und Überwachen derartiger Kraftsensor-Wandlerelemente1202 eingesetzt werden kann, ist in13 dargestellt. -
12B zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1200b , das separate Kraftsensor-Wandlerelemente1222 (von denen in12B nur eines dargestellt ist), die auf Kraft ansprechen, und Elemente mit kombinierten Temperatursensor-und-Ablations-Wandlerelementen1224 (von denen in12B nur eines dargestellt ist) trägt. Jedes der Wandlerelemente1222 ,1224 weist entsprechende Leitungen (gemeinsam1226 ) auf, die mit einem Steuerungssystem (in12B nicht dargestellt) gekoppelt sind. Die kombinierten Temperatursensor-und-Ablations-Wandlerelemente1224 können auf die gleiche Weise wie für die Ausführung in7 beschrieben gesteuert werden. Das Kraftsensor-Wandlerelement122 kann, wie unter Bezugnahme auf13 beschrieben, gesteuert und überwacht werden. -
12C zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1200c , das Kraftsensor-Wandlerelemente1232 (von denen in12C nur einer dargestellt ist), die auf Kraft ansprechen, und kombinierte bzw. integrierte Temperatursensor-und-Ablations-Wandlerelemente1234 (von denen in12C nur eines dargestellt ist) trägt, die auf Temperatur ansprechen und betätigt werden können, um Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren. Die kombinierten Temperatursensor-und-Ablations-Wandlerelemente1234 sind von den Kraftsensor-Wandlerelementen1232 getrennt. Jeder der verschiedenen Typen von Wandlerelementen1232 ,1234 weist entsprechende Leitungen (gemeinsam1236 ) auf, die möglicherweise über einen Multiplexer (in12C nicht dargestellt) mit einem Steuerungssystem (in12C nicht dargestellt) gekoppelt sind. Die kombinierten Temperatursensor-und-Ablations-Wandlerelemente können auf die gleiche Weise gesteuert werden, wie bereits unter Bezugnahme auf7 erläutert. -
13 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung1300 gemäß einer dargestellten Ausführungsform, die dazu dient, die Kräfte zu erfassen, die die Kraftsensor-Wandlerelemente (beispielsweise12A –12C ) erfassen. - Eine Kraft wird durch ein Körpermaterial
1306 , beispielsweise Blut oder Nicht-Blut-Gewebe, auf ein Kraftsensor-Wandlerelement1302 ausgeübt, das von einem flexiblen Leiterplatten-Substrat1304 getragen wird. - Ein Ladungsverstärker
1308 wandelt einen Ausgang des Kraftsensor-Wandlerelementes1302 in eine Spannung um, die durch einen Analog-Digital-Wandler1310 digitalisiert wird. Diese Spannung ist proportional zu der durch das Körpermaterial1306 auf das Kraftsensor-Wandler1302 ausgeübten Kraft, und der Ausgang kann einen Druck anzeigen. Ein Ablations-Wandlerelement (z. B. Elektrode) kann, wie bereits erläutert, zur Temperaturüberwachung eingesetzt werden, oder es kann ein separater Temperatursensor1312 eingesetzt werden. Ein Kondensator1314 kann eingesetzt werden, um die Hochfrequenz gegenüber dem Gleichstrom zu isolieren, der für Temperaturerfassung verwendet wird. Temperaturerfassung kann von einer Temperatur-Steuereinheit1316 genutzt werden, um eine Ablations-Energiequelle1318 zu steuern und ein Ablations-Wandlerelement1320 zu veranlassen, ein geeignetes Maß an Ablation zu erzeugen (beispielsweise Zeit, Temperatur, Strom, Leistung usw. zu steuern). Ein Schalter1322 oder ein Ventil kann die Ablations-Energiequelle1318 selektiv mit dem Ablations-Wandlerelement1320 koppeln. - Wenn ein piezoelektrisches Polymermaterial als das Kraftsensor-Wandlerelement
1302 eingesetzt wird, ist es wichtig, zu gewährleisten, dass das Kraftsensor-Wandlerelement1302 ausreichend elektrisch isoliert ist, um jeglichen Leckstrom auszuschließen. Ein mögliches Isoliermaterial für den Einsatz ist Silikon. Des Weiteren kann das Integrieren eines Verstärkers in der Nähe des piezoelektrischen Kraftsensor-Wandlerelementes1302 die Leistung der Schaltung verbessern und die Schaltung1300 weniger anfällig für Leckstrom machen. - Obwohl diese Schaltung
1300 Multiplexen über Verbinder1330a ,1330b nutzt, um die auf die Elemente ausgeübte Kraft zu messen, ist es auch möglich, auf Multiplexen zu verzichten und stattdessen eine spezielle Schaltung für jedes Element einzusetzen, oder eine Kombination beider Methoden. - Es ist anzumerken, dass das gleiche piezoelektrische Erfassungsraster auch auf alternative Weise eingesetzt werden kann, um Nicht-Blut-Gewebe von Blut zu unterscheiden. Beispielsweise kann es als ein Ultraschallsender und -empfänger eingesetzt werden, um auf Basis von Reflektion oder eines Dämpfungskoeffizienten zu unterscheiden.
- Rahmen
- Der Rahmen verleiht der Komponente der medizinischen Vorrichtung (beispielsweise dem Raster bzw. Feld von Wandlerelementen), die verwendet wird, um zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden, die Fähigkeit zum Ausdehnen und Zusammenziehen. Die Wandlerelemente, die eingesetzt werden, um einen Parameter oder eine Eigenschaft zu erfassen und zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden, können an einem Rahmen angebracht oder anderweitig von ihm getragen werden oder können eine integrale Komponente des Rahmens selbst bilden. Der Rahmen kann flexibel genug sein, um in einer Katheterhülse zu gleiten und ihn perkutan einzuführen. Die bereits erläuterte
2 zeigt eine Ausführungsform eines derartigen Rahmens. Zusätzliche Ausführungsformen von Rahmen sind in14A ,14B ,15A ,15B ,15C ,16A und16B dargestellt. -
14A zeigt einen Rahmen1400 , der aus einer Anzahl wendelförmiger Elemente1402a ,1402b (zusammen1402 ) besteht, in einer nicht ausgedehnten Form und in einer Katheterhülse1404 eines Katheters1408 positioniert.14B zeigt den Rahmen1400 aus der Katheterhülse1404 heraus ausgefahren und in einer ausgedehnten Form. - Die wendelförmigen Elemente
1402 können um eine Welle1410 herum angeordnet sein. Die wendelförmigen Elemente1402 können zwischen einander gegenüberliegenden Anschlägen1412a ,1412b angeordnet sein, die mit den Enden der wendelförmigen Elemente1402 in Eingriff kommen, um Ausdehnung zu bewirken. Obwohl zwei wendelförmige Elemente dargestellt sind, können bei einigen Ausführungsformen mehr oder weniger wendelförmige Elemente1402 eingesetzt werden. - Der Rahmen
1400 wird ausgedehnt, indem eine Welle1410 eingezogen wird. Einziehen der Welle1410 bewirkt, dass der Mittelpunkt der wendelförmigen Elemente nach außen gedrückt wird und sich auf die Innenfläche des Hohlraums zu bewegt, in dem der Rahmen positioniert ist.14B zeigt, dass einige der wendelförmigen Elemente1402 im Uhrzeigersinn ausgerichtet sind und andere entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichtet sind. Die einander entgegengesetzten Richtungen bewirken, dass die wendelförmigen Elemente1402a ,1402b einander schneiden und ein Gitter bilden. - Die wendelförmigen Elemente
1402 können aus vielen verschiedenartigen Materialien einschließlich massivem Draht (wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl), hohlen Röhren, Kohlefaser oder einer flexiblen Leiterplatte mit einem mit Nitinol-Substrat hergestellt werden. Die wendelförmigen Elemente1402 bilden eine integrale Komponente der Erfassungs- und Ablations-Wandlerelemente.4 zeigt verschiedene Beispiele dafür, wie Elemente aus massivem Draht, hohlen Röhren, Kohlefaser oder flexiblen Leiterplatten hergestellt werden können. Wenn die Wandlerelemente eine integrale Komponente des Rahmens bilden, macht das für den Rahmen einzusetzende Material geeignete mechanische und elektrische Eigenschaften erforderlich. Wenn die Vorrichtung unter Verwendung von Strömungs-Erfassung zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe unterscheidet, weist das für die wendelförmigen Elemente1402 eingesetzte Material vorzugsweise eine erhebliche Änderung des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur auf, die unabhängig von der Verformung der wendelförmigen Elemente1402 ist. Des Weiteren wird ein Widerstandswert von mehreren Ohm pro Quadratzentimeter oder mehr bevorzugt, da dadurch die Strommenge verringert wird, die erforderlich ist, um das Wandlerelement zu erhitzen. Die wendelförmigen Elemente1402 können auch als ein Träger für eine sekundäre Baugruppe dienen, die die Erfassungs- und Ablations-Wandlerelemente trägt. Ein Beispiel dafür ist eine Struktur aus rostfreiem Stahl oder Nitinol, die dazu dient, Wandlerelemente auszudehnen, die mit einem flexiblen Leiterplatten-Substrat hergestellt werden. -
15A –C zeigen einen Rahmen1500 gemäß einer weiteren dargestellten Ausführungsform. - Der Rahmen
1500 enthält ein einzelnes wendelförmiges Element1502 , eine Vielzahl von Rippen1504 sowie eine Welle1506 , die annähernd parallel zu einer Längsachse eines Katheters1508 ausgerichtet ist. Die Sensor- und Ablations-Wandlerelemente befinden sich an dem wendelförmigen Element1502 und den Rippen1504 . -
15A zeigt den Rahmen1500 in seiner nicht ausgedehnten bzw. zusammengezogenen Form in einer Katheterhülse1510 des Katheters1508 positioniert. In der nicht ausgedehnten bzw. eingezogenen Form sind die Rippen1504 an die Welle1506 gedrückt, und das einzelne wendelförmige Element1502 ist um die Rippen1504 herum gewickelt. Die Katheterhülse1510 wird teilweise in das Lumen, den Hohlraum, die Kammer oder den Vorhof eingeführt, in dem/der die Vorrichtung arbeiten soll. Der Rahmen15 wird dann aus der Hülse1510 heraus in die Kammer hineingeschoben und danach ausgedehnt. -
15B zeigt den Rahmen1500 in einer teilweise ausgedehnten Form. Der Rahmen1500 wird ausgedehnt, indem zunächst das wendelförmige Element1502 abgewickelt wird. Die Welle1506 wird gedreht, wodurch sich das wendelförmige Element1502 abwickelt und von der Welle1506 nach außen ausdehnt. -
15C zeigt den Rahmen1500 in vollständig ausgedehnter Form. Der Rahmen1500 wird vollständig ausgedehnt, indem die Welle1506 eingezogen wird, wodurch sich die Rippen1504 nach außen biegen und sowohl das wendelförmige Element1502 als auch die Rippen1504 so bewegt werden, dass sie sich nahe an dem Nicht-Blut-Gewebe befinden, das die Innenfläche der Kammer bildet. Die Rippen1504 und das wendelförmige Element1502 können nur physisch an den proximalen und distalen Enden der Rippen1504 sowie des wendelförmigen Elementes1502 angebracht sein, oder die Rippen1504 können Schleifen aufweisen, die über ihre Länge beabstandet sind und über die das wendelförmige Element1502 gleitet. - Es gibt verschiedene Abwandlungen des in
15A –15C dargestellten Beispiels. Diese schließen ein Rahmen ein, bei dem sich das wendelförmige Element innerhalb der Rippen befindet und die Rippen nach außen drückt. Als Alternative dazu kann ein Rahmen ein wendelförmiges Element enthalten, das im Inneren der Rippen angeordnet ist, und die Rippen sind nur an dem proximalen oder distalen Ende angebracht. - Die gleichen Prinzipien bezüglich Konstruktion und Zusammensetzung der Rippen, wie sie für den Rahmen
1400 in14A und14B beschrieben sind, können auf den Rahmen1500 in15A –15C angewendet werden. -
16A und16B zeigen eine Ausführungsform eines Rahmens1600 , der unter Verwendung eines oder mehrerer aufweitbarer Elemente1602 hergestellt wird. Das dargestellte spezielle aufweitbare Element1602 ist annähernd sphärisch geformt, obwohl es auch möglich ist, einen Rahmen unter Verwendung aufweitbarer Elemente herzustellen, die länglich sind. -
16A zeigt den Rahmen1600 in einer aufgeblasenen bzw. ausgedehnten Form.16B zeigt einen Schnitt durch den Rahmen1600 . Das bevorzugte Verfahren zum Ausdehnen dieses Rahmens1600 besteht darin, eine oder mehrere Pforten1604 mit einem Fluid aufzuweiten. Ein Fluid, wie beispielsweise physiologische Kochsalzlösung, das keine Gefahr darstellt, wenn es unbeabsichtigt in den Körper hinein freigesetzt wird, kann besonders geeignet sein. Die Pforte1604 kann in Fluidverbindung mit einer Quelle von Fluid stehen, beispielsweise über ein oder mehrere Lumen eines Katheters1606 . Die Quelle von Fluid kann unter Druck stehen. Das aufweitbare Element1602 kann im Inneren einer Katheterhülse1608 zum perkutanen oder intravaskulären Einführen zusammengefaltet sein. Das aufweitbare Element1602 kann aus der Katheterhülse1608 herausgezogen oder gedrückt werden, wenn sie sich an einer gewünschten Position in dem Körperorgan befindet. - Dieses aufweitbare Element kann einen oder mehrere Durchlasse (von denen in
16A und16B nur drei dargestellt sind, gemeinsam1610 ) aufweisen, die sich zu der Außenfläche1612 hin öffnen. Die Durchlasse1610 können Fluidverbindung über das aufweitbare Element1602 ermöglichen. Die Durchlasse1610 können beispielsweise mit einem hohlen Innenraum1614 verbunden sein. Diese Durchlasse1610 ermöglichen Blutstrom durch den Rahmen1600 selbst dann, wenn der Rahmen1600 soweit aufgeweitet ist, dass er mit der Innenfläche des Lumens, des Hohlraums, der Kammer oder des Vorhofs in Kontakt ist, in der/dem sich der Rahmen1600 befindet. So kann Blut von einer stromab liegenden Seite bzw. Position zu einer stromauf liegenden Seite bzw. Position hin relativ zu der Position des Rahmens1600 strömen, selbst wenn er aufgeweitet ist oder sich in der ausgedehnten Form befindet. Dadurch wird vorteilhafterweise Okklusion verhindert. - Ein vorteilhaftes konstruktives Merkmal beim Herstellen eines aufweitbaren Elementes, das innere Strukturen aufweist, wie beispielsweise Blutstrom-Durchlasse
1610 , oder einen Innenhohlraum1614 , besteht darin, dass die Wände, die diese inneren Strukturen bilden, verstärkt werden, um zu verhindern, dass die Wände zusammenfallen oder knicken. Eine derartige Verstärkung kann auf verschiedene Weise erzielt werden. So beispielsweise, indem die Innenwände mit erheblich dickerem Material hergestellt werden, mit Rippen versehene Wände mit abwechselnden dünneren und dickeren Abschnitten (von denen in16B nur drei dargestellt sind, zusammen1616 ) hergestellt werden, oder indem die Wände mit federartigen Drähten verstärkt werden. - Ein aufweitbarer Rahmen
1600 , wie er beschrieben ist, kann unter Verwendung eines Materials, wie beispielsweise Latex, hergestellt werden. Diese Vorrichtung kann als Tragerahmen für Elemente dienen, die beispielsweise unter Verwendung flexibler Leiterplatten hergestellt werden. - Verbindungsanordnung
- Bei mehreren der in dem vorangehenden Abschnitt erläuterten Rahmen werden Verbindungen eingesetzt, an denen Wandlerelemente einander kreuzen.
17A –17E , sowie18A –18B zeigen mehrere Beispiele unterschiedlicher Strukturen, die eingesetzt werden können. -
17A zeigt mehrere Streifen1702a –1702c (zusammen1702 ) aus flexiblem Leiterplatten-Substrat in zueinander verschiedenen Ausrichtungen. Diese Streifen1702 können verwendet werden, um die bereits erwähnten Rippen, Streben oder Rahmenelemente herzustellen. Wo sich die Streifen1702 kreuzen, können sie durch ein Gelenk1704a ,1704 (zusammen1704 ) verbunden werden, an dem beide Streifen1702 angebracht sind. Das Gelenk1704 kann sich beispielsweise durch beide Streifen1702 hindurch erstrecken. Die Streifen1702 können sich dennoch um den Gelenkpunkt herum drehen. Der bevorzugte Ort zum Verbinden der Streifen170 befindet sich an den Verbindungspunkten zwischen Wandlerelementen1708a ,1708b (von denen in17A nur zwei dargestellt sind, zusammen1708 ). Wenn die Wandlerelemente1708 so ausgeführt sind, dass sie Leitungen gemeinsam nutzen, kann das Gelenk eingesetzt werden, um die Wandlerelemente1708 elektrisch zu verbinden, die ein mit der Verbindung zusammenfallendes Ende haben. Als Alternative dazu können die Wandlerelemente1708 elektrisch gegenüber dem Gelenk1704 isoliert sein, so dass keine elektrischen Kontaktpunkte zwischen den Streifen1702 vorhanden sind. Die Wandlerelemente1708 zwischen den Gelenken1704 können genutzt werden, um zwischen Blut und Nicht-Blut-Gewebe zu unterscheiden und/oder zu abladieren. Leitungen können an jedem Streifen1702 entlang zu dem Katheter (in17A nicht dargestellt) und zu einem Steuerungssystem (in17A nicht dargestellt) zurückverlaufen. -
17B zeigt mehrere Stränge1722a –1722c (zusammen1722 ) aus Kohlefaser in unterschiedlichen Ausrichtungen zueinander. Derartige Stränge1722 können dazu dienen, die bereits erwähnten Rippen, Streben, oder Rahmenelemente herzustellen. Wo die Stränge1722 einander kreuzen, werden die Kohlefaserstränge1722 an den Positionen1724a ,1724b (zusammen1724 ) zusammengepresst oder -gequetscht, so beispielsweise mittels eines Quetschmechanismus. Der Quetschmechanismus kann aus Materialien, wie beispielsweise Kohlefaser, Kohlepaste (durch Erhitzen ausgehärtet), Metall oder Klebstoff bestehen. Das Zusammenquetschen der Kohlefaser an der Verbindung ermöglicht es, dass sich die Stränge um die Verbindung herum drehen. Die Kohlefaser zwischen jedem Verbin dungspunkt kann als ein Wandlerelement1726 (von denen in17B nur eines dargestellt ist) zum Erfassen von Strom, Erfassen von Temperatur und/oder zum Abladieren eingesetzt werden. Eine Leitung1728 (von denen in17B nur eine dargestellt ist), kann an jeder Verbindung angeschlossen sein, um die Wandlerelemente1726 zu steuern, wie dies mit der Schaltung800 in8 dargestellt ist. -
17C zeigt mehrere Drähte bzw. hohle Röhren1730a ,1730b (zusammen1730 ), die aus Material wie rostfreiem Stahl oder Nitinol bestehen, in unterschiedlichen Ausrichtungen zueinander. Derartige Drähte bzw. Röhren1730 können dazu dienen, die bereits erwähnten Rippen, Streben oder Rahmenelemente herzustellen. Dort, wo die Drähte oder Röhren1730 einander schneiden, werden sie an Verbindungen bzw. Verbindungspunkten1732a ,1732b (gemeinsam1732 ) verbunden, indem sie beispielsweise unter Einsatz von Punkt- oder Laserschweißen miteinander verschmolzen werden. Der Draht bzw. die Röhre zwischen jedem Verbindungspunkt kann als ein Wandlerelement (von denen in17C nur eines dargestellt ist, gemeinsam1734 ) eingesetzt werden, um Strom zu erfassen, Temperatur zu erfassen und/oder zu abladieren. Eine Leitung (von denen in17C nur eine dargestellt ist, gemeinsam1736 ) kann an jeder Verbindung bzw. jedem Verbindungspunkt1732 angeschlossen sein, um die Wandlerelemente1734 zu steuern, wie dies mit der Schaltung in8 dargestellt ist. -
17D zeigt mehrere Streifen1742a –1742c (zusammen1742 ) aus flexiblem Leiterplatten-Substrat in unterschiedlichen Ausrichtungen zueinander. Diese Streifen1742 können verwendet werden, um die bereits erwähnten Rippen, Streben oder Rahmenelemente herzustellen. Dort, wo die Streifen1742 einander an den Positionen1744a ,1744b (zusammen1744 ) kreuzen, sind sie nicht mechanisch verbunden, sondern können aufeinander gleiten. Da bei dieser Konstruktion kein fester Gelenkpunkt vorhanden ist, ist es notwendig, bestimmen zu können, wo die Streifen1742 einander kreuzen, wenn sich der Rahmen in der ausgedehnten Form in einem Körperlumen, einem Hohlraum, einer Kammer oder einem Vorhof befindet, um die Position von Öffnungen oder Pforten des Lumens, des Hohlraums, der Kammer oder des Vorhofs ordnungsgemäß zu bestimmen. Eine Methode dazu besteht darin, die Erwärmungs- und Temperaturerfassungseigenschaften der Wandlerelemente1746 (von denen in17D nur eines dargestellt ist) zu nutzen. Jedes Wandlerelement1746 sollte der Reihe nach geringfügig erwärmt werden (so beispielsweise einige Grad über Bluttemperatur), während andere Wandlerelemente1746 die Temperatur erfassen. Wenn sich das erhitzte Wandlerelement1746 an einem Kreuzungspunkt befindet, erfasst ein anderes Wandlerelement1746 , das Temperatur erfasst, das sich jedoch an dem gleichen Kreuzungspunkt befindet, einen Temperaturanstieg. Alle oder die meisten Paare von Wandlerelementen1746 , die einander kreuzen, können mit einer derartigen Methode bestimmt werden. -
17E zeigt ein flexibles Leiterplatten-Substrat1752 in einer Blattform. Ein derartiges Leiterplatten-Substrat1752 dient dazu, einen Abschnitt der Innenfläche des Körperhohlraums abzudecken. Mehrere derartige Leiterplatten-Substrate können, wie in2 dargestellt, miteinander verbunden werden, um wenigstens einen erheblichen Teil der Oberfläche eines Lumens, Hohlraums, einer Kammer oder eines Vorhofs abzudecken. Diese Leiterplatten-Substrate können einen Rahmen umgeben, der dazu dient, sie nach außen und nahe an die Oberfläche zu drücken. Die Leiterplatten-Substrate können einander überlappen. Überlappende Wandlerelemente1754a ,1754 (gemeinsam1754 , von denen in17E nur zwei dargestellt sind) können unter Verwendung des für die Ausführungsform in17D beschriebenen Verfahrens bestimmt werden. -
18A zeigt einen Rahmen1800 , der aus Metallstreifen1802a –1802c (zusammen1802 ) besteht, die so ausgebildet sind, dass sie Biegungspunkte1804 haben. Diese Streifen1802 können dazu dienen, die bereits erwähnten Rippen, Streben oder Rahmenelemente herzustellen. Die Rippen, Streben oder Rahmenelemente haben Kreuzungspunkte1806a ,1806b (zusammen1806 ). An den Kreuzungspunkten1806 werden die Metallstreifen1802 unter Verwendung von Punktschweißen miteinander verschmolzen. Die Metallstreifen1802 sind so ausgebildet, dass sie ein Verformungselement1804 an beiden Seiten des Kreuzungspunktes1806 haben. Das Verformungselement1804 lässt zu, dass sich die Streifen1802 biegen, was für das Ausdehnen und Zusammenziehen des Rahmens1800 vorteilhaft sein kann. Ein Abschnitt des Streifens1802 zwischen jedem Verbindungs- bzw. Kreuzungspunkt1806 kann als ein Wandlerelement1808 (von denen in18A eines dargestellt ist), die zum Erfassen von Strömung dienen, Temperatur zu erfassen und/oder Nicht-Blut-Gewebe zu abladieren. Eine Leitung1810 (von denen in18A nur eine dargestellt ist) kann an jeder Verbindung angeschlossen sein, um die Wandlerelemente1808 , wie mit der Schaltung in8 dargestellt, zu steuern. -
18B zeigt einen Rahmen1820 , der aus Metallstreifen1822a –1822d (zusammen1822 ) besteht, die so ausgebildet sind, dass sie Schlitze1824 (von denen nur einer dargestellt ist) haben. Diese Streifen können dazu dienen, die bereits erwähnten Rippen, Streben oder Rahmenelemente herzustellen. Die Rippen, Streben oder Rahmen weisen Kreuzungspunk te1826a –1826d (zusammen1826 ) auf. An dem Kreuzungspunkt1826 von zwei Streifen1822 weist einer der Streifen einen Schlitz1824 auf, und der andere Streifen1822 gleitet durch den Schlitz1824 hindurch. Der Schlitz1824 kann in einem Streifen1822 ausgebildet werden, indem zwei dünne Streifen1828a ,1828b durch Punktverschweißungen1830 (von denen in18B nur zwei dargestellt sind), verbunden werden. Es ist möglich, die Steuerleitungen1832 an den Punktverschweißungen1830 anzuschließen, die sich zwischen den Kreuzungspunkten1826 befinden, und die Abschnitte der Streifen1822 zwischen jedem Verbindungs- bzw. Kreuzungspunkt1826 als ein Wandlerelement zum Erfassen von Strom, zum Erfassen von Temperatur und/oder zum Abladieren von Nicht-Blut-Gewebe einzusetzen. Dieses Verfahren macht jedoch ungefähr 40% mehr Drähte erforderlich als beim Anschluss der Steuerleitungen an den Kreuzungspunkten. - Die oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu schaffen. Alle US-Patente, US-Patentanmeldungsveröffentlichungen, US-Patentveröffentlichungen, ausländische Patente, ausländische Patentanmeldungen und Nicht-Patentveröffentlichungen, auf die in dieser Patentbeschreibung verwiesen wird und/oder die in dem Anmeldungs-Datenblatt aufgeführt sind, werden hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen. Aspekte der Erfindung können, wenn erforderlich, modifiziert werden, um Systeme, Schaltungen und Prinzipien der verschiedenen Patente, Anmeldungen und Veröffentlichungen einzusetzen und weitere Ausführungsformen der Erfindung zu schaffen.
- Diese und andere Veränderungen können an der Erfindung angesichts der obenstehenden ausführlichen Beschreibung vorgenommen werden. Im Allgemeinen sollten die in den folgenden Ansprüchen verwendeten Begriffe nicht als die Erfindung auf die in der Patentbeschreibung und den Ansprüchen offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkend verstanden werden, sondern sollten so verstanden werden, dass sie alle medizinischen Behandlungsvorrichtungen gemäß den Ansprüchen einschließen. Daher wird die Erfindung nicht durch die Offenbarung eingeschränkt, sondern stattdessen wird ihr Schutzumfang vollständig durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
- Zusammenfassung
- Medizinische Vorrichtung zum Einsatz in Körperlumen, beispielsweise einem Herzvorhof-Hintergrund
- Eine Vorrichtung, die in einem Hohlraum eines Körperorgans (z. B. eines Herzens) positioniert werden kann, kann zwischen Fluid (z. B. Blut) und Nicht-Fluid-Gewebe (z. B. Wand eines Herzens) unterscheiden, um Informationen oder eine Darstellung bereitzustellen, die eine Position und/oder Ausrichtung der Vorrichtung in dem Hohlraum anzeigen/anzeigt. Die Unterscheidung kann auf Strömung oder einer anderen Eigenschaft, beispielsweise der Dielektrizitätskonstante oder der Kraft, basieren. Die Vorrichtung kann selektiv Teile des Nicht-Fluid-Gewebes auf Basis der Informationen oder Darstellung abladieren. Die Vorrichtung kann Eigenschaften (z. B. elektrische Potenziale) erfassen, die anzeigen, ob Ablation erfolgreich war. Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Wandlern enthalten, die in einer nicht ausgedehnten Form intravaskulär eingeführt werden und in einer ausgedehnten Form nahe an dem Nicht-Fluid-Gewebe positioniert werden. Der Ausdehnungsmechanismus kann ein/mehrere wendelförmige/s Element/e oder ein/mehrere aufweitbare/s Element/e einschließen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - www.ktech.com [0142]
Claims (44)
- Medizinische Vorrichtung, die umfasst: eine Vorrichtung, die in wenigstens einem Teil eines Körperorgans positioniert werden kann, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Wandlerelementen enthält und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder eines Fluid- oder eines Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt und einen Strom des Fluids in dem Körperorgan nicht anzeigt; ein Computersystem, das wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher aufweist, der Befehle speichert, wobei das Computersystem so konfiguriert ist, dass es auf Berechnungen basierend zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente erfassten wenigstens einen Eigenschaft unterscheidet; und wenigstens einen Wandler, so konfiguriert ist, dass er Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Körperorgan anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe bereitstellt.
- Medizinisches System nach Anspruch 1, wobei das Körperorgan ein Herz ist, das Fluid Blut ist und das Nicht-Fluid-Gewebe ein Nicht-Blut-Gewebe ist, das eine Wand des Herzens bildet, und wenigstens einige der Wandlerelemente auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder des Blutes oder des Nicht-Blut-Gewebes anzeigt und einen Strom des Blutes in dem Herzen nicht anzeigt.
- Medizinisches System nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf elektrische Potenziale des Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen und das Computersystem des Weiteren so konfiguriert ist, dass es eine Anzeige erzeugt, die wenigstens ein erfasstes elektrisches Potenzial des Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das des Weiteren umfasst: eine Ablations-Quelle; und einen Schalter, der betätigt werden kann, um die Wandlerelemente selektiv zwischen einem Ablations-Modus und einem Erfassungs-Modus zu koppeln, wobei die Wand lerelemente in dem Ablations-Modus mit der Ablations-Quelle gekoppelt und in dem Erfassungs-Modus von der Ablations-Quelle getrennt sind.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wenigstens eine Wandler des Weiteren so konfiguriert ist, dass er eine Anzeige auf Basis des erfassten elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes bereitstellt.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens ein Teil der Vorrichtung selektiv zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form bewegt werden kann, die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens der Teil der Vorrichtung in der nicht ausgedehnten Form befindet, und die Wandlerelemente in der ausgedehnten Form nahe genug an dem Nicht-Fluid-Gewebe positioniert sind, um die wenigstens eine Eigenschaft zu erfassen.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das des Weiteren umfasst: einen Katheter, der ein proximales Ende und ein dem proximalen Ende gegenüberliegendes distales Ende aufweist, wobei die Vorrichtung mit dem Katheter an seinem distalen Ende gekoppelt ist; und wenigstens einen Kommunikationsweg, der Kommunikationsverbindung zwischen den Wandlerelementen und dem Computersystem herstellt, wobei der Kommunikationsweg einen Multiplexer und einen Demultiplexer enthält, und sich der Multiplexer an einer Computersystem-Seite des Kommunikationsweges befindet und sich der Demultiplexer an einer Vorrichtungs-Seite des Kommunikationsweges befindet.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente, die auf wenigstens eine Eigenschaft ansprechen, die ein Vorhandensein entweder von Blut oder von Nicht-Blut-Gewebe anzeigt und einen Strom von Blut in dem Herzen nicht anzeigt, ebenfalls auf elektrisches Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes ansprechen.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wandlerelemente wenigstens eine Leiterbahn auf einem flexiblen elektrisch, isolierenden Substrat, einen leitenden Draht, eine leitende Röhre, ein Kohlefasermaterial oder ein piezoelektrisches Polymermaterial enthalten.
- Medizinisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung eine Anzahl flexibler, elektrisch isolierender Substrate enthält, die sich zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgeformten Form verformen.
- Verfahren zum Betreiben eines medizinischen Systems, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen wenigstens einer Eigenschaft mit jedem einer Vielzahl von Wandlerelementen, die von einer Vorrichtung getragen werden, die sich in wenigstens einem Teil eines Hohlraums eines Körperorgans befindet, wobei die wenigstens eine Eigenschaft wenigstens ein Vorhandensein eines Fluids oder ein Vorhandensein eines Nicht-Fluid-Gewebes anzeigt und einen Strom des Fluid-Gewebes in dem Hohlraum nicht anzeigt; auf Berechnungen basierendes Unterscheiden zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe wenigstens teilweise auf Basis der durch wenigstens einige der Wandlerelemente erfassten wenigstens einen Eigenschaft; und Bereitstellen von Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Hohlraum des Körperorgans anzeigen, auf Basis der auf Berechnungen basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe.
- Verfahren nach Anspruch 11, das des Weiteren umfasst: Erfassen eines elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes in dem Herzen; und Erzeugen einer Anzeige auf Basis des erfassten elektrischen Potenzials des Nicht-Blut-Gewebes, die das erfasste elektrische Potenzial des Nicht-Blut-Gewebes anzeigt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 11 oder 12, wobei Erfassen wenigstens einer Eigenschaft durch jedes einer Anzahl von Wandlerelementen Erfassen einer Dielektrizitätskonstante des Fluids oder des Nicht-Fluid-Gewebes bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen einschließt.
- Verfahren nach den Ansprüchen 11 oder 12, wobei Erfassen wenigstens einer Eigenschaft durch jedes einer Anzahl von Wandlerelementen Erfassen einer auf den Sensor durch das Fluid oder das Nicht-Fluid-Gewebe ausgeübten Kraft einschließt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei Bereitstellen von Informationen, die wenigstens eine Position der Vorrichtung in dem Hohlraum des Körperorgans anzeigen, auf Basis der auf Berechnung basierenden Unterscheidung zwischen dem Fluid und dem Nicht-Fluid-Gewebe Bereitstellen von Informationen einschließt, die eine dreidimensionale Stellung der Vorrichtung in Bezug auf wenigstens den Teil eines Herzens anzeigen.
- Vorrichtung, die intravaskulär eingeführt wird, wobei sie umfasst: eine Welle, die in Bezug auf ein Katheterelement bewegt werden kann; wenigstens ein erstes wendelförmiges Element, das so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf die Bewegung der Welle in Bezug auf den Katheter zwischen einer radial nicht ausgedehnten Form und einer radial ausgedehnten Form bewegt, wobei die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet; und eine Vielzahl von Wandlerelementen, die sich in Reaktion auf die Bewegung des ersten wendelförmigen Elementes zwischen der radial nicht ausgedehnten Form und der radial ausgedehnten Form bewegen, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Eigenschaft wenigstens eines Fluids oder eines Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 16, die des Weiteren umfasst: wenigstens ein zweites wendelförmiges Element, das so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf die Bewegung der Welle in Bezug auf den Katheter zwischen einer radial nicht ausgedehnten Form und einer radial ausgedehnten Form bewegt.
- Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste wendelförmige Element einige der Wandlerelemente trägt und das zweite wendelförmige Element einige der Wandlerelemente trägt.
- Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste wendelförmige Element in einer Ausrichtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die Welle gewickelt ist und das zweite wendelförmige Element in der anderen Ausrichtung, d. h. im Uhrzeigersinn bzw. entgegen dem Uhrzeigersinn, in Bezug auf die Welle gewickelt ist.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei das erste wendelförmige Element radial beabstandet um die Welle herum angeordnet ist.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, die des Weiteren umfasst: eine Anzahl länglicher Rippen, die physisch zwischen ein proximales und ein distales Ende des ersten wendelförmigen Elementes gekoppelt sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die länglichen Rippen jeweils ein entsprechendes flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bilden und wenigstens einige der Wandlerelemente entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch leitenden Substrat getragen werden.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei die Welle in Bezug das Katheterelement axial zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingezogenen Position bewegt werden kann, ein distales Ende der Welle in der eingezogenen Position relativ näher an einem Ende des Katheterelementes liegt als in der ausgefahrenen Position und sich das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der ausgefahrenen Position befindet und sich in der ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der eingezogenen Position befindet.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei die Welle in Bezug das Katheterelement drehbar zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position bewegt werden kann, ein distales Ende der Welle in der eingezogenen Position relativ näher an einem Ende des Katheterelementes liegt als in der ausgefahrenen Position, und sich das erste wendelförmige Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der ausgefahrenen Position befindet, und sich in der ausgedehnten Form befindet, wenn sich die Welle in der eingezogenen Position befindet.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente wenigstens auf Konvektionskühlung durch einen Strom von Blut über die Wandlerelemente, eine Dielektrizitätskonstante bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen oder eine Kraft ansprechen.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente ein piezoelektrisches Polymermaterial umfassen.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf ein elektrisches Potenzial eines Teils des Nicht-Blut-Gewebes ansprechen.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente eine elektrisch leitende Bahn enthalten, die von einem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen wird.
- Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, wobei das erste wendelförmige Element ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bildet und wenigstens einige der Wandlerelemente entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente wenigstens einen elektrisch leitenden Draht, eine elektrisch leitende Röhre oder eine elektrisch leitende Kohlefaser enthalten.
- Medizinische Vorrichtung, die umfasst: wenigstens ein erstes aufweitbares Element, das wenigstens eine Kammer und wenigstens eine Öffnung aufweist, die Fluidverbindung mit der Kammer herstellt, wobei das erste aufweitbare Element so eingerichtet ist, dass es sich in Reaktion auf eine Änderung eines Drucks in der Kammer zwischen einer nicht ausgedehnten Form und einer ausgedehnten Form bewegt, die Vorrichtung so bemessen ist, dass sie intravaskulär eingeführt wird, wenn sich wenigstens das erste aufweitbare Element in der nicht ausgedehnten Form befindet, das erste aufweitbare Element wenigstens einen Durchlass aufweist, der Fluidverbindung über das erste aufweitbare Element zwischen einer stromauf liegenden Position und einer stromab liegenden Position in Bezug auf eine Position des aufweitbaren Elementes herstellt, wenn es sich in einer kardiovaskulären Struktur befindet; und eine Vielzahl von Wandlerelementen, die sich in Reaktion auf die Bewegung des ersten aufweitbaren Elementes zwischen der radial nicht ausgedehnten Form und der radial ausgedehnten Form bewegen, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Eigenschaft wenigstens eines Fluids oder eines Nicht-Fluid-Gewebes ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei der wenigstens eine Durchlass durch einen verstärkten Abschnitt des ersten aufweitbaren Elementes gebildet wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei der verstärkte Abschnitt des ersten aufweitbaren Elementes wenigstens eine Rippe, ein elastisches Element und einen verdickten Abschnitt einer Wand enthält, die den Durchlass bildet.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Öffnung mit einem Lumen eines Katheterelementes gekoppelt ist, um Fluidverbindung mit der Kammer von einem Fluidbehälter zu ermöglichen, der sich außerhalb eines Patienten befindet.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf Konvektionskühlung von einem Strom von Blut über die Wandlerelemente ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Dielektrizitätskonstante bei jeder einer Vielzahl von Frequenzen ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf eine Kraft ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 37, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente ein piezoelektrisches Polymermaterial umfassen.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente auf ein elektrisches Potenzial eines Teils des Nicht-Blut-Gewebes ansprechen.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente eine elektrisch leitende Bahn enthalten, die von einem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei das erste wendelförmige Element ein flexibles, elektrisch isolierendes Substrat bildet und wenigstens einige der Wandlerelemente entsprechende elektrisch leitende Bahnen umfassen, die von dem flexiblen, elektrisch isolierenden Substrat getragen werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente einen elektrischen Draht enthalten.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente eine elektrisch leitende Röhre enthalten.
- Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei wenigstens einige der Wandlerelemente eine elektrisch leitende Kohlefaser enthalten.
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