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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet medizinischer
Katheter und insbesondere medizinische Ultraschall-Bilderzeugungskatheter.
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In
den letzten Jahren wurden zunehmend Ultraschallsysteme zur medizinischen
Diagnostik eingesetzt. Ultraschallsysteme werden auf sehr vielen medizinischen
Gebieten und in einer breiten Zahl von Diagnosebereichen verwendet.
Mit dem zunehmenden Wunsch, Ultraschall-Bilderzeugungssysteme zu verwenden,
hat sich auch das Entwicklungsniveau dieser Systeme erhöht.
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Zur
Unterstützung
von Ärzten
und medizinischem Personal bei der Durchführung von Diagnose- und Therapieverfahren
wurden viele Ultraschall-Bilderzeugungssysteme zur Verwendung mit
Kathetern entworfen. Im Allgemeinen umfassen diese Systeme ein einzelnes
Wandlerelement, das häufig
aus einem piezoelektrischen Material gefertigt und am distalen Abschnitt
eines Bilderzeugungskatheters angebracht ist. In Abhängigkeit
von dem auszuführenden
Verfahren wird der Bilderzeugungskatheter in den Patienten eingeführt und
der Wandler im Patienten positioniert, um ein gewünschtes
Gebiet der Anatomie des Patienten abzubilden.
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Viele
Bilderzeugungskatheter mit einem einzelnen Wandler drehen den Wandler
im distalen Ende des Katheters, um ein Bild eines gewünschten Gebietes
zu erhalten. Zum Erhalten von Bildern vom Wandler ist eine Übertragungsleitung
mit dem Wandler verbunden, verläuft über die
Länge des
Katheters und ist mit Elektronik verbunden, die zum Anzeigen der
Bilder verwendet wird. Da der Wandler und die Übertragungsleitung mit einer
hohen Drehzahl gedreht werden, müssen
die Bilderzeugungskatheter eine Einrichtung zum Übertragen des Wandlersignals von
einer beweglichen Übertragungsleitung
zu einer stabilen Plattform vorsehen, damit das angeschlossene Bilderzeugungssystem
ein brauchbares Bild erzeugen kann. Zur Herstellung dieser Verbindung
verwenden viele Systeme eine Kombination aus Federn, Kontaktdrähten, Schleifringen
oder Kommutatoren, um den physischen Kontakt mit den sich drehenden Übertragungsleitungen
herzustellen. Obgleich sie es im Allgemeinen erfolgreich ermöglichen,
dass das durch den Wandler erzeugte Bild von der Bilderzeugungseinrichtung
empfangen wird, tragen solche Kontakte, Schleifringe und dergleichen
dazu bei, Rauschen und andere Störgeräusche einzubringen, die
die elektrischen Signale nachteilig beeinflussen können. Derartige
Komponenten sind außerdem
aufgrund des Reibkontakts zwischen einem beweglichen Teil und einem
stationären
Teil Verschleiß und möglichem
Bruch unterworfen.
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EP 0 754 430 A2 beschreibt
einen Ultraschall-Bilderzeugungskatheter mit einer äußeren Umhüllung und
einer Antriebswelle, die in die Umhüllung einsetzt ist. Die Antriebswelle
ist mit einer Drehplatte eines Motors verbunden, wodurch die Drehbewegung
des Motors auf die Antriebswelle übertragen wird. Ein rotierendes
Schleifendstück,
das einen Schleifring oder dergleichen umfasst, ist mit einer Sende-/Empfangsschaltung
verbunden. Das rotierende Schleifendstück weist Anschlüsse auf,
die den Kontakt mit Anschlüssen
an der Drehplatte aufrechterhalten, wenn der Motor dreht.
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US 4,674,515 beschreibt
eine Ultraschall-Endoskopvorrichtung, die einen Ultraschallwandler,
der in einem Drehweg im Ende des Einführabschnitts des Endoskops
enthalten ist, und eine Sende-/Empfangsanzeigeeinheit umfasst. Ein
Drehtransformator sendet ein Signal vom Wandler zur Anzeigeeinheit,
wobei der Drehtransformator einen Rotor umfasst, der mit dem Wandler
und einem Stator verbunden ist, welcher mit der Anzeigeeinheit verbunden
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Kathetersystem gemäß Anspruch
1 vor.
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Der
Drehtransformator kann eine Mehrzahl von Rotorwicklungen umfassen,
die in einer Mehrzahl von auf einer dem Stator zugewandten Seite
des Rotors angeordneten konzentrischen Schlitzen angebracht sind.
Die Rotorwicklungen sind mit dem Wandler verbunden und so angeordnet,
dass sie einer Mehrzahl von Statorwicklungen zugewandt sind, die
in einer Mehrzahl von auf einer dem Rotor zugewandten Seite des
Stators angeordneten konzentrischen Schlitzen angebracht sind. Auf
diese Weise sind die Rotorwicklungen und die Statorwicklungen magnetisch
miteinander gekoppelt.
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Die
dem Stator zugewandte Seite des Rotors kann eine distale Seite des
Rotors und die dem Rotor zugewandte Seite des Stators eine proximale
Seite des Stators sein. Alternativ kann die dem Stator zugewandte
Seite des Rotors eine proximale Seite des Rotors und die dem Rotor
zugewandte Seite des Stators eine distale Seite des Stators sein.
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Das
Kathetersystem kann ferner eine Drehwelle und eine Antriebsmotoranordnung
umfassen. Die Drehwelle kann den Rotor mit der Antriebsmotoranordnung
verbinden, so dass die Antriebsmotoranordnung die Drehwelle dreht,
um wiederum den Rotor zu drehen.
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Ein
proximales Ende des Antriebskabels kann betrieblich an der Drehwelle
befestigt sein. Auf diese Weise dreht die Drehung der Drehwelle
das Antriebskabel.
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Der
Katheter kann ferner eine Übertragungsleitung
umfassen, die ein proximales und ein distales Ende aufweist. Das
distale Ende ist betrieblich an einem der Wandler und das proximale
Ende betrieblich an dem Drehtransformator befestigt, um die Übertragung
des Signals vom Wandler zum Transformator zu ermöglichen. Die Übertragungsleitung
kann ein Koaxialkabel umfassen. Alternativ kann die Übertragungsleitung
ein verdrilltes Kabel umfassen.
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Der
Rotor kann ferner einen Verstärker
umfassen, der betrieblich bzw. betriebsfähig zwischen dem proximalen
Ende der Übertragungsleitung
und den Rotorwicklungen angebracht ist. Auf diese Weise werden vom
Wandler übertragene
Signale verstärkt, bevor
sie die Rotorwicklungen erreichen.
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Der
Stator kann ferner einen Verstärker
umfassen, der betriebsfähig
an den Statorwicklungen angebracht ist. Da das proximale Ende der Übertragungsleitung
betriebsfähig
an den Rotorwicklungen angebracht ist, können Signale vom Wandler die
Rotorwicklungen erreichen, bevor sie verstärkt werden.
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Der
Katheter kann ferner mehrere Übertragungsleitungen
umfassen, die jeweils ein proximales und ein distales Ende aufweisen.
Jeder Wandler ist betriebsfähig
am distalen Ende einer der Übertragungsleitungen
befestigt und die proximalen Enden der Übertragungsleitungen sind betriebsfähig am Rotor
angebracht.
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Mehrere
Verstärker
können
betriebsfähig
an den Rotorwicklungen angebracht sein, so dass jeder Wandler betriebsfähig am distalen
Ende einer der Übertragungsleitungen
und das proximale Ende jeder Übertragungsleitung
betriebsfähig
an einem der Verstärker
angebracht ist.
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Der
Rotor und der Stator können
jeweils Ferrit umfassen. Die Wicklungen können Kupferdrähte umfassen.
Der Rotor kann relativ zum Stator drehbar sein, um während einer
Drehung des Rotors die Übertragung
eines Kommunikationssignals über
einen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator zu ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Drehtransformators.
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2A und 2B sind
Schnittansichten von zwei exemplarischen erfindungsgemäßen Kathetersystemen.
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3 ist
ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des elektronischen
Schaltungsaufbaus, der in die Kathetersysteme gemäß den 2A und 2B eingebaut
werden kann.
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4 ist
ein schematisches Diagramm einer anderen Ausführungsform des elektronischen
Schaltungsaufbaus, der in die Kathetersysteme gemäß den 2A und 2B eingebaut
werden kann.
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5 ist
ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform des elektronischen
Schaltungsaufbaus, der in die Kathetersysteme gemäß den 2A und 2B eingebaut
werden kann.
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6 ist
eine räumliche
Ansicht eines erfindungsgemäßen Kathetersystems.
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7 zeigt
einen erfindungsgemäßen Katheter,
eingeführt
in einen Patienten.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vorliegende Erfindung sieht Kathetersysteme vor. Genauer integriert
die vorliegende Erfindung einen Drehtransformator in ein Kathetersystem. Obgleich
er bei einer großen
Vielzahl an Bildetzeugungskathetern verwendbar ist, wird der erfindungsgemäße Drehtransformator
hauptsächlich
mit Kathetern verwendet, die eine ringförmige Anordnung oder andere
Mehrfach-Wandler umfassende Strukturen einsetzen.
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Bezug
nehmend nun auf 1, wird ein erfindungsgemäßer Drehtransformator 10 beschrieben.
Der Drehtransformator 10 umfasst einen Transformatorrotor 12,
der betriebsfähig
an einer Drehwelle 14 angebracht ist. Der Transformatorrotor 12 umfasst
eine Reihe konzentrischer Schlitze oder Kanäle 18, die sich auf
einer proximalen Seite 13 des Transformatorrotors 12 befinden.
Jeder Schlitz 18 enthält mehrere
Rotorwicklungen 20. Die Rotorwicklungen 20 sind
bevorzugt aus Kupferdraht gefertigt. Die Rotorwicklungen 20 können auch
aus einem anderen leitfähigen
Draht, etwa einem Draht aus Silber, Gold oder dergleichen, gefertigt
sein. Der Transformatorrotor 12 umfasst bevorzugt Ferrit,
um die Übertragung
von Magnetfeldern zu erleichtern. Jede Rotorwicklung 20 weist
mehrere Windungen auf, bevorzugt zwischen ungefähr zwei (2) und ungefähr fünf (5) Windungen
pro Wicklung. Der Drehtransformator 10 umfasst ferner einen
Stator 16, der bevorzugt ebenfalls aus einem Ferritmaterial
gefertigt ist. Eine distale Seite 19 des Stators 16 umfasst
eine Reihe von konzentrischen Schlitzen 21, die jeweils
Statorwicklungen 22 umfassen. Die Statorwicklungen 22 weisen
mehrere, bevorzugt zwischen ungefähr zwei (2) und ungefähr fünf (5),
Windungen pro Wicklung auf und sind vorzugsweise aus Kupferdraht
gefertigt. Die Statorwicklungen 22 können ebenfalls Silberdraht,
Golddraht oder dergleichen umfassen. Wie in Zusammenhang mit den 2A und 2B näher ausgeführt, kann
die Stellung des Rotors 12 und des Stators 16 umgekehrt
werden, vorausgesetzt, dass die einander zugewandten Seiten des
Rotors 12 und des Stators 16 die Rotorwicklungen 20 bzw.
die Statorwicklungen 22 enthalten.
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Während des
Betriebs des Drehtransformators 10 ist der Stator 16 an
einem Gehäuse
(nicht in 1 gezeigt) oder einer anderen
ortsfesten Struktur befestigt. Ein proximales Ende 15 der
Drehwelle 14 ist betriebsfähig an einem Antriebsmotor
(nicht gezeigt) angebracht, der die Drehwelle 14 in Drehung versetzt.
Die Drehung der Drehwelle 14 wiederum bewirkt, dass sich
der Rotor 12 in Bezug auf den Stator 16 dreht.
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Der
Transformatorrotor 12 und -stator 16 sind durch
einen schmalen Spalt 17 voneinander getrennt, der vorzugsweise
zwischen ungefähr
5 × 10-5 m (0,002 Inch) und ungefähr 1,3 × 10-4 m (0,005 Inch) breit ist. Darüber hinaus
sind die konzentrischen Schlitze 18 in der proximalen Seite 13 des
Transformatorrotors 12 und die konzentrischen Schlitze 21 in der
distalen Seite 19 des Transformatorstators 16 so angeordnet,
dass sie einander über
den Spalt 17 hinweg zugewandt sind. Der Spalt 17 zwischen
dem Rotor 12 und dem Stator 16 ermöglicht es
den Rotorwicklungen 20 und den Statorwicklungen 22,
sogar während
einer Drehung des Rotors 12 mit hoher Drehzahl nahe beieinander
zu bleiben. Somit sind die Rotorwicklungen 20 und die Statorwicklungen 22 während des
Betriebs des Transformators 10 magnetisch miteinander gekoppelt.
Infolgedessen wird aufgrund der gegenseitigen Induktion ein zu den
Statorwicklungen 22 gesendetes elektrisches Signal von den
Rotorwicklungen 20 empfangen. Ebenso kann ein elektrisches
Signal von den Rotorwicklungen 20 zu den Statorwicklungen 22 übertragen
werden.
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1 zeigt
sechs Schlitze 18, 21 am Rotor 12 und
Stator 16. In der Praxis liegt die Anzahl der Schlitze
typischerweise zwischen ungefähr
zwei (2) und ungefähr
fünfzehn
(15). Infolgedessen können mehrere
Signale zwischen dem Rotor 12 und dem Stator 16 übertragen
werden. Somit besteht ein besonders vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden
Erfindung darin, dass ein solcher Drehtransformator in einem Kathetersystem
eingesetzt werden kann, um mehrere Wandlerelemente aufzunehmen und
die Übertragung
von mehreren Wandlersignalen unter Verwendung eines einzelnen Katheters
zu ermöglichen.
Der Drehtransformator 10 ermöglicht ferner die Übertragung
von Signalen zwischen den rotierenden und den stationären Systemkomponenten,
ohne physische Verbindungen zu benötigen. Auf diese Weise überträgt der Drehtransformator 10 Kommunikationssignale
zwischen rotierenden und nicht rotierenden Komponenten, ohne die
Störgeräusche oder
den Verschleiß,
die in Systemen auftreten, die physische Kontakte zwischen derartigen
Komponenten verwenden.
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Bezug
nehmend nun auf 2A wird ein erfindungsgemäßes Kathetersystem 30 beschrieben. 2A zeigt
den in Verbindung mit 1 beschriebenen Drehtransformator
gekoppelt mit einem Katheter 36. Zur besseren Darstellung
ist nur ein proximales Ende des Katheters 36 gezeigt. Wie
zuvor beschrieben, umfasst der Drehtransformator einen Rotor 12,
einen Stator 16 und eine Drehwelle 14. Konzentrische
Schlitze 21, die sich auf der distalen Seite 19 des
Stators 16 befinden, und konzentrische Schlitze 18,
die sich auf der proximalen Seite 13 des Rotors 12 befinden,
sind so ausgeführt,
dass die Rotorwicklungen 20 den Statorwicklungen 22 zugewandt angeordnet
sind. Ein Antriebskabel 34 ist betriebsfähig an der
Drehwelle 14 angebracht. Auf diese Weise dreht die Drehung
der Drehwelle 14 sowohl den Transformatorrotor 12 als
auch das Antriebskabel 34. Das Antriebskabel 34 ist
im Katheter 36 angeordnet, der in einen Patienten eingeführt werden
kann. Der Katheter 36 ist so ausgestaltet, dass er solchermaßen betriebsfähig an einem
Transformatorgehäuse 32 angebracht
werden kann, dass eine Drehung des Antriebskabels 34 möglich ist,
während
gleichzeitig eine stabile Plattform erzeugt wird, an der der Katheter 36 und
der Stator 16 angebracht sind.
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Wandler
(nicht gezeigt) sind betriebsfähig am
distalen Ende des Antriebskabels 34 befestigt und drehen
sich mit diesem. Zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignete
Wandler können aus
Piezoverbundmaterialien, piezoelektrischen Keramikmaterialien (wie
etwa PZT), Piezokunststoffen und dergleichen gefertigt werden. Diese
Wandler werden dazu verwendet, elektrische Energie in mechanische
Energie umzuwandeln, die sich als Ultraschallsignal in ein Körperlumen
oder umliegendes Körpergewebe
ausbreitet. Die Ultraschallsignale werden als reflektierte Signale
oder Echos zu den Wandlern zurückgeworfen,
welche die Wandler in elektrische Signale umwandeln. Übertragungsleitungen
verbinden die Wandler betriebsfähig
mit dem Rotor 12 und sind bevorzugt im Antriebskabel 34 angeordnet.
Alternativ können
die Übertragungsleitungen betriebsfähig an der
Außenseite
des Antriebskabels 34 angebracht werden. Auf diese Weise
werden die reflektierten Signale zum Drehtransformator 10 übertragen.
Drähte
oder Leitungen (nicht gezeigt) werden dazu verwendet, die Rotorwicklungen 20 mit
den Übertragungsleitungen
zu verbinden, um die Signalübertragung
zu erleichtern.
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Bezug
nehmend nun auf 2B wird eine alternative Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kathetersystems 80 beschrieben. 2B zeigt einen
Drehtransformator, der mit einem Katheter 86 verbunden
ist. Zur besseren Darstellung ist nur ein proximales Ende des Katheters 86 gezeigt.
Der in 2B gezeigte Drehtransformator
umfasst einen Rotor 62, einen Stator 66 und eine
Drehwelle 64. Der Hauptunterschied zwischen dem in 2A gezeigten
Kathetersystem 30 und dem in 2B gezeigten Kathetersystem 80 besteht
in der Anordnung der Rotoren und Statoren der Systeme.
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Der
Stator 66 umfasst mehrere konzentrische Schlitze 71,
die sich auf einer proximalen Seite 69 des Stators 66 befinden,
und der Rotor 62 umfasst mehrere konzentrische Schlitze 68,
die sich auf einer distalen Seite 63 des Rotors 62 befinden.
Die konzentrischen Schlitze 71 enthalten mehrere Statorwicklungen 72 und
die konzentrischen Schlitze 68 mehrere Rotorwicklungen 70,
so dass die Rotorwicklungen 70 den Statorwicklungen 72 zugewandt
angeordnet sind. Ein Antriebskabel 84 ist betriebsfähig an der
Drehwelle 64 angebracht. Auf diese Weise dreht die Drehung
der Drehwelle 64 sowohl den Transformatorrotor 62 als
auch das Antriebskabel 84. Das Antriebskabel 84 ist
im Katheter 86 angeordnet, der in einen Patienten eingeführt werden
kann. Der Katheter 86 ist so ausgestaltet, dass er solchermaßen betriebsfähig an einem
Transformatorgehäuse 82 angebracht
werden kann, dass eine Drehung des Antriebskabels 84 möglich ist,
während
gleichzeitig eine stabile Plattform erzeugt wird, an der der Katheter 86 und
der Stator 66 angebracht sind.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Elektronik, die
mit den in den 2A und 2B gezeigten
Kathetersystemen verwendet werden kann. Wie in 3 gezeigt,
sind mehrere Wandler 100 betriebsfähig an mehreren koaxialen Übertragungsleitungen 102 befestigt.
Wie erwähnt,
sind die koaxialen Übertragungsleitungen 102 bevorzugt
in einem Antriebskabel angeordnet, wie etwa dem in 2A gezeigten
Antriebskabel 34. Eine derartige Konfiguration ermöglicht es
den Wandlern und Übertragungsleitungen,
sich zu drehen, wenn sich das Antriebskabel 34 dreht. Die
Drehung der Wandler 100 unterstützt wiederum die Erzeugung
von Ultraschallbildern. Wie in 3 gezeigt,
umfasst die koaxiale Übertragungsleitung 102 eine
Masse 104 und ist mit einem Verstärker 106 verbunden,
der ein vom Wandler 100 zurückkehrendes elektrisches Signal
verstärkt.
Das vom Wandler 100 zurückkehrende
elektrische Signal geht weiter zu einem Transformatorabgriff 110,
der magnetisch miteinander gekoppelte Rotorwicklungen und Statorwicklungen
repräsentiert.
Das elektrische Signal überquert
die rotierende Übergangsfläche zwischen dem
Transformatorrotor und dem Transformatorstator. Das elektrische
Signal wird dann an eine Steuereinheit und eine Bildverarbeitungseinrichtung
(nicht gezeigt) gesandt, um ein Bild des gewünschten Gebiets der Anatomie
eines Patienten wiederzugeben.
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Die
schematische Darstellung gemäß 3 zeigt
vier Wandlerelemente mit entsprechenden Übertragungsleitungen 102,
Verstärkern 106 und Transformatorabgriffen 110.
Es versteht sich jedoch, dass die Anzahl der Wandlerelemente größer oder kleiner
als diese Zahl sein kann, abhängig
von der Anzahl an Transformatorabgriffen 110, die für die Übertragung
von elektrischen Signalen zur Verfügung stehen.
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Wie
ferner in 3 gezeigt, wird ein zusätzlicher
Transformatorabgriff 110 zum Übertragen eines elektrischen
Leistungssignals zur Drehseite des Transformators verwendet, um
die Verstärker 106 anzutreiben.
Dieses elektrische Leistungssignal passiert vor der Übertragung
an die Verstärker 106 eine Brücke 124,
die das Signal von Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt, sowie
einen Regler 126.
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Ein
weiterer Transformatorabgriff 110 wird verwendet, um Hochspannungsleistung
an mehrere Impulsgeber 120 zu übertragen, die sich auf dem Drehabschnitt
des Drehtransformators befinden. Ein derartiges Leistungssignal überquert
einen Transformatorabgriff 110 und passiert eine Brücke 114,
bevor es in eine Hochspannungsregler-/Logikschaltung 116 eintritt.
Die Hochspannungsregler-/Logikschaltung 116 versorgt die
Impulsgeber 120 mit Energie und koordiniert die Aneinanderreihung
der Impulse.
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Während des
Betriebs des Kathetersystems übertragen
die Impulsgeber ein Anregungssignal oder einen Anregungsimpuls,
das/der durch eine Diode 122 tritt, sich längs der
koaxialen Übertragungsleitung 102 fortbewegt
und in den Wandler 100 eintritt. Der Anregungsimpuls liegt
bevorzugt zwischen ungefähr
27 und ungefähr
100 Volt. Ein solcher Impuls ermöglicht
es den Wandlern 100, zu arbeiten. Die Impulsgeber 120 in
einem Katheter mit mehreren Wandlern arbeiten bevorzugt seriell.
Mit anderen Worten, es ist eine geringfügige Zeitverzögerung zwischen
von verschiedenen Impulsgebern emittierten Impulsen vorhanden. Die
Hochspannungsregler-/Logikschaltung 116 enthält vorzugsweise
eine Logikschaltung, um die von den Impulsgebern 120 emittierten
Impulse zu koordinieren. Diese Verzögerung erleichtert den Empfang
der einzelnen elektrischen Signale, die von den Wandler 100 zurückkehren.
Alternativ können
die Impulsgeber 120 gleichzeitig pulsen, wobei der Empfang
von elektrischen Signalen in den Wandlern 100 einer unterschiedlichen
Zeitverzögerung
unterworfen sein kann, um die Signalverarbeitung zu erleichtern.
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Darüber hinaus
werden die Impulsgeber 120 bevorzugt so gesteuert, dass
sie das an die Wandler 100 gesandte Anregungssignal regeln.
Ein Steuersignal wird mittels einer Impulsgebersteuereinheit 118 an
die Hochspannungsregler-/Logikschaltung 116 übertragen.
Eine solche Impulsgebersteuereinheit 118 überträgt das Steuersignal über einen
zusätzlichen
Drehtransformatorabgriff 110 oder über andere Einrichtungen, wie
etwa Drehfaseroptik, I/D-Schaltungen und dergleichen.
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4 sieht
eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform
des elektronischen Schaltungsaufbaus vor, der mit den in den 2A und 2B gezeigten
Kathetersystemen verwendet werden kann. Ein spezielles Unterscheidungsmerkmal
dieser Ausführungsform
umfasst die Verwendung einer abgeschirmten verdrillten Übertragungsleitung 128.
Wenn das Kathetersystem externen Störgeräuschen von bis zu ungefähr 100 Megahertz
(mHz) ausgesetzt ist, stellt eine abgeschirmte verdrillte Übertragungsleitung
eine Leistung bereit, die vergleichbar der einer koaxialen Übertragungsleitung
mit ähnlichem
Außendurchmesser
ist.
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Die
Verwendung einer abgeschirmten verdrillten Übertragungsleitung 128 ermöglicht außerdem die
Verwendung eines symmetrischen Verstärkers 130 am Drehtransformator.
Wie bei der in 3 beschriebenen Ausführungsform
werden elektrische Impulssignale an jeden Wandler 100 gesendet
und von den Wandlern 100 zurückkehrende Signale durch die
Verstärker 130 und über die
Transformatorabgriffe 110 übertragen. Eine Bildverarbeitungseinrichtung,
die sich auf der stationären
Seite des Transformators befindet, verarbeitet die Signale, um ein
Ultraschallbild zu erzeu gen. Wie in 3 werden
zusätzliche
Transformatorabgriffe 110 verwendet, um über die
rotierende Transformatorübergangsfläche den
Verstärkern 130 und
Impulsgebern 120 Energie zuzuführen.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
des elektronischen Schaltungsaufbaus, der mit den in den 2A und 2B gezeigten
Kathetersystemen verwendet werden kann. Wie in 5 gezeigt,
werden abgeschirmte verdrillte Übertragungsleitungen 128 zum Übertragen
von Signalen zu und von den Wandlern 100 verwendet. Bei
dieser Ausführungsform
befinden sich symmetrische Verstärker 130 auf
der Statorseite des Drehtransformators. Bei dieser Konfiguration
befinden sich die Impulsgeber 120 ebenfalls auf der Statorseite
des Transformators und nutzen zum Senden eines Impulses an die Wandler 100 dieselben
Transformatorabgriffe 110, die zum Empfangen von elektrischen
Signalen von den Wandlern 100 verwendet werden. Wie vorstehend
beschrieben, befindet sich eine Bildverarbeitungseinrichtung auf
der nicht rotierenden Seite des Drehtransformators. Diese Konfiguration
verringert die Menge an Hardware und elektrischen Verbindungen auf
der Rotorseite des Drehtransformators.
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6 zeigt
eine räumliche
Ansicht eines Kathetersystems 30, das den Katheter 36 gemäß 2A umfasst.
Bei dem System 30 ist der Katheter 36 am Gehäuse 32 angebracht,
in dem der vorstehend beschriebene Drehtransformator (nicht gezeigt) enthalten
ist. Ein Antriebsmotor 38 ist mit dem proximalen Ende 15 der
Drehwelle 14 verbunden (siehe 1), um die
Welle 14 in Drehung zu versetzen. Eine Verbindung 40 zur
Steuereinheit ist vorgesehen, um das Kathetersystem 30 mit
der Bildverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) zu verbinden. Wie
in 6 gezeigt, bietet die vorliegende Erfindung den
Vorteil, dass die Elektronik bei einem Mehrweg-System außerhalb
des Patienten verbleiben kann. Eine derartige Konfiguration ermöglicht daher
die Wiederverwendung des Transformators und der begleitenden Elektronik.
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7 zeigt
den erfindungsgemäßen Katheter 36 eingeführt in eine
Arterie nahe dem Herzen des Patienten. Der Katheter 36 wird
bevorzugt über
einen Führungskatheter 50 eingeführt, der
zuvor an einer gewünschten
Stelle im Patienten positioniert worden ist. Der Katheter 36 wird
dann in den Patienten eingeführt
bis das distale Ende, das die Wandler enthält, an einer geeigneten Stelle
im Patienten positioniert ist. Das im Katheter 36 enthaltene
Kabel 34 wird gedreht, wodurch wiederum die Wandler 100 gedreht werden.
Die Wandler 100 werden aktiviert, wobei die Wandler ein
vom Patienten reflektiertes Signal auffangen. Das reflektierte Signal
wird über
den Drehtransformator an eine Steuereinheit und eine zugeordnete
Bildverarbeitungselektro nik (nicht gezeigt) übertragen. Die Bildverarbeitungseinrichtung
verwendet das reflektierte Signal, um ein Bild des Teils der Anatomie
des Patienten zu erzeugen, der sich nahe den Wandlern befindet,
was auf dem Gebiet wohlbekannt ist. Ein Betrieb des Katheters mit
einem Drehtransformator ermöglicht
es somit einem Kathetersystem mit mehreren Wandlern, Bilder des
Patienten zu erzeugen.
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Die
Erfindung wurde nun im Detail beschrieben. Es versteht sich jedoch,
dass gewisse Abwandlungen und Modifikationen durchgeführt werden
können.
Daher wird der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die vorstehende
Beschreibung eingeschränkt.
Der Schutzumfang definiert sich vielmehr durch die nachfolgenden
Ansprüche.