DE69823367T2

DE69823367T2 - Anordnungen zur erfassung des gebrauchs von kardialen vorrichtungen

Info

Publication number: DE69823367T2
Application number: DE69823367T
Authority: DE
Inventors: Dorin Panescu; K. David SWANSON; F. David DUEIRI; David Mcgee; A. Daniel DUPREE; G. James WHAYNE; R. Robert BURNSIDE; Tuan Nguyen
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2018-09-19
Also published as: EP1017314A1; CA2304607C; CA2304607A1; US20010009976A1; EP1017314B1; WO1999016350A1; AU9491998A; DE69823367D1; ATE264655T1; US20020143250A1; US6086532A; US6221013B1; ES2217584T3; US20020065465A1; US6490468B2; US6565511B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Systeme zum Führen oder Positionieren von Diagnose- oder Therapie-Elementen in Innenbereichen des Körpers.
Hintergrund der Erfindung
Ärzte machen heutzutage bei medizinischen Verfahren Gebrauch von Kathetern, um für Diagnose- und Therapie-Zwecke Zugriff auf Innenbereiche des Körpers zu erlangen. Für den Arzt ist es wichtig, in der Lage zu sein, zuverlässig und präzise in der Nähe der gewünschten Gewebe-Positionen zu positionieren. Beispielsweise ist das Erfordernis für eine präzise Steuerung über den Katheter insbesondere während Verfahren kritisch, die Herzmuskelgewebe von innerhalb des Herzens entfernen. Diese Verfahren, genannt Ablations-Therapie, werden verwendet, um Herzrhythmusstörungen zu behandeln.
Beispielsweise ist das US-Patent Nummer 5,433,198, erteilt Desai, ein ziemlich typisches Beispiel eines Systems, das innerhalb eines Herzens Gewebe abträgt. Das Patent ist für eine Vorrichtung und ein Verfahren für Herzmuskel-Ablation. Desai offenbart ein Kathetersystem, wobei eine Multikatheter-Elektrode in das Herz eines Patienten eingeführt wird, und die Elektroden können das Herz mappen und Gewebe abtragen.
Ferner gibt es alternative Systeme, die an Patienten Diagnose-Verfahren durchführen. Ein Beispiel solch eines Systems ist in US-Patent Nummer 5,666,953, erteilt Wilk, zu finden. Dieses Patent offenbart ein System, das medizinische Daten über den Zustand eines Patienten mittels Messens verschiedener biologischer und physiologischer Parameter sammelt, diese Daten mit in Speicher gespeicherten Daten vergleicht und eine Diagnose für den Patienten ableitet.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes System zum Diagnostizieren und Behandeln von Herzzuständen bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Dies wird durch die Systeme gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 39 erreicht. Vorteilhafte weitere Ausführungsbeispiele sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Abfühlen der Position eines Operativelements innerhalb einer dreidimensionalen Korb-Struktur, bei der eine Elektrode am Operativelement ein elektrisches Feld überträgt, das mittels einer oder mehrerer Elektroden an der Korb-Struktur abgefühlt wird;
2A ist eine Seitenansicht der dreidimensionalen Korb-Struktur, die von einem Kathetertubus getragen wird, die einen Teil des in 1 gezeigten Systems bildet.
2b ist eine Seitenansicht des Operativelements, das von einem Kathetertubus getragen wird, das einen Teil des in 1 gezeigten Systems bildet;
3 ist eine schematische Ansicht des Verarbeitungselements, das einen Teil des in 1 gezeigten Systems bildet;
4 ist ein Graph, der beispielhaft darstellt, wie sich eine mittels einer Elektrode, die von der dreidimensionalen Korb-Struktur getragen wird, erfasste normalisierte Spannung in Bezug auf die Nähe der Elektrode zum Operativelement ändert, was eine Beziehung ist, die das in 1 gezeigte System nutzt, um eine Nähe indizierende Ausgabe zu erzeugen;
5 ist eine hartverdrahtete Anzeigeeinrichtung, die eine Polaransicht einer dreidimensionalen Korb-Struktur anzeigt, die das Vorhandensein oder das Fehlen einer Nähe indizierten Ausgabe an jeder Elektrode visuell anzeigt, die von der dreidimensionalen Korb-Struktur getragen wird;
6 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer grafischen Nutzerschnittstelle, die bei dem System verwendet wird, um das Vorhandensein oder das Fehlen einer Nähe indizierten Ausgabe an jeder Elektrode anzuzeigen, die von der dreidimensionalen Korb-Struktur getragen wird;
7 ist eine typische Ansicht des geteilten Ansichtsbildschirms der in 6 gezeigten grafischen Nutzer-Schnittstelle, die das idealisierte Modell der dreidimensionalen Korb-Struktur zeigt, die mittels der Schnittstelle an verschiedenen idealisierten Orientierung erzeugt wird;
8 ist eine schematische Ansicht eines idealisierten Modells einer dreidimensionalen Korb-Struktur, die mittels der Schnittstelle erzeugt wird, welche die Interpolation von mehreren Nähe indizierten Ausgaben zeigt;
9 ist eine schematische Ansicht des in 1 gezeigten System als Teil eines modularen Systems, das verwendet wird, um Herzzustände zu diagnostizieren und zu behandeln;
10A und 10B sind typische Ansichten des geteilten Ansichtsbildschirms der in 9 gezeigten grafischen Nutzerschnittstelle, welche die Verwendung von Markierungen und Anmerkungen in Verbindung mit dem idealisierten Modell der dreidimensionalen Korb-Struktur, das die Schnittstelle erzeugt, zeigt;
11 ist eine typische Ansicht des Ansichtsbildschirms der in 9 gezeigten grafischen Nutzer-Schnittstelle, welche das Pop-Up-Patientendaten-Menu zeigt, das verwendet wird, um eine patientenspezifische Datenbank zu etablieren und zu verwalten;
12 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Erfassen der Position eines Operativelements in Bezug auf ein längliches Elektroden-Array;
13 ist eine Diagrammansicht des Operativelements und länglichen Elektroden-Arrays, gezeigt in 12, die für diagnostische und therapeutische Zwecke im Ringbereich (annulus region) eines menschlichen Herzens angewendet werden;
14 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer grafischen Nutzer-Schnittstelle, die bei dem in 12 gezeigten System genutzt wird, um das Vorhandensein oder Fehlen einer Nähe indizierten Ausgabe an jeder Elektrode anzuzeigen, die vom länglichen Elektroden-Array getragen wird;
15 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Abfühlen der Position eines Operativelements in Bezug auf eine Mehrfach-Elektroden-Schleifen-Struktur;
16 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Mehrfach-Elektroden-Schleifen-Struktur, die zur Verwendung mit dem in 15 gezeigten Systems geeignet ist, wobei die Schleifenanordnung in eine zughörige Hülle zum Einsetzen in einen Körperbereich zurückgezogen ist;
17 ist eine perspektivische Ansicht der Mehrfach-Elektroden-Schleifen-Struktur, gezeigt in 16, wobei die Schleifen-Anordnung zur Verwendung außerhalb der zugehörigen Hülle angewendet wird;
18 ist eine schematische Ansicht des Operativelements und der Mehrfach-Elektroden-Schleifen-Struktur, gezeigt in 15, angewendet für diagnostische oder therapeutische Zwecke im Ringbereich eines menschlichen Herzens;
19 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer grafischen Nutzer-Schnittstelle, die beim in 15 gezeigten System genutzt wird, um das Vorhandensein oder Fehlen einer Nähe indizierten Ausgabe an jeder Elektrode visuell anzuzeigen, die von der Schleifen-Struktur getragen wird;
20 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Abfühlen der Position eines Operativelements innerhalb einer dreidimensionalen Korb-Struktur, bei der eine oder mehrere Elektroden an der Korb-Struktur ein elektrisches Feld übertragen, das mittels einer Elektrode am Operativelement abgefühlt wird;
21 ist eine schematische Ansicht des Verarbeitungselements, das einen Teil des in 20 gezeigten Systems bildet;
22 ist eine schematische Ansicht eines Operativelements, das mit einem Streifen (spline) der Korb-Struktur ausgerichtet ist, wie in 20 gezeigt, bei dem das elektrische Feld mittels mehrerer Elektroden am Operativelement abgefühlt wird, das in einer nicht-parallelen Orientierung in Bezug auf den Streifen gezeigt ist;
23 ist eine schematische Ansicht des Operativelements, das, wie jenes in 22 gezeigte, abgesehen davon, dass das Operativelement in einer paralleleren Ausrichtung in Bezug auf den Streifen gezeigt ist, mit dem Streifen ausgerichtet ist;
24 ist eine schematische Ansicht eines idealisierten Modells des in 23 gezeigten Streifens, das mittels der Schnittstelle erzeugt wird, die Interpolation von mehreren Nähe indizierenden Ausgaben zeigend;
25 ist eine perspektivische End-Ansicht einer Dual-Elektroden-Array-Struktur mit sowohl einem Innen-Array von Abfühl-Elektroden als auch einem Außen-Array von Abfühl-Elektroden, um ein Wander-Operativelement (roving operative element) sowohl in der Nähe einer Gewebewand als auch innerhalb der Mitte eines inneren Körperbereichs zu lokalisieren, der von der Gewebewand einen Abstand aufweist;
26 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Dual-Elektroden-Array-Struktur mit Innen- und Außen-Arrays von Abfühl-Elektroden;
27 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Erfassen der Position eines Operativelements innerhalb einer Dual-Elektroden-Array-Struktur des in 25 und 26 gezeigten Typs;
28 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer grafischen Nutzerschnittstelle, die bei dem in 27 gezeigten System verwendet wird, um das Vorhandensein oder Fehlen einer Nähe indizierten Ausgabe an jeder Elektrode visuell anzuzeigen, die von der Dual-Elektroden-Array-Struktur getragen wird;
29 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Abfühlen der Position eines Operativelements innerhalb einer dreidimensionalen Korb-Struktur, bei der eine Elektrode am Operativelement ein elektrisches Feld überträgt, das von einer anderen Elektrode am Operativelement und mittels einer oder mehrerer Elektroden an der Korb-Struktur erfasst wird; und
30 ist eine schematische Ansicht des Verarbeitungselements, das einen Teil des in 29 gezeigten Systems bildet.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
I. Nähe-Abfühlen innerhalb dreidimensionaler Strukturen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Positions-Abfühlsystems 10, das die Position eines Operativelements 12 innerhalb eines Raums (bezeichnet S) lokalisiert. Das System 10 ist gut zur Verwendung innerhalb von Körperlumen, -kammern oder -kavitäten für entweder diagnostische oder therapeutische Zwecke eingerichtet. Aus diesem Grund wird das System 10 im Kontext seiner Nutzung innerhalb eines lebenden Körpers beschrieben. Das System 10 ist insbesondere für katheterbasierte Verfahren geeignet, wobei ohne komplexe invasive Operationen der Zugriff auf den inneren Körperbereich erlangt wird, beispielsweise durch das Gefäßsystem oder den Verdauungskanal.
Beispielsweise kann das System 10 während der Diagnose und der Behandlung von Herzrhythmusstörungen innerhalb eines Herzen, wie beispielsweise bei ventrikulärer Tachykardie oder bei Vorhofflimmern verwendet werden. Das System 10 kann ebenfalls während der Diagnose oder Behandlung von Gefäßerkrankungen in Verbindung mit beispielsweise Angioplastie- oder Atherectomy- Verfahren angewendet werden. Das System 10 kann ebenfalls während der Diagnose oder Behandlung von Erkrankungen im Verdauungstrakt, der Prostata, dem Gehirn, der Gallenblase, dem Uterus und anderen Bereichen des Körpers verwendet werden.
A. Das Operativelement
Für ein Anwenden in einem inneren Körperraum S ist das Operativelement 12 am distalen Ende eines Kathetertubus 44 getragen (wie 2B ebenfalls zeigt). Nichtsdestotrotz kann das System 10 auch in Verbindung mit Systemen und Verfahren verwendet werden, die nicht notwendigerweise katheterbasiert sind, beispielsweise Laser-Übertragungseinrichtungen, Atherectomie-Geräten, transmyokardialer Revaskularisation (TMR) oder perkutaner myokardialer Revaskularisation (PMR).
Das Operativelement 12 kann verschiedene Formen annehmen und kann entweder für therapeutische Zwecke oder diagnostische Zwecke oder beides verwendet werden. Das Operativelement 12 kann beispielsweise eine Einrichtung zum Abbilden von Körpergewebe, wie beispielsweise einen Ultraschallwandler oder ein Array von Ultraschallwandlern oder ein Fiberoptikelement aufweisen. Alternativ kann das Operativelement 12 eine Vorrichtung aufweisen, um Körpergewebe ein Medikament oder therapeutisches Material zuzuführen. Ferner alternativ kann das Operativelement 12 eine Einrichtung, beispielsweise eine Elektrode, zum Abfühlen einer physiologischen Charakteristik im Gewebe aufweisen, wie beispielsweise die elektrische Aktivität im Herzgewebe, oder zum Übertragen von Energie, um Gewebe zu stimulieren oder abzutragen.
B. 3D-Lokalisierungssonde
Das System 10 weist eine Lokalisierungssonde 14 (siehe auch 2A) auf, die ähnlich wie das Operativelement 12 am distalen Ende eines Kathetertubus 45 zum Einführen in den Körperraum S getragen ist. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Lokalisierungssonde 14 eine zusammengesetzte dreidimensionale Korb-Struktur auf. Wie später beschrieben wird, kann die Struktur der Lokalisierungssonde 14 andere Formen annehmen.
Wie am besten in 2A gezeigt, weist die Struktur 14 acht voneinander im Abstand angeordnete Streifenelemente (spline elements) 20, die an einer distalen Nabe 16 und einer proximalen Basis 18 zusammengebaut sind. Jeder Streifen 20 trägt wiederum acht Elektroden 22, so dass insgesamt 64 Elektroden 22 um den Raum S positioniert sind. Selbstverständlich kann eine größere oder geringere Anzahl von Streifenelementen 20 und/oder Elektroden 22 vorhanden sein.
Jedes Streifenelement 20 weist vorzugsweise einen flexiblen Körper auf, der aus elastischen, inerten Draht oder Kunststoff hergestellt ist. Elastisches Memory-Material, wie beispielsweise Nickel-Titanium (kommerziell verfügbar als NITINOL^TM-Material) kann verwendet werden. Elastischer spritzgegossener Kunststoff oder rostfreier Stahl können ebenfalls verwendet werden. Jedes Streifenelement 20 ist vorzugsweise mit einer konvexen Vorbelastung vorgeformt, wobei eine normalweise offene dreidimensionale Korb-Struktur erzeugt wird.
Wie 2A zeigt, kann eine Außenhülle 24 mittels Vorwärtsgleitens entlang des Kathetertubus 45 vorwärts bewegt werden, um die Struktur 14 zum Einführen in den Körperbereich zu komprimieren und zusammenzuklappen. Rückwärtsbewegung zieht die gleitbare Hülle 24 weg von der Struktur 14, welche aufspringt und ihre dreidimensionale Form annimmt.
In 1 und 2A ist die Geometrie von Streifenelementen 20 derart gezeigt, dass sie sowohl radial als auch axial symmetrisch ist. Asymmetrische Strukturen, entweder radial oder axial oder beides, können ebenso verwendet werden.
1 identifiziert die Elektroden 22 mittels der gesetzten Bezeichnung (A, B), wobei A = 1 bis p und B = 1 bis e, wobei p die Gesamtanzahl von Streifen 20 und e die Anzahl von Elektroden 22 an jedem Streifen 20 ist (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel p = 8 und e = 8).
Es sollte anerkannt werden, dass die Lokalisierungssonde 14 keine Verbund-Korb-Struktur zu sein braucht, sondern stattdessen als separate Sonden existiert, die um den Raum S herum angeordnet sind. Jedoch ist die Verbund-Korb-Struktur 14 gut zur Verwendung innerhalb des Herzens geeignet und kann zusätzlich zur Navigation andere Funktionen durchführen, wie beispielsweise pacen und mappen, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
C. Erzeugung der Nähe indizierenden Ausgabe
(i) Übertragung eines elektrischen Felds mittels einer Wanderelektrode (roving electrode)
Wie 1 zeigt, konditioniert eine Zentralverarbeitungseinheit 28 einen Oszillator 26, eine Elektro-Wechselstrom (AC)-Wellenform mit einer vorbestimmten Amplitude und Frequenz zu erzeugen. Die Zentralverarbeitungseinheit 28 koppelt den Oszillator 26 mit einer Übertragungselektrode 30, die vom Wander-Operativelement 12 getragen wird. Die Elektrode 30 kann eine Komponente sein, die dem Operativelement 12 hinzugefügt ist, oder sie kann eine bereits am Operativelement 12 vorhandene Komponente aufweisen, die allerdings für einen zusätzlichen Zweck verwendet wird.
Eine indifferente Elektrode 32, die als ein Patch außen am Patienten getragen wird, weist die Spannungsrückführung auf, die wiederum an eine elektrische Referenz gekoppelt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Referenz isoliert oder Patienten-Erdung 34, obwohl andere Referenzen verwendet werden können. Alternativ kann eine andere Elektrode, die vom Operativelement 12 getragen wird, als die Spannungsrückführung dienen. Als eine andere Alternative kann auch eine Elektrode (A, B) an der Struktur 14 als die Spannungsrückführung dienen.
Es wird ein Spannungsfeld etabliert, das in der detektierten Amplitude an jeder Korb-Elektrode (A, B) gemäß deren Abstand von der Elektrode 30 variiert, die vom Operations- Element 12 getragen wird. Zur Verwendung innerhalb eines Lebend-Körper-Raums kann die ausgewählte Stromamplitude der Oszillator-Ausgabe zwischen 0,1 mA bis etwa 5 mA variieren. Die ausgewählte Frequenz kann ebenfalls von etwa 5 kHz bis etwa 100 kHz variieren. Ströme wesentlich oberhalb 5 mA und Frequenzen wesentlich unterhalb 5 kHz sollten vermieden werden, wenn Herzgewebe in der Nähe ist, da sie die Gefahr des Induzierens eines Flimmerns tragen. Der Maximalstrom, der verwendet werden kann, während ein Flimmern vermieden wird, ist eine Funktion der Frequenz, wie in der folgenden Gleichung ausgedrückt: I = f × 10,wobei I Strom in μA und f Frequenz in kHz ist.
Die Form der Wellenform kann ebenfalls variieren. Bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wellenform sinusförmig. Jedoch können Rechteckwellenformen oder Impulse ebenfalls verwendet werden, obwohl Oberschwingungen hervorgerufen werden können, falls eine kapazitive Kopplung vorhanden ist. Ferner muss die Wellenform nicht kontinuierlich sein. Der Oszillator 26 kann gepulste Wellenformen erzeugen.
Das System 10 weist eine Datenerfassungselement 36, das mit Zentralverarbeitungseinheit 28 und einem Schalter oder einem geeigneten Multiplexer-Element 38 gekoppelt ist, auf. Das Schaltelement 38 konditioniert jede Elektrode (A, B) an der Struktur 14 individuell dazu, eine lokale Spannungsamplitude V_{S(A, B)} abzufühlen. Das Datenerfassungselement 36 weist einen Amplitudendetektor 37 (siehe 3) auf, der V_{S(A, B)} für jede Elektrode 22 in Verbindung mit den Positionskoordinaten der Elektrode (A, B) erlangt.
Das Schaltelement 38 konditioniert ferner die Elektrode 30 am Operativelement 12, eine lokale Spannungsamplitude V_{O(A, B)} zur gleichen Zeit, zu der V_{S(A, B)} von jeder Korb-Elektrode (A, B) abgefühlt wird, abzufühlen. Das Datenerfassungselement 36 weist einen zweiten Amplitudendetektor 39 (siehe 3) auf, der V_{O(A, B)} in Verbindung mit jedem V_{S(A, B)} erlangt.
Wie 1 ferner zeigt, weist die Zentralverarbeitungseinheit ein Verarbeitungselement 40 auf. Das Verarbeitungselement 40 weist eine Komponente 42 (siehe 3) auf, die einen normalisierten Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)} für jeden erlangten V_{O(A, B)}- und V_S(A,
B)-Datensatz wie folgt ableitet:
Wie 3 ebenfalls zeigt, weist das Verarbeitungselement 40 ferner einen Komparator 46 auf. Der Komparator 46 empfängt als Eingabe 43 den normalisierten Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)} der von der Komponente 42 erzeugt ist. Der Komparator 46 empfängt ebenfalls als Eingabe 41 eine eingestellte Netzspannung, die einen vorbestimmten nominalen Spannungs-Schwellenwert V_THRESH bildet. Der Komparator 46 vergleicht die Größe von V_{N(A, B)} (Eingangsleitung 43) mit der Größe von V_TRESH (Eingangsleitungs 41).
Der vorbestimmte Nominalspannungs-Schwellenwert V_TRESH etabliert einen nominalen Trennungs-Abstand zwischen der Elektrode 30 am Operativelement 12 und einer gegebenen Korb-Elektrode (A, B). Der Schwellen-Spannungswert V_THRESH dient dazu, zwischen einem "Nah-Zustand" zwischen der Elektrode 30 am Operativelement 12 und einer gegebenen Korb-Elektrode (A, B) (d. h. gleich oder kleiner als der Nominal-Abstand) und einem "Fern-Zustand" zwischen der Elektrode 30 am Operativelement 12 und einer gegebenen Korb-Elektrode (A, B) (d. h. größer als der Nominal-Abstand) zu unterscheiden.
Falls V_{N(A, B)} größer oder gleich V_THRESH ist, erzeugt der Komparator 46 eine Nähe indizierende Ausgabe 47, auch bestimmt als P_{(A, B)}, für die Korb-Elektrode (A, B). Die Nähe indizierte Ausgabe P_{(A, B)} für eine gegebene Elektrode (A, B) meldet dem Arzt, dass der erforderliche "Nah-Zustand" zwischen der Elektrode 30 am Operativelement 12 und der speziellen Korb-Elektrode (A, B) existiert.
Wenn V_{N(A < B)} kleiner als V_THRESH ist, dann erzeugt der Komparator 46 keine Ausgabe für die spezielle Elektrode (A, B).
Das Fehlen der Nähe indizierenden Ausgabe P_{(A, B)} für eine bestimmte Elektrode (A, B) meldet dem Arzt, dass der erforderliche "Fern-Zustand" zwischen der Elektrode 30 am Operativelement 12 und der bestimmten Korb-Elektrode (A, B) existiert.
Die für den Schwellenwert V_THRESH ausgewählte Größe setzt das Raumkriterium für "Nah-Zustand" und "Fern-Zustand" in Anbetracht der physikalischen Charakteristika der Elektrode 30 am Operativelement 12 und den physikalischen Charakteristika der Elektrode (A, B) an der Struktur 14. Die physikalischen Eigenschaften schließen den Durchmesser und die Form der Elektrode ebenso wie die elektrische Leitfähigkeit des Materials, aus dem die Elektrode hergestellt ist, und die elektrischen Eigenschaften des leitfähigen Mediums ein, das zwischen der Elektrode 30 und der Struktur 14 existiert (beispielsweise ein Blut-Ansammlung oder Herzmuskelgewebe-Masse).
Die Beziehung zwischen dem Abstand und dem erwarteten normalisierten Spannungs-Detektionswert V_{N(A, B)} für eine gegebene Elektrode 30 am Operativelement 12 und eine gegebene Elektrode (A, B) an der Struktur 14 kann empirisch, beispielsweise mittels In-Vitro- oder In-Vivo-Testens oder mittels finiter Elementenanalyse, ermittelt werden. 4 zeigt einen schematischen Datenplot, der die Beziehung zwischen erwarteten normalisierten Spannungs-Detektionswerten V_{N(A, B)} für einen gegebenen Elektrodentyp am Operativelement 12 und einen gegebenen Elektrodentyp an der Struktur 14 zeigt. Der Plot in 4 zeigt, dass V_{N(A, B)} (das nicht in Einheiten von Volt ausgedrückt ist, weil es einen normalisierten Wert darstellt, der mittels Dividierens zweier Spannungen abgeleitet wird) anwächst, während sich der Abstand (in mm) zwischen der Elektrode 30 und einer Korb-Elektrode (A, B) verringert. Beispielsweise ist in 4 bei einem Abstand von 4 mm der erwartete normalisierte Spannungs-Detektionswert V_{N(A, B)} etwa 0,5 Einheiten, wohingegen bei einem Abstand von etwa 1 mm der erwartete normalisierte Spannungs-Detektionswert V_{N(A, B)} etwa 0,8 Einheiten beträgt.
Mittels Auswählens eines erwarteten normalisierten Spannungs-Erfassungswerts V_{N(A, B)} als den Schwellenwert V_THRESH ist der Operator in der Lage, den Nominal-Abstand zwischen einer gegebenen Elektrode 30 am Operativelement 12 und einer gegebenen Elektrode (A, B) an der Struktur 14 zu definieren, bei dem die Nähe indizierende Ausgabe P_{(A, B)} zuerst erzeugt wird.
Der Schwellenwert V_THRESH ist der Spannungs-Leitungseingang an den Komparator 46. Der Wert von V_THRESH kann auf einen gewünschten festen Spannungswert eingestellt werden, der einen nominalen Schwellenwert-Abstand repräsentiert. Bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Verarbeitungselement 40 eine Eingabe 50 auf, mittels der der Arzt einen Wert für den Nominal-Abstand bestimmen kann. Beispielsweise kann der Arzt den Nominal-Abstand innerhalb eines Bereichs von Abständen von 1 mm bis 5 mm bestimmen. Das Verarbeitungselement 40 weist eine Lookup-Tabelle 52 oder ihr Äquivalent auf, die die empirisch ermittelte Beziehung zwischen Spannung und Abstand ausdrückt (was 4 beispielhaft zeigt). Unter Verwenden der Tabelle wandelt das Verarbeitungselement 40 den Abstandswert, der mittels der Eingabe 50 eingegeben wurde, in einen korrespondierenden normalisierten Spannungswert um, der V_TRESH konstituiert. Das Verarbeitungselement 40 weist ferner einen Spannungsregler 54 auf, der die Spannungs-Leitungs-Eingabe 46 auf den normalisierten Spannungswert (V_THRESH) setzt, um dadurch die räumliche Empfindlichkeit zu erlangen, die vom Arzt für die Nähe induzierende Ausgabe P_{(A, B)} etabliert ist.
Die Operativkomponenten, die, wie vorstehend erläutert, mittels der Zentralverarbeitungseinheit 28 gesteuert werden können die spezielle, in 1 und 3 gezeigte elektrische Konfiguration oder eine andere analoge oder digitale Konfiguration vorsehen, um die Funktionen der Signalabtastung und -Verarbeitung, wie beschrieben, auszuführen.
(ii) Übertragung eines elektrischen Felds mittels einer oder mehrerer stationären Elektroden
Wie 20 zeigt, kann die Zentralverarbeitungseinheit 28 den Oszillator 26 (durch den Schalter oder ein geeignetes Multiplex-Element 38 hindurch) mit einer oder mehreren Elektroden 22 koppeln, die von der Struktur 14 getragen werden. Die indifferente Elektrode 32 bleibt die Spannungsrückführung, die mit einer elektrischen Referenz gekoppelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isoliert oder Patienten-Erdung 34 ist. Wie vorstehend erläutert, kann alternativ eine andere Elektrode, die vom Operativelement 12 getragen wird, als die Spannungsrückführung dienen, oder eine Elektrode an der Struktur 14 kann ebenfalls als die Spannungsrückführung dienen.
Die Übertragung elektrischer Energie von einer oder mehreren der Elektroden 22 an der Struktur 14 zur indifferenten Elektrode 32 etabliert ein Spannungsfeld, wie das, das in Verbindung mit 1 und 3 vorher beschrieben wurde. Das Spannungsfeld variiert in der detektierten Amplitude an der Wanderelektrode 30 gemäß ihrem Abstand von der Übertragungs-Korb-Elektrode (A, B).
In dieser Konfiguration (siehe auch 21) konditioniert das Schaltelement 38 individuell eine ausgewählte Eine oder eine Gruppe von Elektroden (A, B) an der Struktur 14, elektrische Energie zu übertragen. Das Schaltelement 38 konditioniert ferner jede ausgewählte Übertragungs-Elektrode (A, B) an der Struktur 14, eine lokale Spannungsamplitude V_{S(A, B)} abzufühlen. Das Datenerfassungselement 36 weist den Amplitudendetektor 37 (siehe 21) auf, der V_{S(A, B)} für jede Übertragungs-Elektrode 22 in Verbindung mit den Positionskoordinaten der Elektrode (A, B) erlangt.
Das Schaltelement 36 konditioniert ferner die Elektrode 30 am Operativelement 12, eine lokale Spannungsamplitude V_{O(A, B)} zum gleichen Zeitpunkt abzufühlen, zu dem V_{S(A, B)} mittels jeder Übertragungs-Korb-Elektrode (A, B) abgefühlt wird. Das Datenerfassungselement 36 weist den zweiten Amplitudendetektor 39 (siehe 21) auf, der V_{O(A, B)} in Verbindung mit jeder V_{S(A, B)} erlangt.
Die Komponente 42 des Verarbeitungselements 40 (siehe 21) leitet einen normalisierten Detektions-Spannungswert V_N(A,
B) für jeden erlangten V_{O(A, B)}- und V_S(A,
B)-Datensatz wie folgt ab:
Obwohl die Positionen der Zähler- und Nenner-Größen für V_{N(A, B)} beim in 20 und 21 gezeigten Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem in 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel umgedreht sind, wird der normalisierte Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)} in der gleichen konzeptionellen Weise abgeleitet. Allgemeiner ausgedrückt wird der normalisierte Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)} mittels Dividierens der mittels der Übertragungs-Elektrode V_TRANS abgefühlten lokalen Spannungsamplitude in die von der anderen nicht übertragenden, lediglich abfühlenden, Elektrode V_SENSE abgeleitet, oder:
Wie 21 zeigt, weist das Verarbeitungselement 40 den Komparator 46 auf. Der Komparator 46 empfängt als Eingabe 43 den von der Komponente 42 erzeugten normalisierten Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)}. Der Komparator 46 empfängt ebenso als Eingabe 41 eine gesetzte Netzspannung, die den vorbestimmten nominalen Spannungs-Schwellenwert V_THRESH konstituiert, wie vorstehend beschrieben. Der Komparator 46 vergleicht die Größe von V_{N(A, B)} (Eingangsleitung 43) mit der Größe von V_THRESH (Eingangsleitung 41). Wie ebenfalls vorstehend beschrieben, erzeugt der Komparator 46 eine Nähe indizierende Ausgabe 47 (auch als P_{(A, B)} bestimmt) für die Korbelektrode (A, B), falls V_{N(A, B)} größer als oder gleich V_THRESH ist. Umgekehrt erzeugt der Komparator 46 keine Ausgabe für die bestimmte Elektrode (A, B), wenn V_{N(A < B)} kleiner als V_THRESH ist.
Wie 22 zeigt, kann das Wanderelement 12 mehrere Abfühlelektroden (drei sind zum Zwecke der Darstellung gezeigt, bezeichnet mit 30(1), 30(2) und 30(1)) tragen. Die Verwendung mehrerer Abfühlelektroden 30(1), 30(2) und 30(3) bei den in 20 und 22 gezeigten Ausführungsbeispiel ermöglicht es dem Arzt, nicht nur Nähe-Information sondern ebenfalls Informationen festzustellen, die die Ausrichtung des Wanderelements (roving element) 12 selbst betreffen.
Insbesondere konditioniert das Schaltelement 38 individuell alle Elektroden (A, B) entlang eines gesamten Streifens 20 der Struktur 14 dazu, elektrische Energie zu übertragen und eine lokale Spannungsamplitude V_{S(A, B)} an jeder Übertragungselektrode (A, B) entlang des Streifens 20 abzufühlen. Das Schaltelement 38 konditioniert ferner jede Elektrode 30(1), 30(2) und 30(3) am Operativelement 12 dazu, eine lokale Spannungsamplitude V_{O(A, B)} zur gleichen Zeit abzufühlen, zu der V_{S(A, B)} mittels jeder Übertragungs-Korb-Elektrode (A, B) abgefühlt wird. Der normalisierte Detektions-Spannungswert V_N(A,
B) wird für jede Kombination einer Übertragungs-Korb-Elektrode (A, B) und nicht übertragenden, lediglich abfühlenden, Elektrode 30(1), 30(2) und 30(3) erzeugt und die Größe der Schwellenwertspannung V_THRESH (Eingangsleitung 41) verglichen.
Die resultierende Erzeugung einer oder mehrerer Nähe Induzierungs Ausgaben stellt Orientierungs-Information bereit. Beispielsweise ist in 22 die Achse des Wanderelements 12 in einer nichtparallelen Beziehung zur Achse des Streifens 20 ausgerichtet. Die Wanderelektrode 30(1) liegt in einem Nah-Zustand zu lediglich zwei der Streifen-Elektroden 22(2) und 22(3). Die resultierenden zwei Nähe indizierenden Ausgaben P(22(2)) und P(22(3)) für die Elektrode 30(1) und das Fehlen der Nähe indizierenden Ausgaben für die anderen Wanderelektroden 30(2) und 30(3) bedeutet, dass die Achse des Wanderelements 12 im Allgemeinen nicht parallel oder "frontal" in Bezug auf die Achse des Streifens 20 ausgerichtet ist.
In 23 ist die Achse des Wanderelements 12 in einer paralleleren Beziehung zum Streifen 20 ausgerichtet. Bei dieser Orientierung liegt die Wanderelektrode 30(1) in einem Nah- Zustand zur Streifen-Elektrode 22(4); die Wanderelektrode 30(2) liegt in einem Nah-Zustand zu zwei Streifen-Elektroden 22(3) und 22(4); und die Wanderelektrode 30(3) liegt in einem Nah-Zustand zu zwei Streifen-Elektroden 22(2) und 22(3). Mehrere Nähe induzierende Ausgaben führen: eine Ausgabe P(22(4)) für die Wanderelektrode 30(1); zwei Ausgaben P(22(4)) und P(22(3)) für die Wanderelektrode 30(2); und zwei Ausgaben P(22(2)) und P(22(3)) für die Wanderelektrode 30(3). Das Muster von Nähe indizierenden Ausgaben für alle Wanderelektroden 30(1), 30(2) und 30(3) bedeuten, dass das bewegliche Element 12 im Allgemeinen parallel oder "Seite an Seite" in Bezug auf die Achse des Streifens 20 ausgerichtet ist.
Das Übertragen eines elektrischen Felds von allen Elektroden entlang eines Streifens sequentiell um jeden Streifen einer dreidimensionalen Korb-Struktur 14 erzeugt ein Muster von Nähe indizierenden Ausgaben. Das Muster lokalisiert die Position und die Orientierung des Operativelements 12 innerhalb des dreidimensionalen Raums, den die Korb-Struktur 14 definiert. Insbesondere variiert, wie 22 und 23 zeigen, für eine gegebene Elektrode 30(1), 30(2) oder 30(3), ausgewählt am Wanderelement 12, die Anzahl von Nähe indizierenden Ausgaben gemäß der Nähe der ausgewählten Elektroden zu einer oder mehreren der Elektroden 22(1), 22(2), 22(3) und 22(4) am Streifen 20. Die Anzahl von Nähe indizierenden Ausgaben für eine gegebene Elektrode 30(1) oder 30(2) oder 30(3) erhöht sich proportional zur Anzahl der Korb-Elektroden 22(1) bis 22(4) in der Nähe zu ihr. Wie 22 und 23 ferner zeigen, variiert die Gesamtzahl von Nähe indizierenden Ausgaben für all die Elektroden 30(1) bis 30(3) kombiniert gemäß der Ausrichtung der Achse der Wanderelektrode zur Achse des Streifens 20. Während die Achse des Wanderelements 12 paralleler zur Achse des Streifens 20 wird, erhöht sich die Gesamtzahl von Nähe indizierten Ausgaben für all die Elektroden 30(1) bis 30(3).
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, kann das Muster von mehreren gleichzeitig Nähe indizierenden Ausgaben für den Zweck der Anzeige interpoliert werden.
(iii) Übertragen eines elektrischen Felds mittels einer anderen Wanderelektrode
Wie 29 zeigt, kann das bewegliche Operativelement 12 zusätzlich zu einer einzigen Abfühlelektrode oder mehreren Abfühlelektroden 30(1), 30(2) und 30(3) eine Energie übertragende Elektrode 260 tragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Elektrode 260 einen Ring aus elektrisch leitfähigem Material auf, der Nahe im Abstand zu der einzelnen oder zu den mehreren Abfühlelektroden 30 angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Elektrode 260 andere Formen annehmen, wie nachstehend in Verbindung mit anderen Elektroden-Strukturen erläutert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel koppelt die Zentralverarbeitungseinheit 28 den Oszillator 26 mit der Wanderelektrode 30. Die indifferente Elektrode 32 bleibt die Spannungsrückführung, die mit einer elektrischen Referenz gekoppelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isoliert oder Patienten-Erdung 34 ist. Wie vorstehend erläutert, kann eine andere vom Operativelement 12 getragene Elektrode als die Spannungsrückführung dienen, oder eine Elektrode 22 an der Struktur 14 kann ebenfalls als die Spannungsrückführung dienen.
Die Übertragung von elektrischer Energie von der Elektrode 260 zur indifferenten Elektrode 32 etabliert ein Spannungsfeld, ähnlich dem, das vorher in Verbindung mit 1 und 3 und 20 und 21 beschrieben wurde. Das Spannungsfeld variiert in der Detektionsamplitude an der Wanderelektrode 30 gemäß ihrem Abstand von einer gegebenen Elektrode (A, B) an der Struktur 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel überträgt weder die Wanderelektrode 30 noch eine der Elektroden (A, B) an der Struktur 14 das elektrische Feld. Anstelle dessen (siehe 30) konditioniert das Schaltelement 38 individuell eine ausgewählte Eine oder Gruppe von Elektroden (A, B) an der Struktur 14, eine lokale Spannungsamplitude V_{S(A, B)} abzufühlen. Das Datenerfassungselement 36 weist den Amplitudendetektor 37 (siehe 30) auf, der V_{S(A, B)} für jede Elektrode 22 in Verbindung mit den Positionskoordinaten der Elektrode (A, B) erlangt.
Das Schaltelement 36 konditioniert ferner die Abfühlelektrode oder -Elektroden 30 am Operativelement 12, eine lokale Spannungsamplitude V_{O(A, B)} zu der gleichen Zeit abzufühlen, zu der von jeder Übertragungs-Korb-Elektrode (A, B) V_{S(A, B)} abgefühlt wird. Das Datenerfassungselement 36 weist den zweiten Amplitudendetektor 39 (siehe 30) auf, der eine V_{O(A, B)} in Verbindung mit jeder V_{S(A, B)} erlangt.
Die Komponente 42 des Verarbeitungselements 40 (siehe 30) leitet einen normalisierten Detektions-Spannungswert V_N(A,
B) für jeden erlangten V_{O(A, B)}- und V_S(A,
B)-Datensatz wie folgt ab:
Wie 30 zeigt, weist das Verarbeitungselement 40 den Komparator 46 auf. Der Komparator 46 empfängt als Eingabe 43 den normalisierten Detektions-Spannungswert V_{N(A, B)} der von der Komponente 42 erzeugt ist. Der Komparator 46 empfängt ferner als Eingabe 41 eine gesetzte Netzspannung, die den vorbestimmten nominalen Spannungs-Schwellenwert V_THRESH konstituiert, wie vorstehend beschrieben. Der Komparator 46 vergleicht die Größe von V_N(A,
B) (Eingangsleitung 43) mit der Größe von V_THRESH (Eingangsleitung 41). Auch wie vorstehend beschrieben, erzeugt der Komparator 46 eine Nähe induzierende Ausgabe 47 (auch bestimmt mit P_{(A, B)} für die Korb-Elektrode (A, B), falls V_{N(A, B)} größer als oder gleich V_THRESH ist. Umgekehrt erzeugt der Komparator 46 keine Ausgabe für die spezielle Elektrode (A, B), wenn V_{N(A < B)} kleiner als V_THRESH ist.
D. Anzeigen der Nähe indizierenden Ausgabe
Bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das System 10 eine Ausgabe-Anzeigeeinrichtung 56 auf, die mit dem Verarbeitungselement 40 gekoppelt ist. Die Einrichtung 56 stellt das Vorhandensein oder Fehlen der Nähe indizierenden Ausgaben P_{(A, B)} für jede Korb-Elektrode (A, B) in einem visuellen oder grafischen Format dar, das für den Arzt nützlich ist, das Operativelement 12 relativ zur Struktur 14 Fern- zu lokalisieren und zu führen.
(I) Hartverdrahtetes Polarnetz (Polargrid)
Bei einem Ausführungsbeispiel (siehe 5) weist die Ausgabe-Anzeigeeinrichtung 56 ein hartverdrahtetes Netz 58 von einzelnen lichtemittierenden Dioden 60 (LED's) auf, die angeordnet sind, um eine Polarkarte von all den Elektroden (A, B) darzustellen, die von der Korb-Struktur 14 getragen sind. Die LED's 60 sind normalerweise mittels des Verarbeitungselements 40 in einem bestimmten "Aus"-Zustand gehalten. Die LED's 60 können im "Aus"-Zustand unbeleuchtet sein.
Wenn eine Nähe indizierende Ausgabe P_{(A, B)} für eine gegebene Korb-Elektrode (A, B) erzeugt wird, schaltet das Verarbeitungselement 40 die LED 60 in einen "Ein"-Zustand, die die Position der gegebenen Elektrode (A, B) auf dem hartverdrahtetem Netz 58 markiert. Die LED 60 zeigt, wenn sie "Ein"-geschaltet ist, eine Farbe, beispielsweise grün, an, so dass dem Arzt die Nähe des Operativelements 12 zur gegebenen Korb-Elektrode (A, B) visuell signalisiert wird.
Es ist möglich, dass mehr als eine LED 60 auf dem hartverdrahtetem Netz 58 gleichzeitig "Ein" geschaltet wird abhängig von der Orientierung des Operativelements 12 zu den Korb-Elektroden (A, B) und der räumlichen Empfindlichkeit, die für den Komparator 46 etabliert wurde.
(ii) Grafische Anzeige
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (siehe 6) weist die Ausgabe-Anzeigeeinrichtung 56 eine grafische Nutzer-Schnittstelle (GUI) 62 auf. Die GUI 62 ist mittels eines Grafik-Steuerprogramms 82 implementiert, welches in einer externen mikroprozessor-basierten Computersteuerung resident ist, wie beispielsweise einem Laptop-Computer 64, welcher eine Tastatur 66, einen Anzeigebildschirm 68 und eine Maus 70 aufweist. Der Laptop-Computer 64 ist über einen Kommunikationsanschluss 72, wie beispielsweise einer RS 232 oder einer Ethernet^TM-Verbindung, mit dem Verarbeitungselement 40 (und daher ebenfalls mit der Zentralverarbeitungseinheit 28) gekoppelt.
Das Verarbeitungselement 40 (oder alternativ die Zentralverarbeitungseinheit 28) konditioniert das GUI-Grafik-Steuerprogramm 82 dazu, auf dem Anzeigebildschirm 68 ein idealisiertes Grafikbild 74 zu erzeugen, das die Geometrie der speziellen Korb-Struktur 14 modelliert, die im Körperbereich angewendet wird. Unter Bezugnahme auf dieses Modellbild 74 ist der Arzt in der Lage, sich die Position jeder Korb-Elektrode (A, B) und Streifens 20 vorzustellen.
Bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel (siehe 6 und 7) stellt das GUI-Steuerprogramm 82 einen geteilten Bildschirm (split screen) mit einem linken Feld 76 und einem rechten Feld 78 bereit. Das Bild 74 der Korb-Struktur 14 erscheint in dem linken und dem rechten Feld 76 und 78 als ein modelliertes Drahtgitter-Bild mit räumlich angeordneten und als Knoten 80 erscheinenden Elektroden (A, B).
Die Felder 76 und 78 machen es möglich, das Bild 74 gleichzeitig von unterschiedlichen idealisierten Orientierungen anzuzeigen. Ein Steuerprogramm 82 erzeugt eine Bedienungs-Bildschirm-Werkzeugleiste 150 (siehe 7), die dem Arzt eine Vielzahl von Optionen bereitstellt, um das idealisierte Bild 74 in jedem Feld 76 oder 78 anzupassen. Beispielsweise (wie 7 zeigt) kann das linke Feld 76 das Bild 74 von einem ausgewählten schiefen Winkel, wie beispielsweise einem rechten oder linken vorderen Winkel oder einem rechten oder linken hinteren schiefen Winkel zeigen, während das rechte Feld 78 das Bild 74 von einem ausgewählten orthogonalen Seitenwinkel aus zeigen kann.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe 7) weist die Werkzeugleiste 150 ein Array von Ansichts-Knöpfen 156 auf. Die Ansichts-Knöpfe 156 ermöglichen es dem Arzt, unter typischen Orientierungen für das Bild 74 in dem linken Feld 76, wie beispielsweise Links 45° oder 30° (bestimmt LA045 bzw. LA030 in 7), Rechts 45° oder 30° (bestimmt LA045 bzw. LA030 in 7) oder vordere/hintere (bestimmt A/P in 7) auszuwählen. Das Bild 74 in dem rechten Feld 78 ist konsistent mit der Orientierung, die für das Bild in dem linken Feld ausgewählt ist, jedoch ermöglicht ein anderes Feld von Ansichts-Knöpfen 158 dem Arzt unter typischen Ansichten für das rechte Feld Bild auszuwählen, wie beispielsweise Obere, Untere, Links und Rechts.
Daher ist der Arzt mittels Zeigens und Klickens der Maus 70 oder mittels Durchführens von Befehleingaben unter Verwenden der Tastatur 66 in der Lage, die gewünschten Ansichten in dem linken und dem rechten Feld 76 und 78 zu setzen. Mittels Klickens des "Ansicht-speichern"-Knopfes 152 in der Werkzeugleiste 150 ist der Arzt in der Lage, das Bild in einer zugehörigen Patientendatenbank 128 (siehe 9) zu speichern, deren Details nachstehend erläutert werden.
Ein Leuchtschirm oder eine andere Anzeigeeinrichtung kann in Verbindung mit der GUI 62 verwendet werden, um die tatsächliche Orientierung der Korb-Struktur 14 und des Operativelements 12 im Körperbereich zu visualisieren. Die GUI 62 stellt eine vereinfachte und idealisierte Repräsentation bereit, die das Leuchtschirm- oder ein anderes unabhängiges Bild ergänzt.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Arzt das Leuchtschirm- oder andere unabhängige Bild vergleichen und das GUI-Bild 74 derart manipulieren, dass es besser mit der Ansicht der Leuchtschirm-Anzeige übereinstimmt. Um dies zu erlangen (siehe 7), weist die Werkzeugleiste 150 einen Satz von X-, Y- und Z-Knöpfen 92 auf dem Bildschirm auf, die angeklickt werden können, um zu veranlassen, dass zumindest eines der Modellbilder 74 inkrementell um idealisierte X-, Y-, Z-Koordinatenachsen gedreht werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Steuerprogramm 82 mittels der Maus 70 gesteuert werden, um die Form des idealisierten Bildes 74 derart zu ändern, dass es besser mit der Form der Struktur 14 übereinstimmt, wie sie in einer Leuchtschirm- oder anderen unabhängigen Ansicht zu sehen ist. Die Form des Bildes 74 kann, beispielsweise mittels Ziehens der Maus 70, derart gebildet werden, dass es in einer Spanne der Konfigurationen von sphärischen zu einem mehr länglichen Ellipsoid erscheint (wenn die Struktur eine dreidimensionale Korb-Struktur ist, wie in 1 gezeigt) oder in einer Spanne von Kurven-Radien für eine längliche, gekrümmte Struktur erscheint (wie nachstehend beschrieben wird). Die Formcharakteristik, die vom Arzt gebildet ist, wird zusammen mit anderer Bildinformation gespeichert, wenn der Speicher-Knopf 152 angeklickt wird.
Wenn irgendein Bild, das unter Verwendung der Werkzeugleiste 150 verändert worden ist, um es beispielsweise an die spezielle Leuchtschirm- oder andere unabhängige Ansicht anzupassen, gespeichert wird, erlaubt das Steuerprogramm 82 dem Arzt, die Ansicht einem der voreingestellten Ansichts-Knöpfe 156 oder 158 eindeutig zuzuordnen oder einen neuen maßgeschneiderten Ansichts-Knopf mit einem maßgeschneiderten Namen für die Ansicht zu erzeugen. Dies ermöglicht dem Arzt, ein beliebiges vorher gespeichertes Bild schnell abzurufen und zwischen ihnen zu schalten. Unter Verwenden der Werkzeugleiste 150 kann der Arzt Ansichten des grafischen Bildes 74 elektronisch umschalten, ohne die Leuchtschirm-Anzeige zu bedienen.
Das GUI-Steuerprogramm 82 initialisiert die Knoten 80 auf dem Modellbild 74 mit einer vorbestimmten Farbe oder Schattierung. Die initialisierte Farbe oder Schattierung für einen gegebenen Knoten 80 konstituiert ein visuelles Signal für den Arzt, dass das Operativelement 12 in Bezug auf die zugeordnete Elektrode (A, B) sich in einem "Fern-Zustand" befindet.
Eine für eine gegebene Elektrode (A, B) vom Verarbeitungselement 40 erzeugte Nähe induzierende Ausgabe P(A, B) wird zum Steuerprogramm 82 übertragen. Das Steuerprogramm 82 schaltet den Knoten 80(*) "Ein", was die Position der gegebenen Elektrode (A, B) im Bild 74 markiert, indem die bestimmte Farbe oder Schattierung geändert wird. Der Knoten 80, wenn "Ein" geschaltet, zeigt eine andere Farbe oder Schattierung, beispielsweise grün, an, so dass dem Arzt visuell signalisiert wird, dass das Operativelement 12 sich in einem "Nah-Zustand" relativ zur korrespondierenden Korb-Elektrode (A, B) befindet.
Bei dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel (siehe 7) ist der Arzt in der Lage, die Maus 70 auf einem Empfindlichkeits-Einstellknopf 154 in der Werkzeugleiste 150 zu positionieren und diesen anzuklicken (oder Befehle mittels der Tastatur 66 einzugeben), um ein Popup-Empfindlichkeits-Einstellfenster 84 zu öffnen. Das Fenster 84 erlaubt es dem Arzt, auf die Eingabe 50 an jedem Punkt während des Verfahrens zuzugreifen, um die räumliche Empfindlichkeit für die Nähe induzierende Ausgabe P_{(A, B)} zu ändern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Fenster 84 einen Schiebeicon 86 auf, der zwischen einer "Grob"-Einstellung und einer "Fein"-Einstellung mittels der Maus 70 gezogen (oder mittels eines korrespondierenden Tastaturbefehls bewegt) werden kann. Die "Grob"-Einstellung wählt einen Niedrig-Relativ-Wert für den Eingang 50 aus, in Reaktion darauf setzt das Zentralverarbeitungselement 40 einen V_THRESH, welcher zu einem Groß-Relativ Nominal-Abstand (beispielsweise bei 5 mm) korrespondiert. Die "Fein"-Einstellung wählt einen Hoch-Relativ-Wert für den Eingang 50, in Reaktion darauf setzt das Verarbeitungselement 40 einen V_THRESH, welcher zu einem Klein-Relativ-Nominal-Abstand (beispielsweise bei 1 mm) korrespondiert. Das Fenster 84 kann ferner in alph/numerischen Format den gegenwärtig ausgewählten Nominalabstand anzeigen. Der Arzt ist dadurch in der Lage, während des Verfahrens in Echtzeit die Empfindlichkeit einzustellen, mit der die Nähe induzierende Ausgabe P_{(A, B)} erzeugt wird, um die gewünschte Auflösung für das angezeigte Modellbild 74 zu erlangen.
Es ist möglich, dass mehr als Knoten 80 zum gleichen Zeitpunkt "Ein" geschaltet ist, abhängig von der Orientierung des Operativelements 12 zu den Korb-Elektroden (A, B) und der etablierten räumlichen Empfindlichkeit. Bei dem dargestellten und bevorzugtem Ausführungsbeispiel (siehe 6) weist das grafische Steuerprogramm 82 eine Interpolations-Funktion 88 auf.
Wie in 8 dargestellt, schaltet die Interpolations-Funktion 88, falls es zwei Knoten befohlen wird, gleichzeitig angeschaltet zu sein (beispielsweise Knoten 80(10) und 80(11) in 8), einen Phantom-Knoten 80(10, 11) auf halben Wege zwischen den zwei Elektrodenknoten 80 "Ein".
Wie ebenfalls in 8 dargestellt, schaltet die Interpolationsfunktion 88, falls es mehr als zwei Knoten befohlen wird, gleichzeitig angeschaltet zu sein (beispielsweise Knoten 80(2), 80(5) und 80(6) in 8), einen Phantomknoten 80(2, 5, 6) in der geometrischen Mitte der drei oder mehr Elektrodenknoten 80 "Ein".
24 zeigt ein Bild von mehreren Knoten 80(1) bis 80(4), welche zu der Anordnung der Elektroden 22(1) bis 22(4) entlang eines einzelnen Streifens 20, gezeigt in 23 korrespondiert. Bei dem Ausführungsbeispiel von 23 (wie vorstehend beschrieben) dienen die Elektroden 22(1) bis 22(4) als die Übertragungselektroden, und sie werden gleichzeitig angeregt. Wie in 23 gezeigt (und wie vorstehend beschrieben) trägt das Wanderelement 12 mehrere Abfühlelektroden 30(1), 30(2) und 30(3). Die Erzeugung von mehreren gleichzeitigen Nähe indizierenden Ausgaben (wie vorstehend beschrieben) befiehlt, dass Knoten 80(4) infolge seines Nah-Zustands zu beiden Wanderelektrode 30(1) und 30(2) "Ein" geschaltet wird; dass Knoten 80(3) infolge seines Nah-Zustands zu beiden Wanderelektroden 30(2) und 30(3) "Ein" geschaltet wird; und dass der Knoten 80(2) infolge seines Nah-Zustands zur Wanderelektrode 30(3) "Ein" geschaltet wird. Die Interpolationsfunktion 88 schaltet Phantomknoten (3, 4) und (2, 3) auf halben Wege zwischen den Knoten (2) und (3) und auf halben Wege zwischen den Knoten (3) und (4) "Ein". Wie 24 zeigt, erzeugt der "Ein" geschaltete Knoten (4) und die "Ein" geschalteten Phantomknoten (3, 4) und (2, 3) zusammen ein Muster, das sowohl der tatsächlichen Position als auch der allgemeinen Orientierung der Wanderelektroden 30(1) bis 30(3) in Bezug auf die Elektroden 22(1) bis 22(4) angepasst ist, wie in 23 gezeigt.
Die Anzeige der Nähe indizierenden Ausgaben P_{(A, B)} verfolgt kontinuierlich die Bewegung der Wanderelektrode 30 und der Elektroden 30(1), 30(2) und 30(3) in Bezug auf die Elektroden (A, B) an der Struktur 14.
E. Elektrisch identifizierende Struktur
Das System 10 kann im Verbindung mit einer Familie von Korb-Strukturen 14 verwendet werden. Korb-Strukturen 14 innerhalb der Familie sind durch verschiedene physikalische Eigenschaften charakterisiert, wie beispielsweise der Größe der Struktur 14, der Form der Struktur 14; der radialen Symmetrie oder Asymmetrie der Struktur 14; der axialen Symmetrie oder Asymmetrie der Struktur 14; der Anzahl von Streifenelementen 20, der Gesamtzahl von Elektroden 22, die von der Struktur 14 getragen werden; der Anzahl von Elektroden 22, die pro Streifenelement 20 getragen werden; dem Abstand zwischen Elektroden 22 an jedem Streifenelement 20; dem Verteilungs- oder Dichte-Muster von Elektroden 22 an der Struktur 14; oder Kombinationen davon.
Wie 6 zeigt, weist das System 10 Identifikations-Codes 94 auf, um individuelle Korb-Strukturen 14 innerhalb der Familie von Korb-Strukturen zu identifizieren. Jeder Identifikations-Code 94 identifiziert eindeutig eine spezielle Korb-Struktur 14 im Hinblick auf ihre physikalische Eigenschaft oder Eigenschaften.
Wie 6 zeigt, wird der Code 94 von einer kodierten Komponente 96 getragen, die in Verbindung mit jeder Struktur 14 angebracht ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die kodierte Komponente 96 innerhalb eines Handgriffs 98 positioniert, der am Proximalende des Kathetertubus 45 angebracht ist, der die Korb-Struktur 14 trägt. Jedoch kann die Komponente 96 woanders am Kathetertubus 45 oder der Struktur 14 positioniert sein. Der Code 94 kann auch vom Arzt unter Verwenden der Tastatur 66 manuell eingegeben werden.
Die kodierte Komponente 96 kann verschiedenartig aufgebaut sein. Sie kann beispielsweise die Form eines integrierten Schaltkreises annehmen, der den Code 94 in digitaler Form ausdrückt zur Eingabe in ROM-Chips, EPROM-Chips, RAM-Chips, Widerständen, Kondensatoren, programmierten Logikeinrichtungen (PLD's) oder Dioden. Beispiele von Katheter-Identifikations-Techniken dieses Typs sind im US-Patent Nummer 5,383,874 gezeigt.
Alternativ kann die kodierte Komponente 96 separate elektrische Elemente aufweisen, wobei jedes von diesen eine individuelle Charakteristik ausdrückt. Beispielsweise kann die Komponente 96 mehrere Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandswerten aufweisen. Die unterschiedlichen unabhängigen Widerstandswerte drücken die Stellen des Codes 94 aus.
Die kodierte Komponente 96 ist mit einem externen Interpreter 100 gekoppelt, wenn die Korb-Struktur 14 zur Verwendung in die Zentralverarbeitungseinheit eingesteckt wird. Der Interpreter 100 gibt den Code 94 ein und vergleicht elektronisch den eingegebenen Code 94 mit beispielsweise einer voretablierten Master-Tabelle 102 von Codes, die im Speicher enthalten ist. Die Master-Tabelle 102 listet für jeden Code 94 die physikalischen Charakteristika der Struktur 14 auf. Der Interpreter 100 erzeugt eine Identifikations-Ausgabe 104 basierend auf der Tabelle 102. Das grafische Steuerprogramm 82 bewahrt eine Bibliothek von idealisierten Grafikbildern auf, die die unterschiedlichen Geometrien widerspiegeln, die mittels der Ausgabe 104 identifiziert wurden. Basierend auf der Identifikationsausgabe 104, die von der Zentralverarbeitungseinheit 28 empfangen wurde, erzeugt das Steuerprogramm 82 das bestimmte idealisierte Grafikbild 74, das der Geometrie der speziellen Korb-Struktur 14 in Gebrauch entspricht.
F. Verwendung mit Herz-Diagnose-und-Behandlungs-Systemen
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (siehe 9) bildet das System 10 einen Teil eines modularen Systems 106, das verwendet wird, um abnormale Herzzustände zu diagnostizieren und zu behandeln. 9 zeigt ein repräsentatives Ausführungsbeispiel des modularen Systems 106, von dem das System 10 einen Teil bildet. Zusätzliche Details des modularen Systems 106, die nicht maßgeblich für die Erfindung sind, können im US-Patent Nummer 5,916,163, betitelt mit "Graphical User Interface for Use with Multiple Electrode Catheters", erteilt am 29. Juni 1999, gefunden werden (veröffentlicht nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung).
In 9 sind die Korb-Struktur 14 und das Operativelement 12 gezeigt und bereit zur Verwendung innerhalb eines ausgewählten Bereichs im Inneren eines menschlichen Herzens H gezeigt. 9 zeigt allgemein die Korb-Struktur 14 und das Operativelement 12, die in der rechten Herzkammer RV des Herzens H angewendet werden. Selbstverständlich können die Korb-Struktur 14 und das Element 12 ebenso in anderen Bereichen des Herzens angewendet werden. Es sollte auch bemerkt werden, dass das in 9 gezeigte Herz anatomisch nicht korrekt ist. 1 zeigt das Herz in schematischer Form, um die Merkmale der Erfindung zu demonstrieren.
In 9 wurden die Korb-Struktur 14 und das Element 12 durch einen geeigneten perkutanen Zugang durch eine Vene oder Arterie hindurch (typischerweise die Oberschenkel-Vene oder -Arterie) jeweils separat in den ausgewählten Herzbereich eingeführt. Alternativ können die Korb-Struktur 14 und das Operativelement 12 zur gleichzeitigen Einführung und Anwendung im Herzbereich in einer einstückigen Struktur zusammengesetzt sein.
Weitere Details der Anwendung und Strukturen der Korb-Struktur 14 und des Elements 12 sind im anhängigen US-Patent Nummer 5,636,634, erteilt am 12. Juni 1997, betitelt mit "Systems Using Guide Sheaths for Introducing, Deploying, and Stabilizing Cardiac Mapping and Ablation Probes" erläutert.
Die Elektroden (A, B), die von der Korb-Struktur 14 getragen sind, sind elektrisch mit einem Signalverarbeitungssystem 108 gekoppelt. Die Elektroden (A, B) fühlen elektrische Aktivität im Herzgewebe ab. Die abgefühlte Aktivität wird vom Verarbeitungssystem 108 verarbeitet, um den Arzt beim Identifizieren der Stelle oder Stellen innerhalb des Herzens zu unterstützen, die für Ablation geeignet sind. Dieser Prozess, genannt Mappen, kann gemäß der Wahl des Arztes auf verschiedene Weise durchgeführt werden.
Beispielsweise kann der Arzt das Verarbeitungssystem 108 konditionieren, mehrere sequentielle Messungen der Übertragung vom elektrischen Strom durch das Herzgewebe aufzunehmen, um Gewebswiderstandsmessungen zu erlangen.
Alternativ oder in Verknüpfung mit Gewebswiderstandsmessungen kann der Arzt das Verarbeitungssystem 108 konditionieren, Elektrogramme in einer herkömmlichen Weise zu erlangen und zu verarbeiten. Das Verarbeitungssystem 108 verarbeitet die Elektrogramm-Information, um die Leitung von elektrischen Impulsen im Herzmuskel zu mappen.
Der vorstehend beschriebene Identifikations-Code 94 kann ferner eine funktionale Eigenschaft der Elektroden (A, B) auf der Korb-Struktur 14 im Hinblick auf eine Diagnosefähigkeit identifizieren, wie beispielsweise Mappen oder Ableitung einer elektrischen Charakteristik oder Pacen. Das Verarbeitungssystem 108 kann funktionale Algorithmen 109 aufweisen, die Betriebsparameter basierend auf dem Code 94 einstellen. Beispielsweise kann der Code 94 Gewebs-Mapping-Algorithmen Eingabe bereitstellen, so dass eine frühzeitige Aktivierungs-Detektion oder ein Fraktionierungs-Mappen oder Pace-Mappen oder Entrainment-Pacen möglich ist. Der Code 94 kann ferner Elektro-Charakteristik-Ableitungsalgorithmen eine Eingabe bereitstellen oder eine Interpolation zum evaluieren von Elektrogrammen zwischen Elektroden bereitstellen oder extrapolierte abgetastete elektrische Aktivitäten extrapolieren, um potentielle Ablationsstellen zu lokalisieren.
Die Elektrode 30 am Operativelement 12 dient ferner als eine Ablations-Elektrode. Selbstverständlich sind andere Anordnungen, die mehrere Ablations-Elektroden anwendet, möglich, wie im US-Patent Nummer 5,582,609, erteilt am 10. Dezember 1996, betitelt mit "Systems and Methods for Forming Large Legions in Body Tissue Using Curvilinear Electrode Elements" beschrieben ist.
Ein Kathetertubus 44, der das Operativelement 12 trägt, weist einen Lenkmechanismus 110 auf, der in einem proximalen Handgriff 112 (siehe ebenfalls 2B) enthalten ist. Wie 2B zeigt, biegt oder beugt der Lenkmechanismus 110 den Kathetertubus 44 selektiv, um das Operativelement 12 und die Ablations-Elektrode 30 in einen entsprechenden intimen Kontakt gegen das endokardiale Gewebe zu bringen. Details des Lenkmechanismus sind im US-Patent 5,254,088 beschrieben, das an dieser Stelle durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Ablations-Elektrode 30 ist mit einem Ablationsenergie-Generator 114 elektrisch gekoppelt. Der für die Ablation verwendete Typ von Energie kann variieren. Typischerweise führt der Generator 114 elektromagnetische Hochfrequenenergie zu, die die Elektrode 30 in das Gewebe emittiert.
Das Operativelement 12 kann auch einen Code 120 in der gleichen Weise tragen, wie der Code 94 von der Korb-Struktur 14 getragen wird. Der Code 120 identifiziert die physikalischen Charakteristika des Elements 12, wie beispielsweise dessen Diagnose-Funktion oder dessen Therapie-Funktionen. Der Code 120 kann ferner die physikalischen Charakteristika der Ablations-Elektrode 30 identifizieren, wie beispielsweise deren Größe und das Vorhandensein oder das Fehlen der Temperatur-Abfühl-Fähigkeiten. Basierend auf dem Code 120 kann die Zentralverarbeitungseinheit 28 die Ablationsenergie-Zuführfunktionen des Generators 114, beispielsweise durch Setzen einer maximalen oder minimalen Energie, konditionieren und spezialisierte Ablations-Steueralgorithmen, beispielsweise mittels Gewebstemperaturabfühlens ermöglichen.
Der Arzt platziert die Ablations-Elektrode 30 in Kontakt mit Herzgewebe an der Stelle, die mittels der Korb-Struktur 14 zur Ablation identifiziert wurde. Die Ablations-Elektrode 30 emittiert Ablations-Energie, so dass das kontaktierte Gewebe erhitzt und thermisch zerstört wird.
Das System 10 ist mit der Korb-Struktur 14 und dem Operativelement 12 elektrisch gekoppelt, wie bereits beschrieben. Das System 10 sammelt und verarbeitet Information, um Nähe indizierende Ausgaben P_{(A, B)} betreffend die Nähe der Ablations-Elektrode 30 in Bezug auf die Elektroden (A, B) an der Struktur 14 zu erzeugen. Die Anzeige der Nähe indizierenden Ausgaben P_{(A, B)}, wie vorstehend beschrieben, entweder auf dem Hardware-Netz 58 oder der GUI 62 verfolgt kontinuierlich die Bewegung der Ablations-Elektrode 30 relativ zu den Elektroden (A, B) an der Struktur 14. Das Anzeigen der Nähe indizierenden Ausgaben P_{(A, B)} hilft dadurch dem Arzt beim in Kontakt Führen der Ablations-Elektrode 30 mit dem Gewebe an der Stelle, die für die Ablation identifiziert wurde.
G. Patientendatenbank
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (siehe 9, 10A und 10B) weist das grafische Steuerprogramm 82 eine Markierungs-Funktion 116 auf. Die Markierungs-Funktion 116 ermöglicht dem Arzt, das angezeigte Modellbild 74 der Korb-Struktur 14 zu ändern und zu verbessern.
Die Markierungs-Funktion 116 ermöglicht dem Operator, das Bild mittels Hinzufügens einer Identifizierung oder einer Markierung an ausgewählte Positionen auf dem Bild 74 mit Anmerkungen zu versehen. Wie 10A zeigt, wird die Markierungs-Funktion 116 mittels Anklickens des "Füge Markierung hinzu"-Knopfes 118 aktiviert, der auf dem Bildschirm 68 erscheint, nachdem der allgemeine "Markierung"-Knopf 120 auf der Werkzeugleiste 150 angeklickt wurde. Das Drücken der rechten Maustaste auf einer Elektrode (A, B) verursacht, dass eine Markierung 122 auf dem Bildschirm erscheint. Mit der niedergedrückten rechten Maustaste kann der Arzt die Markierung 122 zur gewünschten Position "ziehen" (drag). Wenn die rechte Maustaste losgelassen wird, wird die Markierung 122 an die gewünschte Markierungsposition "fallengelassen" (dropped).
Die Markierungs-Funktion 116 ermöglicht dem Arzt ferner, maßgeschneiderte Anmerkungen in der Form von Notierungen oder Kommentaren zu jeder Markierung 122 hinzuzufügen. Wie 10A zeigt, erscheint ein Kommentar-Fenster 124, sobald die Markierung 122 an der ausgewählten Stelle "fallengelassen" ist. Vorzugsweise wird automatisch ein Zeitstempel in das Kommentar-Fenster 124 eingebunden. Der Operator kann den erwünschten Kommentar in das Kommentar-Fenster 124 unter Verwenden der Computer-Tastatur eingeben.
Wie 10B am besten zeigt, können Markierungen 122 und Kommentare 124 in der Nähe von Elektroden, entweder im Vordergrund oder im Hintergrund des Bilds 74, platziert werden, beispielsweise um ausgewählte Positionen, die wichtig oder von Interesse sind, wie beispielsweise Mapping-Stellen, Ablation-Stellen usw., zu markieren. Der Arzt ist dadurch besser in der Lage mit dem angezeigten Bild besser koordiniert und orientiert zu verbleiben, und daher besser in der Lage, mittels der Korb-Struktur 14 eingeholte Daten zu interpretieren.
Mittels Anklickens eines Popup-Sicherungs-Knopfes 126 (oder alternativ mittels Anklickens des "Ansicht-speichern"-Knopfes 152 in der Werkzeugleiste 150) zu gewünschten Zeiten können die gesamte grafische Anzeige inklusive Modellbild 74, Markierungen 122 und zugehörigen Kommentar-Fenstern 124 als ein Daten-Dateisatz zur Speicherung, Abfrage oder Manipulation gespeichert werden. Der Arzt ist dadurch in der Lage während eines gegebenen Diagnose- oder Therapie-Verfahrens eine patientenspezifische Datenbank 128, die in einem Leiterplatten-Speicher (on board memory) gespeichert ist, der die Diagnose- oder Therapie-Ereignisse des Verfahrens aufzeichnet, zu erzeugen. Weitere Details über die Patientendatenbank 128 werden später beschrieben.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe 9) koppelt eine Steuerleitung 130 den Generator 114 mit der Grafik-Steuersoftware 82. Die Übertragung von Ablation-Energie mittels des Generators 114 erzeugt ein Ausgabesignal in der Steuerleitung 130. Das Ausgabesignal befiehlt dem Steuerprogramm 82, die gesamte grafische Anzeige automatisch zu speichern, wie sie in dem Augenblick existiert, zu dem die Ablation stattfindet. Der Arzt ist dadurch in der Lage, jedes Ablationsereignis im Kontext eines grafischen Bildes zur Einbindung in die Datenbank 128, die für den Patienten spezifisch ist, aufzuzeichnen.
Das Ausgabesignal befiehlt die Identifizierung der Position der Ablations-Elektrode, erzeugt eine zeitgestempelte Markierung 122 und erzeugt eine Ablations indizierende Bemerkung, beispielsweise ein Kommentar-Fenster 124 oder eine Markierung 122, welche die Position der Elektrode in dem Augenblick identifiziert, zu dem die Ablation stattfindet.
Um Datensätze in der Patientendatenbank 128 zu etablieren und zu pflegen, weist das Grafik-Steuerprogramm 82 eine "Patientendaten"-Funktion 132 auf. Wie 11 zeigt, öffnet das Steuerungsprogramm 82 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerungsprogramm 82 die Operations-Bildschirm-Werkzeugleiste 150 (vorstehend beschrieben) erzeugt, auch ein Patientendaten-Fenster 134. Das Patientendaten-Fenster 134 ermöglicht dem Arzt, Daten über den speziellen Patienten einzugeben und dadurch zu veranlassen, dass patientenspezifische Folgeinformation in der Datenbank 128 aufgezeichnet und gespeichert wird.
Um einen neuen patientenspezifischen Datensatz in der Datenbank 128 zu erzeugen, gibt der Arzt im Patienten-Feld 136 des Fensters 134 den Namen des Patienten ein und klickt den "neue Studie"-Knopf 138 an. Das Steuerungsprogramm 82 gibt einen Standard-Dateinamen in ein Studien-Namen-Feld 140 ein, mit zugeordneter Zeit-Markierung 142. Der Arzt kann in das Text-Feld 144 zusätzliche Informationen oder Kommentare den Patienten betreffend, wie beispielsweise die ID-Nummer des Patienten, Alter usw. eingeben, die der Arzt als Teil des Patienten-Datensatz, es zu speichern wünscht. Der Arzt kann ferner Diagnose-Information, beispielsweise Herzgewebe-Pacing-Daten; oder Therapie-Information, beispielsweise Herzgewebe-Ablations-Daten eingeben oder den behandelnden Arzt oder das Belegschaftspersonal identifizieren. Der Arzt kann ferner im Geräte-Feld 146 den Typ der Struktur 14 auswählen, die beim Patienten angewendet wird. Der Arzt kann dann den "Öffne Studie"-Knopf 148 anklicken, um die neue Studie zu beginnen.
Wenn eine neue Studie begonnen wird, gibt das Steuerungsprogramm 82 dem Arzt die Option des Startens der neuen Studie mit neuen Bildansichten in dem linken und dem rechten Feld 76 und 78 (mittels Anklickens des Rücksetz-Knopfes 160 in der Werkzeugleiste 150, wie in 7 gezeigt). Die vorstehend beschriebene Werkzeugleiste 150 ermöglicht dem Arzt, die Bilder des linken und rechten Feldes 74 für die neue Studie in der Weise anzupassen, wie vorstehend in Verbindung mit 7 beschrieben.
Alternativ gibt das Steuerungsprogramm 82 dem Arzt die Option des Verwendens der gleichen Bildansichten, die in einer unmittelbar vorgehenden Studie eingestellt wurden. Diese Option ermöglicht dem Arzt, schnell zwischen verschiedenen Diagnose- oder Therapie-Protokollen (wobei jedes eine "Studie" bildet) auf den gleichen Patienten umzuschalten, wobei die gleiche Struktur 14 in der gleichen Herzkammer verwendet wird.
Während einer gegebenen Studie kann der Arzt die Markierungs-Funktion 116 implementieren, um Markierungen 122 und Kommentar-Fenster 124 in Verbindung mit den ausgewählten Bildansichten, wie 10A und 10B zeigen, zu setzen. In den Kommentar-Fenstern 124 kann der Arzt weitere Information einbinden, die das Verfahren, Diagnose-Information, Therapie-Information identifizieren oder das Bild irgendwie anders mit Anmerkungen versehen. Mittels Anklickens des "Ansichtspeichern"-Knopfes 126 in der Werkzeugleiste 150 zu gewünschten Zeitpunkten wird die gesamte grafische Anzeige inklusive dem Modellbild 74, den Markierungen 122 und zugehörigen Kommentar-Fenstern 124 als eine Daten-Datei gespeichert, die eindeutig der speziellen Studie und den speziellen Patienten, zur Speicherung, Abfrage oder Manipulation zugehörig ist. Das Steuerungsprogramm 82 gibt dem Arzt die Option des Schützens der Daten unter Verwenden eines Passworts, um den Zugriff auf alle oder einige der Datenbank-Datensätze einzuschränken.
Wie 9 zeigt, erlaubt es eine Ausgabevorrichtung, wie ein Drucker 164 oder ein Grafik-Anzeige-Terminal 166, dass Patienten-Datensatz-Informationen für Offline-Analyse oder Kompilation abgerufen oder herunter geladen werden. Der Patienten-Datensatz enthält das gesamte grafische Bild 74 (inklusive Form-Charakteristiken oder -Orientierungen, die vom Arzt hinzugefügt sind), Markierungen 122 und zugehörige Kommentar-Fenster 124, die zu dem Zeitpunkt existierten, zu dem der Datensatz gespeichert wurde. Wie 11 zeigt, kann das Patienten-Studien-Fenster 134 mit Zeit-Markierungen 142 Information bereitstellen, die die Speicherung, die Wiederbeschaffung oder die Manipulation des Datenbank-Datensatzes dokumentieren, wie beispielsweise das Datum, zu dem Daten in den Datensatz eingegeben oder aktualisiert wurden, oder das Datum, zu dem Daten abgefragt oder anderweitig manipuliert wurden.
Wie 9 ebenfalls zeigt, ermöglicht ein Kommunikationsanschluss 168, dass Patienten-Datensatz- Information zu einer zentralen Datenspeicherstation 170 übertragen wird. Ein Netzwerk von lokalen oder entfernten Systemen 106, 106(A), 106(B) und 106(C), wobei jedes alle oder einige der für das Modul 106 beschriebenen Merkmale aufweist, können mittels eines Netzwerks vom Internettyp oder eines Netzwerks vom Intranet-Typ mit der zentralen Datenspeicherstation 170 verbunden sein. Das Netzwerk von Workstation-Modulen 106, 106(A), 106(B) und 106(C), die alle mit der zentralen Datenspeicherstation 170 verbunden sind, ermöglicht es, dass patientenspezifische Datenbank-Datensätze für viele Patienten an einer oder mehreren Behandlungs-Einrichtungen an einer einzigen Stelle verwaltet werden, zur Speicherung, Abfrage oder Manipulation.
Um das Steuerungsprogramm 82 zu beenden, klickt der Arzt den "Patient"/"Beenden"-Knopf 162 in der Werkzeugleiste 150 (siehe 7).
II. Nähe-Erfassung unter Verwenden anderer Anordnungen
A. Längliche Anordnungen
12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Positions-Abfühlsystems 168, das die Position eines Operativelements 170 entlang einer Lokalisierungssonde 174 lokalisiert. In 12 nimmt die Lokalisierungssonde 172 die Form eines länglichen Elektroden-Arrays ein.
Das Operativelement 170 ist in der gleichen Weise wie das vorstehend beschriebene und in 2B gezeigte Element 12 aufgebaut. Wie 13 zeigt, ist das Element 170 am distalen Ende eines Kathetertubus 170 getragen. Jedoch muss, ähnlich dem Element 12, das Element 170 nicht notwendigerweise katheterbasiert sein.
Wie vorher beschrieben, kann das Operativelement 170 entweder für Therapiezwecke oder Diagnosezwecke oder für beides verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Operativelement 170 eine Elektrode 178 auf, die konditioniert werden kann, eine physiologische Charakteristik im Herzmuskelgewebe abzufühlen. Die Elektrode 178 kann ferner konditioniert sein, sowohl elektrische Energie zu übertragen, um Herzmuskelgewebe zu stimulieren (d. h. zu pacen), als auch Hochfrequenzenergie zu übertragen, um Herzmuskelgewebe abzutragen.
Wie in 12 gezeigt, wird das längliche Array von Elektroden 174 ebenfalls am distalen Ende eines Kathetertubus 180 getragen, in der gleichen Weise wie die Struktur 14 von einem Kathertubus 45 in 2A getragen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen die Elektroden 174 die Form von herkömmlichen Ringen 175 von elektrischen leitfähigem Material ein (beispielsweise Kupferlegierung, Platin oder rostfreier Stahl), die in einer voneinander beabstandeten segmentierten Anordnungsbeziehung um eine Hülse 182 von elektrisch isolierendem Material herum angeordnet sind. Alternativ können die Elektroden 174 auf die Hülse 182 beschichtet sein, wobei herkömmliche Beschichtungstechniken oder ein ionenstrahlgestützter Depositions (IBRD)-Prozess verwendet werden, oder im Abstand voneinander angeordnete Längen von gewundenen Spiralspulen aufweisen, die aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sind.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die distalen Abschnitte beider Kathetertubuse 176 und 180 unter Verwenden eines Onboard-Lenkmechanismus (nicht gezeigt) gebogen werden. Das Merkmal wurde vorstehend in Verbindung mit dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben und ist in 2A und 28 gezeigt.
13 zeigt das Operativelement 170 und das Array von Elektroden 174, die im Ringbereich (annulus region) 184 eines menschlichen Herzens H angewendet werden. 13 zeigt die Anwendung schematisch und nicht mit anatomischer Genauigkeit.
Der Ringbereich 184 liegt am Schnittpunkt der Vorhofstruktur 186 und der Ventrikularstruktur 188 des Herzens. Der Ringbereich 184 ist eine Stelle, wo die elektrophysiologische Quelle vieler Arrhythmien gemappt und erfolgreich mittels Ablation beseitigt werden kann.
In 13 sind das Operativelement 170 und dessen Elektrode 178 im Inneren eines Vorhofs 194 nahe des Ringbereichs 184 angewendet gezeigt. Der Arzt ist in der Lage, selektiv das Element 170 entlang der endokardialen Oberfläche 196 im Inneren des Vorhofs bei oder nahe des Ringbereichs 184 zu bewegen.
Wie in 13 gezeigt, wird das längliche Array von Elektroden 174 außerhalb des Vorhofs 194 innerhalb eines benachbarten Bereichs der großen Herzvene 190 angewendet. Die große Herzvene 190 ist eine feste anatomische Struktur, die sich nahe dem Epikardium 192 entlang des Ringbereichs 184 erstreckt. Die große Herzvene 190 dient dadurch als eine anatomische Markierung, um den Arzt beim Aufstellen des Lokalisierungs-Arrays von Elektroden 174 im Ringbereich 184 zu unterstützen.
Wie 12 zeigt, und in der gleichen Weise wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben funktionierend, konditioniert die Zentralverarbeitungseinheit 28 den Oszillator 26 dazu, eine elektrische AC-Wellenform durch die Elektrode 178 hindurch zu übertragen, die vom Operativelement 170 getragen ist. Die indifferente Elektrode 32 weist die Spannungsrückführung auf, die an eine elektrische Referenz gekoppelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isoliert oder Patienten-Erdung 34 ist. Das Spannungsfeld, das erzeugt wird, variiert in der detektierten Amplitude an jedem Elektrodenring 175 gemäß dessen Abstand von der Elektrode 178, die vom Operativelement 170 getragen ist. Eine Nähe indizierende Ausgabe 198 (bezeichnet P_(A)) wird in der vorstehend beschriebenen Weise für einen gegebenen Elektrodenring 175 erzeugt (wobei A gleich 1 bis zu der Anzahl der Elektrodenringe 175 auf dem Array 174 ist), wenn der vorbeschriebene "Nah-Zustand" zwischen der gegebenen Ringelektrode 175 und der Elektrode 178 existiert.
Da die Position und die Orientierung der großen Herzvene 190 bekannt ist, kann eine Grafik-Anzeige 204 ein idealisiertes Grafikbild 290 (siehe 14) für das Elektroden-Array 174 erzeugen, in dem Knoten 202 die Ringelektroden 175 markieren. Die Anzeige 204 stellt dadurch für den Arzt ein idealisiertes Grafikbild des Abschnitts des Ringbereichs 184 graphisch dar, in dem das Elektroden-Array 174 angewendet wird.
Unter Verwenden der Ringelektroden 174 kann der Arzt Elektro-Ereignisse im Herzgewebe entlang des Ringbereichs 184 pacen und abfühlen. In Tandem kann der Arzt auch unter Verwenden der Elektrode 178 am Operativelement 170 pacen und abfühlen. Das Pacen und Abfühlen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Vorhofs 194 erlaubt das Detektieren von Unterschieden zwischen elektrophysiologischen Aktivitäten nahe der epikardialen Oberfläche (erfasst mittels der Ringelektroden 175) und nahe der endokardialen Oberfläche (erfasst mittels der Elektrode 178). Diese differentielle Detektiertechnik bietet weiterentwickelte Diagnosefähigkeiten.
Die Erzeugung der Nähe indizierenden Ausgabe 198 (wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Korb-Struktur 14 beschrieben) schaltet den Knoten 202 "an", wenn der vorgeschriebene "Nah-Zustand" zur Wanderelektrode 178 existiert. Die Anzeige 204 verfolgt dadurch die Bewegung der Wanderelektrode 178 entlang des Ringbereichs 184, während Mappen und Diagnosefunktionen fortschreiten.
Sobald das Mappen eine Kandidaten-Ablationsstelle identifiziert, hilft die Anzeige 204 dem Arzt beim zu der Stelle Bewegen der Elektrode 178 zum Zwecke des Übertragens von Ablations-Energie.
B. Schleifen-Strukturen
15 zeigt wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel eines Positions-Abfühlsystems 268, um die Position des gleichen oder eines äquivalenten Operativelements 170 und einer zugehörigen Elektrode 178 zu lokalisieren, gezeigt und beschrieben in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der 13. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Lokalisierungssonde eine Mehrfach-Elektrodenschleifen-Struktur 274 auf.
Die Schleifen-Struktur 274 kann in unterschiedlichen Weisen aufgebaut sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel (siehe 16 und 17) ist die Struktur 274 aus einem Kern-Streifen-Schenkel (core spline leg) 246 gebildet, der mit einer elektrisch isolierenden Hülse 248 bedeckt ist. Mehrere Elektrodenelemente 228 sind auf der Hülse 248 befestigt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen die Elektroden 228 die Form herkömmlicher Ringe 275 von elektrisch leitendem Material (beispielsweise Kupferlegierung, Platin oder rostfreier Stahl) ein, die in einer voneinander beabstandeten segmentierten Anordnungsbeziehung um die Hülse 248 herum angeordnet sind. Wie vorstehend in Verbindung mit dem Elektroden-Array 174 beschrieben, können die Elektroden 174 bei einem alternativen Aufbau auf die Hülse 248 beschichtet sein oder im Abstand voneinander angeordnete Längen von Spiralspulen aufweisen, die aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt sind.
Wie in 17 demonstriert, können die Ringelektroden 228 in einem vorherbestimmten Muster angeordnet sein. In 17 weist das Muster paarige Gruppe von acht Elektroden 228 auf, die mittels ausgedehnter Spacer-Ringe 229 getrennt sind. Das Muster hilft dem Arzt, die Anordnung 274 zu orientieren, wenn er sie auf einem Leuchtschirm sieht.
Die Anzahl von Elektroden 228 kann variieren. Üblicherweise werden zwischen 10 und 24 Elektroden 228 verwendet.
Die Struktur 274 ist am distalen Ende eines Kathetertubus 212 getragen. Eine Hülle 302 ist ebenfalls von dem Kathetertubus 212 getragen. Wie 16 und 17 zeigt, ist der distale Abschnitt 304 der Hülle 302 mittels einer kurzen Länge Draht 306, beispielsweise mittels Klebe- oder thermischen Bondens, mit dem distalen Ende 308 der Struktur 274 verbunden.
Der Kathetertubus 212 ist innerhalb der Hülle 302 gleitbar, um die Struktur 274 anzuwenden. Drücken des Kathetertubus 212 in die Vorwärtsrichtung durch die Hülle 302 hindurch (wie mittels des Pfeils 310 in 17 gezeigt) bewegt die Struktur 274 vom Ende der Hülle 302 nach außen. Der Draht 306 bildet eine flexible Verbindungsstelle 344, wobei das distale Ende 308 der Struktur 274 in Richtung der Hülle 302 gezogen wird. Die Struktur 274 wird dadurch in eine Schleife gebogen, wie 17 zeigt. Der Arzt kann den Durchmesser der Schleifenstruktur 274 von groß zu klein mittels inkrementellen Bewegens des Kathetertubus 312 in der Vorwärtsrichtung (Pfeil 310 in 17) und der Rückwärtsrichtung (Pfeil 316 in 17) durch die Hülle 302 hindurch ändern. Bewegen der Struktur 274 vollständig in Rückwärtsrichtung (Pfeil 316) führt die Struktur 274 in eine Flachprofil-, allgemein ausgerichtete, Konfiguration innerhalb der Hülle 302 (wie 16 zeigt) zurück, die zur Einführung in den gewünschten Körperbereich gut geeignet ist.
18 zeigt das Operativelement 170 und die Struktur 274, angewendet im Ringbereich eines menschlichen Herzens H. Ähnlich 13 zeigt 18 die Anwendung schematisch und es ist nicht beabsichtigt, dass sie anatomisch präzise ist.
In 18 wird die Schleifenstruktur 274 innerhalb eines Vorhofs 194 des Herzens H angewendet. Infolge ihrer Geometrie neigt die Schleifenstruktur 274 dazu, den größtmöglichen Durchmesser im Vorhof 194 zu suchen und ihn zu besetzen. Der Bereich des größten Durchmessers in einem Vorhof ist üblicherweise oberhalb und nahe dem Ringbereich 184 angeordnet. Die Schleifenstruktur 274 dient dadurch dazu, sich selbst zuverlässig nahe dem Ringbereich 184 zu positionieren.
In 18 werden das Operativelement 170 und dessen Elektrode 178 im Raum S unmittelbar unterhalb (d. h. in Richtung der Kammer 188) der Schleifenstruktur 274 angewendet, die dem Ringbereich 184 näher ist als die Schleifenstruktur 274. Der Arzt ist in der Lage, das Element 170 selektiv entlang der endokardialen Oberfläche innerhalb dieses Raums S nahe des Ringbereichs 184 zu bewegen.
Wie 15 zeigt, und in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben funktionierend, konditioniert die Zentralverarbeitungseinheit 28 den Oszillator 26 dazu, eine elektrische AC-Wellenform durch die Elektrode 178 zu übertragen, die vom Operativelement 170 getragen ist. Die indifferente Elektrode 32 weist die Spannungsrückführung auf, die an eine elektrische Referenz gekoppelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isoliert oder Patienten-Erdung 34 ist. Das Spannungsfeld, das etabliert ist, variiert in der detektierten Amplitude an jedem Elektrodenring 228 an der Schleifen-Struktur 274 gemäß dessen Abstand von der Elektrode 178, die vom Operativelement 170 getragen ist. Eine Nähe idizierende Ausgabe 198 (bezeichnet P_(A)) wird für einen gegebenen Elektrodenring 228 (wobei A gleich 1 bis der Anzahl von Elektrodenringen 228 in der Schleifen-Struktur 274 ist) erzeugt, wenn zwischen der gegebenen Ringelektrode 228 und der Elektrode 178 der vorgeschriebene "Nah-Zustand" existiert.
Wie vorstehend im Kontext mit anderen Strukturen beschrieben, kann eine Grafikanzeige 250 ein idealisiertes Grafikbild 252 (siehe 19) für das Schleifenelektroden-Array 274 erzeugen, in dem Knoten 254 die Ringelektroden 228 markieren. Ein Fluoreszenzschirm, der in Verbindung mit der Anzeige 250 verwendet wird, ermöglicht dem Arzt, den tatsächlichen Radius der Krümmung und die Orientierung der Schleife 274 im Vorhof zu visualisieren. Der Arzt vergleicht das Leuchtschirmbild und nutzt die Werkzeugleiste 150 (vorstehend beschrieben), um das Grafikbild 252 zu manipulieren, so dass es besser mit der Ansicht der Leuchtschirm-Anzeige übereinstimmt. Der Arzt kann dann die Werkzeugleiste 150 nutzen, um Ansichten des Grafikbilds 252 ohne Manipulieren der Leuchtschirmanzeige elektronisch umzuschalten, wie vorstehend beschrieben.
Unter Verwenden der Ringelektroden 228 auf der Schleifenstruktur 274 kann der Arzt elektrische Ereignisse im Herzmuskelgewebe entlang des Ringbereichs 184 pacen und abfühlen.
Die Erzeugung der Nähe indizierten Ausgabe 198 schaltet den Knoten 254(*) "EIN", wenn der vorgeschriebene "Nah-Zustand" zur Wanderelektrode 178 existiert. Die Anzeige 250 verfolgt dadurch die Bewegung der Wanderelektrode 178 entlang des Ringbereichs 184, während Mappen und Diagnosefunktionen fortschreiten.
Sobald Mappen eine Kandidaten-Ablationsstelle identifiziert, hilft die Anzeige 250 dem Arzt beim zu der Stelle Bewegen der Elektrode 178 zum Zwecke des Übertragens von Ablations-Energie.
C. Dual Elektroden-Arrays
27 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Positions-Abfühlsystems 400, das die Position des gleichen oder äquivalenten Operativelements 170 und die zugehörige Elektrode 178 lokalisiert, gezeigt und beschrieben in Zusammenhang mit dem vorgehenden Ausführungsbeispielen (12 und 15). Bei diesem Ausführungsbeispiel (siehe auch 25) weist die Lokalisierungssonde eine dreidimensionale Struktur 402 auf, die duale Außen- und Innen-Arrays von Elektroden 404 und 406 trägt.
Wie am besten in 25 gezeigt, weist das äußere Elektroden-Array 404 eine Außenstruktur auf, die mittels voneinander im Abstand angeordneten Streifenelementen 408 gebildet ist, die zwischen einer Basis 418 und einer Nabe 416 eingezwängt sind in der gleichen Weise wie die Korb-Struktur 14, gezeigt in 1. Streifenelemente 408 sind am distalen Ende eines Kathetertubus 412 in der gleichen Weise getragen, in der die Struktur 14 von einem Kathetertubus 45 in 2A getragen ist. In 25 sind zum Zwecke der Darstellung vier Streifenelemente 408 gezeigt.
Wie bei der Korb-Struktur 14 gezeigt, trägt jedes Streifenelement 408 eine Anzahl von Elektroden 410. In 25 trägt jedes Streifenelement 408 acht Elektroden 410, für eine Gesamtheit von 32 Elektroden 410, an dem Außen-Elektroden-Array 404. Selbstverständlich kann das Außen-Elektroden-Array 404 eine größere oder geringere Anzahl von Streifenelementen 408 und/oder Elektroden 410 aufweisen. Die Nabe 410 kann ebenfalls als eine Elektrode am Außen-Array 404 dienen.
Das Innen-Elektroden-Array 406, gezeigt in 25, weist eine Innenstruktur 414 auf, die von elektrisch isolierendem Material gebildet ist und die mittels und innerhalb des Außen-Elektroden-Arrays 404 gestützt ist. Wie in 25 gezeigt, ist die Innenstruktur 414 mittels eines Zentrum-Haltedrahts 420 zwischen der Nabe 416 und Basis 418 gehalten.
In 25 ist die Innenstruktur 414 so gezeigt, dass sie ein zylindrisches Tubus ist. Jedoch kann die Innenstruktur 414 andere Formen annehmen und unterschiedlich aufgebaut sein.
Beispielsweise kann die Innenstruktur 414, wie in 26 gezeigt, einen expandierbaren Ballon 422 aufweisen. Das proximale Ende des Ballons 422 erstreckt sich durch die Basis 418 hindurch in das Innere des Außen-Elektroden-Arrays 404. Ein Haltedraht 424 erstreckt sich vom distalen Ende des Ballons 422 und ist an der Nabe 416 angebracht. Ein Lumen 423 im zugehörigen Kathetertubus 412 trägt eine Füll-Flüssigkeit in den Ballon 422, um ihn zum Zeitpunkt der Benutzung zu expandieren. In 26 weist 422 eine vorgeformte elliptische Form auf, wenn er gefüllt ist.
Unbeachtlich ihrer Form oder ihres Aufbaus trägt die Innenstruktur 414 ein Array von Elektroden 426, die Position in einem Abstands-Muster auf der Struktur 414. Die Elektroden 426 können Metallstreifen oder elektrisch leitfähiges Material (beispielsweise Kupferlegierung, Platin oder rostfreier Stahl) aufweisen, das im voneinander beabstandeten Muster an der Innenstruktur 414 angebracht ist. Alternativ können die Elektroden 426 an der Innenstruktur 414 beschichtet werden, unter Verwenden herkömmlicher Beschichtungstechniken oder eines ionenstrahlgestützten Depositions-(IBAD)-Prozesses. Vorzugsweise sind die Elektroden 410 an der Außenstruktur 404 und die Elektroden 426 an der Innenstruktur 406 aus im Wesentlichen äquivalenten Materialien hergestellt.
Die Anzahl von Elektroden 426, die von der Innenstruktur 414 getragen werden, kann variieren. Beispielsweise sollte die Anzahl der Elektroden 426 an der Innenstruktur 414 zumindest gleich der Anzahl von Elektroden 410 an der Außenstruktur 404 sein.
Wie 27 zeigt, konditioniert die Zentralverarbeitungseinheit 28 den Oszillator 26 dazu, eine elektrische AC-Wellenform durch die Elektrode 178 hindurch zu übertragen, die vom Operativelement 170 getragen ist. Die indifferente Elektrode 32 weist die Spannungsrückführung auf, die an eine elektrische Referenz gekoppelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel isoliert oder Patienten-Erdung 34 ist. Das Spannungsfeld, das etabliert ist, variiert in der detektierten Amplitude an jeder Elektrode 410 oder 426 gemäß ihrem Abstand von der Elektrode 178, die vom Operativelement 170 getragen ist. Der Schalter 38 dient dazu, die Datenerfassungseinrichtung 36 mit ausgewählten Elektroden 410 am Außen-Array 404 oder mit ausgewählten Elektroden 426 am Innen-Array 406 oder mit beiden zu koppeln.
Eine Nähe indizierende Ausgabe 198 (bezeichnet P_(A)) wird in der vorstehend beschriebenen Weise für eine gegebene Elektrode 410 oder 426 erzeugt, wenn zwischen der gegebenen Elektrode 410 oder 426 und der Elektrode 178 der vorgeschriebene "Nah-Zustand" existiert.
Die Elektroden 410 am Außen-Elektroden-Array 404 stellen Informationen zum Lokalisieren des Wander-Operativelements 170 bereit, wenn es sich nahe den Gewebewänden des inneren Körperbereichs, beispielsweise nahe der endokardialen Wand, befindet, wenn die Struktur 402 in einer Herzkammer angewendet wird. Die Elektroden 426 am Innen-Elektroden-Array 406 stellen Information zum Lokalisieren des Wander-Operativelements 170 bereit, wenn es sich nahe dem Zentralbereich des inneren Körperbereichs, beispielsweise im Inneren einer Herzkammer entfernt von der endokardialen Wand, befindet. Das Spannungsamplituden-Abfühlen kann in Sequenz durchgeführt werden mittels Gruppen von Elektroden 410 am Außen-Array 404, Gruppen von Elektroden 426 am Innen-Array 406 oder mittels Gruppen von Elektroden, die an beiden, dem Innen- und dem Außen-Array 404 und 406 verteilt sind.
Wie 28 zeigt, kann eine Grafikanzeige 428 ein idealisiertes Grafikbild 430 für die Dual-Elektroden-Array-Struktur 402 erzeugen, in dem Knoten 432 die Elektroden 410 und 426 markieren.
Unter Verwenden der Elektroden 410 am Außen-Array 404 kann der Arzt elektrische Ereignisse im Herzmuskelgewebe pacen und abfühlen. Erzeugung der Nähe indizierten Ausgabe 198 (wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Korb-Struktur 14 beschrieben) schaltet den Knoten 434 "AN", wenn der vorgeschriebene "Nah-Zustand" zur Wanderelektrode 178 existiert. Gekoppelt mit der Dual-Array-Abfühl-Struktur 402 verfolgt die Anzeige 428 die Bewegung der Wanderelektrode 178 sowohl nahe als auch entfernt vom Gewebe, während Diagnose- und Therapie-Funktionen fortschreiten.
Sobald Mappen eine Kandidaten-Ablationsstelle identifiziert, hilft die Anzeige 428 dem Arzt beim zur Stelle Bewegen der Elektrode 178 zum Zwecke des Übertragens von Ablations-Energie.
Die Dual-Array-Struktur 402 kann in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen länglichen Elektrodenstruktur 174 oder der Schleifenstruktur 274 verwendet werden. Die Verwendung der Dual-Array-Struktur 402 kann eine verbesserte Navigations-Genauigkeit bieten, insbesondere in inneren Körperbereichen entfernt von der Gewebewand.
All die vorstehend beschriebenen Merkmale der GUI 62 können in Verbindung mit den Grafikbildern 202, 250 oder 430 eingesetzt werden. Die Interpolationsfunktion 88 kann verwendet werden, um eine mehrfach Nähe induzierte Ausgabe 198 zu interpolieren, in der in 8 und 24 gezeichneten Weise. Identifikations-Codes 94 können in den in 9 gezeigten Weisen verwendet werden, um die speziellen Geometrien und physikalischen Charakteristika der länglichen Struktur 174, der Schleifenstruktur 274, der Mehrfach-Array-Struktur 402 oder einer anderen Struktur, die angewendet wird, eindeutig zu identifizieren. Die Codes 94 können eingesetzt werden, um das idealisierte Bild 202 oder 250 oder 430 zu erzeugen, das durch Eingabe von dem Arzt in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, weiter manipuliert werden kann. Im Bild 202 oder 250 oder 430 können Markierungen 122 und Kommentar-Fenster 124 in der gleichen Weise erzeugt werden, wie vorstehend in Verbindung mit 10A und 10B beschrieben. Das Grafikbild 202 oder 250 oder 430 kann mit zugehörigen Markierungen 122 und Kommentar-Fenster 124 periodisch während des Mappen gespeichert werden und abermals zum Zeitpunkt der Ablation gespeichert werden und in der patientenspezifischen Datenbank 128, wie vorstehend beschrieben, gespeichert werden.
Nutzen der länglichen Elektroden-Struktur 174, der Schleifen-Struktur 274 und der Dual-Array-Struktur 402 wurde beschrieben, während dessen das elektrische Feld mittels der Elektrode 178 auf dem Operativelement 170 zur indifferenten Elektroden 32 übertragen wird und das elektrische Feld mittels der Elektroden abgefühlt wird, die an der Struktur 174, 274 oder 402 getragen werden. Jedoch sollte anerkannt werden, dass wie in den in 20 bis 24 gezeigten Ausführungsbeispiel, das elektrische Feld mittels einer oder mehrerer Elektroden an der Struktur 174 oder 274 oder 402 (gleichzeitig oder in Sequenz) auf die indifferente Elektrode 32 übertragen werden kann zum Erfassen mittels der Elektrode 178 am Operativelement 170. Das Operativelement kann ferner Mehrfach-Abfühl-Elektroden 178 tragen, um sowohl Orientierungs-Information als auch Nähe-Information bereitzustellen, wie vorstehend in Verbindung mit 22 und 23 beschrieben, bereitzustellen.
Ferner kann mit Bezug auf die Dual-Array-Struktur 402 das elektrische Feld zu der indifferenten Elektrode 32 übertragen werden mittels Gruppen von Elektroden am Außen-Array 404 oder Gruppen von Elektroden am Innen-Array 406 oder Gruppen von Elektroden, die an beiden, dem Außen- und Innen-Array 404 und 406 verteilt sind. Bei dieser Anordnung kann die Wanderelektrode 178 (oder Elektroden, falls vorhanden) am Operativelement 170 verwendet werden, um die Spannungsamplitude abzufühlen.
Die vorangegangene GUI und das Implementieren von Steuerprogrammen kann unter Verwenden der MS WINDOWS^TM-Anwendung und der Standardsteuerungen, die von WINDOWS^TM Development Kit bereitgestellt werden, zusammen mit herkömmlicher, in öffentlicher Literatur offenbarter Grafik-Software implementiert werden.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

System, aufweisend: eine Elektrodenanordnung (14), die bei Gebrauch in operativem Zusammenhang mit Herzgewebe in einem Patienten angewendet wird, wobei die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden aufweist; ein operatives Element (12); eine mit dem operativen Element (12) gekuppelte Vorrichtung, um das operative Element (12), während es im Patienten angewendet wird, dazu zu bringen, ein diagnostisches oder therapeutisches Verfahren durchzuführen, bei dem das Herzgewebe einbezogen ist; eine Bildsteuerung, um zumindest teilweise ein Bild der Struktur zu erzeugen, während das operative Element (12) das Verfahren durchführt; dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner aufweist: eine Eingabe (50), um Daten aufzunehmen, die den Patienten identifizierende Information aufweisen; eine Ausgabe (56), um das Bild in Verbindung mit Daten als einen patientenspezifischen Datenbank-Datensatz zur Speicherung, Abfrage oder Änderung zu verarbeiten; eine Wanderelektrode (roving electrode) (30), die bei Gebrauch im Patienten eingesetzt ist; einen Oszillator (26) zum Erzeugen einer elektrischen Wellenform, der mit der Wanderelektrode (30) gekoppelt ist; Amplituden-Detektoren (37, 39) zum Erfassen der Lokalspannungs-Amplitude für jede Elektrode in der Elektrodenanordnung (14); und eine von der Bildsteuerung erzeugte Nähe-Anzeige-Ausgabe (47), die die Nähe der Wanderelektrode (30) zu der Elektrodenanordnung (14) anzeigt.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das operative Element (12) an der Elektrodenanordnung (14) angeordnet ist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das operative Element (12) an der Wanderelektrode (30) angeordnet ist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (14) einen länglichen Körper aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (14) eine Schleife aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (14) einen dreidimensionalen Korb aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung (14) ein äußeres Elektrodenelement (404) und ein inneres Elektrodenelement (406) aufweist, das im Inneren des äußeren Elektrodenelements (404) angeordnet ist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung mit der Eingabe (50) gekoppelt ist, um die Daten in Verbindung mit dem Bild anzuzeigen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten ferner Information aufweisen, die das diagnostische oder therapeutische Verfahren identifiziert.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Diagnose-Information aufweisen.
System gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose-Information Herzgewebe-Geschwindigkeitsdaten aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Therapie-Information aufweisen.
System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Therapie-Information Herzgewebe-Ablations-Daten aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Zeitstempel-Information aufweisen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Verarbeitungsinformation aufweisen, die die Speicherung, Abfrage oder Änderung der Daten dokumentieren.
System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsinformation ein Datum aufweist, zu dem die Daten in den Datenbank-Datensatz eingegeben wurden.
System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsinformation ein Datum aufweist, zu dem Daten aus dem Datenbank-Datensatz abgefragt wurden.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten Information aufweisen, die eine Person identifiziert, die eine andere ist als der Patient.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (56) den Datenbank-Datensatz passwortschützt.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine Einstellfunktion aufweist, um das Aussehen des Bildes in Reaktion auf Bediener-Eingabe (50) vor oder nach dem Verarbeiten mittels der Ausgabe (56) zu ändern.
System gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellfunktion die Ausrichtung des Bildes vor oder nach der Verarbeitung mittels der Ausgabe (56) ändert.
System gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellfunktion die Form des Bildes vor oder nach der Verarbeitung mittels der Ausgabe (56) ändert.
System gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellfunktion Ansichts-Aspekte des Bildes vor oder nach der Verarbeitung mittels der Ausgabe (56) ändert.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine Kommentar-Funktion aufweist, um Anmerkungen im Bild in Reaktion auf Bediener-Eingabe (50) vor oder nach der Verarbeitung mittels der Ausgabe (56) einzufügen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine Markierungsfunktion aufweist, um einen oder mehrere Bereiche des Bildes in Reaktion auf Bediener-Eingabe (50) vor oder nach der Verarbeitung mittels der Ausgabe (56) zu markieren.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Bildsteuerung erzeugte Bild ein idealisiertes grafisches Bild aufweist.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (56) die Nähe-Anzeige-Ausgabe (47) mit dem Bild als Teil des patientenspezifischen Datenbank-Datensatzes verarbeitet.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine Eingabe (50) zum Erstellen eines Nähe-Schwellenwertes für die Nähe-Anzeige-Ausgabe (47) aufweist.
System gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (56) den Nähe-Schwellenwert mit dem Bild als Teil des patientenspezifischen Datenbank-Datensatzes verarbeitet.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eingerichtet ist, mit einer Quelle von Ablations-Energie gekoppelt zu werden, um eine Ablation kennzeichnende Anmerkung zu erzeugen, wenn an das Herzgewebe des Patienten Ablations-Energie angelegt wird.
System gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (56) die Ablations-Anzeige-Anmerkung mit dem Bild als Teil des patientenspezifischen Datenbank-Datensatzes verarbeitet.
System gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine Ablations-Nähe-Ausgabe auf dem Bild erzeugt, die eine Position zeigt, an der Ablations-Energie angelegt wird.
System gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe (56) die Ablations-Nähe-Ausgabe mit dem Bild als Teil des patientenspezifischen Datenbank-Datensatzes verarbeitet.
System gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine mit der Ausgabe (56) gekoppelte Zentralstation (28).
System gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen mit der Ausgabe (56) gekoppelten Drucker.
System gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine mit der Ausgabe (56) gekoppelte Anzeigeeinrichtung.
System gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen mit der Ausgabe (56) gekoppelten Kommunikationsanschluss.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsteuerung eine grafische Nutzerschnittstelle (62) erzeugt, wobei die grafische Nutzerschnittstelle (62) das Bild aufweist.
System zum Diagnostizieren oder Behandeln von Herzzuständen, aufweisend: ein Netzwerk von lokalen Workstations, wobei jede lokale Workstation ein System gemäß Anspruch 1 aufweist; und ein zentrales, mit der Ausgabe (56) jeder Workstation gekoppeltes Terminal, um die patientenspezifischen Datenbank-Datensätze für alle Workstations zur Speicherung in einer zentralen Patienten-Datenbank aufzunehmen.
System gemäß Anspruch 39, und ferner aufweisend eine mit dem zentralen Terminal gekoppelten Drucker.
System gemäß Anspruch 39, und ferner aufweisend eine mit dem zentralen Terminal gekoppelte Anzeigeeinrichtung.
System gemäß Anspruch 39, und ferner aufweisend einen mit dem zentralen Terminal gekoppelten Kommunikationsanschluss.
System gemäß Anspruch 39, wobei die Bildsteuerung von zumindest einer der Workstations eine grafische Nutzerschnittstelle erzeugt, wobei die grafische Nutzerschnittstelle (62) das Bild aufweist.
System gemäß Anspruch 39, und ferner aufweisend eine mit der Ausgabe (56) von zumindest einer Workstation gekoppelte lokale Speichereinheit, um einen patientenspezifischen Datenbank-Datensatz zu speichern, der von der zumindest einen Workstation erzeugt wurde.
System gemäß Anspruch 39, wobei die Ausgabe (56) der zumindest einen Workstation mit dem zentralen Terminal unter Verwenden eines Netzwerks vom Internet-Typ gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 39, wobei die Ausgabe (56) von zumindest einer Workstation mit dem zentralen Terminal unter Verwenden eines Netzwerks vom Intranet-Typ gekoppelt ist.