DE69919529T2

DE69919529T2 - Lungevenenablationskatheter

Info

Publication number: DE69919529T2
Application number: DE69919529T
Authority: DE
Inventors: Michel Haissaguerre; Donald Patterson; James Fialkowski
Original assignee: CR Bard Inc
Current assignee: CR Bard Inc
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2019-04-03
Also published as: US6064902A; DE69919529D1; EP1071364A4; EP1071364B1; ES2226369T3; EP1071364A1; WO1999052423A9; WO1999052423A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen lenkbaren medizinischen Katheter, und insbesondere einen elastischen, eine Elektrode aufweisenden Katheter, und zwar von der Sorte, wie er in elektrophysiologischen Studien verwendet wird zum intrakardialen, elektrokardiografischen Aufzeichnen, Kartieren, Stimulieren und Ablatieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Katheter werden bei medizinischen Verfahren oftmals dazu verwendet, um Zugang zu entfernt liegenden Stellen innerhalb eines Patientenkörpers über eine relativ schmale Durchführung vorzusehen, was die Notwendigkeit der traditionellen invasiven Chirurgie herabsetzt. Die Katheterröhre kann in eine Arterie oder eine andere Durchführung über einen relativ kleinen Einschnitt im Körper des Patienten eingeführt und durch das Blutgefäßsystem des Patienten geschoben werden, um so das erwünschte Ziel zu erreichen.
Verschiedene Arten von Kathetern werden bei verschiedenen Verfahren, sowohl diagnostischen als auch therapeutischen Verfahren, eingesetzt. Ein allgemeiner Kathetertyp, sowohl für diagnostische als auch therapeutische Anwendungen, ist ein kardialer Elektrodenkatheter. Die diagnostischen Einsatzmöglichkeiten für einen kardialen Elektrodenkatheter umfassen das Aufzeichnen und Kartieren von elektrischen Signalen, die im Verlauf der normalen (oder abnormalen) Herzfunktion erzeugt werden. Therapeutische Anwendungen umfassen die eines Schrittmachers, oder das Erzeugen und Anlegen geeigneter elektrischer Signale, um das Herz des Patienten zu stimulieren, so dass es in einer speziellen Weise schlägt, und das Ablatieren. Bei einem Ablationsverfahren wird elektrische oder Radiofrequenzenergie über einen Elektrodenkatheter zugeführt, um so Läsionen in einem erwünschten Abschnitt des Herzens des Patienten zu bilden, z.B. dem rechten Atrium. Solche Läsionen, wenn sie ordnungsgemäß vorgenommen wurden, verändern die Leitfähigkeitseigenschaften von Abschnitten des Herzens des Patienten, wodurch Symptome supraventrikulärer Tachykardie, ventrikulärer Tachykardie, atrialem Flimmern, atrialer Fibrillation und anderer Rhythmusstörungen kontrolliert werden.
Ein derartiger Katheter wird normalerweise in einen erwünschten Abschnitt des Herzens des Patienten oder des arteriellen Systems durch Vornahme eines kleinen Einschnitts in den Körper des Patienten an einer Stelle, an der eine geeignete Arterie relativ nahe an der Haut des Patienten liegt, platziert. Der Katheter wird durch den Einschnitt in die Arterie eingeführt und in Position gebracht, indem er durch eine Reihe von Arterien, die Verzweigungen, Windungen und andere Hindernisse umfassen, vorgeschoben wird.
Ist der kardiale Elektrodenkatheter in den Zielbereich bewegt worden, werden die Elektroden am distalen Ende des Katheters gegen die anatomischen Merkmale oder den Bereich, der zu diagnostizieren oder zu behandeln ist, platziert. Dies kann ein schwieriges Unterfangen sein. Der Elektrophysiologe, der den Katheter bewegt, kann dies nur so bewerkstelligen, dass er ein Kontrollsystem am proximalen Ende des Katheterschaftes bedient. Der Katheter kann in Längsrichtung vorwärts und zurück bewegt werden, indem am Katheterschaft geschoben und gezogen wird, und kann um seine Achse gedreht werden, indem eine Kontrolle am proximalen Ende gedreht wird. Beide dieser Betätigungen sind dadurch erschwert, dass der Katheter möglicherweise entlang einem extrem kurvenreichen Pfad vorgeschoben werden muss, um den Zielbereich zu erreichen. Hat die Spitze des Katheters den Zielbereich erreicht, werden schließlich die Elektroden am distalen Ende des Katheters in der Nähe des anatomischen Merkmales platziert, und die Diagnose oder die Behandlung kann beginnen. In der Vergangenheit gab es verschiedene Lösungsansätze für die Schwierigkeiten, denen ein Elektrophysiologe bei der Verwendung eines kardialen Elektrodenkatheters begegnet.
Um das Manövrieren eines Katheters durch eine enge und kurvenreiche Reihe von arteriellen Durchführungen zu erleichtern, sind Katheter mit einer vorgeformten Krümmung an deren distalem Ende entwickelt worden. Um mit den Windungen und Verzweigungen, die in einem arteriellen System anzutreffen sind, fertig zu werden, ist der Katheter normalerweise drehbar, um die vorgeformte Krümmung in eine erwünschte Richtung zu bringen. Obwohl die Spitze des Katheters einigermaßen elastisch sein kann, so ist die Krümmung am Katheter zum Zeitpunkt der Herstellung fixiert. Der Radius und das Ausmaß der Krümmung kann im Allgemeinen nicht verändert werden. Deshalb ist eine extensive, vor der Operation stattfindende Planung häufig notwendig, um zu bestimmen, welche Krümmung des Katheters notwendig ist. Falls die vorhergesagte Krümmung sich als falsch herausstellen sollte, so muss unter Umständen der gesamte Katheter entfernt und durch einen neuen mit einer geeigneten Krümmung ersetzt werden. Dies ist eine teure und zeitaufwändige Tortur, da Katheter im Allgemeinen nur für den einmaligen Gebrauch bestimmt und danach weggeworfen werden. Überdies kann die zusätzliche Verzögerung den Patienten einem zusätzlichen Risiko aussetzen.
Eine Variation des vorgeformten Katheters verwendet einen ablenkbaren Kurvenaufbau an der Spitze. Diese Art von Katheter besitzt eine Spitze, die gewöhnlich im Wesentlichen gerade aber auslenkbar ist, um eine gekrümmte Konfiguration nach Einwirkung einer Kraft auf die Spitze einzunehmen. Die Auslenkung der Spitze ist jedoch nicht aus der Ferne kontrollierbar. In einem bestimmten arteriellen System eines Patienten kann ein Punkt erreicht werden, an dem die geeignete Kraft auf die Katheterspitze nicht ausgeübt werden kann. In solchen Fällen muss der Katheter entnommen und über eine geeignetere Durchführung wieder eingeführt werden, oder ein anderer Katheter mit einer unterschiedlichen Konfiguration der Spitze muss verwendet werden.
Ein anderer Versuch, um das Platzieren von Kathetern zu vereinfachen, besteht in der Form eines unidirektionalen Lenkkatheters. Ein typischer unidirektionaler Lenkkatheter besitzt einen Lenkmechanismus, wie z.B. einen Draht, der sich über die Länge des Katheters zur distalen Spitze erstreckt. Der Lenkmechanismus ist mit der Spitze derart gekoppelt, dass die Manipulation des proximalen Endes des Mechanismus (z.B. durch Ziehen des Lenkdrahtes) zu einer Ablenkung der Katheterspitze in nur einer Richtung führt. Diese Art von Katheter ist, z.B. in dem US-Patent Nr. 5,125,896 nach Hojeibane dargestellt. Die Ablenkrichtung kann dadurch kontrolliert werden, dass ein Drahtband in der Spitze eingebettet wird, wobei das Band entlang einer Abmessung elastisch ist, aber nicht in die andere. Diese Art von Katheter kann ferner dadurch kontrolliert werden, dass der gesamte Schaft des Katheters gedreht wird, auf diese Weise kann die Biegerichtung innerhalb des Patienten kontrolliert werden. Der Schaft eines solchen Katheters muss stark genug sein, um das Drehmoment zu übertragen, so dass die letztgenannte Form der Kontrolle möglich wird.
Bidirektionale Lenkkatheter gibt es ebenso. Das distale Ende eines bidirektionalen Lenkkatheters kann in zwei Ebenen bewegt werden, wodurch das Positionieren der Spitze mit größerer Genauigkeit ermöglicht wird. Bidirektionale Lenkkatheter sind jedoch mechanisch komplex und oftmals schwierig zu manipulieren.
Obwohl die zuvor genannten Arten von Kathetern das Problem der Bewegbarkeit auf unterschiedliche Weise versuchen zu lösen, so ist keiner davon idealerweise konfiguriert, um Kontakt mit einem erwünschten anatomischen Merkmal aufrecht zu erhalten und einen erwünschten Druck auf dieses auszuüben, wie z.B. eine Vorhofwand. Eine für den letztgenannten Zweck verwendete Vorrichtung ist als Korbkatheter bekannt. Siehe z.B. den "HIGH DENSITY MAPPING BASKET CATHETER", hergestellt von der Kardiac Pathways Corporation. Ein Korbkatheter besitzt mehrere federvorgespannte Arme in der Nähe der distalen Spitze. Werden diese Arme losgelassen, biegen sie sich nach außen, um eine korbförmige Form zu bestimmen. Die Korbarme werden für die Implantation in einem Mantelaufbau zusammengehalten. Hat die Spitze des Katheters die erwünschte Stelle erreicht, wird der Mantel zurückgezogen, oder die Arme werden aus dem Mantel vorwärts bewegt.
Da die Spitze des Katheters in einem Mantel gehalten wird, ist er jedoch nicht auf einfache Weise in eine Stelle zu lenken, und ist nicht so elastisch, wie man sich dies wünschen würde. Überdies macht der Mantel die Vorrichtung voluminöser, was wiederum signifikanterweise den Anwendungsbereich einschränken könnte, in dem der Korbkatheter verwendet werden kann. Der Korb besitzt lediglich eine Form und Größe. Sind die Arme aus dem Mantel ausgefahren worden, so nimmt der Korb eine einzige Konfiguration an, die bei der Herstellung bestimmt wird. Falls die vorbestimmte Konfiguration des Korbes nicht geeignet ist, so ist anschließend im Wesentlichen keine Korrektur möglich. Bekannte Korbkatheter werden ebenso nicht bei hochenergetischen therapeutischen Anwendungen, wie z.B. der Ablation, verwendet.
Ein Mantelelektrodenkatheter mit variabler Geometrie ist ebenso aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Vorrichtung besitzt einen Spitzenabschnitt, der eine einzelne Elektrode trägt, wobei der Spitzenabschnitt anfänglich in einem relativ starren Mantel angeordnet ist. Wird der Spitzenabschnitt in Bezug auf den Mantel vorwärts bewegt, so biegt sich der Spitzenabschnitt aus einer schlitzförmigen Öffnung in dem Mantel nach außen. Die Form des Spitzenabschnittes kann kontrolliert werden, um einen erwünschten Druck auf ein anatomisches Merkmal auszuüben. Da ein Mantel um den Katheter herum verwendet wird, ist die Vorrichtung jedoch nicht auf einfache Weise in eine Stelle lenkbar. Wie zuvor beschrieben wurde fügt überdies der Mantelaufbau ein unerwünschtes Volumen der Vorrichtung zu.
Die Radiofrequenzablation (RFA) ist die bevorzugte Behandlung von speziellen Rhythmusstörungen geworden. Um die genaue Stelle im Herzen zu beseitigen, von der eine Arrhythmie stammt, werden hochfrequente Radiowellen an dem Zielgewebe erzeugt, wodurch Wärme, die in dem Gewebe induziert wird, das Gewebe verbrennt, um den Ursprung der Arrhythmie zu beseitigen.
Das US-Patent 5,617,854 nach Munsif beschreibt unter anderem einen vorgeformten Katheter, der besonders nützlich zum Ablatieren in der Nähe des Sinoatrialknotens, des linken Atriums und hinauf zur Mitralklappe ist. Die Spitze des Katheters ist aus einem temperaturempfindlichen Gedächtnisformmaterial, z.B. Nitinol, gebildet, oder wird andererseits angeregt, eine Segmentkonfiguration nach Erreichen einer erwünschten Position anzunehmen. Die segmentierte Konfiguration umfasst ein proximales und ein distales Segment, die im Allgemeinen parallel zueinander sind. Das distale Segment umfasst eine Ablatierelektrode. Bei der Benutzung erzeugt die Segmentform eine Zugspannung, die die Ablatierelektrode auf dem distalen Segment in Kontakt mit einer Wand des linken Atriums bringt, während das proximale Segment gegen ein anderes Gewebe bewegt wird. Da die Form der Katheterspitze fixiert ist, kann die Katheterspitze nicht auf einfache Weise manipuliert werden. Ferner hängt die Zugspannung, die zwischen den Segmenten der Katheterspitze erzeugt wird, von der Form und den Abmessungen der Ablationsstelle, z.B. des linken Atrium, ab.
Es ist bekannt, dass eine abweichende Herzaktivität, wie z.B. eine Arrhythmie, von Signalen herrühren kann, die von der Lungenvene herstammen. Unglücklicherweise ist es besonders schwierig, eine elektrophysiologische Untersuchung und eine Behandlung an den Lungenvenen unter Verwendung von existierenden Ablationskathetern durchzuführen.
Das Führen und Manövrieren eines Katheters zur Lungenvene hin und innerhalb derselben ist aufgrund der Stelle, den Abmessungen und des Aufbaus der Lungenvenen schwierig. Speziell beträgt der Durchschnittsdurchmesser der Lungenvenen ungefähr 25 mm, d.h, mindestens eine Größenordnung größer als der Durchmesser eines typischen Katheterschafts, der dazu ausgebildet ist, um in relativ schmalen Arterien geführt zu werden. Dieser Größenunterschied erschwert es, einen kontinuierlichen, kontrollierten Kontakt zwischen der Katheterspitze und der Wand der Lungenvene aufrecht zu erhalten. Ferner ist es schwierig, die Katheterspitze von dem relativ großen Raum des linken Atriums in eine Lungenvene zu manipulieren und die Katheterspitze in die Lungenvene einzuführen. Diese eingeschränkte Manövrierbarkeit des Katheters zu den Lungenvenen hin und innerhalb der Lungenvenen ist zeitaufwändig und führt zu einem ungenauen Positionieren von Kartier- und/oder Ablatierelektroden entlang der Innenwände der Lungenvenen.
Ferner besitzen die Lungenvenen ein gummiartiges Gewebe, das besonders zu Perforationen neigt, und auf diese Weise mit extremer Sorgfalt behandelt werden muss, um eine mögliche Verletzung zu vermeiden. Unglücklicherweise besitzen die leichter manövrierbaren Katheter, die zuvor beschrieben wurden, wie z.B. der "Korb"-Katheter, und der Mantelkatheter mit variabler Geometrie, die theoretisch dazu verwendet werden könnten, um in Eingriff mit der Innenwand der Lungenvenen zu treten, komplexe Aufbauten, die wahrscheinlich das Gewebe der Lungenvenen verletzen würden. Deshalb können existierende Katheter nicht verwendet werden, um auf sichere und effektive Weise Gewebe entlang der Innenwände der Lungenvenen zu untersuchen und/oder zu ablatieren.
Entsprechend besteht ein Bedürfnis für einen kardialen Elektrodenkatheter, der auf bequeme Weise in ein relativ breites Blutgefäß, wie z.B. eine Lungenvene, gelenkt werden kann, und der kontrolliert werden kann, um mit erwünschten Stellen an der Innenwand des Blutgefäßes wirkungsvoll und kontinuierlich in Eingriff zu treten, ohne dabei das Blutgefäß zu verletzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung versucht, einen lenkbaren Elektrodenkatheter vorzusehen, der auf bequeme Weise zu einem Zielblutgefäß, wie z.B. einer Lungenvene, geführt werden kann, und der in das Zielblutgefäß mit einer physikalischen Konfiguration eingeführt werden kann, die einen kontinuierlichen, wirkungsvollen und sicheren Eingriff zwischen mindestens einer Elektrode auf dem Katheter und der Innenoberfläche des Blutgefäßes ermöglicht.
Der Elektrodenkatheter der vorliegenden Erfindung und deren Verwendung sind derart ausgebildet, um die Probleme, die im Zusammenhang mit dem Kartieren und/oder Ablatieren von Gewebe an den Innenwänden eines relativ breiten Blutgefäßes, insbesondere einer Lungenvene, stehen, zu adressieren.
Der Elektrodenkatheter der vorliegenden Erfindung besitzt einen relativ elastischen distalen Endabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass er von einer im Allgemeinen geradlinigen Konfiguration in eine J-förmige Konfiguration vor dem Einführen in ein Zielblutgefäß, z.B. einer Lungenvene, ausgelenkt werden kann.
Die J-förmige Konfiguration umfasst einen im Allgemeinen geradlinigen proximalen Bereich, einen gekrümmten mittleren Bereich und einen im Allgemeinen geradlinigen distalen Bereich. Der proximale Bereich umfasst mindestens eine Ablatierelektrode, die im Anschluss als die proximale Ablatiereleketrode bezeichnet wird, und mindestens eine Kartierelektrode, die im Anschluss als die proximale Kartierelektrode bezeichnet wird. Auf ähnliche Weise umfasst der distale Bereich mindestens eine Ablatierelektrode, die im Anschluss als die distale Ablatierelektrode bezeichnet wird, und mindestens eine Kartierelektrode, die im Anschluss als die distale Kartierelektrode bezeichnet wird.
In der J-förmigen Konfiguration treten der proximale und der distale Bereich gleichzeitig in Eingriff mit zwei diametral gegenüberliegenden Gegenden an der Innenwand des Zielblutgefäßes. Auf diese Weise treten die proximale und die distale Kartierelektrode in Eingriff mit im Wesentlichen diametral gegenüberliegenden Stellen an der Innenwand des Blutgefäßes. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung treten die proximale und die distale Ablatierelektrode in Eingriff mit Stellen, die an die Stellen angrenzen, die von der proximalen bzw. distalen Kartierelektrode in Eingriff gebracht wurden. Somit wird einem Chirurgen gestattet, auf kontinuierliche Weise die elektrische Aktivität entlang der Innenwand des Blutgefäßes zu kartieren und wahlweise Gewebe an verdächtigen Stellen abweichender Herzaktivität zu ablatieren.
Der Lenkmechanismus des Elektrodenkatheters der vorliegenden Erfindung wird sowohl dazu verwendet, die Spitze des Katheters, z.B. in das linke Atrium, in eine geeignete Position vis à vis eines Zielblutgefäßes, z.B. eine der Lungenvenen, zu manövrieren, und anschließend die Katheterspitze in die J-förmige Konfiguration vor Einführen des Katheters in das Zielblutgefäß auszulenken.
Ein beliebiger, aus dem Stand der Technik bekannter Lenkmechanismus kann zum Auslenken der Katheterspitze in erwünschte Konfigurationen verwendet werden. Zum Beispiel kann der Lenkmechanismus einen Kontrolldraht umfassen, der sich über die Länge des Katheters erstreckt und an dem distalen Ende der Katheterspitze angebracht ist.
Wenn der distale Endabschnitt in Eingriff mit der Innenwand des Zielblutgefäßes tritt, sehen die proximale und die distale Kartierelektrode Ausgaben als Antwort auf das elektrische Potential an den diametral gegenüberliegenden Stellen, die durch die beiden Elektroden in Eingriff gebracht wurden, vor. Basierend auf diesen Ausgaben kann ein Chirurg die Lage von möglichen Stellen an der Innenwand der Lungenvene bestimmen, an denen eine abweichende Herzaktivität vorherrscht. Der Chirurg kann anschließend diese Stellen durch Aktivieren der proximalen und/oder der distalen Ablatierelektrode ablatieren, um eine oder beide, im Wesentlichen diametral gegenüberliegende Stellen an der Innenwand der Lungenvene zu ablatieren.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass, wenn eine Herkunft einer Arrhythmie an einer gewissen Position entlang der Längsachse der Lungenvene detektiert worden ist, eine wirkungsvolle Behandlung dieser Herkunft das Ablatieren mehrerer in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Stellen an der Längsposition der detektierten Herkunft umfasst. Deshalb sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln einer Arrhythmie, die von einem Blutgefäß, z.B. einer Lungenvene, herstammt, vor, welches die Schritte des Detektierens einer Herkunft der Arrhythmie entlang der Längsachse des Blutgefäßes und des Ablatierens einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeter Stellen an der Innenwand des Blutgefäßes im Wesentlichen an der Längsposition, an der die Herkunft der Arrhythmie detektiert wurde, umfasst.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nachdem eine oder zwei Stellen von der proximalen und/oder der distalen Ablatierelektrode ablatiert worden sind, wird der distale Endabschnitt des Katheters um die Längsachse des Katheters gedreht, um eine Verschiebung der proximalen und der distalen Ablatierelektrode in Umfangsrichtung entlang der Innenwand der Lungenvene zu bewirken. Bei dieser Ausführungsform kann der Elektrodenkatheter dazu verwendet werden, eine beliebige Anzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandeter Stellen an der Innenwand der Lungenvene zu ablatieren, indem eine oder zwei Stellen an jeder Umfangsposition ablatiert wird/werden. Typischerweise werden zwei bis sechs in Umfangsrichtung zueinander beabstandeter Stellen an jeder Längsposition des Blutgefäßes ablatiert, an der eine Herkunft einer Arrhythmie detektiert worden ist. Der Abstand zwischen den ablatierten Stellen wird durch die Drehung des Katheters zwischen den Ablationsvorgängen kontrolliert.
Ein beliebiger Drehmechanismus kann dazu verwendet werden, um die Drehung der Katheterspitze um die Längsachse des Katheters zu kontrollieren. Zum Beispiel kann der Katheter aus einem verwindungssteifen Material gebildet sein, wobei die Drehung des proximalen Endes des Katheters eine entsprechende Drehung der Katheterspitze bewirkt. Alternativ kann der Katheter ein hohlförmiges Rohr umfassen, und der Drehmechanismus kann ein in Längsrichtung verwindungssteifes Element, das sich durch das hohlförmige Rohr erstreckt, umfassen.
Die proximale und die distale Ablatierelektrode und die proximale und die distale Kartierelektrode sind vorzugsweise Ringelektroden. Dies gestattet den Eingriff aller vier Elektroden mit der Innenwand des Zielblutgefäßes, wenn der Katheter in seiner J-förmigen Konfiguration eingeführt wird, ungeachtet der Ebene, in der der distale Endabschnitt in die J-förmige Konfiguration ausgelenkt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die proximale und die distale Ablatierelektrode mit proximalen und distalen Temperatursensoren, z.B. Thermoelementen, versehen, die Ausgaben als Antwort auf die Temperatur im unmittelbaren Bereich der proximalen bzw. der distalen Ablatierelektrode vorsehen. Die Temperatursensoren sind vorzugsweise im Katheter eingebettet und sind den jeweiligen Ablatierelektroden thermisch zugeordnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verständlich, von denen:
1A eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch einen Ablatierkatheter entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
1B eine schematische Querschnittsdarstellung eines distalen Spitzenabschnittes des Ablatierkatheters der 1A ist;
2 eine Querschnittsdarstellung des linken Atriums eines Patienten ist, die einen Einführmantel in der Atriumwand zum Einführen des Katheters der 1A in die Atriumkammer zeigt;
3 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung des distalen Spitzenabschnitts des Katheters der 1A in einer im Allgemeinen geradlinigen Konfiguration ist, die den in das linke Atrium über den Einführmantel der 2 eingeführten Katheter zeigt;
4 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines distalen Spitzenabschnitts des Katheters der 1A in einer teilweise ausgelenkten Konfiguration während der Manipulation des Katheters zu einer der Lungenvenen hin ist;
5 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung des distalen Spitzenabschnitts des Katheters der 1A in einer vollständig ausgelenkten Konfiguration in Vorbereitung für die Einführung des Katheters in eine der Lungenvenen des Patienten ist; und
6 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung des distalen Spitzenabschnitts des Katheters der 1A in einer vollständig ausgelenkten Konfiguration innerhalb der Lungenvene des Patienten ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird nun auf die 1A Bezug genommen, die schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ablationskatheters 10 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Der Katheter 10 umfasst einen Griffabschnitt 22, elektrische Verbindungselemente 24, einen rohrförmigen Katheterschaft 11 und einen Spitzenabschnitt 12. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Spitzenabschnitt 12 von einer im Allgemeinen geradlinigen Konfiguration, die durch die durchgezogenen Linien in 1 angedeutet ist, in eine J-förmige Konfiguration, die durch die gestrichelten Linien in 1A angedeutet ist, auslenkbar bzw. ablenkbar. Der Spitzenabschnitt 12 beherbergt eine proximale Ablatierelektrode 14, eine proximale Kartierelektrode 18, eine distale Ablatierelektrode 16 und eine distale Kartierelektrode 19.
Es wird ebenso auf die 1B Bezug genommen, in der schematisch ein Querschnitt des Spitzenabschnittes 12 in seiner J-förmigen Konfiguration dargestellt ist. Wie in 1B gezeigt ist, sind die Elektroden 14, 16, 18 und 19 vorzugsweise Ringelektroden, die den Umfang des Katheters 10 abdecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Katheter 10 ferner Temperatursensoren 46 und 48, die den Ablatierelektroden 14 bzw. 16 thermisch zugeordnet sind.
In seiner J-förmigen Konfiguration besitzt der Spitzenabschnitt 12 einen proximalen Bereich 40, der die Elektroden 14 und 18 beherbergt, einen distalen Bereich 42, der die Elektroden 16 und 19 beherbergt, und einen gekrümmten Zwischenbereich 43. Der proximale Bereich 40 und der distale Bereich 42 sind im Allgemeinen parallel zueinander mit einem vorbestimmten Abschnitt dazwischen. Der gekrümmte Bereich 43 ist vorzugsweise elastischer als die Bereiche 40 und 42. Wird der Spitzenabschnitt 12 ausgelenkt, wie im Anschluss im Detail beschrieben wird, so ist auf diese Weise lediglich der Bereich 43 gekrümmt, während die Bereiche 40 und 42 im Wesentlichen geradlinig bleiben.
Die Sensoren 46 und 48 können Thermoelemente oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Temperatursensoren umfassen, die Ausgaben entsprechend der Temperatur der Elektroden 14 bzw. 16 vorsehen. Sind die Elektroden 14 und/oder 16 aktiviert, um Zielgewebe zu ablatieren, wie im Detail im Anschluss beschrieben wird, so sind die Ausgaben der Sensoren 46 und 48 maßgebend für die Temperatur des ablatierten Gewebes.
Der Griffabschnitt 22 umfasst eine Auslenkungskontrolle 26 zum Kontrollieren der Auslenkung der Katheterspitze 12 und eine Ablationskontrolle 27, die die Aktivierung der Ablationselektroden 14 und 16, siehe unten, kontrolliert. Der Griffabschnitt 22 wird ebenso zur Drehung des Spitzenabschnittes 12 verwendet. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Katheterschaft 11 aus einem verwindungssteifen Material, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, gebildet, und eine Drehung des Griffabschnittes 22 um die Längsachse des Katheters 10 bewirkt eine entsprechende Drehung des Spitzenabschnitts 12.
Der Katheter 10 umfasst einen Auslenkungsmechanismus zum Auslenken des Spitzenabschnitts 12 in eine J-förmige Konfiguration oder eine andere Konfiguration, wie im Anschluss beschrieben wird. Der Auslenkungsmechanismus kann einen beliebigen geeigneten Mechanismus aus dem Stand der Technik umfassen, z.B. einen Kontrolldraht 55, der sich entlang dem Katheterschaft 11 von dem Griffabschnitt 22 zum distalen Ende des Spitzenabschnitts 12 erstreckt. Falls solch ein Mechanismus verwendet wird, kann ein proximaler Abschnitt des Kontrolldrahtes 55 im Inneren des Katheterschafts 11 angeordnet sein. Nähert sich der Kontrolldraht 55 dem relativ elastischen Spitzenabschnitt 12, kann er aus dem Schaft 11 durch eine Öffnung austreten und sich entlang der Außenseite der Katheterspitze erstrecken. Das distale Ende des Konstrolldrahtes 55 ist mit dem distalen Ende des Spitzenabschnitts 12 gekoppelt.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Katheter 10 einen bidirektionalen Auslenkmechanismus, wodurch der Katheter gleichzeitig in zwei verschiedenen Ebenen ausgelenkt werden kann. Dies gestattet eine wirkungsvollere Manövrierung des Spitzenabschnitts 12 zu einem Zielblutgefäß hin und ermöglicht die Auslenkung des Spitzenabschnitts in die J-förmige oder eine andere erwünschte Konfiguration vor Einführen des Spitzenabschnitts 12 in das Zielblutgefäß. Der bidirektionale Lenkmechanismus kann einen ersten und einen zweiten Kontrolldraht ähnlich dem zuvor beschriebenen Kontrolldraht 55 umfassen, wobei jeder Kontrolldraht die Lenkung des Spitzenabschnitts 12 in einer verschiedenen Ebene kontrolliert. Die Auslenkung der Katheterspitze 12 in eine erwünschte Konfiguration wird vorzugsweise durch den Chirurgen unter Verwendung der Kontrolle 26 am Griffabschnitt 22 kontrolliert, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Chirurg den Spitzenabschnitt 12 um die Längsachse des Katheters 10 drehen. Ein beliebiger Drehmechanismus kann dazu verwendet werden, um die Drehung der Katheterspitze zu kontrollieren. Zum Beispiel kann der Katheterschaft 11 die Drehung vom Griffabschnitt 22 auf die Katheterspitze 12, wie oben beschrieben wurde, übertragen. Alternativ kann der Drehmechanismus des Katheters 10 ein verwindungssteifes Element umfassen, das sich in Längsrichtung durch das Innere des Katheterschafts 11 erstreckt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden 14, 16, 18 und 19 und die Sensoren 46 und 48 getrennt über sechs Verbindungselemente 24 adressierbar, nämlich die Verbindungselemente 34, 36, 38, 39, 56 bzw. 58. Die Verbindungselemente 34, 36, 38, 39, 56 und 58 sind mit ihren jeweiligen Elektroden und den Sensoren über die Leiter 52, die sich vorzugsweise entlang dem Inneren des Katheterschaftes 11 erstrecken, verbunden.
Unter Verwendung der Verbindungselemente 38 und 39 sind die Elektroden 18 und 19 mit einem Kartierschaltkreis verbunden, der die elektrischen Aktivitäten, z.B. die elektrischen Potentiale, des in Kontakt mit der Elektrode 18 bzw. 19 befindlichen Gewebes überwacht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Ausgabe des Kartierschaltkreises sichtbar dem Chirurgen angezeigt, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, um das On-line-Kartieren des Gewebes zur Verfügung zu stellen.
Unter Verwendung der Verbindungselemente 34 und 36 sind die Elektroden 14 und 16 mit jeweiligen Ablations-Energieversorgungsschaltkreisen verbunden, die vorzugsweise getrennt über jeweilige Ablationskontrollen 27 kontrolliert werden. Bei der Aktivierung beaufschlagen die Energieversorgungsschaltkreise die Elektroden 14 und/oder 16 mit Radiofrequenz-(RF)-Energie, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Unter Verwendung separater Kontrollen 27 kann der Chirurg wahlweise nur eine oder beide der Elektroden 14 und 16 aktivieren, um gezielt Gewebe zu ablatieren, wie im Anschluss beschrieben wird.
Unter Verwendung der Verbindungselemente 46 und 48 sind die Temperatursensoren 46 und 48 mit einem Temperaturüberwachungsschaltkreis verbunden, der die Temperaturen des in Kontakt mit den Elektroden 14 bzw. 16 befindlichen Gewebes überwacht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Ausgabe des Temperaturüberwachungsschaltkreises dem Chirurgen sichtbar angezeigt, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, um dem Chirurgen eine On-line-Anzeige der Gewebetemperaturen zur Verfügung zu stellen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Katheter 10 zum Kartieren und/oder Ablatieren von Gewebe an den Innenwänden eines Blutgefäßes, z.B. einer Lungenvene, eines Patienten, der an einer abweichenden Herzaktivität, wie z.B. einer kardialen Arrhythmie, leidet, verwendet. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Zugang zu den Lungenvenen, die für die Untersuchung und/oder Behandlung ausgewählt sind, vom linken Atrium gewonnen, vorzugsweise unter Verwendung einer Einführ- und Führungsprozedur, wie im Anschluss in Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben wird.
Die 2 bis 5 stellen schematisch einen Vorgang zum Einführen des Katheters 10 in das linke Atrium und anschließend das Führen des Spitzenabschnittes 12 des Katheters 10 in eine der Lungenvenen dar.
Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Einführmantel 30, der eine scharfkantige, vorzugsweise geneigte Spitze 32 besitzt, dazu verwendet, um das linke Atrium des Herzens zu durchstechen. Die scharfe Spitze 32 des Mantels 30 gewährt ein "sauberes" Durchstechen der Atriumwand mit minimaler Verletzung des Wandgewebes. Der Mantel 30 besitzt ein hohlförmiges Inneres, das einen Kanal zum Einführen des Katheters 10 in das linke Atrium bestimmt. Der Innendurchmesser des Mantels 30 ist vorzugsweise gleich oder geringfügig größer als der Durchmesser des Katheterschafts 11, um eine unerwünschte Leckage zwischen dem Katheterschaft und dem Mantel zu verhindern.
3 stellt schematisch den Spitzenabschnitt 12 des Katheters 10 dar, der in das linke Atrium durch den Einführmantel 30 eingeführt ist.
Nun wird Bezug auf die 4 und 5 genommen. Ist die Spitze 12 des Katheters 10 in das linke Atrium eingeführt worden, fährt der Chirurg damit fort, dass er den Spitzenabschnitt 12 zu einer der Lungenvenen, z.B. einer Lungenvene 13, hin führt. Der Lenk-/Auslenkmechanismus des Katheters 10 kann dazu eingesetzt werden, um den Spitzenabschnitt 12 gegen die Innenwände des linken Atriums zu bewegen, und um so das Führen des Spitzenabschnitts 12 zur Lungenvene 13 hin zu beschleunigen. Zum Beispiel kann der Spitzenabschnitt 12 dadurch geführt werden, dass der Spitzenabschnitt entlang der Innenwand des linken Atriums (schrittweise) bewegt wird, z.B. durch wechselseitiges Ineingriffbringen und Lösen der Atriumwand und durch Ändern der Krümmung des Spitzenabschnitts 12, bis die Lungenvene 13 erreicht ist. Zusätzlich, falls notwendig, kann der Schaft 11 gedreht werden, um so bei der Bewegung bzw. Manipulation des Spitzenabschnitts 12 behilflich zu sein.
Aufgrund der kontinuierlichen Lenkfähigkeit des Katheters 10 kann ein Chirurg eine beliebige erwünschte Konfiguration des Spitzenabschnitts 12 herstellen, während die Katheterspitze zur Lungenvene 13 hin führt und bewegt wird. Zum Beispiel kann der Spitzenabschnitt 12 in einer im Allgemeinen geradlinigen Konfiguration, wie in 3 gezeigt ist, einer teilweise ausgelenkten Konfiguration, wie in 4 gezeigt ist, oder einer vollständig ausgelenkten Konfiguration, wie in 5 gezeigt ist, geführt werden, und zwar abhängig von den Bewegungserfordernissen, die dem Chirurgen begegnen.
Ist der Spitzenabschnitt 12 in eine erwünschte Position vis à vis der Lungenvene 13 gebracht worden, wird die Katheterspitze 12 in die durch den Pfeil 45 angezeigte Richtung in die in 5 gezeigte J-förmige Konfiguration ausgelenkt. In der zuvor beschriebenen J-förmigen Konfiguration umfasst der Spitzenabschnitt 12 einen proximalen Bereich 14, einen distalen Bereich 42 und einen gekrümmten Zwischenbereich 43, wobei der proximale Bereich 40 und der distale Bereich 42 im Allgemeinen parallel mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht der Abstand zwischen den Bereichen 40 und 42 dem Innendurchmesser d des Blutgefäßes, das behandelt wird, wie z.B. der Lungenvene 13. Es ist offensichtlich, dass der kontinuierliche Lenkmechanismus des Katheters 10 den Chirurgen jedoch befähigt, den Abstand zwischen den Bereichen 40 und 42 bis zu einem gewissen Ausmaß zu kontrollieren, z.B. durch Kontrollieren der Krümmung des gekrümmten Bereichs 43.
Es wird nun Bezug auf die 6 genommen, die schematisch den Spitzenabschnitt 12 des Katheters 10 darstellt, der sich im Eingriff mit der Innenwandoberfläche 20 der Lungenvene 13 befindet. Wie zuvor erwähnt wurde, entspricht der Abstand zwischen dem Bereich 40 und 42 dem Innendurchmesser d des Blutgefäßes, das behandelt wird, wie z.B. der Lungenvene 13. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bleibt der Katheter 10 in seiner ausgelenkten, J-förmigen Konfiguration über die gesamte Zeitspanne, während der Spitzenabschnitt sich im Eingriff mit der Wandoberfläche 20 des Blutgefäßes 13 befindet.
In der J-förmigen Konfiguration sind der proximale Bereich 40 und der distale Bereich 42 in Kontakt mit diametral gegenüberliegenden Regionen an der Wandoberfläche 20 des Blutgefäßes 13. Auf diese Weise treten die Kartierelektroden 18 und 19 in Eingriff mit diametral gegenüberliegenden Stellen der Innenwandoberfläche 20. Aufgrund des Kartierschaltkreises, der zuvor beschrieben wurde, sehen die Elektroden 18 und 19 Ausgaben als Antwort auf das elektrische Potential an den diametral gegenüberliegenden Stellen, die sich dabei im Eingriff befinden, vor, und die Ausgaben werden vorzugsweise sichtbar dem Chirurgen angezeigt. Basierend auf den Ausgaben der Kartierelektroden 18 und 19 lokalisiert der Chirurg solche Stellen an der Wandoberfläche 20, die einer Ablationsbehandlung bedürfen, wie z.B. Herkunftsstellen einer kardialen Arrhythmie, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist.
In der J-förmigen Konfiguration sind die Ablatierelektroden 14 und 16 im Allgemeinen parallel zueinander und befinden sich im Eingriff mit diametral gegenüberliegenden Stellen, die an die Stellen angrenzen, welche sich im Eingriff mit den Kartierelektroden 18 bzw. 19 befinden. Abhängig vom Messwert der Elektroden 18 und 19 werden entweder nur eine oder beide der Elektroden 14 und 16 aktiviert, um eine bzw. beide Stellen an der Wandoberfläche 20 der Lungenvene 13 zu ablatieren. Nach jedem Ablationsvorgang kann der Spitzenabschnitt 12 unter Verwendung des zuvor beschriebenen Drehmechanismus um eine Achse 50, die im Allgemeinen parallel zum Katheterschaft 11 verläuft, gedreht werden. Nach einer solchen Drehung können entweder nur eine oder beide Ablatierelektroden 14 und 16 erneut aktiviert werden, um eine oder zwei zusätzliche Stellen entlang dem Umfang der Wandoberfläche 20 zu ablatieren. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis eine erwünschte Anzahl von Stellen entlang dem Umfang der Wandoberfläche 20 ablatiert worden sind. Die Gesamtanzahl von Ablationen, die für jede Längsposition erforderlich ist, an der die Herkunft einer abweichenden Herzaktivität detektiert worden ist, variiert von Patient zu Patient. Typischerweise werden zwei bis sechs in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Stellen an jeder Längsposition mit abweichender Herzaktivität, die entlang der Lungenvenen detektiert wurde, ablatiert.
Wie zuvor beschrieben wurde, sind die Elektroden 14 und 16 vorzugsweise den Temperatursensoren 46 bzw. 48 zugeordnet, die Thermoelemente oder beliebige andere aus dem Stand der Technik bekannte Temperaturprüfvorrichtungen umfassen können. Basierend auf den Ausgaben der Temperatursensoren 46 und 48 stellt der Temperaturüberwachungsschaltkreis dem Chirurgen einen Temperaturmesswert der Elektroden 14 bzw. 16 bereit. Diese Temperaturen entsprechen den Temperaturen der diametral gegenüberliegenden Stellen, die an der Innenwandoberfläche 20 ablatiert worden sind. Auf diese Weise kann der Chirurg entweder nur eine oder beide der Elektroden 14 und 16 deaktivieren, falls die Temperatur der ablatierten Stellen einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Fällt die Temperatur der ablatierten Stellen unterhalb des vorbestimmten Schwellwerts, so kann der Chirurg die Elektroden 14 und/oder 16 erneut aktivieren, falls eine weitere Ablation an den gleichen Stellen erforderlich ist.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, die zuvor mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden. Der Bereich der vorliegenden Erfindung ist eher durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Katheter zum Ablatieren und/oder Kartieren von Gewebe an der Innenwand eines Blutgefäßes, umfassend: einen Korpusabschnitt; und einen Spitzenabschnitt mit einem proximalen Bereich und einem distalen Bereich, wobei der proximale Bereich eine proximale Ablationselektrode und eine proximale Kartierelektrode und der distale Bereich eine distale Ablatierelektrode und eine distale Kartierelektrode umfasst, wobei der Spitzenabschnitt von einer ersten, im Allgemeinen geradlinigen Konfiguration, in der der proximale und der distale Bereich im Wesentlichen kolinear sind, in eine zweite, J-förmige Konfiguration, in der der proximale und der distale Bereich im Allgemeinen parallel und beabstandet sind, wobei der Abstand im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Blutgefäßes entspricht, auslenkbar ist.
Katheter nach Anspruch 1, wobei das Blutgefäß eine Lungenvene ist.
Katheter nach Anspruch 1, des weiteren umfassend einen proximalen Temperatursensor, der thermisch der proximalen Ablationselektrode zugeordnet ist, und einen distalen Temperatursensor, der thermisch der distalen Ablationselektrode zugeordnet ist.
Katheter nach Anspruch 3, wobei das Blutgefäß eine Lungenvene ist.