DE19882093B4

DE19882093B4 - Ultraschallkatheteranordnug

Info

Publication number: DE19882093B4
Application number: DE19882093T
Authority: DE
Inventors: John W. Palo Alto Eaton; David J. San Jose Rosa; Vaughn Saratoga Marian; Jay Sunnyvale Plugge
Original assignee: Acuson Corp
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-28
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2018-01-29
Also published as: US5938616A; WO1998033429A2; AU6937298A; US6228032B1; WO1998033429A3; DE19882093T1; JP2002508675A

Abstract

Ultraschallkatheteranordnung (10; 100; 200; 310), mit
einem länglichen Katheter (12; 202; 312) mit einem distalen Endabschnitt (14; 314) und einem proximalen Endabschnitt (16),
einem Feld (20; 316) von Ultraschallwandlerelementen (318), das durch den Katheter nahe dem distalen Endabschnitt gehalten ist,
einem Gehäuse (22; 206), in dem der proximale Endabschnitt (16) montiert ist, mit einem Steuermechanismus (26; 102; 208, 210), und
einem ersten Satz von Steuerleitungen (42; 204), die durch den Katheter (12; 202; 312) gehalten und mit dem Katheter nahe dem distalen Endabschnitt (14; 314) verbunden sind und die mit dem Steuermechanismus (26; 102; 208, 210) zur Steuerung des distalen Endabschnitts in einer ersten Ebene verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuermechanismus eine Betätigungseinrichtung (28, 30; 102; 208, 210), die am Gehäuse (22; 206) zur Steuerung der Steuerleitungen (42; 204) mittels Drehung um eine Längsachse (A) des Gehäuses, die sich im allgemeinen parallel zum proximalen...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Ultraschallkatheteranordnung mit einem länglichen Katheter, wobei der Katheter einen distalen Endabschnitt und einen proximalen Endabschnitt aufweist, eine phasengesteuerte Anordnung von Ultraschallwandlerelementen, die durch den Katheder nahe des distalen Endabschnittes gehalten sind, wobei die Abstrahlung asymmetrisch bezüglich einer Längsachse des Katheters nahe des distalen Endabschnittes erfolgt, und einen ersten Satz von Steuerleitungen, die durch den Katheter gehalten sind und am Katheter nahe des distalen Endabschnittes befestigt sind, wobei der erste Satz von Steuerleitungen eine Steuerung des distalen Endabschnittes in einer ersten Ebene bewirkt; und eine zweiten Satz von Steuerleitungen, die durch den Katheter getragen und am Katheter nahe des distalen Endabschnittes befestigt sind, wobei der zweite Satz von Steuerleitungen eine Steuerung des distalen Endes in einer zweiten Ebene, die sich von der ersten Ebene unterscheidet bewirkt.

Im Stand der Technik sind an einem Katheter angebrachte Ultraschallwandler bekannt, wie beispielsweise in den US Patenten Nr. 4,794,931 und 5,368,037 beschrieben. Diese an einem Katheter befestigten Wandler sind wegwerfbare Vorrichtungen für eine einmalige Verwendung, die ein radiales Bildformat entweder mittels einer radial phasengesteuerten Anordnung oder eines sich drehenden Kristalls erzeugen. Diese Vorrichtungen beinhalten keinerlei Vorrichtung zur Steuerung oder Anlenkung des Katheterendes. Da das Katheterende nicht gesteuert werden kann, ist es allgemein nicht möglich, den Wandler optimal zu positionieren, um verschiedene Ansichten des abzubildenden Gewebes oder der abzubildenden Struktur zu erhalten.

Aus der US-Patentschrift 5 846 205 ist eine phasengesteuerte Anordnung von Ultraschallwandlerelementen in einem Katheter bekannt. So ist in dieser Patentschrift eine Mehrlagigkeit der Ultraschallwandler, die Form und die Anordnung offenbart. In diesem Stand der Technik wird eine Ultraschallwandleranordnung mit einem Durchmesser kleiner als 8 mm favorisiert und realisiert. Die dort offengelegten Erkenntnisse werden dieser Erfindung zu Grunde gelegt und weiterentwickelt. Dort ist auch ein asymmetrisches Abstrahlen der Ultraschallwandler zu einer Längsachse eines Katheters beschrieben. Durch eine phasengesteuerte Anordnung und einseitige Beschichtung der Ultraschallwandler ist es möglich, asymmetrisch zur Längsachse des Katheters ein Ultraschallfeld zu erzeugen.

Derzeit gibt es Katheter, dies sind allerdings keine Katheter für Ultraschallbilder, die angelenkte Enden aufweisen. Ein typischer Steuermechanismus für einen derartigen Katheter verwendet einen Knauf, der sich um eine Achse dreht, die senkrecht zur Länge des Katheters verläuft. Wenn der Benutzer den Knauf im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, wird das Ende des Katheters entweder nach oben und unten oder nach links und rechts angelenkt. Zusätzlich zur Betätigung des Katheters mit Hilfe des Knaufes wird der Katheter im allgemeinen innerhalb des Gefäßes durch Drehung des Steuergehäuses gedreht. Eine derartige Drehung des Steuergehäuses bewirkt, daß sich sowohl der Knauf als auch der Katheter drehen, und kann den Knauf in eine relativ unzugängliche Lage für den Benutzer bringen. Eine umständliche Positionierung des Steuerknaufes kann die Betätigung des Katheterendes schwierig machen.

Aus der Druckschrift US 5 385 148 ist eine Sonde bekannt. Diese Sonde weist ein bewegliches distales Ende auf. Das distale Ende wird über Steuerkabel bewegt. Die Steuerkabel werden durch einen Hebel bewegt. Der Hebel bewegt sich um eine Achse. Die Achse ist orthogonal zu einer Längsachse des medizinischen Instrumentes. Die Längsachse verläuft parallel zum proximalen Ende der Sonde. Eine Betätigung des Hebels ist jedoch schwierig, da der Hebel zu oder vom proximalen Ende der Sonde zu- oder wegbewegt werden muss. Nur dadurch kann eine Bewegung des distalen Endes erreicht werden. Bei einer Einhandbetätigung ist dies äußerst schwierig. Noch dazu ist das distale Ende der Sonde nur in einer Ebene, welche die Längsachse des proximalen Endes der Sonde umfasst, beweglich. Es ist daher zwingend nötig, die Sonde um die Längsachse zu drehen, wenn eine Auslenkung des distalen Endes der Sonde in eine andere Position außerhalb der einen Ebene, in der die Längsachse der Sonde liegt, ermöglicht werden soll.

Aus dem US-Patent 5 456 258 ist ein Ultraschallwandler bekannt. Dieser Ultraschallwandler hat ein bewegliches vorderes Ende. Dieses bewegliche vordere Ende ist durch einen Betätigungsdraht in eine Richtung auslenkbar. Der Betätigungsdraht wird durch Drehelemente bewegt. Die Drehelemente sind orthogonal zur Längsachse des Ultraschallwandlers aufgebaut. Auch hier zeigt sich der wesentliche Nachteil, dass bei einer Drehung der Sonde, welche notwendig wird, wenn verschiedene Positionen durch eine Auslenkung erreicht werden sollen, die Erreichbarkeit der Drehelemente nicht mehr, oder nur noch schlecht gegeben ist.

Auch die Patentschrift US 5 492 126 zeigt eine Sonde mit beweglichem distalen Ende, wobei jedoch auch hier ein erheblicher Nachteil unvermeidbar ist. Die Sonde weist einen Betätigungsgriff auf, welcher das distale Ende über nicht offenbarte Betätigungseinrichtungen bewegt. Das distale Ende ist in allen vier Richtungen beweglich. Der Betätigungsgriff ist jedoch wie in Zeichnung 1 ersichtlich, orthogonal zur Längsachse der Sonde ausgerichtet. Auch hier ist die Erreichbarkeit des Betätigungsgriffes bei einer Drehung der Sonde um Ihre Längsachse nicht mehr oder nur noch schlecht gegeben.

Die japanische Patentschrift 05285145 offenbart eine Rotation eines distalen Endes eines Ultraschallwandlers. Die Drehung eines Ultraschallwandlers ist beim Einsatz in einer Sonde hinreichend bekannt. Dadurch, dass der Ultraschallwandler in der Spitze der Sonde schräg aufgebracht ist, ergibt sich eine asymmetrische Abstrahlung des Ultraschallwandlers. Das dadurch erzeugte Ultraschallwandlerfeld kann durch Drehung der Sonde um ihre Längsachse rotiert werden. Gegenstände, welche jedoch nahe am distalen Ende der Sonde angeordnet sind, sind jedoch nur schwer zu sichten. Eine aktive Bewegung der Spitze der Sonde ist in dieser Druckschrift nicht offenbart. Die Anwendung einer Sonde entsprechend dieser Erfindung ist nur eingeschränkt möglich, da die erzielten Ergebnisse nicht genau genug sind.

Das Accisano US Patent Nr. 5,571,085 und das Fieischhackor US Patent Nr. 5,395,329 offenbaren Steuergriffe für steuerbare Katheter, die einen Drehkragen verwenden, um eine Schiebeeinrichtung in Längsrichtung im Kathetergriff zu bewegen. Mit der Schiebeeinrichtung sind Steuerleitungen derart verbunden, daß eine Hin- und Herbewegung der Schiebeeinrichtung das distale Ende des Katheters steuert. Diese Anordnung hat den Vorteil einer Steuerbetätigungseinrichtung, die sich um den gesamten Umfang des Griffes erstreckt und sich um die Längsachse des Griffes dreht.

Aus der Druckschrift DE 41 36 737 A1 ist ein Endoskop bekannt, dessen distales Ende über die Betätigung von Betätigungszügen bewegbar ist. Die Betätigungszüge bewegen das distale Ende aus einer Längsachsenparallelenposition aus, wobei die Längsachse durch einen proximalen Abschnitt des Endoskops symmetrisch verläuft. Die Betätigungszüge umfassen vier Betätigungszüge, die voneinander jeweils um einen 90°- Intervall getrennt sind. Dadurch sind die Betätigungszüge in der Lage, dass distale Ende des Endoskops in vertikale und horizontale Richtung auszulenken.

Die Betätigungszüge sind mit einem Ende um ein Paar von Rollen gewickelt, die in einer Steuereinheit angebracht sind. Diese Rollen können manuell durch einen Drehknopf an der Steuereinheit betätigt werden. Der Drehknopf ist auch orthogonal zur proximalen Längsachse des Endoskops angeordnet. Dies hat jedoch den massiven Nachteil, dass, wenn das Endoskop um seine proximale Längsachse gedreht wird, die Erreichbarkeit der Drehachse nicht mehr, oder nur noch schwer gegeben ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Verstellbarkeit des distalen Endes eines Katheters auch bei Drehung des Katheters um sein proximales Ende zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 1.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer an einem Katheter befestigten Ultraschallwandleranordnung, die das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellen.
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 der 1.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Griffabschnittes des Ausführungsbeispiels der 1.
4 und 5 zeigen zwei perspektivische Explosionsansichten des Ausführungsbeispiels der 1.
6 zeigt eine Seitenansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung.
7 zeigt eine Längsschnittansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung.
8 zeigt eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels der 7 in einer Ebene senkrecht zu der der 7.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht in teilweiser Schnittansicht eines an einem Katheter befestigten Wandlers einer Wandleranordnung, die zur Verwendung bei dieser Erfindung geeignet ist.
10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 der 9.
Genaue Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele
In den Zeichnungen zeigt 1 eine Seitenansicht einer Wandleranordnung 10, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Ultraschallkatheteranordung gemäß dieser Erfindung darstellt. Die Wandleranordnung 10 umfaßt einen länglichen Katheter 12 mit einem distalen Ende 14 und einem proximalen Ende 16. Durch das distale Ende 14 des Katheters 12 ist eine lineare Anordnung von Wandlerelementen 20 gehalten. Die Wandlerelemente 20 können als eine geradlinige oder eine gekrümmte phasengesteuerte Anordnung in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung angeordnet sein. Der Abschnitt des Katheters 12, der unmittelbar an die Wandlerelemente 20 grenzt, ist aus einem Polymer mit geringerer Härte ausgebildet, was es ihm ermöglicht, in eine beliebige von vier Richtung angelenkt oder gesteuert zu werden (nach oben/unten und nach links/rechts).
Der Katheter 12 ist in einem Gehäuse 22 befestigt, das durch ein Kabel 24 mit einem medizinischen, diagnostischen Ultraschallbildsystem (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Gehäuse 22 umfaßt einen Steuermechanismus 26, der wiederum erste und zweite Betätigungseinrichtungen umfaßt, die in diesem Ausführungsbeispiel die Form von Steuerringen 28, 30 annehmen. Der erste Steuerring 28 bewirkt bei Drehung, daß sich das distale Ende 14 in einer ersten Ebene bewegt, und der zweite Steuerring 30 bewirkt bei Drehung, daß das distale Ende 14 in einer zweiten Ebene, quer zur ersten Ebene angelenkt wird. Wie in 1 gezeigt ist, erstrecken sich die ersten und zweiten Steuerringe 28, 30 in Umfangsrichtung um das Gehäuse 22 und ein jeder dreht sich um eine Achse A, die parallel zur Mittenlinie des Katheters 12 nahe dem proximalen Ende 16 verläuft.
In 2 umfaßt der Katheter 12 eine Führung 32, die eine zentrale Öffnung 34 definiert. Die zentrale Öffnung 34 hält einen Stapel von flexiblen Leiterplattenstreifen 36, 38. Die flexiblen Leiterplattenstreifen 36 tragen Übertragungssignale an die Wandlerelemente und empfangen Signale von den Wandlerelementen. Die flexiblen Leiterplattenstreifen umfassen auch Erdrückleitungen. Die flexiblen Leiterplattenstreifen 38 sind mit durchgängigen Kupferabschirmungen versehen, die sich über ihre gesamte Weite und Länge erstrecken, um die EMI-Interferenz zum und vom Katheter 12 zu verringern. Diese Abschirmungen sind vorzugsweise nicht mit den Wandlerelementen verbunden.
Die Führung 32 umfaßt auch vier kleinere Öffnungen 40 und jede der Öffnungen 40 hält eine jeweilige Steuerleitung 42. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Steuerleitungen 42 in diametral gegenüberliegenden Paaren ausgebildet und die Steuerleitungen 42 , eines jeden Paars erstrecken sich durchgängig vom Steuermechanismus 26 zum proximalen Abschnitt der Wandlerelemente 20 (1). Die Steuerleitung macht an diesem Punkt eine Umkehrkurve und ist am distalen Ende eines kurzen Segments 21 der Führung (mit einer Länge von ungefähr 1,5 Zoll) befestigt, das einstückig mit der Hauptführung ausgebildet und von im wesentlichen geringerer Härte als der Katheterkörper ist. Wie unten beschrieben wird, wird durch die Erhöhung der Spannung bei einer Steuerleitung bei gleichzeitiger Senkung der Spannung an der diametral gegenüberliegenden Steuerleitung dieser Abschnitt von geringerer Härte vorzugsweise komprimiert und kann in einer von zwei Querebenen gebogen oder gesteuert werden. Im folgenden bezeichnet der Begriff "Satz von Steuerleitungen" eine oder mehr Steuerleitungen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Steuermechanismus 26. Wie in der 3 gezeigt ist, weist der Steuermechanismus 26 eine mittlere Welle 44 auf, die in ihrer Lage zum proximalen Abschnitt 46 des Gehäuses 22 fest gehalten ist. Diese Welle 44 trägt an ihrem vorderen Ende 48 den Katheter 12. Die Welle 44 trägt auch die ersten und zweiten Steuerringe 28, 30 zur Drehung um die Achse A. Ein jeder der Steuerringe 28, 30 bestimmt eine Ringform, die um den gesamten Umfang des Gehäuses 22 zugänglich ist. Die ersten und zweiten Steuerringe 28, 30 tragen erste und zweite Steuernaben 50, 52, die jeweils einstückig mit den Steuerringen 28, 30 ausgebildet sind und sich mit ihnen als eine Einheit drehen. Jeder der Steuerringe 28, 30 trägt außerdem ein Paar von Querstif ten 54 (5). Jeder Querstift 54 ist drehbar im jeweiligen Steuerring 28, 30 be festigt und kann mit einem herkömmlichen Schraubenzieher gedreht werden. Eine Feststellschraube 56 kann verwendet werden, um den Querstift 54 gegen eine unerwünschte Drehung festzustellen, nachdem er geeignet verstellt wurde (3).
Wie außerdem in der 3 gezeigt ist, trägt die Welle 44 feste erste und zweite Führungen 58, 60. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine jede der Führungen als ein in Längsrichtung, parallel zur Achse A gerichteter Durchlaß ausgebildet und in radialer Richtung außerhalb und nahe der jeweiligen Steuernabe 50, 52 angeordnet. 3 zeigt außerdem einen Schlitz 62, der im Steuerring 28 ausgebildet ist und mit den Führungen 60 fluchtet.
Weitere in 3 gezeigte Elemente des Steuermechanismus 26 umfassen eine Bremseinrichtung mit einem Bremsknauf 64, der drehbar an der Welle 44 angebracht ist. Eine Drehung des Bremsknaufes 64 bewirkt, daß (nicht gezeigte) Stifte, die im Knauf befestigt sind, entlang einer rampenförmigen Abdeckscheibe 66 gleiten. Die rampenförmige Abdeckscheibe wird nach vorne (distal) verschoben und drückt eine elastomere Abdeckscheibe 68 gegen den zweiten Steuerring 30 zusammen. Zwischen den ersten und zweiten Steuerringen 28, 30 ist ein Kragen 70 angeordnet. Wenn der Bremsknopf 64 und die Stifte in entgegengesetzte Richtung gedreht werden, wird der Druck von der Abdeckscheibe 68 und dem Kragen 70 entfernt, und die Steuerringe 28, 30 können unabhängig voneinander gedreht werden, um den Katheter 12 wie gewünscht zu steuern. Wenn gewünscht wird, die Steuerringe 29, 30 in ihrer Lage festzustellen, wird der Bremsknauf 64 gedreht, um die Abdeckscheibe 68 gegen den Steuerring 30 zu drücken. Dieser Druck bewirkt, daß der Steuerring 30 den Kragen 70 gegen den ersten Steuerring 28 drückt, wodurch beide Steuerringe 28, 30 festgestellt werden.
In 3 wurden die Steuerleitungen 44 aus Gründen der Klarheit weggelassen. Die 4 zeigt eine teilweise explodierte, perspektivische Ansicht, in der die Art und Weise dargestellt ist, in der die Steuerleitungen 42 durch die Führungen 58 vom Katheter 12 geleitet werden. Zwei der Steuerleitungen 42, die einander im Katheter 12 diametral gegenüberliegen, sind von den Führungen 58 über entgegengesetzte Seiten der Steuernabe 50 geführt und an den jeweiligen Querstiften 54 des Steuerringes 28 verankert (5).
Wie in 5 gezeigt ist, sind die beiden anderen Steuerleitungen 42 von den Führungen 58 durch den gekrümmten Schlitz 62 und die Führungen 60 an die zweite Steuernabe 52 geleitet. Diese Steuerleitungen 42 wickeln sich um entgegengesetzte Seiten der Steuernabe 52 und sind dann an den jeweiligen Querstiften 54 am Steuerring 30 verankert.
Der in den 3-5 gezeigte Steuermechanismus ermöglicht, daß jedes diametral gegenüberliegende Paar von Steuerleitungen 42 durch einen jeweiligen Steuerring 28, 30 kontrolliert wird. Wenn der jeweilige Steuerring 28, 30 gedreht wird, verlängert sich die wirksame Länge einer des entsprechenden Paars an Steuerleitungen 42 und die wirksame Länge der anderen wird verringert. Dies bewirkt eine Steuerung des distalen Endes 14 des Katheters 12 in der jeweiligen Ebene. Da sich die Steuerringe 28, 30 ununterbrochen um den Umfang des Gehäuses 22 erstrecken, sind die Steuerringe 28, 30 immer durch den Benutzer zugänglich, unabhängig von der Drehstellung des Gehäuses 22. Da sich die Steuernaben 50, 52 um die gleiche Achse wie die Steuerringe 28, 30 drehen, weist der Steuermechanismus einen relativ einfachen Aufbau auf und funktioniert im wesentlichen spielfrei. Wie am besten in der 4 gezeigt ist, ragen Indikatorvorsprünge 80 von den Steuerringen vor. Wenn die Steuerringe gedreht werden, um die Indikatorvorsprünge 80 mit einem Schlitz 82 am Gehäuse 22 fluchten zu lassen, dann befindet sich der Steuermechanismus in einer Neutralstellung, in der das Ende nicht abgebogen ist. Die Vorsprünge 80 und der Schlitz 82 dienen als physikalische Markierungen und können relativ zu der angrenzenden Fläche erhoben, abgesenkt oder asymmetrisch geformt sein.
Während der anfänglichen Einstellung werden die Querstifte 54 gedreht, um die jeweilige Steuerleitung 52 zu längen oder zu kürzen. Sind sie einmal richtig eingestellt, werden die Querstifte 54 gegen eine weitere Bewegung mit Hilfe der Feststellschrauben 56 (3) festgestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Steuerleitungen 42 vorzugsweise aus einem flexiblen, im wesentlichen nichtstreckbaren Polymer, wie beispielsweise einem gelgesponnenen Polyethylen hergestellt. Ein derartiges verdralltes Polymer ist für diese Anwendung aufgrund der hervorragenden Flexibilität, Verschleißfestigkeit und Streck festigkeit geeignet. Da die Steuerleitung durch Führungen und um die Steuernabe geht, muß sie flexibel sein. Sie muß außerdem eine ausreichende Zugfestigkeit haben, um das Ende anzulenken, ohne zu reißen. Eine Leitung mit geringer Streckung verhindert, daß der Steuerring bei wiederholten Verwendungen ein übergroßes Spiel entwickelt. Außerdem muß die Leitung widerstandsfähig gegen Abfasern sein. Ein gewickelter Metalldraht und Kevlar^® wurden ausprobiert, neigen aber nach minimalen Betriebszyklen zum Ausfasern und Reißen.
6 zeigt eine Seitenansicht einer Wandleranordnung 100, die ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Die Wandleranordnung 100 ist im wesentlichen identisch zur oben beschriebenen Wandleranordnung 10, außer daß nur ein einziger Steuerring 102 vorgesehen ist. Die Wandleranordnung 100 kann nur in einer einzigen Ebene mit dem Steuerring 102 gesteuert werden, aber diese Anordnung ist für viele Anwendung geeignet.
Die 7 und 8 sind Schnittansichten einer Wandleranordnung 200, die ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt. Die Wandleranordnung 200 weist einen Katheter 202 auf, der identisch zum oben beschriebenen Katheter 12 sein kann, und der vier Steuerleitungen 404 aufnimmt.
Wie am besten in der 7 gezeigt ist, umfaßt die Wandleranordnung 200 ein Gehäuse 206, das zwei ringförmige Betätigungseinrichtungen oder Steuerringe 208, 210 zur Drehung um eine Achse A trägt, die der Mittenlinie des Katheters 202 entspricht. Ein jeder der Steuerringe 208, 210 ist jeweils mit einer Innenschraubradverzahnung 212, 214 versehen.
Wie in der 7 zu sehen ist, weist die Wandleranordnung 200 erste und zweite Steuernaben 216, 218 auf, die jeweils zur Drehung um eine jeweilige Achse, die quer zur Achse A gerichtet ist. Eine jede Steuernabe 216, 218 weist jeweils ein außenschraubverzahntes Zahnrad 220, 222 auf und die Zahnräder 220, 222 befinden sich jeweils in Antriebseingriff mit den Zahnrädern 212, 214.
Wie oben sind die Steuerleitungen 204 in zwei Paare aufgeteilt, wobei jedes in diametral gegenüberliegenden Öffnungen des Katheters 202 angeordnet ist. Die Steuerleitungen 204 eines jeden Paares sind in entgegengesetzten Richtungen um die jeweilige Steuernabe 216, 218 gewickelt und dort befestigt. Im Betrieb kann der Katheter 202 in eine der beiden Querebenen durch geeignetes Drehen des Steuerringes 208, 210 gesteuert werden. Die Drehung des Steuerrings 208, 210 verursacht die entsprechende Drehung der jeweiligen Steuernabe 216, 218. Wie zuvor erhöht die Drehung der Steuernabe 216, 218 die wirksame Länge einer Steuerleitung und verringert die wirksame Länge der anderen Steuerleitung im jeweiligen Paar, um das distale Ende des Katheters 202 zu steuern.
Aufgrund des mechanischen Vorteils zwischen den Steuerringen 208 und 210 sowie den Steuernaben 220 und 222, der durch die Ausbildung der schraubverzahnten Flächen erzeugt wird, und aufgrund der Reibung zwischen den Steuerringen und den Steuernaben sowie zwischen den Steuerringen und dem Gehäuse 206 wird der Katheter seine eingestellte Stellung halten, selbst wenn der Benutzer seine Hände von den Steuerringen entfernt. Die Beibehaltung einer eingestellten Stellung ohne Benutzereingriff ist ein gewünschtes Merkmal dieser Ausbildung.
Beispielshalber können die folgenden Werkstoffe bei dieser Erfindung verwendet werden. Die Steuerleitungen 42,204 können aus einem verdrallten Polymer, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen Spectra^® in einer Dicke von ungefähr 0,006 Zoll verkauft wird, ausgebildet sein. Beispielsweise wurde der von Cabella als Spiderwire^TM verkaufte Werkstoff (Testdurchmesser 6#, Teststärke 30#) als geeignet befunden. Außerdem kann der Katheter wie in der US Patentanmeldung Seriennummer 08/791,598 beschrieben ausgebildet sein.
9 zeigt eine Perspektivansicht einer Wandleranordnung 310, wie sie in der obengenannten US Patentanmeldung mit der Seriennummer 08/791,598 gezeigt und beschrie ben ist. Die Wandleranordnung 310 umfaßt einen Katheter 312, der ein distales Ende 314 definiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das proximale Ende (nicht gezeigt) vom distalen Ende um ungefähr 110 cm beabstandet und der Katheter 312 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und bestimmt eine maximale Querschnittsabmessung von ungefähr 3,3 mm.
Das distale Ende 314 des Katheters 312 trägt eine lineare Anordnung 316 von Wandlerelementen 318. Die Wandlerelemente 318 definieren eine azimuthale Achse, welche in der 9 als X-Achse bezeichnet ist und parallel zur Längsachse des Katheters 312 verläuft.
Wie in der 10 gezeigt ist, umfaßt das Wandlerfeld 316 eine Angleichungsschicht 320, die an die aktive Fläche der Wandlerelemente 318 angrenzt, und eine rückwärtige Schicht 322 an der rückwärtigen Seite der Wandlerelemente 318. In einer durch den Katheter 312 definierten Öffnung sind flexible Schaltkreise angeordnet, um Übertragungssignale und Empfangssignale zwischen den einzelnen Wandlerelementen 318 und einem diagnostischem Ultraschallbildsystem (nicht gezeigt) zu transportieren.
Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, umfaßt der Katheter 312 einen Endabschnitt 326, der an der Röhre des Katheters 312 befestigt ist und das Wandlerfeld 316 umgibt. Der Teil des Endabschnittes 326, der die aktive Fläche der Wandlerelemente 318 überlappt, bildet ein akustisches Fenster 328. Typischerweise kann der Endabschnitt 326 und das akustische Fenster 328 aus demselben Werkstoff gefertigt sein, obwohl dies nicht notwendig ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Endabschnitt 326 einen kreisförmigen Querschnitt auf und die in radialer Richtung äußere Fläche 330 des akustischen Fensters 328 bestimmt einen Krümmungsradius, der im wesentlichen gleich der Hälfte der maximalen Querschnittsabmessung des Endabschnittes 326 ist. Da der Endabschnitt 326 bei diesem Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist der Krümmungsradius der Fläche 330 gleich dem Krümmungsradius der restlichen Teile des Endabschnitts 326. Diese Anordnung vereinfacht die Herstellung der Wandleranordnung 310, da sie sowohl die Notwendigkeit einer komplexen Form für das Fenster als auch die Notwendigkeit einer genauen Justierung zwischen dem Wandler und dem Fenster überflüssig macht.
Die maximale Querschnittsabmessung des Endabschnittes 326 und des Katheters 312 beträgt vorzugsweise weniger als 8 mm. Diese Abmessung beträgt bevorzugterweise weniger als 3 mm und am meisten bevorzugt weniger als 2 mm.
Aus dem Vorangegangenen sollte klar werden, daß mehrere Ausführungsbeispiele von Steuermechanismen beschrieben wurden, die einen Steuerring verwenden, der sich um die Längsachse des proximalen Endes des Katheters dreht. In jedem Fall wandelt der Steuermechanismus die Winkelverschiebung des Steuerrings in eine gradlinige Verschiebung der Steuerleitungen um, die entlang der Länge des Katheters vom proximalen zum distalen Ende verlaufen. Da sich die Steuerringe vollständig um das Gehäuse erstrecken, bleiben sie für den Benutzer unabhängig von der Drehstellung des Gehäuses zugänglich. Außerdem wurde ein verbesserter Werkstoff für die Steuerleitungen offenbart, der hervorragende Betriebseigenschaften aufweist.
Natürlich ist es verständlich, daß ein weiter Bereich von Änderungen und Abwandlungen bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen gemacht werden kann. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Steuerleitung mit irgendeiner geeigneten Art von Steuermechanismus verwendet werden. Außerdem sind andere Steuerleitungen (verdrallt oder nicht verdrallt, Verwendung anderer Werkstoff wie beispielsweise Metall oder andere Polymere) möglich, und eine Steuerleitung kann durch Verbindung von zwei oder mehreren Abschnitten aus unterschiedlichen Materialien durch Zusammenbinden oder Kleben gebildet werden. Beispielsweise kann eine Steuerleitung einen gelgesponnenen Polyethylenabschnitt umfassen, der mit einem Kevlar^®-Abschnitt verbunden ist, oder einen gelgesponnenen Polyethylenabschnitt, der mit einem verdrallten Metalldrahtabschnitt verbunden ist. Außerdem können andere Getriebeanordnungen bei dem Steuermechanismus verwendet werden.

Claims

Ultraschallkatheteranordnung (10; 100; 200; 310), mit einem länglichen Katheter (12; 202; 312) mit einem distalen Endabschnitt (14; 314) und einem proximalen Endabschnitt (16), einem Feld (20; 316) von Ultraschallwandlerelementen (318), das durch den Katheter nahe dem distalen Endabschnitt gehalten ist, einem Gehäuse (22; 206), in dem der proximale Endabschnitt (16) montiert ist, mit einem Steuermechanismus (26; 102; 208, 210), und einem ersten Satz von Steuerleitungen (42; 204), die durch den Katheter (12; 202; 312) gehalten und mit dem Katheter nahe dem distalen Endabschnitt (14; 314) verbunden sind und die mit dem Steuermechanismus (26; 102; 208, 210) zur Steuerung des distalen Endabschnitts in einer ersten Ebene verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuermechanismus eine Betätigungseinrichtung (28, 30; 102; 208, 210), die am Gehäuse (22; 206) zur Steuerung der Steuerleitungen (42; 204) mittels Drehung um eine Längsachse (A) des Gehäuses, die sich im allgemeinen parallel zum proximalen Abschnitt des Katheters erstreckt, ausgebildet ist, aufweist.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 1, die einen zweiten Satz von Steuerleitungen (42; 204), die durch den Katheter (12; 202; 212) gehalten und mit dem Katheter nahe dem distalen Endabschnitt (14; 314) verbunden sind und die mit dem Steuermechanismus (26; 208, 210) zur Steuerung des distalen Endes in einer zweiten Ebene, die sich von der ersten Ebene unterscheidet, verbunden sind, aufweist.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 2, bei der die erste Ebene im wesentlichen quer zur zweiten Ebene verläuft.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die maximale Querschnittsabmessung des distalen Endabschnittes weniger als 8 mm beträgt.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die maximale Querschnittsabmessung des distalen Endabschnittes weniger als 3,3 mm beträgt.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die maximale Querschnittsabmessung des distalen Endabschnittes weniger als 2 mm beträgt.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Steuermechanismus eine erste Steuernabe (50; 216), die zur Drehung im Gehäuse befestigt und mit der Betätigungseinrichtung derart verbunden ist, dass eine Drehung eines ersten Steuerrings (28; 102; 208) der Betätigungseinrichtung relativ zum Gehäuse um die Längsachse (A) eine Drehung der ersten Steuernabe bewirkt, aufweist, und der erste Satz von Steuerleitungen derart mit der ersten Steuernabe verbunden ist, dass eine Drehung der ersten Steuernabe die wirksame Länge des ersten Satzes von Steuerleitungen zum Steuern des distalen Endabschnittes in der ersten Ebene verändert.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 7, soweit Anspruch 7 wenigstens auf Anspruch 2 rückbezogen ist, bei der der Steuermechanismus eine zweite Steuernabe (52; 218), die zur Drehung im Gehäuse befestigt und mit der Betätigungseinrichtung derart verbunden ist, dass eine Drehung eines zweiten Steuerrings (30; 210) der Betätigungseinrichtung relativ zum Gehäuse um die Längsachse (A) eine Drehung der zweiten Steuernabe bewirkt, aufweist, und der zweite Satz von Steuerleitungen (42; 204) derart mit der zweiten Steuernabe verbunden ist, dass eine Drehung der zweiten Steuernabe die wirksame Länge des zweiten Satzes von Steuerleitungen zum Steuern des distalen Endabschnittes in der zweiten Ebene verändert.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Betätigungseinrichtung ein erstes innenverzahntes Zahnrad (212) und die erste Steuernabe (216) ein erstes Zahnrad (220), das mit dem ersten innenverzahnten Zahnrad (212) kämmt, aufweist.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Betätigungseinrichtung ein zweites innenverzahntes Zahnrad (214) und die zweite Steuernabe (218) ein zweites Zahnrad (222), das mit dem zweiten innenverzahnten Zahnrad (214) kämmt, aufweist.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 9 oder 10, bei der das erste und/oder zweite Zahnrad zur Drehung um eine Drehachse gehalten ist, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse (A) gerichtet ist.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Steuerleitungen (42; 204) ein verdralltes Polymer aufweisen.
Ultraschallkatheteranordnung nach Anspruch 12, bei der das verdrallte Polymer ein gelgesponnenes Polyethylen ist.
Ultraschallkatheteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die des weiteren eine erste physikalische Markierung am Gehäuse und eine zweite physikalische Markierung an der Betätigungseinrichtung aufweist, wobei die Markierungen derart positioniert sind, dass sich der distale Endabschnitt in einer Neutralstellung befindet, wenn die Markierungen fluchten.