DE69434664T2

DE69434664T2 - Elektroden zur erzeugung bestimmter muster von pathologisch verändertem gewebe

Info

Publication number: DE69434664T2
Application number: DE69434664T
Authority: DE
Inventors: Sidney D. Menlo Park FLEISCHMAN; Thomas Mountain View BOURNE; David K. Mountain View SWANSON; Dorin Sunnyvale PANESCU; James G. Saratoga WHAYNE
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2014-10-15
Also published as: DE69434664D1; JP2007152139A; WO1995010318A1; JPH09509069A; JP2004154597A; US20020193790A1; CA2174129C; ATE320282T1; US6106522A; ES2260758T3; EP0754075A1; EP0754075B1; EP0754075A4; US6471699B1; CA2174129A1

Description

Die Erfindung betrifft Systeme zum Abtragen von Myokardgewebe zur Behandlung von Herzzuständen.
Ärzte machen heutzutage bei medizinischen Vorgängen Gebrauch von Kathetern, um Zugang zu den inneren Bereichen des Körpers zum Abtragen von Zielgewebebereichen zu erhalten. Es ist für den Arzt von Bedeutung, imstande zu sein, den Katheter präzise anzuordnen und seine Energieausstrahlung innerhalb des Körpers während der Gewebeabtragungsvorgänge zu steuern.
Die Abtragung wird beispielsweise in der elektrophysiologischen Therapie zur Behandlung von Herzrhythmusstörungen benutzt.
Bei diesen Vorgängen lenkt ein Arzt einen Katheter durch eine Hauptvene oder -arterie in den Innenbereich des Herzens, der zu behandeln ist. Der Arzt ordnet ein Abtragungselement, das auf dem Katheter getragen ist, in der Nähe des Herzgewebes an, das abgetragen werden soll. Der Arzt leitet Energie aus dem Abtragungselement zum Abtragen des Gewebes und Ausbilden einer Läsion.
In der elektrophysiologischen Therapie besteht ein zunehmender Bedarf an Abtragungselementen, die imstande sind, Läsionen im Herzgewebe mit verschiedenen Geometrien zur Verfügung zu stellen.
Beispielsweise wird angenommen, dass die Behandlung von Herzflimmern die Ausbildung langer, dünner Läsionen verschiedener krummliniger Formen im Herzgewebe erfordert. Derartige lange, dünne Läsionsmuster erfordern den Einsatz von biegsamen Abtragungselementen mit mehrfachen Abtragungsbereichen im Herzen. Die Ausbildung dieser Läsionen durch Abtragung kann denselben therapeutischen Nutzen versehen wie die komplexen Nahtmuster, die das chirurgische Labyrinthverfahren vorsieht, jedoch ohne invasive Operation am offenen Herzen.
Als weiteres Beispiel wird angenommen, dass die Behandlung von Herzflattern und ventrikulärer Tachykardie die Ausbildung verhältnismäßig großer und tiefer Läsionen im Herzgewebe erfordert. Lediglich „größere" Elektroden vorzusehen erfüllt dieses Erfordernis nicht. Katheter, die große Elektroden tragen, sind schwierig in das Herz einzuführen und schwierig in engem Kontakt mit dem Herzgewebe einzusetzen. Durch Verteilen der größeren Abtragungsmasse, die für diese Elektroden erforderlich ist, auf separate, mehrfache Elektroden, die entlang eines biegsamen Körpers beabstandet sind, können diese Schwierigkeiten bewältigt werden.
Mit größeren und/oder längeren Elektrodenelementen geht das Erfordernis einer präziseren Steuerung des Abtragungsvorgangs einher. Die Zuführung von Abtragungsenergie muss geregelt sein, um das Auftreten von Gewebebeschädigungen und Gerinnselbildung zu vermeiden. Die Zuführung von Abtragungsenergie muss außerdem sorgfältig gesteuert sein, um die Ausbildung einheitlicher und fortlaufender Läsionen ohne Ausbildung überhitzter Stellen und Lücken in dem abgetragenen Gewebe zu gewährleisten.
US-A-5 239 999 offenbart eine Vorrichtung zum Abtragen von Gewebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Abtragen von Herzgewebe bereitgestellt, aufweisend ein Trägerelement (32, 42, 68, 72), um mit einem Endokardgewebebereich in Kontakt zu treten, und zumindest eine erste, zweite und dritte nichtangrenzende Energieausstrahlungszone (30, 44, 70, 76, 78) am Trägerelement, die gegenseitig entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Energieausstrahlungszonen und die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungszonen entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs derart ist, dass dann, wenn die Energieausstrahlungszonen gleichzeitig Hochfrequenzenergie zu einer indifferenten Elektrode übertragen, eine zusätzliche Erhitzungswirkung ein fortlaufendes Läsionsmuster im kontaktierten Endokardgewebebereich bildet, das sich zwischen den Energieausstrahlungszonen erstreckt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht einer Sonde, die ein biegsames Abtragungselement mit mehrfachen Temperatursensorelementen trägt;
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Griffs der in 1 gezeigten Sonde mit weggebrochenen Abschnitten, die den Lenkmechanismus zum Biegen des Abtragungselements zeigt;
3 und 4 zeigen die Biegung des Abtragungselements gegen verschiedene Gewebeflächenkonturen;
5 ist eine Perspektivansicht eines segmentierten, biegsamen Elektrodenelements, bei dem jedes Elektrodensegment eine geschlungene Drahtspule umfasst;
6A/B sind jeweils Seiten- und Seitenschnittansichten verschiedener geschlungener Drahtspulen, die biegsame Elektrodenelemente umfassen;
7A/B sind jeweils eine Seiten- und Seitenschnittansicht mehrfacher geschlungener Drahtspulen, die ein biegsames Elektrodenelement umfassen;
8 ist eine Seitenansicht von segmentierten Elektrodenelementen, die auf einer Seite mit einem elektrisch und thermisch isolierenden Material abgedeckt sind;
9A/B sind schematische Ansichten elektrisch mit einzelnen bzw. mehrfachen Drähten verbindender Elektrodensegmente;
10A/B sind Seitenschnittansichten des Ausbildens biegsamer Spulensegmente aus elektrisch leitenden Drähten;
11 ist eine Ansicht einer geformten Mehrfachelektrodenstruktur zum Herstellen von Läsionen, die sich über diagonal und/oder diametral beabstandete Elektrodenbereiche erstrecken;
12A/13A sind Ansichten einer im Allgemeinen kreisförmigen Mehrfachelektrodenstruktur zum Herstellen von Läsionen, die sich über diagonal und/oder diametral beabstandete Elektrodenbereiche erstrecken;
12B/13B sind Ansichten einer im Allgemeinen spiralförmigen Mehrfachelektrodenstruktur zum Herstellen von Läsionen, die sich über diagonal und/oder diametral beabstandete Elektrodenbereiche erstrecken;
14A/B sind Ansichten einer im Allgemeinen hakenförmigen Mehrfachelektrodenstruktur zum Herstellen von Läsionen, die sich über diagonal und/oder diametral beabstandete Elektrodenbereiche erstrecken;
15 ist eine Endschnittansicht eines Abtragungselektrodenelements, das ein Temperatursensorelement trägt;
16 ist eine Endschnittansicht eines Abtragungselektrodenelements, das zwei Temperatursensorelemente trägt;
17 ist eine Endschnittansicht eines Abtragungselektrodenelements, das drei Temperatursensorelemente trägt;
18 ist eine Seitenschnittansicht eines biegsamen Abtragungselements, das mehrfache, starre Elektrodenelemente umfasst, welche eine Art und Weise der Anbringung von zumindest einem Temperatursensorelement unter den Elektrodenelementen zeigt;
19 ist eine Seitenschnittansicht eines biegsamen Abtragungselements, das mehrfache, starre Elektrodenelemente umfasst, welche eine andere Art und Weise der Anbringung von zumindest einem Temperatursensorelement zwischen benachbarten Elektrodenelementen zeigt;
20 ist eine Seitenschnittansicht eines biegsamen Abtragungselements, das mehrfache, starre Elektrodenelemente umfasst, welche eine andere Art und Weise der Anbringung von zumindest einem Temperatursensorelement an den Elektrodenelementen zeigt;
21 ist eine vergrößerte Draufsicht der Anbringung des Temperatursensorelements an der starren Elektrode, die in 21 gezeigt ist;
22 ist eine Ansicht eines biegsamen Abtragungselements, das eine fortlaufende, geschlungene Spule aufweist, welche eine Art und Weise der Anbringung von Temperatursensorelementen entlang der Länge der Spule zeigt;
23 ist eine Ansicht eines biegsamen Abtragungselements, das eine fortlaufende, geschlungene Spule aufweist, welche eine andere Art und Weise der Anbringung von Temperatursensorelementen entlang der Länge der Spule zeigt;
24 ist eine vergrößerte Ansicht der Anbringung des Temperatursensorelements an der Spulenelektrode, die in 23 gezeigt ist;
25 ist eine Ansicht eines biegsamen Abtragungselements, das ein fortlaufendes, geschlungenes Band aufweist, welche eine Art und Weise der Anbringung von Temperatursensorelementen entlang der Länge der Spule zeigt;
26A ist eine Draufsicht eines gestreckten Läsionsmusters, das im Allgemeinen gerade und kontinuierlich ist, welches nicht aneinandergrenzende Energieausstrahlungszonen sich bilden, wenn sie zum gleichzeitigen Übertragen von Energie zu einer indifferenten Elektrode konditioniert sind, vorausgesetzt sie sind genügend eng zueinander beabstandet, um zusätzliche Erhitzungswirkungen zu erzeugen;
26B ist eine Draufsicht eines gestreckten Läsionsmusters, das im Allgemeinen gerade und segmentiert ist, welches nicht aneinandergrenzende Energieausstrahlungszonen bilden, wenn sie nicht genügend eng zueinander beabstandet sind, um zusätzliche Erhitzungswirkungen zu erzeugen;
27A ist eine Draufsicht eines gestreckten, krummlinigen Läsionsmusters, das fortlaufend ist, welches nicht aneinandergrenzende Energieausstrahlungszonen bilden, wenn sie genügend eng zueinander entlang des Umfangs eines krummlinigen Wegs zum Erzeugen zusätzlicher Erhitzungswirkungen liegen, jedoch wenn sie andererseits weit genug voneinander beabstandet sind, um keine zusätzliche Erhitzungswirkungen zu erzeugen, die sich über den krummlinigen Weg erstrecken;
27B ist eine Draufsicht eines gestreckten, krummlinigen Läsionsmusters, das segmentiert oder unterbrochen ist, welches nicht aneinandergrenzende Energieausstrahlungszonen bilden, wenn sie nicht genügend benachbart zueinander entweder entlang des Umfangs oder über den Umfang eines krummlinigen Wegs zum Erzeugen zusätzlicher Erhitzungswirkungen untereinander sind; und
28 ist eine Draufsicht eines großen Läsionsmusters, das sich über einen krummlinigen Weg erstreckt, welches nicht aneinandergrenzende Energieausstrahlungszonen bilden, wenn sie genügend benachbart zueinander zum Erzeugen zusätzlicher Erhitzungswirkungen über den Umfang des krummlinigen Wegs sind.
Diese Beschreibung offenbart Mehrfachelektrodenstrukturen und Gewebeabtragungssysteme und Techniken, die mehrfache Temperatursensorelemente nutzen. Die dargestellten und bevorzugten Ausführungsformen besprechen diese Strukturen, Systeme und Techniken im Zusammenhang von katheterbasierter Herzabtragung. Das ist so, da diese Strukturen, Systeme und Techniken zum Gebrauch auf dem Gebiet der Herzabtragung gut geeignet sind. Die Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Jegliche Ausführungsform, die im Gegensatz zum Gegenstand von Anspruch 1 steht, ist kein Teil der Erfindung.
I. Biegsame Abtragungselemente
1 zeigt ein biegsames Abtragungselement 10 zum Herstellen von Läsionen innerhalb des Herzens.
Das Element 10 ist an einem distalen Ende eines Katheterkörpers 12 einer Abtragungssonde 14 getragen. Die Abtragungssonde 14 weist einen Griff 16 am proximalen Ende des Katheterkörpers 12 auf. Der Griff 16 und der Katheterkörper 12 tragen einen Lenkmechanismus 18 zum selektiven Beugen oder Biegen des Abtragungselements 10 in zwei entgegengesetzte Richtungen, wie die Pfeile in 1 anzeigen.
Der Lenkmechanismus 18 kann variieren. In der dargestellten Ausführungsform (s. 2) weist der Lenkmechanismus 18 eine drehende Nockenscheibe 20 mit einem externen Lenkhebel 22 (s. 1) auf. Wie in 2 gezeigt hält die Nockenscheibe 20 die proximalen Enden eines rechten und linken Lenkdrahts 24. Die Drähte 24 durchlaufen den Katheterkörper 12 und verbinden zur rechten und linken Seite eines/er elastischen, beugbaren Drahts oder Feder 26 (am besten aus 20 und 23 ersichtlich), der/die in einem Rohr 28 innerhalb des Abtragungselements 10 eingefasst ist.
Weitere Details dieser und anderer Lenkmechanismusarten für das Abtragungselement 10 sind in der US-Patentschrift 5,254,088 von Lundquist und Thompson gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, biegt oder krümmt die Vorwärtsbewegung des Lenkhebels 22 das Abtragungselement 10 nach unten. Die Rückwärtsbewegung des Lenkhebels 22 biegt oder krümmt das Abtragungselement 10 nach oben.
Es können verschiedene Zugangstechniken zum Einführen der Sonde 14 in den gewünschten Bereich des Herzens benutzt sein. Zum Erreichen des rechten Vorhofs beispielsweise kann der Arzt die Sonde durch einen herkömmlichen Gefäßinserter durch die Oberschenkelvene lenken. Zum Eintritt in den linken Vorhof kann der Arzt die Sonde 14 durch einen herkömmlichen Gefäßinserter rückschrittlich durch die Mitral- und Aortenklappe lenken.
Alternativ kann der Arzt das Zuführungssystem nutzen, das in der US-Patentschrift Nr. 5,636,634 mit dem Titel „Systems and Methods Using Guide Sheaths for Introducing, Delivering, Deploying, and Stabilizing Cardiac Mapping and Ablation Probes" gezeigt ist.
Der Arzt kann engen Kontakt zwischen dem Element 10 und dem Herzgewebe unter Benutzung herkömmlicher Schritt- und Abfühltechniken überprüfen. Sobald der Arzt engen Kontakt mit Gewebe im gewünschten Herzbereich herstellt, legt der Arzt Energie an das Element 10 an. Das Element strahlt elektromagnetische Hochfrequenzenergie aus.
Das biegsame Abtragungselement 10 kann verschiedenartig gestaltet sein. Mit diesen verschiedenen Gestaltungen kann das biegsame Abtragungselement Läsionen mit unterschiedlichen Kennzeichen ausbilden, von lang und dünn bis groß und tief in der Form.
A. Segmentierte, starre Elektrodenelemente
3 und 4 zeigen eine Ausführung einer bevorzugten biegsamen Abtragungselementart, die mit 10(1) bezeichnet ist. Das Element 10(1) weist mehrfache, im Allgemeinen starre Elektrodenelemente 30 auf, die in einer beabstandeten, segmentierten Beziehung auf einem biegsamen Körper 32 angeordnet sind.
Der biegsame Körper 32 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Polymermaterial hergestellt, wie etwa Polyethylen oder Polyurethan. In seinem Inneren trägt der Körper 32 den/die elastische/n, beugbare/n Draht oder Feder mit angefügten Lenkdrähten (am besten aus 20 und 23 ersichtlich), sodass er zur Annahme verschiedener krummliniger Formen gebogen werden kann.
Die segmentierten Elektroden 30 umfassen solide Ringe aus leitendem Material auf, wie etwa Platin. Die Elektrodenringe 30 sind um den Körper 32 aufgepresst. Die biegsamen Abschnitte des Körpers 32 zwischen den Ringen 30 weisen elektrisch nicht leitende Bereiche auf.
Der Körper 32 kann zwischen den beabstandeten Elektroden 30 gebogen werden, um die Elektrode 30 in engen Kontakt entlang einer krummlinigen Fläche der Herzwand zu bringen, ob sich die Herzoberfläche nun nach außen krümmt (wie 3 zeigt) oder nach innen krümmt (wie 4 zeigt).
Die im Allgemeinen starren, segmentierten Elektroden 30 in Element 10(1) können je nach Wunsch des Arztes entweder in einem unipolaren Abtragungsmodus oder in einem bipolaren Modus betrieben sein. Bei dem unipolaren Modus wird Abtragungsenergie zwischen einer oder mehreren der Elektroden 30 (in Element 10(1)) und einer externen, indifferenten Elektrode ausgestrahlt. Beim bipolaren Modus wird Abtragungsenergie zwischen zwei der Elektroden 30 (in Element 10(1)) ausgestrahlt, wobei keine externe, indifferente Elektrode erforderlich ist.
B. Biegsame Elektrodenelemente
5 zeigt eine Ausführung einer anderen biegsamen Abtragungselementart, die mit 10(3) bezeichnet ist. Das Element 10(3) weist im Unterschied zu Element 10(1) im Allgemeinen biegsame Elektrodenelemente 44 auf, die auf einem gleichermaßen biegsamen Körper 42 getragen sind.
Der biegsame Körper 42 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Polymermaterial, wie etwa Polyethylen oder Polyurethan, hergestellt, wie der biegsame Körper des Elements 10(1). Der Körper 42 trägt vorzugsweise ebenfalls den/die elastische/n, beugbare/n Draht oder Feder mit angefügten Lenkdrähten in seinem Inneren (am besten aus 22 und 23 ersichtlich), so dass er zur Annahme verschiedener krummliniger Formen gebogen werden kann, wie 5 zeigt.
Der Körper 42 trägt auf seiner Außenfläche eine Reihe segmentierter, im Allgemeinen biegsamer Elektroden 44, die beabstandete Längen eng geschlungener, spiralförmiger Spulen umfassen. Die Spulenelektroden 44 sind aus elektrisch leitendem Material hergestellt, wie Kupferlegierung, Platin oder Edelstahl. Das elektrisch leitende Material der Spulenelektrode 44 kann ferner mit Platiniridium oder Gold überzogen sein, um ihre Leitungseigenschaften und Biokompatibilität zu verbessern.
Die Spulen 44 können aus im Allgemeinen zylindrischem Draht hergestellt sein, wie die in 6A/B gezeigte Spule. Alternativ könnte der Draht, der die Spulen 44 bildet, einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der Draht kann beispielsweise eine vieleckige oder rechteckige Form aufweisen, wie die in 6A/B gezeigte Spule 44. Der Draht kann außerdem eine Gestaltung aufweisen, bei der sich benachbarte Windungen der Spule ineinander schieben, wie die in 6A/B gezeigte Spule 44. Die Spulen 44(b) und 44(c) in 6A/B weisen eine nahezu plane Gewebekontaktfläche auf, die den Gewebeflächenkontakt der im Allgemeinen starren Elektrode 30, die in 3 und 4 gezeigt ist, nachbildet. Die Spulen 44(b) und 44(c) sowie die zylindrische Spule 44(a) sind jedoch im Unterschied zur Elektrode 30 jeweils schon an sich biegsam und dadurch besser imstande, sich an die Oberflächenkontur des Gewebes anzupassen.
Bei einer anderen alternativen Anordnung kann jede Spule 44 mehrfache in Gegenrichtung geschlungene Drahtschichten umfassen, wie die in 7A/B gezeigte Spule 44(d). Dies steigert die Energieausstrahlungskapazität der Spule 44(d), ohne ihre schon an sich biegsame Beschaffenheit zu beeinträchtigen. Die Struktur der Mehrschichtspule 44(d) kann außerdem durch Benutzung eines umsponnenen Drahtmaterials (nicht gezeigt) ausgebildet sein.
Alternativ können die biegsamen Elektroden durch Überziehen des Körpers mit einem leitenden Material, wie etwa Platiniridium oder Gold, unter Nutzung herkömmlicher Überzugstechniken oder einen ionenstrahlunterstützten Ablagerungsvorgang (IBAD) auf den biegsamen Körper aufgebracht sein. Der Elektrodenüberzug kann als diskrete, eng beabstandete Segmente (zum Erzeugen eines Elements wie 10(3)) aufgebracht sein.
Die biegsamen Elektroden der Elemente (10(3) können je nach Wunsch des Arztes entweder in einem unipolaren Abtragungsmodus oder in einem bipolaren Modus betrieben sein.
C. Steuern von Läsionskennzeichen unter Benutzung von biegsamen Elektroden
Die Abtragungselemente 10(1) und 10(3), wie oben beschrieben, erfüllen diverse Gewebeabtragungskriterien auf unbegrenzt vielseitige Art und Weise.
Beispielsweise können die Abtragungselemente 10(1) und 10(3) zum Ausbilden verschiedener Gestaltungen gestreckter (d.h. im Allgemeinen langer und dünner) Läsionsmuster konditioniert sein. Diese gestreckten Läsionsmuster können fortlaufend sein und entlang einer geraden Linie (wie es das Läsionsmuster 200 in 26A zeigt) verlaufen oder entlang einer Krümmung (wie es das Läsionsmuster 204 in 27A zeigt). Alternativ können diese gestreckten Läsionsmuster segmentiert, oder unterbrochen, sein und entlang einer geraden Linie (wie es das Läsionsmuster 202 in 26B zeigt) oder einer Krümmung (wie es das Läsionsmuster 206 in 27B zeigt) verlaufen. Gestreckte Läsionsmuster können beispielsweise zur Behandlung von Herzflimmern genutzt sein.
Alternativ können die Abtragungselemente 10(1) und 10(3) zum Ausbilden längerer und tieferer Läsionen im Herzen konditioniert sein, wie es das Läsionsmuster 208 in 28 zeigt. Diese großen und tiefen Läsionsmuster können beispielsweise zur Behandlung von Herzflattern oder ventrikulärer Tachykardie genutzt sein.
Die Kennzeichen von Läsionen, die durch das Abtragungselement 10(1) und 10(3) ausgebildet sind, können verschiedenartig gesteuert sein. Beispielsweise können Läsionskennzeichen durch Einsatz einer oder mehrerer der folgenden Techniken gesteuert sein:

(i) selektives Anpassen der Größe und Beabstandung von Energieausstrahlungsbereichen entlang der Elemente.
(ii) selektives Abdecken der Energieausstrahlungsbereiche auf den Elementen zum Fokussieren von Abtragungsenergie auf das Zielgewebe.
(iii) selektives Ändern der elektrischen Anschlüsse von Drähten, die Abtragungsenergie zu den Energieausstrahlungsbereichen auf den Elementen befördern, um dadurch auf die Verteilung von Abtragungsenergie einzuwirken.
(iv) selektives Ändern der Form des Trägerkörpers, um dadurch auf die Verteilung und Dichte von Energieausstrahlungsbereichen auf Elementen einzuwirken.
(v) selektives Steuern von Temperaturbedingungen entlang der Energieausstrahlungsbereiche der Elemente.

Diese verschiedenen Steuertechniken der Läsionskennzeichen werden nun individuell detaillierter besprochen.
1. Größe und Beabstandung von Energieausstrahlungsbereichen
Die Anzahl von Elektrodensegmenten, die die Elemente 10(1) und 10(3) tragen, und die Beabstandung dazwischen kann gemäß den besonderen Aufgaben des Abtragungsvorgangs variieren. Gleichermaßen können die Abmessungen von individuellen Elektrodensegmenten und unterliegendem Körper in Elementen 10(1) und 10(3) ebenfalls aus demselben Grund variieren. Diese strukturellen Merkmale beeinflussen die Kennzeichen der ausgebildeten Läsionsmuster.
Die segmentierten Elektrodenstrukturen der Elemente 10(1) und 10(3) sind zum Erzeugen fortlaufender, gestreckter Läsionsmuster wie dem in 26A gezeigten Muster 200 gut geeignet, vorausgesetzt die Elektrodensegmente sind benachbart eng genug zueinander beabstandet, um zusätzliche Erhitzungswirkungen zu erzeugen, wenn Abtragungsenergie gleichzeitig zu den benachbarten Elektrodenelementen übertragen ist.
Die zusätzlichen Erhitzungswirkungen entlang einer fortlaufenden Elektrodenstruktur oder zwischen engen, benachbarten Elektrodensegmenten intensiviert die gewünschte therapeutische Erhitzung von Gewebe, das von den Segmenten kontaktiert ist. Die zusätzlichen Wirkungen erhitzen das Gewebe an und zwischen den benachbarten Elektrodensegmenten auf eine höhere Temperatur als die Elektrodensegmente das Gewebe andernfalls erhitzen würden, wenn sie zum individuellen Ausstrahlen von Energie auf das Gewebe konditioniert wären oder weit genug beabstandet wären, um zusätzliche Erhitzungswirkungen zu vermeiden. Die zusätzlichen Erhitzungswirkungen treten auf, wenn die Elektrodensegmente gleichzeitig in einem bipolaren Modus zwischen Elektrodensegmenten betrieben sind. Ferner entstehen die zusätzlichen Erhitzungswirkungen außerdem, wenn die -fortlaufende Elektrode oder die fortlaufenden Elektrodensegmente gleichzeitig in einem unipolaren Modus betrieben sind, wobei sie Energie zu einer indifferenten Elektrode übertragen.
Wenn die Energieausstrahlungssegmente umgekehrt nicht genügend eng zueinander beabstandet sind, um zusätzliche Erhitzungswirkungen zu erzeugen, erzeugen die segmentierten Elektrodenstrukturen 10(1) und 10(3) gestreckte, segmentierte Läsionsmuster, wie etwa das in 26B gezeigte Muster 202.
Insbesondere wenn die Beabstandung zwischen den Segmenten gleich wie oder geringer als etwa das Dreifache des kleineren der Durchmesser der Segmente ist, erzeugt die gleichzeitige Energieausstrahlung durch die Segmente, entweder bipolar unter den Segmenten oder unipolar zu einer indifferenten Elektrode, aufgrund der zusätzlichen Erhitzungswirkungen ein gestrecktes, fortlaufendes Läsionsmuster in dem kontaktierten Gewebebereich. Wenn die Beabstandung zwischen den Segmenten umgekehrt größer als etwa das Fünffache des kleineren der Durchmesser der Segmente ist, erzeugt die gleichzeitige Energieausstrahlung durch die Segmente, entweder bipolar unter den Segmenten oder unipolar zu einer indifferenten Elektrode, keine zusätzlichen Erhitzungswirkungen. Stattdessen erzeugt die gleichzeitige Energieausstrahlung durch die Zonen ein fortlaufendes, segmentiertes, oder unterbrochenes, Läsionsmuster in dem kontaktierten Gewebebereich.
Wenn die Beabstandung zwischen den Segmenten entlang des kontaktierten Gewebebereichs gleich wie oder geringer als etwa das Doppelte der längsten Längen der Segmente ist, erzeugt die gleichzeitige Zuführung von Energie durch die Segmente, entweder bipolar unter den Segmenten oder unipolar zu einer indifferenten Elektrode, alternativ außerdem ein gestrecktes, fortlaufendes Läsionsmuster in dem kontaktierten Gewebebereich aufgrund zusätzlicher Erhitzungswirkungen. Wenn umgekehrt die Beabstandung zwischen den Segmenten entlang des kontaktierten Gewebebereichs größer als etwa das Dreifache der längsten Längen der Segmente ist, erzeugt die gleichzeitige Zuführung von Energie, entweder bipolar unter den Segmenten oder unipolar zu einer indifferenten Elektrode, ein gestrecktes, segmentiertes, oder unterbrochenes, Läsionsmuster.
Die segmentierten Elektrodenstrukturen 10(1) und 10(3) können, wenn sie gebogen sind, außerdem krummlinige Läsionsmuster erzeugen, wie die Muster 204 und 206, die in 27A und 27B gezeigt sind. Die Umfangsform des Läsionsmusters kann durch Biegen des Körpers von gerade zu krummlinig gesteuert werden. Wie bereits erläutert kann der Körper ferngelenkt sein, um ihn in eine gewünschte Form zu biegen, oder er kann ein vorgeformtes Formgedächtnis aufweisen. In letzterer Situation ermöglicht es das Entfernen einer Beschränkung (wie einer Hülse, nicht gezeigt) der Bedienungsperson, das Segment von gerade auf krummlinig zu ändern.
Um diese krummlinigen Läsionsmuster beständig auszubilden, müssen zusätzliche Beabstandungsbeziehungen zwischen den Elektroden beachtet werden. Die besondere Beschaffenheit dieser Beziehungen hängt großteils von dem Länge-Durchmesserverhältnis der individuellen Elektrodensegmente ab.
Insbesondere wenn die Länge eines jeden energiezuführenden Segments gleich wie oder geringer als etwa das Fünffache des Durchmessers des jeweiligen Segments ist, sollte der krummlinige Weg, den das Trägerelement nimmt, einen Abstand über den kontaktierten Gewebebereich erzeugen, der größer als etwa das Achtfache des kleineren Durchmessers der ersten und zweiten Zone ist. Bei dieser Anordnung bildet die gleichzeitige Zuführung von Energie ein gestrecktes Läsionsmuster im Gewebebereich, das dem gekrümmten Umfang folgt, der von dem Trägerelement kontaktiert ist, erstreckt sich jedoch nicht über den kontaktierten Gewebebereich hinaus. Das krummlinige Läsionsmuster ist fortlaufend (wie 27A zeigt), wenn die Beabstandung zwischen den Segmenten entlang des Trägerelements genügt, um eine zusätzliche Erhitzungswirkung zwischen den Segmenten zu erzeugen, wie oben beschrieben. Andernfalls ist das krummlinige Läsionsmuster entlang seiner Länge segmentiert oder unterbrochen, wie 27B zeigt.
Wenn die Länge jeden energiezuführenden Segments größer als etwa das Fünffache des Durchmessers des jeweiligen Segments ist, sollte der Weg, den das Trägerelement nimmt, einen Krümmungsradius erzeugen, der größer als etwa das Vierfache des kleinsten der Segmentdurchmesser ist. Bei dieser Anordnung bildet die gleichzeitige Zuführung von Energie durch die Segmente (durch die gesamte gestreckte Elektrode) ein gestrecktes Läsionsmuster in dem Gewebebereich aus, das dem gekrümmten Umfang folgt, der durch das Trägerelement kontaktiert ist, sich jedoch nicht über den kontaktierten Gewebebereich erstreckt. Wieder ist das krummlinige Läsionsmuster fortlaufend, wenn die Beabstandung zwischen den energiezuführenden Segmenten entlang des Trägerelements genügt, um eine zusätzliche Erhitzungswirkung zu erzeugen. Andernfalls ist das krummlinige Läsionsmuster entlang seiner Länge segmentiert oder unterbrochen.
Breitere und tiefere Läsionsmuster ergeben sich einheitlich durch Vergrößern des Oberflächenbereichs der individuellen Segmente aufgrund der hinzukommenden zusätzlichen Gewebeerhitzungswirkungen, die die größeren Segmente erzeugen.
Bei den Elementen 10(1) und 10(3) könnte jedoch Abtragungsenergie auf Wunsch selektiv individuell auf nur eine oder eine ausgewählte Gruppe von Elektrodensegmenten zugeführt sein, um die Größe und Kennzeichen der Läsionsmuster weiter zu variieren.
Unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen wurde herausgefunden, dass benachbarte Elektrodensegmente mit Längen von weniger als 2 mm die gewünschten fortlaufenden Läsionsmuster nicht beständig ausbilden. Bei Benutzung von starren Elektrodensegmenten kann die Länge eines jeden Elektrodensegments von etwa 2 mm bis etwa 10 mm variieren. Die Benutzung von mehrfachen starren Elektrodenelementen, die länger als etwa 10 mm sind, beeinflusst die Gesamtbiegsamkeit des Elements 10(1) ungünstig.
Wenn biegsame Elektrodenelemente benutzt sind, können jedoch Elektrosegmente benutzt sein, die länger als 10 mm in der Länge sind. Flexible Elektrodenelemente können bis zu 50 mm lang sein.
Bei der Elektrodenstruktur der Elemente 10(1) und 10(3) kann der Durchmesser der Elektrodensegmente und des unterliegenden flexiblen Körpers von etwa 4 French bis etwa 10 French (ungefähr 1,3 mm bis 3,3 mm) variieren.
Wenn biegsame Elektrodensegmente benutzt sind (wie bei Element 10(3)), kann der Durchmesser des Körpers und der Elektrodensegmente geringer sein als dann, wenn mehr starre Elektrodensegmente benutzt sind (wie bei Element 10(1)). Bei Benutzung von starren Elektroden ist der Mindestdurchmesser etwa 1,35 mm, während flexible Elektroden so klein wie etwa 1,0 mm im Durchmesser hergestellt sein können.
Bei einer repräsentativen segmentierten Elektrodenstruktur, die starre Elektrodensegmente nutzt, kann der biegsame Körper etwa 1,35 mm im Durchmesser betragen. Der Körper trägt Elektrodensegmente, die jeweils eine Länge von 3 mm aufweisen. Wenn acht Elektrodensegmente vorhanden und gleichzeitig mit 100 Watt Hochfrequenzenergie für etwa 60 Sekunden aktiviert sind, ist das Läsionsmuster lang und dünn und misst ungefähr 5 cm in der Länge und ungefähr 5 mm in der Breite. Die Tiefe des Läsionsmusters beträgt etwa 3 mm, was zum Erzeugen der erforderlichen transmuralen Läsion mehr als angemessen ist (die Vorhofwandstärke beträgt im Allgemeinen weniger als 3 mm).
Bei einer repräsentativen segmentierten Elektrodenstruktur, die biegsame Elektrodensegmente nutzt, beträgt die Spulenelektrode 56 etwa 1,3 mm im Durchmesser, könnte jedoch so klein wie 1,0 mm im Durchmesser und so groß wie 3,3 mm im Durchmesser hergestellt sein. Bei dieser Anordnung beträgt die Gesamtlänge der Spulenelektrode 56 etwa 5 cm. Wenn die Spulenelektrode 56 mit 80 Watt Hochfrequenzenergie für 60 Sekunden aktiviert ist, bildet sie ein angrenzendes Läsionsmuster, das etwa 3 mm in der Breite, etwa 5 cm in der Länge und etwa 1,5 mm in der Tiefe beträgt.
2. Fokussieren der Abtragungsenergie
Wie in 8 gezeigt, kann eine Seite von einem oder mehreren Elektrodensegmenten der Elemente 10(1) und 10(3) (in 8 im Allgemeinen mit E_SEG bezeichnet) mit einem Überzug aus elektrisch und thermisch isolierenden Material überzogen sein. Dieser Überzug kann beispielsweise durch Bürsten auf ein UV-Klebemittel oder durch Eintauchen in Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Material aufgebracht sein.
Der Überzug 56 deckt die Seite der Elektrode E_SEG und E_CON ab, die im Gebrauch dem Blutreservoir ausgesetzt ist. Der Überzug 56 verhindert dadurch die Übertragung von Abtragungsenergie direkt in das Blutreservoir. Stattdessen leitet der Überzug 56 die zugeführte Abtragungsenergie direkt zum und in das Gewebe.
Die fokussierte Zuführung von Abtragungsenergie, die der Überzug 56 vorsieht, hilft dabei, die Kennzeichen der Läsion zu steuern. Der Überzug 56 minimiert außerdem die konvektiven Kühlwirkungen des Blutreservoirs auf die Elektrode E_SEG und E_CON während der Zuführung von Abtragungsenergie, wodurch die Effizienz des Läsionsausbildungsvorgangs weiter verstärkt ist.
3. Einheitliches Verteilen von Abtragungsenergie
Wie 9A zeigt, sind die segmentierten Elektroden E_SEG elektrisch an individuelle Drähte 58 gekoppelt, von denen einer jedes Elektrosegment versorgt, um ihnen Abtragungsenergie zuzuleiten. Wie 10A zeigt, kann im Falle einer segmentierten Spulenelektrode das Ende des Anschlussdrahts 50 selbst um den biegsamen Körper geschlungen sein, um ein biegsames Spulensegment 44 auszubilden.
In einer alternativen Ausführungsform, die in 9B gezeigt ist, sind zwei beabstandete Drähte 58(1) und 58(2) elektrisch an jede segmentierte Elektrode E_SEG gekoppelt. Bei dieser Anordnung wird jeder segmentierten Elektrode E_SEG Parallel Energie zugeführt. Dies vermindert die Wirkung von Spannungsgradienten in jeder segmentierten Elektrode E_SEG, was wiederum die Einheitlichkeit der Stromdichte verbessert, die durch die Elektrode E_SEG zugeführt ist. Die Beabstandung zwischen den mehrfachen Drähten, die jedes Elektrodensegment E_SEG versorgen, kann zum Erzielen der gewünschten Einheitlichkeit der Stromdichte eingestellt sein.
Wie 10B zeigt, kann jedes biegsame Spulensegment 44 außerdem zwei oder mehr individuelle Drähte 58(1) und 58(2) umfassen, die an ihren Enden geschlungen sind und zusammen das Spulensegment ausbilden. Die mehrfachen Drähte können aufeinander folgend oder in einer gestaffelten Anordnung zum Ausbilden des Spulensegments geschlungen sein. Gleichermaßen kann eine gestreckte, biegsame Elektrode durch individuelle Drahtlängen ausgebildet sein, die entweder aufeinander folgend oder in einem gestaffelten Muster um den Körper geschlungen sind.
4. Verteilung und Dichte von energiezuführenden Segmenten
Die biegsamen Abtragungselemente 10(1) und 10(3) können außerdem zum Ausbilden größerer und tieferer Läsionsmuster durch besondere Formgebung des Trägerkörpers zum Erhöhen der Dichte der Elektroden pro gegebenem Gewebebereich benutzt sein. Strukturen zum Erzeugen größerer Läsionsmuster ergeben sich, wenn der biegsame Körper im Allgemeinen auf sich selbst zurück gebogen ist, um Elektrodenbereiche entweder diagonal eng zueinander oder sowohl diagonal eng als auch diametral einander zugewandt anzuordnen (wie die Struktur 62 in 11 zeigt). Die Elektrodenbereiche können die Energieausstrahlungssegmente E_SEG einer segmentierten Elektrodenstruktur sein, wie in Struktur 62 in 11.
Diese enge diagonale Beabstandung und/oder enge diametrale Zuwendung der Elektroden, die die Struktur 62 vorsieht, gekoppelt mit der gleichzeitigen Ausstrahlung von Abtragungsenergie durch die Elektroden auf die Struktur konzentriert die Abtragungsenergieverteilung erheblich. Diese besonders geformte Elektrodenstruktur 62 sieht eine zusätzliche Erhitzungswirkung vor, die bewirkt, dass sich Läsionen über Elektroden erstrecken, die diagonal eng und/oder einander diametral zugewandt sind. Die sich erstreckenden Läsionen erzeugen große und tiefe Läsionsmuster in dem Gewebebereich, den die Struktur 62 kontaktiert.
Die Struktur 62 sieht diese größeren und tieferen Läsionsmuster am besten vor, wenn sie in einer vorgeschriebenen Beziehung unter den Elektrodenbereichen erhalten ist, die die Geometrie der Struktur, die Dimension der Struktur und die Dimension der Elektrodenbereiche, die sie trägt, berücksichtigt.
Insbesondere wenn die Länge jeden Energieausstrahlungsbereichs oder -zone größer als etwa das Fünffache des Durchmessers des jeweiligen Bereichs oder Zone ist (wie es bei einer segmentierten Elektrode mit großen Elektrodensegmenten der Fall wäre), sollte die Trägerstruktur auf sich selbst zurück gebogen sein, um einen Mindestkrümmungsradius zu erhalten, der das 3,5- Fache des Durchmessers des kleinsten Elektrodenbereichs nicht übersteigt. Die Trägerstruktur kann als Haken oder als Kreis geformt sein (wie die Struktur 62 in 11), um diesen Mindestkrümmungsradius aufzuweisen.
Wenn die Trägerstruktur diese Beziehung aufstellt und erhält, erzeugt die Ausstrahlung von Abtragungsenergie durch die Elektrode E_CON entlang ihrer Länge eine Läsion, die sich über das Innere der Struktur 62 hinaus erstreckt, zwischen den diagonalen und zugewandten Elektrodenbereichen, aufgrund zusätzlicher Erhitzungswirkungen. Es ergibt sich ein großes und tiefes Läsionsmuster wie das Muster 208, das in 28 gezeigt ist und im Wesentlichen den ganzen Innenbereich belegt, der durch die Struktur 62 eingefasst ist. Zur Einheitlichkeit der Läsionserzeugung sollte R_D vorzugsweise das etwa 2,5-Fache von E_D nicht übersteigen. Bevorzugt ist R_D weniger als das etwa 1,5-Fache von E_D.
Umgekehrt bildet wie oben beschrieben bei Energieausstrahlungssegmenten dieser Größe, wenn der krummlinige Weg, den das Trägerelement nimmt, einen Krümmungsradius R_D erzeugt, der größer als etwa das Vierfache der kleinsten Segmentdurchmesser ist, die gleichzeitige Ausstrahlung von Energie durch die Segmente bildet ein gestrecktes Läsionsmuster in dem Gewebebereich, das dem gekrümmten Umfang folgt, der von dem Trägerelement kontaktiert ist, sich jedoch nicht über den kontaktierten Gewebebereich hinaus erstreckt (wie die Läsionsmuster 204 und 206, die in 27A und 27B gezeigt sind). Das krummlinige Läsionsmuster ist fortlaufend, wie in 27A gezeigt, wenn die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungssegmenten entlang des Trägerkörpers genügend eng zum Erzeugen einer zusätzlichen Erhitzungswirkung zwischen den Segmenten ist, wie es für eine fortlaufende Elektrode oder eng beabstandete, große, segmentierte Elektroden der Fall wäre. Andernfalls ist das krummlinige Läsionsmuster entlang seiner Länge segmentiert oder unterbrochen, wie in 27B.
Wenn die Länge jeden energiezuführenden Bereichs oder Zone weniger als oder gleich wie etwa das Fünffache des Durchmessers des entsprechenden Bereichs oder Zone ist (wie es bei einer Reihe kleinerer segmentierter Elektroden E_SEG der Fall wäre, wie die Elemente 10(1) und 10(3) und wie in 11 gezeigt), sollte die Trägerstruktur auf sich selbst zurück gebogen sein, sodass der längste Abstand zwischen zugewandten Elektrodenpaaren, die diagonal oder diametral beabstandet sind, um eine zusätzliche Erhitzungswirkung vorzusehen (in 11 mit S_D bezeichnet), etwa das Siebenfache des Durchmessers des kleinsten Elektrodensegments (in Figur außerdem mit E_D bezeichnet) nicht übersteigt. Bei kreis- oder hakenförmigen Gestaltungen mit gleichem Radius kommt der längste Abstand S_D zwischen diametral zugewandten Elektrodensegmenten vor (wie 11 zeigt). Wenn zugewandte Elektrodensegmente, die den obigen Beschränkungen unterliegen, gleichzeitig Abtragungsenergie ausstrahlen, ergibt sich aufgrund zusätzlicher Erhitzungswirkungen eine Läsion, die sich über den Platz dazwischen erstreckt. Es wird eine große, tiefe Läsion ausgebildet, die den von der Struktur eingefassten Bereich einheitlich belegt, wie 28 zeigt.
Zur Einheitlichkeit der Läsionserzeugung sollte R_D außerdem vorzugsweise nicht größer als das etwa 5-Fache, und insbesondere nicht größer als das Dreifache von E_D sein. Wenn umgekehrt S_D das Achtfache von E_D übersteigt, ergibt sich ein langes und dünnes Läsionsmuster, das dem Umfang der Struktur folgt, sich jedoch nicht einheitlich über das Innere der Struktur 62 zwischen diagonalen oder zugewandten Elektrodenbereichen erstreckt. Das krummlinige Läsionsmuster ist fortlaufend, wie in 27A gezeigt, wenn die Beabstandung zwischen den energiezuführenden Elementen entlang des Trägerkörpers genügend eng zum Erzeugen einer zusätzlichen Erhitzungswirkung zwischen den Segmenten sind, wie es für eine fortlaufende Elektrode oder eng beabstandete, groß segmentierte Elektroden der Fall wäre. Andernfalls ist das krummlinige Läsionsmuster entlang seiner Länge segmentiert oder unterbrochen, wie in 27B.
Um die Einheitlichkeit der Läsionserzeugung weiter zu gewährleisten, wenn segmentierte Elektroden benutzt sind, sollte vorzugsweise der S_D der Trägerstruktur 62 das Vierfache der Länge des längsten zugewandten Segments (in 11 mit E_L bezeichnet) nicht übersteigen. Insbesondere sollte bei einer segmentierten Elektrodenstruktur zum Erzeugen von großen, tiefen Läsionen, S_D weniger als etwa das Dreifache von E_L sein. Dieses Kriterium gilt, wenn die Länge nicht wesentlich länger als der Durchmesser ist. Wenn die Länge mehr als fünf Mal länger als der Durchmesser ist, gleicht das Abtragungselement einer fortlaufenden Elektrode, und das bestimmende Kriterium für die Läsionsstruktur ist der Durchmesser der Abtragungsstruktur.
Eine große Läsion kann durch Anordnen von zwei energiezuführenden Segmenten in paralleler, zugewandter Beziehung 6 mm auseinander, die jeweils 8 F im Durchmesser und 3 mm in der Länge betragen, und Zuführen von HF-Energie zu beiden Segmenten erzeugt sein. Wenn die Zuführung von Energie durch beide Segmente zum Erhalten von Temperaturen an den Segmenten von 80 ⍛C für zwei Minuten gesteuert ist, beträgt die Läsionsbreite etwa 12 mm, die Läsionslänge etwa 4 mm und die Läsionstiefe etwa 7 mm.
Strukturen wie die, die in 11 gezeigt ist, und die die obigen Kriterien erfüllen, können abhängig von den bestimmten, gewünschten Abtragungsaufgaben verschiedenartig gebaut sein. Sie können die Form einer zurück gebogenen, offenen, kreisförmigen Struktur wie ein Haken oder eine konzentrische spiralförmige Struktur (wie sie die Struktur 62 im Allgemeinen darstellt) aufweisen.
Als weiteres Beispiel kann eine vorgeformte kreisförmige Struktur 64, wie sie in 12A und 13A gezeigt ist, zum Erzeugen von Läsionsmustern zur Behandlung von Herzflimmern benutzt sein. Die Struktur 64 kann axial vom distalen Ende des Katheterkörpers 12 verlaufen, wie 12A zeigt. Alternativ kann die Struktur 64 im Allgemeinen senkrecht zum distalen Ende des Katheterkörpers verlaufen, wie 13A zeigt. Die Struktur 64 kann entweder starre oder biegsame Elektrodensegmente 66 tragen (wie 12A und 13A zeigen), oder die Struktur 64 kann alternativ eine fortlaufende, biegsame Elektrode entlang ihrer Länge tragen.
Als weiteres Beispiel kann eine vorgeformte spiralförmige Struktur 68, wie sie 12B und 13B zeigen, zum Ausbilden großer Läsionsmuster zur Behandlung von ventrikulärer Tachykardie benutzt sein. Die Struktur 68 kann axial vom distalen Ende des Katheterkörpers verlaufen, wie 12B zeigt. Alternativ kann die Struktur 68 im Allgemeinen senkrecht zum distalen Ende des Katheterkörpers verlaufen, wie 13B zeigt. Die Struktur 68 kann entweder biegsame Elektrodensegmente 70 tragen (wie 12A und 13B zeigen), oder die Struktur 64 kann alternativ eine fortlaufende, biegsame Elektrode entlang ihrer Länge tragen. Der längste Abstand zwischen den zugewandten Elektroden über die Spirale hinweg bestimmt, ob sich die Läsion über die Bereiche zwischen Elektroden erstreckt, wenn ihnen gleichzeitig Energie zugeführt wird, das oben aufgestellte Kriterium befolgend. Wenn das obige Kriterium erfüllt wird, ist die resultierende Läsion groß und tief.
Weitere Details der spiralförmigen Struktur 68 sind in der US-Patentschrift Nr. 5,673,695 mit dem Titel „Systems and Methods for Locating and Ablating Accessory Pathways in the Heart" beschrieben.
Als wiederum ein anderes Beispiel kann eine vorgeformte Hakenstruktur 72, wie sie 14B zeigt, zum Erzeugen von Läsionsmustern benutzt sein, die bei der Behandlung von Herzflimmern nützlich sind. Die Hakenstruktur 72 verläuft im Allgemeinen senkrecht zum distalen Ende des Katheterkörpers 12. Die Struktur 72 kann segmentierte, biegsame Elektroden tragen, wie 14A zeigt. Die Struktur 72 kann außerdem starre Elektrodensegmente 78 tragen, wie 14B zeigt.
5. Temperatursteuerung an mehrfachen Energieausstrahlungsbereichen
In den dargestellten und bevorzugten Ausführungsformen trägt jedes biegsame Abtragungselement 10(1) und 10(3) zumindest ein und vorzugsweise zumindest zwei Temperatursensorelemente 80. Die mehrfachen Temperatursensorelemente 80 messen Temperaturen entlang der Länge des Elements 10.
(i) Temperaturmessung mit starren Elektronenelementen
Bei dem segmentierten Element 10(1) (s. 3 und 4) trägt jedes Elektrodensegment 30 vorzugsweise zumindest ein Temperatursensorelement 80. Bei dieser Gestaltung sind die Sensorelemente 80 vorzugsweise in ausgerichteter Beziehung entlang einer Seite jeder segmentierten Elektrode angeordnet, wie 3 und 4 zeigen.
Der Körper 32 trägt vorzugsweise eine fluoreszierende Markierung (wie die in 3 und 4 gezeigten Streifen 82) zu Orientierungszwecken. Die Streifen 82 können aus einem Material wie Wolfram oder Bariumsulfat hergestellt sein, das in die Rohrleitung 12 extrudiert ist. Der extrudierte Streifen kann völlig von der Rohrleitung eingefasst sein, oder er kann auf dem Außendurchmesser der Rohrleitung extrudiert sein, wodurch er für das Auge sichtbar ist. Eine alternative Ausführungsform kann ein fluoro-opaker Draht wie Platin oder Gold sein, der in die Rohrleitungswand extrudiert sein kann. Wieder eine andere Ausführungsform ist das Anbringen einer Markierung im Innendurchmesser der Rohrleitung bei der Fertigung.
Die Sensorelemente 80 können auf derselben Seite wie die fluoreszierende Markierung 82 sein (wie 3 und 4 zeigen) oder auf der gegenüberliegenden Seite, solange sich der Arzt ihrer relativen Position bewusst ist. Mithilfe der Markierung 82 richtet der Arzt das Element 10(1) so aus, dass die Temperatursensorelemente 80 das Zielgewebe kontaktieren.
Alternativ oder in Kombination mit der fluoreszierenden Markierung 82 können die Sensorelemente 80 beständig auf der Innen- oder Außenfläche des Elements 10(1) angeordnet sein, wenn sie in eine gegebene Richtung, nach oben oder unten, gebogen sind. Wenn beispielsweise das Element 10(1), wie 3 zeigt, nach unten gebogen ist, sind die Sensorelemente 80 auf der Innenfläche des Elements 10(1) entblößt. Wenn das Element 10(1) nach oben gebogen ist, wie 4 zeigt, sind die Sensorelemente 80 auf der Außenfläche des Elements 10(1) entblößt.
Jedes Elektrodensegment 30 kann mehr als ein einziges Temperatursensorelement 80 tragen. Wie 15 und 17 zeigen, kann jedes Elektrodensegment 30 ein, zwei, drei oder mehr umfänglich beabstandete Temperatursensorelemente 80 tragen. Das Vorhandensein von mehrfachen Temperatursensorelementen 80 auf einem einzelnen Elektrodensegment 30 bietet dem Arzt mehr Spielraum beim Positionieren des Abtragungselements 10(1) bei weiterer Bereitstellung von Temperaturüberwachung.
Wie 15 zeigt, kann außerdem ein Abdecküberzug 56, wie oben beschrieben, auf die Seite der einzelnen sensorsegmentierten Elektrode 30 gegenüber dem Temperatursensorelement 80 aufgebracht sein, der im Gebrauch dem Blutreservoir ausgesetzt ist. Wie 16 zeigt, liegt der Abdecküberzug 56 zwischen den zwei Sensoren auf der bidirektional segmentierten Elektrode 30. Der Abdecküberzug 56 minimiert die konvektiven Kühlwirkungen des Blutreservoirs auf die Bereiche des Elektrodensegments 80, die ihm ausgesetzt sind. Der von dem Element 80, das Gewebe zugewandt ist, gemessene Temperaturzustand ist dadurch genauer. Wenn mehr als zwei Temperatursensoren 80 an einem gegebenen Elektrodensegment 30 benutzt sind, wird das Abdecken weniger ratsam, da es die effektive Oberfläche des Elektrodensegments 30 vermindert, die für Gewebekontakt und Abtragung verfügbar ist.
Das Temperatursensorelement 80 kann Thermistoren oder Doppelthermoelemente umfassen. Beim Gebrauch von Doppelthermopaaren als Sensorelemente 80 muss ein Bezugs- oder Vergleichsstellendoppelthermoelement eingesetzt sein, das einem bekannten Temperaturzustand ausgesetzt ist. Das Bezugsdoppelthermoelement kann in dem Temperaturverarbeitungselement selbst angeordnet sein. Alternativ kann das Bezugsdoppelthermoelement im Griff 18 der Kathetersonde 14 angeordnet sein.
Weitere Details bezüglich des Gebrauchs von Doppelthermoelementen sind in einer bei Omega erhältlichen Veröffentlichung unter dem Titel Temperature, Seite T-7 bis T-8 zu finden. Ferner sind Details zum Gebrauch von mehrfachen Doppelthermoelementen als Temperatursensorelemente 80 bei der Gewebeabtragung in der US-Patentschrift Nr. 5,769,847 unter dem Titel „Systems and Methods for Controlling Tissue Ablation Using Multiple Temperature Sensing Elements" zu finden.
Das Sensorelement oder -elemente 80 kann auf verschiedene Art und Weise an oder nahe den segmentierten Elektroden 30 angebracht sein.
Beispielsweise ist jedes Sensorelement 80, wie 18 für das Element 10(1) zeigt, zwischen der Außenseite des biegsamen Körpers 32 und der Unterseite des zugeordneten starren Elektrodensegment 30 eingeschoben. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Sensorelemente 80 Thermistoren. Der Körper 32 ist genügend biegsam, um das Sensorelement 80 unter dem Elektrodensegment 30 einzupassen. Das Kunststoffgedächtnis des Körpers 32 erhält genügend Druck gegen das Temperatursensorelement 80, um einen guten wärmeleitenden Kontakt zwischen diesem und dem Elektrodensegment 30 herzustellen.
In einer alternativen Ausführungsform (wie 19 zeigt) ist das Temperatursensorelement 80 zwischen benachbarten Elektrodensegmenten 30 angeordnet. Bei dieser Anordnung ist jedes Sensorelement 80 durch den biegsamen Körper 32 zwischen benachbarten Elektrodensegmenten 30 durchgefädelt. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Temperatursensorelemente 80 Doppelthermoelemente. Wenn das Sensorelement 80 ein Doppelthermoelement umfasst, verkapselt ein Epoxidmaterial 46, wie Master Bond Polymer System EP32HT (Master Bond Inc., Hackensack, New Jersey, USA), die Doppelthermoelementvergleichsstelle 84 und befestigt sie an dem biegsamen Körper 32. Alternativ kann die Doppelthermoelementvergleichsstelle 84 in einer dünnen Schicht aus Polytetrafluorethylen- (PTFE-) Material überzogen sein. Bei Gebrauch in einer Stärke von unter 0,002 Inch (0,0051 mm) weisen diese Materialien genügende Isolationseigenschaften auf, um die Doppelthermoelementvergleichsstelle 84 elektrisch von dem zugeordneten Elektrodensegment 30 zu isolieren, während sie genügende Wärmeleitungseigenschaften zum Herstellen eines wärmeleitenden Kontakts mit dem Elektrodensegment vorsehen. Der Gebrauch derartiger Materialien ist typischerweise nicht notwendig, wenn Thermistoren benutzt sind, da herkömmliche Thermistoren bereits in einem elektrisch isolierenden und wärmeleitenden Material verkapselt sind.
In einer anderen alternativen Ausführungsform (wie 20 und 21 zeigen) ragt das Temperatursensorelement 80 physisch durch eine Öffnung 86 in jedem Elektrodenelement 30 hinaus. Wie in der in 19 gezeigten Ausführungsform umfasst das Sensorelement 80 Doppelthermoelemente, und ein elektrisch leitendes und wärmeisolierendes Epoxidmaterial verkapselt die Doppelthermoelementvergleichsstelle 84 und befestigt es innerhalb der Öffnung 86.
Es versteht sich, dass einige Sensorelemente 80 von den Elektrodensegmenten 30 getragen sein können, während andere Sensorelemente 80 zwischen den Elektrodensegmenten 30 getragen sein können. Es sind zahlreiche Kombinationen von Sensorelementstandorten möglich, abhängig von bestimmten Erfordernissen des Abtragungsvorgangs.
(ii) Temperaturmessung mit biegsamen Elektrodenelementen
Bei dem biegsamen Elektrodenelement 10(3) (oben in 5 gezeigt) sind die mehrfachen Temperatursensorelemente 80 vorzugsweise an oder nahe den elektrischen Anschlusspunkten zwischen den Drähten 58 und den Spulenelektrodenelementen 44 oder der fortlaufenden Spulenelektrode 46 angeordnet, wie 22 und 23 zeigen. Dieser Standort der Temperatursensorelemente 80 ist bevorzugt, weil an diesen Anschlusspunkten entlang der Spulenelektrode 44 oder 46 typischerweise höhere Temperaturen anzutreffen sind.
Wie 22 zeigt, können die Sensorelemente 80 an der Innenfläche der Spulenelektrode 44 oder 46 befestigt sein. Alternativ können die Sensorelemente 80 zwischen die Innenfläche der Elektrode 44 oder 46 und einen unterliegenden biegsamen Körper eingeschoben sein, wie 10B zeigt. In 10B und 22 umfassen die Sensorelemente 80 Thermistoren.
Alternativ können die Sensorelemente 80, wie 23 und 24 zeigen, durch die Schlingungen der Spulenelektrode 44 oder 46 gefädelt sein, sodass sie auf ihrer Außenfläche zum Liegen kommen. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Sensorelemente 80 Doppelthermoelemente, und die Doppelthermoelementvergleichsstelle 84 ist in einem Epoxid- oder PTFE-Überzug verkapselt, wie oben beschrieben.
Die verschieden geformten Elektrodenstrukturen 64, 68 und 72 (s. 12A/B, 13A/B bzw. 14A/B) können ebenfalls mehrfache Temperatursensorelemente 80 tragen, die in beabstandeten Zwischenräumen entlang der geformten Struktur befestigt sind, wie es diese Figuren zeigen.
Ein externes Temperaturverarbeitungselement (nicht gezeigt) empfängt und analysiert die Signale von den mehrfachen Temperatursensorelementen 80 auf vorgeschriebene Art und Weise, um die Zuführung von Abtragungsenergie zu dem biegsamen Abtragungselement 10 zu regeln.
Die Abtragungsenergie ist zum Erhalten von im Allgemeinen einheitlichen Temperaturbedingungen entlang der Länge des Elements zugeführt.
Wenn das Element 10 segmentierte Elektrodenstrukturen trägt, jede mit mehr als einem Sensorelement 80, wählt die Steuerung das Sensorelement 80 mit dem engsten Kontakt zum Gewebe durch Auswählen unter den gemessenen Temperaturen der als am höchsten gemessenen Temperatur aus. Das Temperatursensorelement 80, das die als am höchsten gefühlte Temperatur für ein gegebenes Elektrodensegment 30 vorsieht, ist dasjenige, das im engsten Kontakt mit dem Herzgewebe steht. Die als niedriger gemessenen Temperaturen der anderen Sensorelemente 80 an dem gegebenen Elektrodensegment 30 zeigen an, dass die anderen Sensorelemente 80 nicht in einem derartig engen Kontakt stehen und stattdessen einer konvektiven Kühlung im Blutreservoir ausgesetzt sind.
Weitere Details des Gebrauchs von Temperatursensorelementen bei der Gewebeabtragung sind in der US-Patentschrift Nr. 5,897,552 unter dem Titel „Electrode an Associated Systems Using Thermally Insulated Temperature Sensing Elements" zu finden. Außerdem sind weitere Details des Gebrauchs von mehrfachen Temperatursensorelementen bei der Gewebeabtragung sind in der US-Patentschrift Nr. 5,769,847 unter dem Titel „Systems and Methods for Controlling Tissue Ablation Using Multiple Temperature Sensing Elements" zu finden.

Claims

Vorrichtung zum Abtragen von Herzgewebe, aufweisend ein Trägerelement (32, 42, 68, 72), um mit einem Endokardgewebebereich in Kontakt zu treten, und zumindest eine erste, zweite und dritte nicht zusammenhängende Energieausstrahlungszone (30, 44, 70, 76, 78) am Trägerelement, die gegenseitig entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Energieausstrahlungszonen und die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungszonen entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs derart ist, daß dann, wenn die Energieausstrahlungszonen gleichzeitig Hochfrequenzenergie zu einer indifferenten Elektrode übertragen, eine zusätzliche Erhitzungswirkung ein fortlaufendes Läsionsmuster im kontaktierten Endokardgewebebereich bildet, das sich zwischen den Energieausstrahlungszonen erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungszonen entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs gleich wie oder geringer als etwa das Dreifache des kleineren der Durchmesser der Energieausstrahlungszonen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungszonen entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs gleich wie oder geringer als etwa das Doppelte der längsten der Längen der Energieausstrahlungszonen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Beabstandung zwischen den Energieausstrahlungszonen entlang des kontaktierten Endokardgewebebereichs im Wesentlichen gleich der längsten der Längen der Energieausstrahlungszonen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement einen im Allgemeinen geraden Bereich aufweist, und sich die Energieausstrahlungszonen am im Allgemeinen geraden Bereich befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement einen gekrümmten Bereich aufweist, sich zwei der Energieausstrahlungszonen am gekrümmten Bereich befinden und über den kontaktierten Endokardgewebebereich voneinander getrennt sind, und die Trennung zwischen den Energieausstrahlungszonen über den kontaktierten Endokardgewebebereich größer als etwa das Achtfache des kleineren der Durchmesser der Energieausstrahlungszonen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement einen gekrümmten Bereich aufweist, sich zwei der Energieausstrahlungszonen am gekrümmten Bereich befinden und über den kontaktierten Endokardgewebebereich voneinander getrennt sind, und der Radius der Krümmung des gekrümmten Bereichs größer als etwa das Vierfache des kleineren der Durchmesser der Energieausstrahlungszonen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Trägerelement biegsam ist und Mittel aufweist, um das Trägerelement aus einer im Allgemeinen geraden Gestaltung zu biegen, um den gekrümmten Bereich zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der gekrümmte Bereich des Trägerelements in der Form eines Reifens geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der gekrümmte Bereich des Trägerelements in der Form eines Hakens geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 6 oder 7, wobei zumindest eine der Energieausstrahlungszonen ein metallisches Material umfasst, das um das Trägerelement herum angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 6 oder 7, wobei zumindest eine der Energieausstrahlungszonen einen Draht umfasst, der spiralförmig um das Trägerelement geschlungen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 6 oder 7, wobei zumindest eine der Energieausstrahlungszonen einen Überzug auf dem Trägerelement aus, einem Material umfasst, durch das Energie ausgeübt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 6 oder 7, wobei das Trägerelement biegsam ist und Mittel zum Biegen des Trägerelements umfasst.