WO2011157362A1 - Arrangement and method for removing thrombi - Google Patents

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WO2011157362A1
WO2011157362A1 PCT/EP2011/002744 EP2011002744W WO2011157362A1 WO 2011157362 A1 WO2011157362 A1 WO 2011157362A1 EP 2011002744 W EP2011002744 W EP 2011002744W WO 2011157362 A1 WO2011157362 A1 WO 2011157362A1
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ultrasonic waveguide
oscillating head
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    • A61B2017/22015Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement the ultrasound transducer being outside patient's body; with an ultrasound transmission member; with a wave guide; with a vibrated guide wire with details of the transmission member
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    • A61N2007/0043Ultrasound therapy intra-cavitary

Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for the removal of thrombi from veins or blood vessels according to the preamble of claim 1.
  • a thrombus in a vein or a blood vessel of the human or animal body is removed by inserting a rod-shaped ultrasonic waveguide with a vibrating head arranged thereon into the vein or the blood vessel and bringing it into contact with the thrombus.
  • a rod-shaped ultrasonic waveguide with a vibrating head arranged thereon into the vein or the blood vessel and bringing it into contact with the thrombus.
  • the waveguide with ultrasonic pulses of a fixed predetermined frequency of the oscillating head is excited to transverse oscillations or bending oscillations, which lead to destruction of the thrombus.
  • the material removed from the thrombus is sucked out of the vein or the blood vessel via a catheter tube surrounding the waveguide.
  • the device described has the disadvantage that the removal of a thrombus takes a comparatively long time, since the resonance frequency, and thus the amplitude with which the oscillating head acts on the thrombus, is greatly influenced by the instantaneous curvature of the waveguide in the vein or the blood vessel which changes slightly during insertion and movement of the waveguide. For this reason, it is necessary with the aforementioned device a frequent control of the position of the oscillating head in the vein or the blood vessel by X-rays, which leads to a relatively high radiation exposure.
  • an arrangement for the removal of thrombi from veins or blood vessels of the human or animal body comprises a rod-shaped ultrasonic waveguide having at its first end a thrombus acting on the oscillating head or working head and which is coupled at its second end to an ultrasound generator , which sets the ultrasonic waveguide in mechanical longitudinal vibrations.
  • the inventive arrangement is characterized in that the ultrasonic waveguide consists of a resilient material and is acted upon by the ultrasonic generator with a series of ultrasonic pulses whose frequency in a range of 0.5% to 5% compared to the value of the respective mechanical natural frequency of Ultrasonic waveguide and oscillating head is varied.
  • the respective desired natural oscillation of the waveguide with the attached oscillating head can be stimulated very accurately even if the mechanical natural frequency due to one or more different radii of curvature of the waveguide within the vein or the blood vessel relative to the rectilinear extending waveguide changes.
  • This allows the number of angiographic cycles, i. the cycles in which the position of the oscillating head within the vein or the blood vessel must be monitored by X-ray recordings, advantageously reduce overall, whereby the radiation load of the patient decreases.
  • a passage opening is formed which has an opening width which is greater is as the outer diameter of a guidewire.
  • the through-bore which may for example have an inner diameter of about 0.5 mm, is hereby arranged according to a first embodiment of the invention substantially parallel to the longitudinal axis of the rod-shaped ultrasonic waveguide in the oscillating head, whereby the arrangement according to the invention, in particular in relatively straight running veins or blood vessels with a reduced force and reduced stress on the guidewire through the vein or blood vessel.
  • the center of the throughbore is here preferably offset by 0.3 to 0.5 mm with respect to the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide, resulting in an advantageous guidance of the head along the wire, in conjunction with the club-like oscillating head and the rod-shaped ultrasonic waveguide that the risk exists that the remaining material thickness between the outside of the oscillating head and the through hole is too small to ensure the necessary strength.
  • the unbalanced mass distribution produced by the introduction of the through-hole into the otherwise preferably rotationally symmetrical oscillating head supports the oscillatory behavior of the oscillating head in the transverse direction, ie. in the bending direction of the waveguide.
  • the through-hole is arranged at an angle inclined to the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide, which is based on the longitudinal axis of the preferably solid rod-shaped ultrasonic waveguide in a range of 5 ° and 20 °.
  • the ultrasonic waveguide is preferably made of a solid rod-shaped material, in particular of stainless steel or titanium, and has a varying diameter over its length.
  • the diameter of the ultrasonic waveguide, starting from the ultrasound generator toward the center of the waveguide is reduced from a value of 1.6 mm to a value of 0.7 mm and then preferably once again to a value of only 0.5 mm before the diameter in the direction of the oscillating head then increases again up to 1, 6 mm in the area of the oscillating head.
  • a waveguide and oscillating head arrangement which is preferably still surrounded by a tubular section which extends to a distance of, for example, 1 cm from the oscillating head and serves to suck off the removed material, is inserted into a core or a blood vessel which is partially or completely occluded by a thrombus.
  • the method is characterized in that the ultrasound generator impinges on the ultrasonic waveguide during contact with the thrombus with a first and a second packet of ultrasonic pulses corresponding to a first and a second mechanical natural frequency of the ultrasonic waveguide and oscillating head, the first Natural frequency is chosen so that the oscillating head is placed in longitudinal oscillations.
  • the second natural frequency is chosen in such a way that the oscillating head performs a transverse oscillation, ie a bending oscillation.
  • the two vibration modes have in common that the frequency of the vibration transmitted from the ultrasonic generator to the ultrasonic waveguide is continuously changed in a range of, in particular, 0.5% to 5% of the value of the respective first and second natural frequencies around that value, to obtain a maximum oscillation amplitude of the oscillating head.
  • Fig. 1 is a schematic side view of the inventive arrangement within a vein before processing a thrombus, wherein in the vein is a guide wire along which the oscillating head is guided.
  • an inventive arrangement 1 for removing thrombi 2 from veins or blood vessels 4 of the human or animal body comprises a rod-shaped ultrasonic waveguide 6 having at its first end 8a a vibrating head 10, which on the thrombus 2 acts.
  • an ultrasonic wave generator 12 is mounted, which comprises an ultrasonic transducer 12a, for example, a piezoelectric crystal, which sets the ultrasonic waveguide 6 and the attached oscillating head 10 in longitudinal mechanical vibrations, the propagate from the ultrasonic wave generator 12 in the direction of the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide 6 indicated by the reference numeral 14.
  • the ultrasonic transducer 12a is acted upon by an ultrasonic frequency generator 12b in a known manner with an electrical alternating voltage, for example a sine voltage having a predetermined frequency ⁇ , which corresponds to one of the numerous natural frequencies of the arrangement of ultrasonic waveguide 6 and oscillating head 10.
  • the frequency values ⁇ corresponding to the natural frequencies are preferably determined empirically beforehand and stored in a memory of the ultrasonic wave generator 12, which is not shown in greater detail.
  • the frequency ⁇ is in an ultrasonic waveguide 6 with a length of 1.6 m and a diameter in the range of 1.6 mm at the ends and 0.7 mm in the middle thereof in the range of eg 28 kHz.
  • the ultrasonic transducer 12a is not acted upon by the ultrasonic frequency generator 12b with a signal having a single fixed frequency ⁇ , but the ultrasonic frequency generator 12b supplies the ultrasonic transducer 12a with a series of electrical pulses whose frequency is within a range from 0.5% to 5% of the value of the associated natural frequency.
  • the ultrasonic transducer 12a can be repeatedly supplied with a train of pulses for a duration of, for example, 0.1 s, starting at 50 kHz each at 28.0 kHz-650 kHz is increased and ends at 28.0 kHz + 650 Hz.
  • the desired mechanical natural frequency ⁇ of, for example, 28.0 kHz is reliably excited even when the natural frequency of the ultrasonic waveguide 6 constantly changes as a result of a mechanical deformation thereof during the processing of the thrombus 2.
  • the ultrasonic waveguide 6 may be surrounded in the region of its second end 8b by an elastic plastic tube or a plastic sleeve 16 which, on the one hand, directly contacts the ultrasonic waveguide 6 in the region outside the oscillating head 10 prevented, and is sucked through which through a suction device not shown in detail in the drawing from the vibrating head 10 shredded thrombus material from the vein or the blood vessel 4.
  • the oscillating head 10 has a club-like shape, which is preferably rounded off in the region of the region assigned to the thrombus 2, in order, in particular, during insertion of the oscillating head 10 into the vein or blood vessel 4, to avoid any injuries To cause the inner wall of the same.
  • the electromechanical ultrasonic transducer 12a of a first frequency value ⁇ which corresponds to a first natural frequency ⁇
  • the oscillating head 10 executes exclusively mechanical oscillations in the direction of the longitudinal axis 14, to act on a second frequency value cc> 2, which corresponds to a second natural frequency at which the oscillating head 10 to a transversely bending vibration is excited, ie to a vibration in a plane which is substantially perpendicular to the longitudinal axis 14.
  • the ultrasonic waveguide 6 and the oscillating head 10 is acted upon by the ultrasonic wave generator 12 with a series of ultrasonic pulses whose frequency in the manner described above in the range of 0.5% to 5 % is varied around the respective value of the natural frequency ⁇ or ⁇ 2.
  • the oscillating head By switching between a first natural frequency ol, which leads only to a longitudinal mechanical vibration of the oscillating head 10, and a second, preferably stored in a memory natural frequency cc> 2, which causes a transverse bending vibration of the oscillating head 10, the oscillating head can under To create a narrow opening first in the direction of the longitudinal axis 14 are driven into the thrombus material in order thereafter to radially expand the opening thus created in the thrombus by utilizing the bending-oscillating movement of the vibrating head 10 without damaging the surrounding tissue ,
  • the frequency of the ultrasonic wave generator 12 is always modulated in the aforementioned manner.
  • a through hole 18 located in the oscillating head 10 is preferably a through hole 18 which is inclined at an angle to the longitudinal axis 14 and which has an opening width which is slightly larger than the outer diameter of a guidewire not shown in detail.
  • the guide wire is in the case of a not completely closed thrombus 2, as shown in Fig. 1, previously drawn into the vein or the blood vessel 4, to precise guidance of the oscillating head 10 in its movement toward the thrombus 2 out and during the removal of thrombus material.
  • the passage opening 18, for example, a clear width of 0.3 to 0.5 mm.
  • a stent can be introduced via the guide wire in a known manner into the location of the vein or of the blood vessel 4, which was previously closed by the thrombus 2, in order to counteract reocclusion of the vessel at this location.

Abstract

A method and an arrangement (1) for removing thrombi (2) from blood vessels (4) of the human or animal body, with a rod-shaped ultrasonic waveguide (6) which, at its first end (8a), has an oscillation head (10) acting on a thrombus (2), and, at its second end (8b), is caused to perform mechanical longitudinal oscillations by an ultrasonic wave generator (12), characterized in that the ultrasonic waveguide (6) is made of a resiliently elastic material and is supplied, by the ultrasonic wave generator (12), with a sequence of ultrasound pulses, of which the frequency varies within a range of 0.5% to 5% relative to the value of the respective mechanical characteristic frequency of the ultrasonic waveguide (6) and oscillating head (10).

Description

ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR ENTFERNUNG VON THROMBEN  ARRANGEMENT AND METHOD FOR REMOVING THROMB
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Entfernung von Thromben aus Adern oder Blutgefäßen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to an arrangement and a method for the removal of thrombi from veins or blood vessels according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Anordnung und ein zugehöriges Verfahren sind beispielsweise aus der DE 101 46 011 AI bekannt. Hierbei wird ein Thrombus in einer Ader oder einem Blutgefäß des menschlichen oder tierischen Körpers dadurch entfernt, dass ein stabförmiger Ultraschall- Wellenleiter mit einem daran angeordneten Schwingkopf in die Ader oder das Blutgefäß eingeschoben und in Anlage mit dem Thrombus gebracht wird. Durch Beaufschlagen des Wellenleiters mit Ultraschallimpulsen einer festen vorgegebenen Frequenz wird der Schwingkopf zu Transversalschwingungen oder Biegeschwingungen angeregt, die zu einer Zerstörung des Thrombus führen. Das vom Thrombus entfernte Material wird dabei über einen den Wellenleiter umgebenden Katheterschlauch aus der Ader oder dem Blutgefäß abgesaugt. Such an arrangement and an associated method are known for example from DE 101 46 011 AI. In this case, a thrombus in a vein or a blood vessel of the human or animal body is removed by inserting a rod-shaped ultrasonic waveguide with a vibrating head arranged thereon into the vein or the blood vessel and bringing it into contact with the thrombus. By applying the waveguide with ultrasonic pulses of a fixed predetermined frequency of the oscillating head is excited to transverse oscillations or bending oscillations, which lead to destruction of the thrombus. The material removed from the thrombus is sucked out of the vein or the blood vessel via a catheter tube surrounding the waveguide.
Die beschriebene Vorrichtung besitzt den Nachteil, dass das Abtragen eines Thrombus vergleichsweise lange dauert, da die Resonanzfrequenz, und damit die Amplitude, mit der der Schwingkopf auf den Thrombus einwirkt, in hohem Maße durch die momentane Krümmung des Wellenleiters in der Ader oder dem Blutgefäß beeinflusst wird, die sich beim Einführen und bei einer Bewegung des Wellenleiters in der Regel geringfügig ändert. Aus diesem Grunde bedarf es mit der zuvor genannten Vorrichtung einer häufigen Kontrolle der Position des Schwingkopfes in der Ader oder dem Blutgefäß durch Röntgenaufnahmen, was zu einer vergleichsweise hohen Strahlenbelastung führt. The device described has the disadvantage that the removal of a thrombus takes a comparatively long time, since the resonance frequency, and thus the amplitude with which the oscillating head acts on the thrombus, is greatly influenced by the instantaneous curvature of the waveguide in the vein or the blood vessel which changes slightly during insertion and movement of the waveguide. For this reason, it is necessary with the aforementioned device a frequent control of the position of the oscillating head in the vein or the blood vessel by X-rays, which leads to a relatively high radiation exposure.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen sich die die Effizienz bei der Einwirkung auf einen Thrombus verbessern und die für eine Entfernung des Thrombus benötigte Zeitdauer insgesamt verkürzen lässt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 10 gelöst. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an assembly and method that can improve thrombus efficiency and shorten the overall time required to remove the thrombus. This object is achieved by an arrangement and a method having the features of claim 1 and 10.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Further features of the invention are contained in the subclaims.
Gemäß der Erfindung umfasst eine Anordnung zur Entfernung von Thromben aus Adern oder Blutgefäßen des menschlichen oder tierischen Körpers einen stabförmigen Ultraschall-Wellenleiter, der an seinem ersten Ende einen auf den Thrombus wirkenden Schwingkopf oder Arbeitskopf aufweist und der an seinem zweiten Ende mit einem Ultraschallerzeuger gekoppelt ist, der den Ultraschall- Wellenleiter in mechanische Längsschwingungen versetzt. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Ultraschall- Wellenleiter aus einem federelastischen Werkstoff besteht und vom Ultraschallerzeuger mit einer Folge von Ultraschallpulsen beaufschlagt wird, deren Frequenz in einem Bereich von 0,5 % bis 5 % gegenüber dem Wert der jeweiligen mechanischen Eigenfrequenz des Ultraschall- Wellenleiters und Schwingkopfes variiert wird. According to the invention, an arrangement for the removal of thrombi from veins or blood vessels of the human or animal body comprises a rod-shaped ultrasonic waveguide having at its first end a thrombus acting on the oscillating head or working head and which is coupled at its second end to an ultrasound generator , which sets the ultrasonic waveguide in mechanical longitudinal vibrations. The inventive arrangement is characterized in that the ultrasonic waveguide consists of a resilient material and is acted upon by the ultrasonic generator with a series of ultrasonic pulses whose frequency in a range of 0.5% to 5% compared to the value of the respective mechanical natural frequency of Ultrasonic waveguide and oscillating head is varied.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich die jeweilige gewünschte Eigenschwingung des Wellenleiters mit dem daran befestigten Schwingkopf selbst dann sehr exakt anregen lässt, wenn sich die mechanische Eigenfrequenz aufgrund einer oder mehrerer unterschiedlicher Krümmungsradien des Wellenleiters innerhalb der Ader oder des Blutgefässes gegenüber dem geradlinig verlaufenden Wellenleiter ändert. Hierdurch lässt sich die Anzahl der Angiografie-Zyklen, d.h. der Zyklen, in den die Position des Schwingkopfes innerhalb der Ader oder des Blutgefäßes durch Röntgenaufnahmen überwacht werden muss, insgesamt in vorteilhafter Weise verringern, wodurch die Strahlungsbelastung des Patienten sinkt. By the invention there is the advantage that the respective desired natural oscillation of the waveguide with the attached oscillating head can be stimulated very accurately even if the mechanical natural frequency due to one or more different radii of curvature of the waveguide within the vein or the blood vessel relative to the rectilinear extending waveguide changes. This allows the number of angiographic cycles, i. the cycles in which the position of the oscillating head within the vein or the blood vessel must be monitored by X-ray recordings, advantageously reduce overall, whereby the radiation load of the patient decreases.
Nach einem weiteren der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken ist im Schwingkopf, der eine vorzugsweise keulenartige Form mit einem maximalen Durchmesser von z.B. 1,6 mm und einen Krümmungsradius von z.B. 0,8 mm aufweist, eine Durchgangsöffnung geformt, die eine Öffnungsweite besitzt, welche größer ist als der Außendurchmesser eines Führungsdrahtes. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, den Schwingkopf mit dem daran befestigten Ultraschall- Wellenleiter beim Einführen desselben in eine Ader oder ein Blutgefäß in Richtung des Thrombus entlang einem Führungsdraht zu verschieben, welcher zuvor durch die Ader oder das Blutgefäß hindurchgeführt wurde. According to another idea underlying the invention, in the oscillating head, which has a preferably club-like shape with a maximum diameter of, for example, 1.6 mm and a radius of curvature of, for example, 0.8 mm, a passage opening is formed which has an opening width which is greater is as the outer diameter of a guidewire. This opens up the possibility of displacing the oscillating head with the ultrasonic waveguide attached thereto, as it is inserted into a vein or a blood vessel, in the direction of the thrombus along a guide wire which has previously passed through the vein or the blood vessel.
Die Durchgangsbohrung, die beispielsweise einen Innendurchmesser von ca. 0.5 mm aufweisen kann, ist hierbei gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen parallel zur Längsachse des stabförmigen Ultraschall- Wellenleiters im Schwingkopf angeordnet, wodurch sich die erfindungsgemäße Anordnung insbesondere bei vergleichsweise geradlinig verlaufenden Adern oder Blutgefäßen mit einem reduzierten Kraftaufwand und einer reduzierten Beanspruchung des Führungsdrahts durch die Ader oder das Blutgefäß bewegen lässt. Das Zentrum der Durchgangsbohrung ist hierbei gegenüber der Längsachse des Ultraschall-Wellenleiters bevorzugt um 0,3 bis 0,5 mm versetzt, wodurch sich in Verbindung mit dem keulenartigen Schwingkopf und dem stabförmigen Ultraschall- Wellenleiter eine vorteilhafte Führung des Kopfes entlang dem Draht ergibt, ohne dass die Gefahr besteht, dass die verbleibende Materialstärke zwischen der Außenseite des Schwingkopfes und der Durchgangsbohrung zu gering ist um die nötige Festigkeit zu gewährleisten. Zudem unterstützt die durch das Einbringen der Durchgangsbohrung in den sonst bevorzugt rotationssymmetrischen Schwingkopf erzeugte unsymmetrische Massenverteilung das Schwingverhalten des Schwingkopfes in der transversalen Richtung, d.h. in der Biegungsrichtung des Wellenleiters. The through-bore, which may for example have an inner diameter of about 0.5 mm, is hereby arranged according to a first embodiment of the invention substantially parallel to the longitudinal axis of the rod-shaped ultrasonic waveguide in the oscillating head, whereby the arrangement according to the invention, in particular in relatively straight running veins or blood vessels with a reduced force and reduced stress on the guidewire through the vein or blood vessel. The center of the throughbore is here preferably offset by 0.3 to 0.5 mm with respect to the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide, resulting in an advantageous guidance of the head along the wire, in conjunction with the club-like oscillating head and the rod-shaped ultrasonic waveguide that the risk exists that the remaining material thickness between the outside of the oscillating head and the through hole is too small to ensure the necessary strength. In addition, the unbalanced mass distribution produced by the introduction of the through-hole into the otherwise preferably rotationally symmetrical oscillating head supports the oscillatory behavior of the oscillating head in the transverse direction, ie. in the bending direction of the waveguide.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Durchgangsbohrung in einem Winkel geneigt zur Längsachse des Ultraschall-Wellenleiters angeordnet, der bezogen auf die Längsachse des bevorzugt massiven stabförmigen Ultraschall- Wellenleiters in einem Bereich von 5 ° und 20 ° liegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich der Schwingkopf durch eine entsprechende Drehung des Ultraschall - Wellenleiters sehr leicht um Kurven oder Biegungen innerhalb einer Ader oder eines verschlossenen Blutgefässes führen lässt. According to a further embodiment of the invention, the through-hole is arranged at an angle inclined to the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide, which is based on the longitudinal axis of the preferably solid rod-shaped ultrasonic waveguide in a range of 5 ° and 20 °. This results in the advantage that the oscillating head by a corresponding rotation of the ultrasonic Waveguide very easy to curves or bends lead within a vein or a closed blood vessel.
Der Ultraschall-Wellenleiter ist bevorzugt aus einem massiven stabförmigen Material gefertigt, insbesondere aus Edelstahl oder Titan, und besitzt einen sich über seine Länge hinweg verändernden Durchmesser. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass sich der Durchmesser des Ultraschall- Wellenleiters ausgehend vom Ultraschallerzeuger zur Mitte des Wellenleiters hin von einem Wert von 1,6 mm auf einen Wert von 0,7 mm verringert und sich bevorzugt anschließend noch einmal auf einen Wert von lediglich 0,5 mm reduziert, bevor sich der Durchmesser in Richtung zum Schwingkopf hin anschließend wieder bis auf 1 ,6 mm im Bereich des Schwingkopfes vergrößert. The ultrasonic waveguide is preferably made of a solid rod-shaped material, in particular of stainless steel or titanium, and has a varying diameter over its length. In this case, it is preferably provided that the diameter of the ultrasonic waveguide, starting from the ultrasound generator toward the center of the waveguide, is reduced from a value of 1.6 mm to a value of 0.7 mm and then preferably once again to a value of only 0.5 mm before the diameter in the direction of the oscillating head then increases again up to 1, 6 mm in the area of the oscillating head.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine zuvor beschriebene Anordnung aus Wellenleiter und Schwingkopf, die bevorzugt noch von einem röhrenförmigen Abschnitt umgeben ist, der sich bis auf einen Abstand von z.B. 1 cm an den Schwingkopf heran erstreckt und zum Absaugen des entfernten Materials dient, in eine Ader oder ein Blutgefäß eingeführt, welches von einem Thrombus teilweise oder vollständig verschlossen wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Ultraschallerzeuger den Ultraschall- Wellenleiter während des Kontakts mit dem Thrombus mit einem ersten und einem zweiten Paket von Ultraschallpulsen beaufschlagt, die einer ersten und einer zweiten mechanischen Eigenfrequenz von Ultraschall-Wellenleiter und Schwingkopf entsprechen, wobei die erste Eigenfrequenz so gewählt ist, dass der Schwingkopf in longitudinale Schwingungen versetzt wird. Die zweite Eigenfrequenz wird demgegenüber in der Weise gewählt, dass der Schwingkopf eine transversale Schwingung, d.h. eine Biegungsschwingung durchführt. Den beiden Schwingungsmodi ist jedoch gemeinsam, dass die Frequenz der vom Ultraschallerzeuger auf den Ultraschall- Wellenleiter übertragenen Schwingung fortlaufend in einem Bereich von insbesondere 0,5 % bis 5 % des Werts der jeweiligen ersten, bzw. zweiten Eigenfrequenz um diesen Wert herum verändert wird, um eine maximale Schwingungsamplitude des Schwingkopfes zu erhalten. Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform beschrieben. According to the method according to the invention, a waveguide and oscillating head arrangement, which is preferably still surrounded by a tubular section which extends to a distance of, for example, 1 cm from the oscillating head and serves to suck off the removed material, is inserted into a core or a blood vessel which is partially or completely occluded by a thrombus. The method is characterized in that the ultrasound generator impinges on the ultrasonic waveguide during contact with the thrombus with a first and a second packet of ultrasonic pulses corresponding to a first and a second mechanical natural frequency of the ultrasonic waveguide and oscillating head, the first Natural frequency is chosen so that the oscillating head is placed in longitudinal oscillations. In contrast, the second natural frequency is chosen in such a way that the oscillating head performs a transverse oscillation, ie a bending oscillation. However, the two vibration modes have in common that the frequency of the vibration transmitted from the ultrasonic generator to the ultrasonic waveguide is continuously changed in a range of, in particular, 0.5% to 5% of the value of the respective first and second natural frequencies around that value, to obtain a maximum oscillation amplitude of the oscillating head. The invention will be described below with reference to the drawing with reference to a preferred embodiment.
In der Zeichnung zeigt: In the drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Seitendarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung innerhalb einer Ader vor der Bearbeitung eines Thrombus, wobei sich in der Ader ein Führungsdraht befindet, entlang welchem der Schwingkopf geführt wird. Fig. 1 is a schematic side view of the inventive arrangement within a vein before processing a thrombus, wherein in the vein is a guide wire along which the oscillating head is guided.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Entfernung von Thromben 2 aus Adern oder Blutgefäßen 4 des menschlichen oder tierischen Körpers einen stabförmigen Ultraschall- Wellenleiter 6, der an seinem ersten Ende 8a einen Schwingkopf 10 aufweist, welcher auf den Thrombus 2 wirkt. Am zweiten Ende 8b des stabförmigen Ultraschall- Wellenleiters 6 ist ein Ultraschall- Wellenerzeuger 12 befestigt, der einen Ultraschall- Wandler 12a, beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall, umfasst, der den Ultraschall- Wellenleiter 6 sowie den daran befestigten Schwingkopf 10 in mechanische Längsschwingungen versetzt, die sich vom Ultraschall- Wellenerzeuger 12 aus in Richtung der mit der Bezugsziffer 14 bezeichneten Längsachse des Ultraschall-Wellenleiters 6 ausbreiten. As shown in Fig. 1, an inventive arrangement 1 for removing thrombi 2 from veins or blood vessels 4 of the human or animal body comprises a rod-shaped ultrasonic waveguide 6 having at its first end 8a a vibrating head 10, which on the thrombus 2 acts. At the second end 8b of the rod-shaped ultrasonic waveguide 6, an ultrasonic wave generator 12 is mounted, which comprises an ultrasonic transducer 12a, for example, a piezoelectric crystal, which sets the ultrasonic waveguide 6 and the attached oscillating head 10 in longitudinal mechanical vibrations, the propagate from the ultrasonic wave generator 12 in the direction of the longitudinal axis of the ultrasonic waveguide 6 indicated by the reference numeral 14.
Der Ultraschall- Wandler 12a wird von einem Ultraschall-Frequenzgenerator 12b in bekannter Weise mit einer elektrischen Wechselspannung, z.B. einer Sinusspannung beaufschlagt, die eine vorgegebene Frequenz ω besitzt, welche einer der zahlreichen Eigenfrequenzen der Anordnung von Ultraschall-Wellenleiter 6 und Schwingkopf 10 entspricht. Die den Eigenfrequenzen entsprechenden Frequenzwerte ω werden bevorzugt zuvor empirisch ermittelt und in einem nicht näher gezeigten Speicher des Ultraschall- Wellenerzeuger 12 abgelegt. Die Frequenz ω liegt bei einem Ultraschall- Wellenleiter 6 mit einer Länge von 1,6 m und einem Durchmesser im Bereich von 1,6 mm an den Enden und 0,7 mm in Mitte desselben im Bereich von z.B. 28 kHz. Erfindungsgemäß wird der Ultraschall- Wandler 12a hierbei vom Ultraschall- Frequenzgenerator 12b nicht mit einem Signal beaufschlagt, das eine einzige feste Frequenz ω besitzt, sondern der Ultraschall-Frequenzgenerator 12b führt dem Ultraschallwandler 12a eine Folge von elektrischen Pulsen zu, deren Frequenz sich in einem Bereich von 0,5 % bis 5 % vom Wert der zugehörigen Eigenfrequenz unterscheidet. So kann bei dem zuvor genannten Frequenzwert ω von beispielsweise 28,0 kHz dem Ultraschall- Wandler 12a wiederholt eine Folge von Pulsen für eine Zeitdauer von z.B. 0,1 s zugeführt werden, die bei 28,0 kHz - 650 kHz beginnend jeweils um 50 Hz erhöht wird und bei 28,0 kHz + 650 Hz endet. Hierdurch wird die gewünschte mechanische Eigenfrequenz ω von z.B. 28,0 kHz selbst dann zuverlässig angeregt, wenn sich die Eigenfrequenz des Ultraschall-Wellenleiters 6 durch eine mechanische Verformung desselben während der Bearbeitung des Thrombus 2 ständig ändert. Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, kann der Ultraschall- Wellenleiter 6 im Bereich seines zweiten Endes 8b von einem elastischen Kunststoffröhrchen oder einer Kunststoffhülse 16 umgeben sein, welche einerseits einen direkten Kontakt des Ultraschall-Wellenleiters 6 im Bereich außerhalb des Schwingkopfes 10 verhindert, und durch welchen hindurch über einen in der Zeichnung nicht näher gezeigte Saugeinrichtung vom Schwingkopf 10 zerkleinertes Thrombus- Material aus der Ader oder dem Blutgefäß 4 abgesaugt wird. The ultrasonic transducer 12a is acted upon by an ultrasonic frequency generator 12b in a known manner with an electrical alternating voltage, for example a sine voltage having a predetermined frequency ω, which corresponds to one of the numerous natural frequencies of the arrangement of ultrasonic waveguide 6 and oscillating head 10. The frequency values ω corresponding to the natural frequencies are preferably determined empirically beforehand and stored in a memory of the ultrasonic wave generator 12, which is not shown in greater detail. The frequency ω is in an ultrasonic waveguide 6 with a length of 1.6 m and a diameter in the range of 1.6 mm at the ends and 0.7 mm in the middle thereof in the range of eg 28 kHz. According to the invention, the ultrasonic transducer 12a is not acted upon by the ultrasonic frequency generator 12b with a signal having a single fixed frequency ω, but the ultrasonic frequency generator 12b supplies the ultrasonic transducer 12a with a series of electrical pulses whose frequency is within a range from 0.5% to 5% of the value of the associated natural frequency. Thus, in the aforementioned frequency value .omega. Of, for example, 28.0 kHz, the ultrasonic transducer 12a can be repeatedly supplied with a train of pulses for a duration of, for example, 0.1 s, starting at 50 kHz each at 28.0 kHz-650 kHz is increased and ends at 28.0 kHz + 650 Hz. As a result, the desired mechanical natural frequency ω of, for example, 28.0 kHz is reliably excited even when the natural frequency of the ultrasonic waveguide 6 constantly changes as a result of a mechanical deformation thereof during the processing of the thrombus 2. 1, the ultrasonic waveguide 6 may be surrounded in the region of its second end 8b by an elastic plastic tube or a plastic sleeve 16 which, on the one hand, directly contacts the ultrasonic waveguide 6 in the region outside the oscillating head 10 prevented, and is sucked through which through a suction device not shown in detail in the drawing from the vibrating head 10 shredded thrombus material from the vein or the blood vessel 4.
Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, besitzt der Schwingkopf 10 eine keulenartige Form, die im Bereich des dem Thrombus 2 zugewiesenen Bereichs bevorzugt abgerundet ist, um insbesondere beim Einführen des Schwingkopfes 10 in die Ader oder das Blutgefäß 4 keine Verletzungen der Innenwand desselben hervorzurufen. As can further be seen from the illustration of FIG. 1, the oscillating head 10 has a club-like shape, which is preferably rounded off in the region of the region assigned to the thrombus 2, in order, in particular, during insertion of the oscillating head 10 into the vein or blood vessel 4, to avoid any injuries To cause the inner wall of the same.
Sobald der Schwingkopf 10 auf den Thrombus trifft, der zuvor bevorzugt durch einen entsprechenden Wirkstoff angelöst wird, kann es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, den elektromechanischen Ultraschall- Wandler 12a von einem ersten Frequenzwert ωΐ, der einer ersten Eigenfrequenz ωΐ entspricht, bei der der Schwingkopf 10 ausschließlich mechanische Schwingungen in Richtung der Längsachse 14 ausführt, mit einem zweiten Frequenzwert cc>2 zu beaufschlagen, welcher einer zweiten Eigenfrequenz entspricht, bei der der Schwingkopf 10 zu einer transversalen Biegungsschwingung angeregt wird, d.h. zu einer Schwingung in einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 14 verläuft. Once the oscillating head 10 encounters the thrombus, which is preferably previously dissolved by a corresponding active ingredient, it may be provided according to the inventive method, the electromechanical ultrasonic transducer 12a of a first frequency value ωΐ, which corresponds to a first natural frequency ωΐ, in which the oscillating head 10 executes exclusively mechanical oscillations in the direction of the longitudinal axis 14, to act on a second frequency value cc> 2, which corresponds to a second natural frequency at which the oscillating head 10 to a transversely bending vibration is excited, ie to a vibration in a plane which is substantially perpendicular to the longitudinal axis 14.
Um die Effizienz beim Abtragen des Thrombus 2 zu erhöhen, wird der Ultraschall- Wellenleiter 6 und der Schwingkopf 10 durch den Ultraschall- Wellenerzeuger 12 mit einer Folge von Ultraschallpulsen beaufschlagt, deren Frequenz in der zuvor beschriebenen Weise im Bereich von 0,5 % bis 5 % um den jeweiligen Wert der Eigenfrequenz ωΐ oder ω2 herum variiert wird. In order to increase the efficiency in the removal of the thrombus 2, the ultrasonic waveguide 6 and the oscillating head 10 is acted upon by the ultrasonic wave generator 12 with a series of ultrasonic pulses whose frequency in the manner described above in the range of 0.5% to 5 % is varied around the respective value of the natural frequency ωΐ or ω2.
Durch Umschalten zwischen einer ersten Eigenfrequenz ol, die lediglich zu einer longitudinalen mechanischen Schwingung des Schwingkopfes 10 führt, und einer zweiten, bevorzugt in einem Speicher abgelegten Eigenfrequenz cc>2, die eine transversale Biegesschwingung des Schwingkopfes 10 hervorruft, kann der Schwingkopf in vorteilhafter Weise unter Erzeugung einer schmalen Öffnung zuerst in Richtung der Längsachse 14 in das Thrombus-Material hinein getrieben werden, um im Anschluss daran die in dieser Weise erzeugte Öffnung im Thrombus unter Ausnutzung der Biegungs-Schwingbewegung des Schwingkopfes 10 radial zu erweitern, ohne das umliegende Gewebe zu schädigen. Hierbei wird die Frequenz des Ultraschall- Wellenerzeugers 12 stets in der zuvor genannten Weise moduliert. Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, befindet sich im Schwingkopf 10 bevorzugt eine Durchgangsöffnung 18 die in einem Winkel geneigt zur Längsachse 14 verläuft und die eine Öffnungs weite besitzt, welche geringfügig größer ist als der Außendurchmesser eines nicht näher gezeigten Führungsdrahts. Der Führungsdraht wird im Falle eines nicht vollständig geschlossenen Thrombus 2, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, zuvor in die Ader oder das Blutgefäß 4 eingezogen wird, um eine präzise Führung des Schwingkopfes 10 bei seiner Bewegung zum Thrombus 2 hin und während des Abtrags von Thrombus-Material zu ermöglichen. Dabei weist die Durchgangsöffhung 18 z.B. eine lichte Weite von 0,3 bis 0,5 mm auf. Aufgrund der gegenüber der Längsachse 14 geneigten Anordnung der Durchgangöffiiung 18 lässt sich der aus federelastischem Material bestehende Ultraschall- Wellenleiter 6 mit dem daran angeordneten, bzw. integral ausgebildeten Schwingkopf 10 sehr leicht um Kurven oder Biegungen innerhalb einer Ader 4 herum fuhren. By switching between a first natural frequency ol, which leads only to a longitudinal mechanical vibration of the oscillating head 10, and a second, preferably stored in a memory natural frequency cc> 2, which causes a transverse bending vibration of the oscillating head 10, the oscillating head can under To create a narrow opening first in the direction of the longitudinal axis 14 are driven into the thrombus material in order thereafter to radially expand the opening thus created in the thrombus by utilizing the bending-oscillating movement of the vibrating head 10 without damaging the surrounding tissue , Here, the frequency of the ultrasonic wave generator 12 is always modulated in the aforementioned manner. As can be further seen in the illustration of Fig. 1, located in the oscillating head 10 is preferably a through hole 18 which is inclined at an angle to the longitudinal axis 14 and which has an opening width which is slightly larger than the outer diameter of a guidewire not shown in detail. The guide wire is in the case of a not completely closed thrombus 2, as shown in Fig. 1, previously drawn into the vein or the blood vessel 4, to precise guidance of the oscillating head 10 in its movement toward the thrombus 2 out and during the removal of thrombus material. In this case, the passage opening 18, for example, a clear width of 0.3 to 0.5 mm. Due to the inclined relative to the longitudinal axis 14 arrangement of Durchgangsöffiiung 18 can be made of elastic material existing ultrasonic waveguide 6 with the arranged or integrally formed oscillating head 10 very easily around curves or bends within a wire 4 around.
Nachdem der Thrombus 2 vollständig entfernt wurde, kann über den Führungsdraht in bekannter Weise ein Stent in die Stelle der Ader oder des Blutgefäßes 4 eingebracht werden, die zuvor vom Thrombus 2 verschlossen war, um einem erneuten Verschluss des Gefäßes an dieser Stelle entgegen zu wirken. After the thrombus 2 has been completely removed, a stent can be introduced via the guide wire in a known manner into the location of the vein or of the blood vessel 4, which was previously closed by the thrombus 2, in order to counteract reocclusion of the vessel at this location.
Liste der Bezugszeichen List of reference numbers
1 erfindungsgemäße Anordnung 1 inventive arrangement
2 Thrombus  2 thrombus
4 Blutgefäß  4 blood vessel
6 Ultraschall- Wellenleiter  6 ultrasonic waveguides
8a erstes Ende  8a first end
8b zweites Ende  8b second end
10 Schwingkopf  10 oscillating head
12 Ultraschall- Wellenerzeuger  12 ultrasonic wave generators
12a Ultraschall-Wandler  12a ultrasonic transducer
12b Ultraschall-Frequenzgenerator  12b ultrasonic frequency generator
14 Längsachse  14 longitudinal axis
16 Kunststoffhülse  16 plastic sleeve
18 Durchgangsöffhung  18 passage opening
ω Frequenzwert, der einer mechanischen Eigenfrequenz entspricht ωΐ erste Eigenfrequenz ω frequency value corresponding to a mechanical natural frequency ωΐ first natural frequency
co2 zweite Eigenfrequenz co2 second natural frequency

Claims

Ansprüche claims
Anordnung (1) zur Entfernung von Thromben (2) aus Adern oder Blutgefäßen (4) des menschlichen oder tierischen Körpers, mit einem stabförmigen Arrangement (1) for removing thrombi (2) from veins or blood vessels (4) of the human or animal body, with a rod-shaped body
Ultraschall- Wellenleiter (6), der an seinem ersten Ende (8a) einen auf einen Thrombus (2) wirkenden Schwingkopf (10) aufweist und der an seinem zweiten Ende (8b) durch einen Ultraschall- Wellenerzeuger (12, 12a, 12b) in mechanische Längsschwingungen versetzt wird, Ultrasonic waveguide (6) having at its first end (8a) on a thrombus (2) acting oscillating head (10) and at its second end (8b) by an ultrasonic wave generator (12, 12a, 12b) in mechanical longitudinal vibrations are displaced,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Ultraschall-Wellenleiter (6) aus einem federelastischen Werkstoff besteht und vom Ultraschall- Wellenerzeuger (12, 12a, 12b) mit einer Folge von Ultraschallpulsen beaufschlagt wird, deren Frequenz in einem Bereich von 0,5 % bis 5 % gegenüber dem Wert der jeweiligen mechanischen Eigenfrequenz des Ultraschall- Wellenleiters (6) und Schwingkopfes (10) variiert. that the ultrasonic waveguide (6) consists of a resilient material and is applied by the ultrasonic wave generator (12, 12a, 12b) with a series of ultrasonic pulses whose frequency is in a range of 0.5% to 5% compared to the value of respective mechanical natural frequency of the ultrasonic waveguide (6) and oscillating head (10) varies.
Anordnung nach Anspruch 1 , Arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass im Schwingkopf (10) eine Durchgangsöffnung (18) geformt ist. in that a passage opening (18) is formed in the oscillating head (10).
Anordnung nach Anspruch 2, Arrangement according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Durchgangsöffnung (18) eine Öffhungsweite besitzt, die größer ist als der Außendurchmesser eines Führungsdrahtes, entlang von welchem der Schwingkopf (10) mit dem daran befestigten Ultraschall-Wellenleiter (6) bei seiner Bewegung in Richtung zum Thrombus (2) hin innerhalb des Blutgefäßes oder der Ader (4) führbar ist. that the passage opening (18) has a Öffhungsweite which is greater than the outer diameter of a guide wire, along which the oscillating head (10) with the attached thereto ultrasonic waveguide (6) in its movement towards the thrombus (2) out within the Blood vessel or the vein (4) is feasible.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, Arrangement according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (18) im Wesentlichen parallel zur Längsachse (14) des Ultraschall- Wellenleiters (6) verläuft. characterized, in that the passage opening (18) runs essentially parallel to the longitudinal axis (14) of the ultrasonic waveguide (6).
5. Anordnung nach Anspruch 4, 5. Arrangement according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Zentrum der Durchgangsöffhung (18) gegenüber der Längsachse (14) des Ultraschall- Wellenleiters (6) im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm versetzt ist.  in that the center of the passage opening (18) is offset in the range from 0.3 to 0.5 mm with respect to the longitudinal axis (14) of the ultrasonic waveguide (6).
6. Anordnung nach Anspruch 2, 6. Arrangement according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Durchgangsöffhung (18) in einem Winkel geneigt zur Längsachse (14) des Ultraschall-Wellenleiters (6) angeordnet ist, der bezogen auf die Längsachse (14) in einem Bereich von insbesondere zwischen 50 bis 20 ° liegt. in that the passage opening (18) is arranged at an angle inclined to the longitudinal axis (14) of the ultrasonic waveguide (6), which, relative to the longitudinal axis (14), lies in a range of in particular between 5 0 and 20 °.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Ultraschall- Wellenleiter (6) einen sich über seine Länge hinweg verändernden Durchmesser besitzt.  the ultrasonic waveguide (6) has a diameter that varies over its length.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Arrangement according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass sich der Durchmesser des Ultraschall- Wellenleiters (6) ausgehend vom Ultraschall- Wellenerzeuger (12, 12a, 12b) zur Mitte des Wellenleiters (6) hin von einem Wert von 1,6 mm auf einen Wert von 0,7 mm verringert und anschließend zum Schwingkopf (10) hin wieder vergrößert.  that the diameter of the ultrasonic waveguide (6) starting from the ultrasonic wave generator (12, 12a, 12b) towards the center of the waveguide (6) decreases from a value of 1.6 mm to a value of 0.7 mm and then enlarged again towards the oscillating head (10).
9. Anordnung nach Anspruch 1 , 9. Arrangement according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Ultraschall- Wellenleiter (6) aus Federstahl besteht. the ultrasonic waveguide (6) consists of spring steel.
10. Verfahren zur Entfernung von Thromben (2) aus Adern oder Blutgefäßen (4) des menschlichen oder tierischen Körpers, bei dem eine Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in eine Ader oder ein Blutgefäß (4) eingeführt wird, 10. A method for removing thrombi (2) from veins or blood vessels (4) of the human or animal body, in which an assembly (1) according to one of the preceding claims is introduced into a vein or a blood vessel (4),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Ultraschall- Wellenerzeuger (12, 12a, 12b) den Ultraschall- Wellenleiter (6) während des Kontakts mit dem Thrombus (2) mit einem ersten und einem zweiten Paket von Ultraschallpulsen beaufschlagt, die einer ersten und einer zweiten mechanischen Eigenfrequenz (ωΐ, ω2) von Ultraschall- Wellenleiter (6) und Schwingkopfs (10) entsprechen, wobei die zweite mechanische  the ultrasound wave generator (12, 12a, 12b) acts upon the ultrasound waveguide (6) during the contact with the thrombus (2) with a first and a second packet of ultrasound pulses having a first and a second mechanical natural frequency (ωΐ, ω2) of ultrasonic waveguide (6) and oscillating head (10), wherein the second mechanical
Eigenfrequenz (ω2) derart gewählt ist, dass der Schwingkopf (10) innerhalb der Ader oder des Blutgefäßes (4) zu einer Rotations- und/oder  Natural frequency (ω2) is selected such that the oscillating head (10) within the vein or the blood vessel (4) to a rotation and / or
Transversalschwingung angeregt wird.  Transverse vibration is excited.
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